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用于自動(dòng)駕駛的邊緣推斷芯片：一片藍(lán)海，新競(jìng)爭(zhēng)者有望突圍

除了智能手機(jī)， 安防外， 自動(dòng)駕駛汽車也是人工智能的落地場(chǎng)景之一。 車用半導(dǎo)體強(qiáng)大需求已經(jīng)使供給端產(chǎn)能開(kāi)始吃緊，而用于自動(dòng)駕駛的推斷芯片需求，同樣有望在未來(lái) 5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)。我們預(yù)計(jì)，其市場(chǎng)規(guī)模將從 2017 年的 8．5 億美元，增長(zhǎng)至 2022 年的 52 億美元，CAGR～44％。若想使車輛實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)駕駛，要經(jīng)歷在感知－建模－決策三個(gè)階段，每個(gè)階段都離不開(kāi)終端推斷芯片的計(jì)算。

應(yīng)用場(chǎng)景1：自動(dòng)駕駛芯片助力環(huán)境感知

在車輛感知周圍環(huán)境的過(guò)程中，融合各路傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析是一項(xiàng)艱巨的工作，推斷芯片在其中起到了關(guān)鍵性作用。 我們首先要對(duì)各路獲得的“圖像”數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，在此基礎(chǔ)之上，以包圍盒的（bounding box） 形式辨別出圖像中的目標(biāo)具體在什么位置。

但這并不能滿足需求：車輛必須要辨別目標(biāo)到底是其他車輛，是標(biāo)志物，是信號(hào)燈，還是人等等，因?yàn)椴煌�目�?biāo)的行為方式各異，其位置、狀態(tài)變化，會(huì)影響到車輛最終的決策，因而我們要對(duì)圖像進(jìn)行語(yǔ)義分割（segmantation，自動(dòng)駕駛的核心算法技術(shù)）。語(yǔ)義分割的快慢和推斷芯片計(jì)算能力直接相關(guān)，時(shí)延大的芯片很顯然存在安全隱患，不符合自動(dòng)駕駛的要求。

自動(dòng)駕駛推斷芯片＋算法實(shí)現(xiàn)視頻的像素級(jí)語(yǔ)義分割

應(yīng)用場(chǎng)景2：自動(dòng)駕駛芯片助力避障規(guī)劃

避障規(guī)劃是車輛主要探測(cè)障礙物， 并對(duì)障礙物的移動(dòng)軌跡跟蹤（Moving object detection and tracking，即 MODAT）做出下一步可能位臵的推算，最終繪制出一幅含有現(xiàn)存、及潛在風(fēng)險(xiǎn)障礙物地圖的行為。出于安全的要求，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)提示的時(shí)延應(yīng)該被控制在 50ms級(jí)。

隨著車速越來(lái)越快，無(wú)人車可行駛的路況越來(lái)越復(fù)雜，該數(shù)值在未來(lái)需要進(jìn)一步縮短，對(duì)算法效率及推斷芯片的算力都是極大的挑戰(zhàn)。 例如，在復(fù)雜的城區(qū)路況下，所需算力可能超過(guò) 30TOPS。未來(lái) V2X 地圖的加入，將基本上確保了無(wú)人車的主動(dòng)安全性，但同樣對(duì)推斷芯片的性能提出了更高的要求。

自動(dòng)駕駛推斷芯片＋算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛避障規(guī)劃

從以上應(yīng)用場(chǎng)景不難看出， 自動(dòng)駕駛對(duì)芯片算力提出了很高的要求， 而受限于時(shí)延及可靠性，有關(guān)自動(dòng)駕駛的計(jì)算不能在云端進(jìn)行，因此邊緣推斷芯片升級(jí)勢(shì)在必行。根據(jù)豐田公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) L5 級(jí)完全自動(dòng)駕駛，至少需要 12TOPS 的推斷算力，按現(xiàn)行先進(jìn)的 Nvidia PX2 自動(dòng)駕駛平臺(tái)測(cè)算，差不多需要 15 塊 PX2 車載計(jì)算機(jī)，才能滿足完全自動(dòng)駕駛的需求。

