芯片“隐藏Boss”出手!ARM野心不小:汽车智能化我们来定义! 芯片“隐藏Boss”出手!ARM野心不小:汽车智能化我们来定义!
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2024-03-18 12:16:08
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汽车行业已经实现了从燃油到电气的过渡,三电技术逐渐成熟,从电动化延伸出的智能汽车路线,被公认是「汽车产业竞赛下半场」。越来越多车企发力智能化,智能座舱、智能底盘、智能驾驶变成了新时代的「三大件」。



智能化需求爆发,促进了车规级芯片的发展,高通骁龙8295、NVIDIA Orin X、地平线征程5等一系列解决方案层出不穷,目的就是为了支撑起更高负载的使用场景。不过,日渐庞大的数据处理和智能化需求,单颗车规芯片已经无法满足汽车的「智能大爆发」。

原因主要在于现有的核心架构能力有限,处理汽车数据显得心有余而力不足。针对这类情况,车企不得不通过芯片堆叠的方式,弥补算力上的不足。智能汽车越来越依赖AI计算,行业需要更符合汽车使用场景的芯片和核心架构。



可能是使命感使然,也可能是见到英伟达、高通等半导体企业靠汽车供应链大赚特赚,ARM坐不住了。ARM近日宣布将为行业带来更适合汽车场景的技术,还要与自家的合作伙伴联合起来,打造通用的软件平台。

ARM的一系列新技术,对智能汽车有什么影响呢?

新IP架构,为智能汽车打下「新基础」

一般来说,ARM公司提供的是计算平台所需的IP架构、指令集等,芯片厂商从ARM处获取授权进而设计实体产品,交付到下游的主机厂商手上。或许ARM不再满足于供应链上游的角色,在智能汽车快速增长的阶段,也希望紧抓风口。

当前的汽车智能芯片,尤其是车机芯片,大多基于移动设备处理平台打造,近期上车的高通骁龙8295就采用高通第六代Kryo架构,CPU由4颗超大核+4颗大核心组成(基于Armv8);GPU是高通第六代Adreno。



这类芯片大多只是智能手机芯片延展,要说和手机上的处理平台有何不同,主要是CPU核心组合,以及一些针对汽车调整的技术特性,应对日益增加的计算需求恐怕会有些力不从心。行业需要更高性能、可以容纳更多数据吞吐的计算平台,满足汽车智能化的算力膨胀。

简单来说,ARM首次将Armv9架构技术和服务器级别(Neoverse™)的性能,应用到汽车当中,继续巩固自己在半导体行业中的领先优势。

Arm Neoverse V3AE是ARM公司首次将服务器级技术应用到汽车增强芯片的结果,主要负责自动驾驶和高阶能辅助驾驶(ADAS)工作。更强的服务器级性能可以应对后续更高强度的负载需求,尤其是AI计算部分。



首批应用Armv9架构的处理器有Arm Cortex-A720AE、Arm Cortex-A520AE、Arm Cortex-R82AE。其中有基于Armv9架构,为汽车量身打造的处理核心,具备更灵活的设计空间、高能效强安全,有的还首次将64位计算引入到实时处理器中。图像处理器Arm Mali-C720AE则可以满足负载更高的视觉计算。

官方认为,这一系列全新的系统IP,能够为汽车高性能SoC注入新的活力。ARM公司发布的这一系列技术当前已经被联发科、NVIDIA、恩智浦半导体等业界巨头采用,预计不久后就可以实现上车。

另外,ARM公司还希望在系统软件层面做更多的改变。他们认为未来汽车智能系统会变得更复杂,对系统安全的需求更加迫切,有必要为所有合作伙伴建立一系列计算组件标准,并在AE IP当中预埋计算子系统,确保系统运行的安全性,对芯片的性能、功耗进行优化。



不同于智能手机和电脑,服务器对芯片的处理性能要求极高,相比前两者往往高出好几倍,并且具备更大的缓存和更高的内存容量,擅长处理大规模数据。智能汽车领域,尤其是智能驾驶,瞬时数据吞吐量极为庞大。在处理数据上,Arm Neoverse V3AE应该更得心应手。

蔚来汽车公开数据显示,NIO NAD上的11个视觉传感器每秒可以产生多达8GB的图像数据,按照官方的说法,这意味着智算平台要在1秒内看完两部4K电影。如果再加上激光雷达、毫米波雷达等辅助传感器,短时间交换的数据量则更庞大。

以主流自动驾驶解决方案NVIDIA Orin X为代表,单颗算力为254TOPS。国内造车新势力通常用多颗Orin芯片叠加实现算力冗余,比如蔚来ET7(参数丨图片)有4颗Orin X芯片,总算力达到1016TOPS,理想L9、小鹏G9等车型也配备了2颗,目的还是为了预埋硬件,为以后的升级做准备。



现实情况是,芯片叠加能够加强平台算力,但也增加了硬件成本,显然不利于自动驾驶向下普及。数据处理需求日益增多的今天,要用尽可能少的芯片完成尽可能多的处理需求,服务级性能的核心集群自然有可用之处。

「硬件先行」的时代要结束了?

