车东西（公众号：chedongxi）
作者| James
编辑| 晓寒
国内汽车AI芯片再次迎来了重大飞跃。
就在刚刚，国内AI芯片创企地平线在上海发布了自动驾驶芯片征程5，其单颗芯片AI算力能够达到128TOPS。如果多颗芯片打造成自动驾驶域控制器，其最高算力能够达到1024TOPS。
这一算力水平，已经能够支持L4级自动驾驶。
对于自动驾驶来说，当前业界最大的问题在于算力浪费、生态缺失、数据风险，地平线在3年的征程5研发过程中，就是为了解决这三个痛点。
▲征程5芯片发布现场
征程5芯片采用8核心ARM Cortex A55核心、两个贝叶斯架构BPU实现AI运算，还有安全岛设计，支持丰富的接口。在视频输入方面，单颗征程5芯片就能够实现16路视频输入，并且支持毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达等多种传感器。
目前，已经有多家自动驾驶Tier 1发布了基于征程5芯片的域控制器，地平线希望基于征程5芯片打造Horizon Matrix SuperDrive全场景整车智能解决方案。
预计到今年第四季度，地平线就将推出基于征程5芯片的城区自动驾驶实车Demo，2022年第二季度将实现地平线合作伙伴征程5域控制器硬件量产，2022年第四季度，地平线将实现SuperDrive方案量产SOP。
截至目前，地平线芯片出货量已经达到40万片，拥有40多个前装量产项目。同时，有超过13款车型宣布采用地平线的芯片。今天下午，上汽荣威宣布将在明年的RX5车型中搭载征程3芯片，一汽红旗的多个车型将在明年搭载地平线的芯片。
一、单芯片算力128TOPS 解决自动驾驶三大问题
发布会开始时，地平线CEO余凯说道：“中国消费者拥抱新科技，加上中国企业的创新，让不少自动驾驶芯片在国内首发。”
但是，行业内最自动驾驶这项技术仍有担忧。当前，智能驾驶解决方案共有三大问题，其一是算力浪费，其二是生态缺失，第三还存在数据风险。
因此，地平线在研发芯片过程中，出发点就是解决这三大问题。
在核心架构上，地平线征程5芯片的CPU部分采用8核心ARM Cortex A55，AI运算单元采用双核心地平线贝叶斯架构BPU（Brain Processor Unit）。同时，征程5芯片还有2个ISP核心、计算机视觉引擎、2个DSP核心、视频编码解码单元。
▲征程5关键参数
此外，征程5芯片还有安全岛设计，确保整个系统的安全、稳定运行。其中，征程5配备了锁步MCU的安全岛，用于系统监测，拥有ARM Trustzone、TRNG硬件、各类加密硬件等。征程5芯片已经获得ASIL-B级别功能安全产品认证，基于征程5芯片的系统达到ASIL-D级别安全要求、AEC-Q100 Grade 2级别认证。
在信息安全方面，征程5芯片拥有完整的加密引擎，支持多种加密算法，包括国密算法，遵循FIPS 140-3标准、ISO 21434流程。
在接口方面，地平线征程5支持4×4 MIPI共16路摄像头输入，2个千兆以太网接口、4个CAN-FD，用于雷达系统集成，以及2个PCIe 3.0，用于车载计算平台。
▲征程5芯片架构
在性能表现上，征程5芯片的AI算力最高可以达到128TOPS。在MS CoCo物体检测测试中，计算性能达到1283FPS，这一性能甚至超越了英伟达即将上车的自动驾驶芯片Orin SoC。
余凯介绍，安全性对于自动驾驶来说非常重要，征程5芯片自动驾驶延迟为60毫秒，而市面上绝大多数产品都在150ms左右的延迟。
同时，征程5芯片功耗只有30W，较低的功耗水平能够让自动驾驶更加稳定。
对于一颗自动驾驶芯片来说，最重要的就是AI计算，地平线征程5采用双核心贝叶斯架构BPU，能够实现大规模异构近存计算，以实现高效率计算；同时拥有高灵活大并发数据桥，片上带宽非常大；此外，还有脉动张量计算核心，得以实现高算力。