自動(dòng)駕駛算力需求加速芯片升級(jí)

傳統(tǒng)車載半導(dǎo)體廠商積極布局自動(dòng)駕駛。 近些年來(lái)，各傳統(tǒng)車載半導(dǎo)體供應(yīng)商紛紛涉獵自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)，推出了各自的自動(dòng)駕駛，或輔助駕駛平臺(tái)，如 TI 推出了面向于 L1／2 級(jí)的平價(jià)產(chǎn)品，而 Renesas 和 NXP 步入中高端市場(chǎng)。 V3M 與 Bluebox 分別是兩家的代表性產(chǎn)品，均滿足客戶 L3 級(jí)自動(dòng)駕駛需求。目前 NXP 的 Bluebox 2．0 也在測(cè)試中。

老牌廠商中Mobileye（被 Intel 收購(gòu)） 在自動(dòng)駕駛邊緣推斷芯片上表現(xiàn)最為搶眼，其 EyeQ3 芯片已經(jīng)被集成于新一代量產(chǎn) Audi A8 中的 zFAS 平臺(tái)上，而 A8 也因此成為第一款支持 L3 級(jí)自動(dòng)駕駛的車型。

下一代產(chǎn)品中， Mobileye 和新秀 Nvidia 有望實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先。 Mobileye 更注重算法端， 強(qiáng)調(diào)軟硬件結(jié)合帶來(lái)的效率提升，其開(kāi)發(fā)的最新 EyeQ5 芯片在 10W 的功耗下就能達(dá)到 24TOPS的算力。 英偉達(dá)作為傳統(tǒng)硬件廠商，借助于 GPU 圖形處理的優(yōu)勢(shì)，也在自動(dòng)駕駛市場(chǎng)取得了相應(yīng)的領(lǐng)先地位，其芯片更注重絕對(duì)算力表現(xiàn)。將于今年三季度流片， 2019 年三季度量產(chǎn)的“算力怪獸” Pegasus 平臺(tái)，搭載了兩塊 Nvidia 下一代的 GPU，將實(shí)現(xiàn) 320TOPS的超強(qiáng)計(jì)算能力，完全覆蓋 L5 級(jí)別應(yīng)用的需求。

自動(dòng)駕駛平臺(tái)對(duì)比

對(duì)比其他終端應(yīng)用場(chǎng)景，自動(dòng)駕駛不僅計(jì)算復(fù)雜程度最高，車規(guī)級(jí)要求也為芯片設(shè)立了更高的準(zhǔn)入門(mén)檻， 其硬件升級(jí)落地相對(duì)緩慢。 目前各廠商下一代的自動(dòng)駕駛平臺(tái)最早計(jì)劃于 2019 年量產(chǎn)，現(xiàn)今上市平臺(tái)中，芯片大多只支持 L2／3 級(jí)。之前 Uber 的無(wú)人車事故，也對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展造成了拖累。

下一代自動(dòng)駕駛 AI 芯片流片及投產(chǎn)時(shí)間預(yù)估

自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)仍處于初期起步階段。 雖然 NXP 等傳統(tǒng)半導(dǎo)體廠商深耕于汽車電子多年，獲得了一定的客戶粘性，但在自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)上，整個(gè)市場(chǎng)還未形成非常明顯的競(jìng)爭(zhēng)格局�？蛻粢苍诓粩鄿y(cè)試芯片廠商的產(chǎn)品，來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)選擇。根據(jù)各公司披露的數(shù)據(jù)，目前各大芯片廠商與整車廠（OEM）及 Tier 1 廠商都開(kāi)展了緊密的合作，但客戶數(shù)量不相上下。