ARM高级副总裁兼汽车事业部总经理Dipti Vachani表示,汽车市场正在经历前所未有的转型,更多的自动化需求、更先进的用户体验追求以及电气化趋势,推升了软件和AI的爆发式增长。

这家公司不仅要从硬件层面提供更高性能的解决方案,他们还计划推翻现有产品开发流程,这样可以把长达两年的智能汽车开发周期大幅缩短。



按照智能汽车传统的开发流程,处理器IP授权交付后,芯片厂商开始设计开发工作,这个过程大约需要2年。芯片推出之后,主机厂商再着手开发软件,这种「一环扣一环」的流程会消耗太多时间,拖慢了软件开发,容易与市场需求形成断层。

ARM的解决方案是,与英伟达、蔚来、小鹏等多家公司共同打造全栈软件解决方案,与亚马逊云科技、西门子等巨头推出虚拟原型和云解决方案,基于以上的全栈软件,实现更无缝、更快速的软件开发。



简单来说,ARM就是跟合作伙伴打造了一个通用的软件平台和配套的云解决方案,或许能够与新一代芯片同步,甚至更早开发软件,而不是先有硬件再有软件。

不过,小通认为,统一标准虽然优势明显,但前提是行业认可,越多的合作伙伴加入,统一的解决方案才更有意义。

智能汽车加速迭代,新能源汽车的软件迭代速度已经可以按月来计算。各项软件算法趋向成熟,市场需求日益膨胀,系统结构变得复杂,数据规模变得更大,延续现有的软硬件开发流程,对新能源汽车进步或许不是一件好事。



新能源车是由软件定义的,软件系统无疑是核心。但大多数时候,软件往往是智能汽车最为拖沓的地方,新车上市后,软件新特性都要「等待OTA」,尤其是智能驾驶,某些车企在早期宣传和销售时,新功能甚至都没跟上,新车就是妥妥的「半成品」。

小通认为,「成长空间大」并不是智能汽车早期软件「半成品」的理由,至少发布会上说的内容,车企都应该尽可能交付到用户上。软硬件开发流程的变革,或许会改变这一现状。

智能汽车时代,ARM能从「幕后」走到「台前」

汽车行业几乎完成了电气化的转身,下半场则是一场关于智能化的竞赛。电动汽车的机械机构比燃油车有所简化,但软件定义汽车的时代,系统结构却日益复杂。

软件不单是车机中控大屏所呈现的元素,整车智能底盘、智能座舱、智能驾驶,都受软件影响。问题是新能源汽车与手机一样,新款硬件层出不穷,软件总是慢一拍,尴尬的总是用户,ARM的想法或许能改变现状。



另一方面,智能汽车崛起,为NVIDIA、联发科、高通等芯片厂商带来了增长点。NVIDIA Orin X、高通骁龙8295等智驾、智舱芯片几乎统治了市场,这些芯片大多离不开系统IP供应商,ARM或许认为自己在行业当中应该有更高的话语权。

但现状是,从事「幕后工作」的ARM,并不像芯片厂商那么名声大噪。以手机行业为例,高通、苹果等「台前角色」影响力不凡,盈利能力也很强,ARM作为IP授权的巨头,存在感一般,盈利能力也不如这些企业。再加上高通等厂商开始自研核心架构,对ARM而言并不是有利的消息。



ARM的新IP和软件解决方案或许会给行业带来新的机会,但悲观来看,这很难让ARM在智能汽车领域中取得主动权。因为高通、联发科都在做整车的软硬件解决方案,他们也在借助自己的影响力制定行业标准。

智能汽车领域也需要更多高性能的解决方案,无论是ARM从服务器芯片领域借力,还是与移动平台同源的高通智能座舱解决方案,供应商们都在凭借多年积累的经验涌入赛道,竞争日益激烈。



我们不妨期待一下,未来单颗车规级芯片拥有更强劲的算力,能够处理更多数据,集成更多以往需要多个芯片才能实现的功能,用更少的芯片做更多的事,智能化才有更多向下普及的空间。

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