面对自动驾驶开发者，一颗开放的芯片有助于实现自动驾驶算法快速落地。征程5芯片拥有丰富的硬件接口，拥有异构可编程计算加速引擎，同时还有完善的芯片工具链，方便开发者快速部署、验证算法。
在算力方面，单颗征程5芯片的AI算力能够达到128TOPS，最多支持8颗征程5芯片组合形成自动驾驶域控制器，最高算力能够达到1024TOPS。
余凯在发布会中说道：“地平线将始终定位Tier 2，不做量产硬件、不做软件捆绑、不做封闭打包方案。”
二、域控制器算力最高达1024TOPS 多家Tier 1已首发征程5
征程5芯片自今年5月点亮以来，地平线已经为开发者提供了参考设计Matrix 5计算平台，同时也有多家Tier 1发布了基于征程5芯片的域控制器。
其中，地平线的参考设计采用4颗地平线征程5芯片，算力能够达到512TOPS，还能够选择GPU、MCU以及5G模块。
▲Matrix 5计算平台
在安全性方面，参考设计搭载了两颗ASIL-D安全等级的MCU芯片，整个域控制器的安全性等级能达到ASIL-D级别。
同时，业界已有大陆集团、东软睿驰、立讯集团、联成开拓四家Tier 1推出了基于征程5芯片的域控制器。地平线还将与德赛西威、福瑞泰克、金脉、宏景智驾等软硬件合作伙伴共同打造Matrix 5全场景整车智能中央计算平台。
▲多家Tier 1推出基于征程5的计算平台
此外，地平线合作伙伴联成开拓也推出了双征程5芯片加速卡，可以支持热插拔；立讯集团推出SOM卡，满足不同开发者需求。
▲基于征程5的加速卡和SOM卡
现场，地平线还发布了Horizon Matrix SuperDrive全场景整车智能解决方案。这一方案面向全场景智能驾驶，包括高速、城区、泊车自动驾驶场景，座舱智能交互、和车内外联动的整车智能。
预计到今年第四季度，地平线就将推出城区自动驾驶实车Demo，2022年第二季度将实现地平线合作伙伴域控制器硬件量产，2022年第四季度，地平线将实现SuperDrive方案量产SOP。
现场，不少地平线的合作伙伴来到现场，宣布了最新的芯片上车计划。明年，上汽集团旗下荣威RX5将搭载征程3芯片上市，未来也将搭载征程5芯片。
▲搭载地平线芯片的车型
长城汽车表示，在过去4个月时间里，长城与地平线完成了2022款哈弗H9的开发，基于征程2芯片实现智能座舱功能。目前，地平线现在正在布局征程3芯片，应用场景在自动驾驶、智能座舱多个方面。
国内造车新势力哪吒汽车也宣布，目前所有车型都在布局量产征程3芯片，征程5芯片也正在预研中。
明年，一汽红旗旗下的多款车型也将搭载地平线征程芯片。
三、开源操作系统发布 兼容主流操作系统
今天下午，余凯在现场还发布了TogetherOS开源安全实时操作系统。这一操作系统基于开源微内核seL4开发，是一个向上兼容，同时也是向下兼容的实时操作系统。
▲地平线发布TogetherOS
TogetherOS能够满足高等级自动驾驶实时性要求和功能安全要求，可覆盖自动驾驶、智能交互、智能网联、智能车控等车载应用场景。
据介绍，TogetherOS兼容包括征程芯片在内的主流车载芯片平台，同时也兼容英伟达、高通等业界多种SoC。在操作系统层面，TogetherOS兼容Linux、安卓、斑马、QNX以及鸿蒙等多种操作系统。
▲TogetherOS架构
余凯在现场宣布，TogetherOS的首批生态合作伙伴包括AutoCore、长安汽车、长城汽车、江汽集团、雄狮科技、斑马智行、上汽集团。
四、流片点亮到算法打通仅两个月 软硬件都有强大实力
就在今年5月，地平线宣布征程5芯片一次性流片成功并顺利点亮。进入7月，征程5的消息更是不断。
7月5日，地平线征程5芯片得到ASIL-B级别功能安全产品认证，基于征程5芯片的系统达到ASIL-D级别安全要求，证明了地平线征程5在功能安全、运行稳定性方面的性能。