從客戶的偏好來(lái)看，傳統(tǒng)大廠愿意自行搭建平臺(tái)， 再采購(gòu)所需芯片，而新車廠偏向于直接購(gòu)買(mǎi)自動(dòng)駕駛平臺(tái)。 介于實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛非常復(fù)雜，目前還在起步階段，我們認(rèn)為初創(chuàng)公司在整個(gè)行業(yè)的發(fā)展中是有機(jī)會(huì)的，并看好技術(shù)領(lǐng)先，能與車廠達(dá)成密切合作的初創(chuàng)公司。

各芯片廠商合作方比較

主要中國(guó) AI 芯片公司介紹

中國(guó)大陸目前有超 20 家企業(yè)投入 AI 芯片的研發(fā)中來(lái)。 除了像華為海思、紫光展銳這種深耕于芯片設(shè)計(jì)多年的企業(yè)之外，也有不少初創(chuàng)公司表現(xiàn)搶眼，如寒武紀(jì)、比特大陸等。此外，臺(tái)灣地區(qū)的 GUC（創(chuàng)意電子）是一家 IC 后端設(shè)計(jì)公司，憑借 20 年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，和投資方晶圓制造巨頭臺(tái)積電的鼎力支持，在 AI 芯片高速發(fā)展的大環(huán)境下也有望受益。

中國(guó)大陸主要 AI 芯片設(shè)計(jì)公司至少有 20 家

以下企業(yè)值得關(guān)注：

海思半導(dǎo)體（Hisilicon）

海思半導(dǎo)體成立于 2004 年 10 月，是華為集團(tuán)的全資子公司。海思的芯片產(chǎn)品覆蓋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、固網(wǎng)及數(shù)字媒體等多個(gè)領(lǐng)域，其 AI 芯片為 Kirin 970 手機(jī) SoC 及安防芯片 Hi3559A V100。 Kirin 970 集成 NPU 神經(jīng)處理單元，是全球第一款手機(jī) AI 芯片， 它在處理靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。而 Hi3559A V100 是一款性能領(lǐng)先的支持 8k 視頻的 AI芯片。

清華紫光展銳 （Tsinghua UNISOC）

清華紫光集團(tuán)于 2013 年、 2014 年先后完成對(duì)展訊及銳迪科微電子的收購(gòu)， 2016 年再將二者合并，成立紫光展銳。紫光展銳是全球第三大手機(jī)基帶芯片設(shè)計(jì)公司，是中國(guó)領(lǐng)先的 5G 通信芯片企業(yè)。 Gartner 的數(shù)據(jù)顯示，紫光展銳手機(jī)基帶芯片 2017 年出貨量的全球占比為 11％。除此之外，展銳還擁有手機(jī) AI 芯片業(yè)務(wù)，推出了采用 8 核 ARM A55 處理器的人工智能 SoC 芯片 SC9863，支持基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別技術(shù)， AI 處理能力比上一代提升 6 倍。

GUC（臺(tái)灣創(chuàng)意電子， 3443 TT）

公司介紹： GUC 是彈性客制化 IC 領(lǐng)導(dǎo)廠商（The Flexible ASIC LeaderTM），主要從事 IC 后端設(shè)計(jì)。后端設(shè)計(jì)工作以布局布線為起點(diǎn)，以生成可以送交晶圓廠進(jìn)行流片的 GDS2 文件為終點(diǎn)，需要很多的經(jīng)驗(yàn)，是芯片實(shí)現(xiàn)流片的重要一環(huán)。初創(chuàng)公司同時(shí)完成前后端設(shè)計(jì)難度較大。在 AI 芯片設(shè)計(jì)發(fā)展的大環(huán)境下，加上大股東臺(tái)積電的支持， GUC 有望獲得大的后端訂單。 公司已在臺(tái)灣證券交易所掛牌上市，股票代號(hào)為 3443。

以下為初創(chuàng)公司：

寒武紀(jì)科技（Cambricon Technologies）

寒武紀(jì)創(chuàng)立于 2016 年 3 月，是中科院孵化的高科技企業(yè)，主要投資人為國(guó)投創(chuàng)業(yè)和阿里巴巴等。公司產(chǎn)品分為終端 AI 芯片及云端 AI 芯片。終端 AI 芯片采用 IP 授權(quán)模式，其產(chǎn)品 Cambricon－1A 是全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)商用的深度學(xué)習(xí)處理器 IP。去年年底公司新發(fā)布了第三代機(jī)器學(xué)習(xí)專用 IP Cambricon－1M，采用 7nm 工藝，性能差不多高出 1A 達(dá) 10 倍。云端產(chǎn)品上，寒武紀(jì)開(kāi)發(fā)了 MLU 100 AI 芯片，支持訓(xùn)練和推斷，單位功耗算力表現(xiàn)突出。

比特大陸（Bitmain）

比特大陸成立于 2013 年 10 月， 是全球第一大比特幣礦機(jī)公司，目前占領(lǐng)了全球比特幣礦機(jī) 60％以上的市場(chǎng)。由于 AI 行業(yè)發(fā)展迅速及公司發(fā)展需要，公司將業(yè)務(wù)拓展至 AI 領(lǐng)域，并于與 2017 年推出云端 AI 芯片 BM1680，支持訓(xùn)練和推斷。目前公司已推出第二代產(chǎn)品BM1682，相較上一代性能提升 5 倍以上。

地平線機(jī)器人（Horizon Robotics）

成立于 2015 年 7 月，地平線是一家注重軟硬件結(jié)合的 AI 初創(chuàng)公司，由 Intel、嘉實(shí)資本、高瓴資本領(lǐng)投。公司主攻安防和自動(dòng)駕駛兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，產(chǎn)品為征程 1．0 芯片（支持 L2自動(dòng)駕駛）和旭日 1．0（用于安防智能攝像頭），具有高性能（實(shí)時(shí)處理 1080P＠30 幀，并對(duì)每幀中的 200 個(gè)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別）、低功耗（典型功耗在 1．5W）、和低延遲的優(yōu)勢(shì)（延遲小于 30 毫秒）。公司二代自動(dòng)駕駛芯片將于 1Q19 流片，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義建模。

云天勵(lì)飛（Intellifusion）

公司創(chuàng)立于 2014 年 8 月，由山水從容傳媒、松禾資本領(lǐng)投，主攻安防 AI 芯片。其自研IPU 芯片是低功耗的深度學(xué)習(xí)專用處理器，內(nèi)含專用圖像處理加速引擎，通過(guò)級(jí)聯(lián)擴(kuò)展最多可處理 64 路視頻。能耗比突出，超過(guò) 2Tops／Watt。

異構(gòu)智能（NovuMind）

異構(gòu)智能創(chuàng)立于 2015 年 8 月，由洪泰基金、寬帶資本、真格基金和英諾天使投資。 2018年公司展示了其首款云端 AI 芯片 NovuTensor，基于 FPGA 實(shí)現(xiàn)，性能已達(dá)到目前最先進(jìn)的桌面服務(wù)器 GPU 的一半以上，而耗電量?jī)H有 1／20。公司即將推出的第二款 ASIC 芯片，能耗不超 5W， 計(jì)算性能達(dá) 15 TOPs，將被用于安防和自動(dòng)駕駛應(yīng)用中。

龍加智（Dinoplus）

創(chuàng)立于 2017 年 7 月龍加智是專注于云端芯片的 AI 初創(chuàng)公司，由摯信資本和翊翎資本領(lǐng)投。其產(chǎn)品 Dino－TPU 在 75W 功耗下，計(jì)算能力超過(guò)除最新款 Nvidia Volta 之外的所有 GPU，時(shí)延僅為 Volta V100 的 1／10。同時(shí)， Dino－TPU 提供市場(chǎng)上獨(dú)一無(wú)二的冗余備份和數(shù)據(jù)安全保障。 公司計(jì)劃于 2018 年底完成第一款芯片的流片。