7月15日，地平线宣布征程5芯片打通了感知算法，基于征程5打造的域控制器可以流畅运行各类自动驾驶感知与行为预测算法，足以支持从L2~L4的各类自动驾驶系统。
▲征程5芯片视觉感知系统原型打通
也就是说，地平线征程5从流片成功，到算法打通仅用了大约两个月的时间。而在芯片行业内，芯片流片成功后的算法测试过程一般都需要较长周期，，但一般需要半年到一年的时间。
车东西此前向地平线内部人士了解到，“为了打通算法，内部投入了非常大的资源，横跨多部门的上百人团队加班加点忙活了两个多月。”
他回忆道，今年5月份在征程5芯片从制造商送到地平线之前，已有30多人在杭州办公室严阵以待。他们提前几个月就准备好了相应的验证、测试设备与流程。
拿到首批芯片的15个小时后，开发板焊接完毕，内存、以太网接口、视频输入/输出等基本要素也已具备，一台基于征程5打造的自动驾驶控制器就出炉了。
在硬件能力得到充分证明后，地平线自动驾驶算法团队立马接手，将已经准备好的算法移植到征程5芯片中，并把控制器装进了测试车，最终完成了算法的全面打通，再一次证明了征程5的实力。
五、超13款车搭载地平线芯片 拥有多种整车智能方案
去年年初，地平线征程2芯片在长安UNI-T车型上前装量产，开启地平线车轨AI芯片的量产上市之路。
目前，已经公布搭载地平线征程2芯片的车型有长安UNI-T、UNI-K，奇瑞蚂蚁，智己L7，广汽埃安Y，广汽传祺GS4 Plus，岚图FREE，思皓QX，2021款理想ONE等车型。
基于征程2芯片4TOPS的算力，能够为车辆提供L2级自动驾驶和车载智能交互等功能。
今年，地平线征程3芯片正式量产，2021款理想ONE、上汽大通MAXUS MIFA概念车都已搭载这款芯片，嬴彻科技自动驾驶系统“轩辕”也采用了地平线征程3芯片，今年年底将实现量产交付。
▲2021款理想ONE
其中，2021款理想ONE为首款搭载地平线征程3芯片的量产车。在这款车内，2颗征程3芯片能够达到10TOPS的AI算力，从而让理想ONE在此前L2级自动驾驶能力的基础上，新增了NOA导航辅助驾驶功能。
在感知性能上，2021款理想ONE的自动驾驶平台支持120度水平视场角，并且采用800万像素前视摄像头，确保了对更大范围及更高精度的视觉感知能力。同时，基于开放的软件生态支持服务，2021款理想ONE得以实现自动驾驶功能的高效进化。
就在不久前的上海车展上，地平线正式发布Horizon Matrix Mono、 Horizon Matrix Pilot和Horizon Matrix FSD三大自动驾驶解决方案。
其中，Matrix Mono 3.0自动驾驶解决方案用800万像素单目摄像头就能完成L2级自动驾驶，这一自动驾驶系统基于地平线征程3芯片。这一方案还搭载了地平线基于视觉的高精度建图定位，因此可以实现车道级的定位精度，功能上则可以实现匝道汇入汇出、施工区避让、交通灯与车道对应等高级L2级自动驾驶功能。
Horizon Matrix Pilot方案基于征程3芯片，打造面向前装L2+ ADAS方案。这一方案与地平线Matrix Mono方案不同，这一方案针对中国路况做了专门的训练数据挑选和算法调优，在Matrix Mono方案的基础之上，还能够应对隧道通行、大曲率弯道通行、匝道汇入、匝道汇出、城区道路通行等中国道路特有场景。
而在今天，地平线发布的征程5芯片，则是开启了L3～L4级自动驾驶落地的大门。
结语：国内车规AI芯片正加速上车
当前，汽车“新四化”浪潮正加速汽车行业快速变革，人工智能、大数据等技术的应用，已经让AI芯片成为了汽车的数字发动机。并且，以整车智能化定义的智能汽车，正在成为行业共识。
地平线作为国内少数几家车规AI芯片公司，能够实现快速前装量产上车，代表着国内车规芯片设计能力快速提升，正加速全行业的快速进步。
