AI大模型時代來臨 重構(gòu)智駕產(chǎn)業(yè)新生態(tài)

  ICC訊 “新四化”帶來新機(jī)遇，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷前所未有的變化和發(fā)展。未來的汽車將不再只是簡單的交通工具，而是具備高度智能化、自動化和安全性的高科技產(chǎn)品。這為我國汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)彎道超車提供了難得的發(fā)展機(jī)遇。新機(jī)遇也伴隨新挑戰(zhàn)，智能汽車并非一蹴而就。它是建立在汽車工業(yè)軟件、車規(guī)芯片等為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)鏈之上的。蓬勃發(fā)展的智駕市場及軟件定義汽車的大趨勢，對汽車芯片行業(yè)提出越來越高要求，汽車芯片將不再局限于安全、穩(wěn)定的成熟工藝，其對高性能、高價值的先進(jìn)工藝芯片需求也越來越多，隨之伴生的是對芯片設(shè)計及EDA驗證等全鏈條工具的更高要求。

  從這種意義上看，中國智駕產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)仍然十分薄弱，盡管中國的新能源汽車已經(jīng)賣向全球，但以高端汽車芯片為代表的上游產(chǎn)業(yè)仍然基本壟斷在海外廠商手中。中國智駕產(chǎn)業(yè)要想獲得真正的自主可控，就需要整個產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)共同發(fā)力，強(qiáng)化汽車芯片、EDA工業(yè)軟件等軟硬件廠商間的協(xié)同配合，打造融合、統(tǒng)一的底層技術(shù)平臺。

  智能駕駛“跨越”寒冬

  去年，以獨角獸Argo AI公司倒閉為代表，智能駕駛一度進(jìn)入寒冬，但也讓一些有著長遠(yuǎn)謀劃的企業(yè)沉下心來，腳踏實地搞技術(shù)、做產(chǎn)品。今年，隨著人工智能、半導(dǎo)體等基礎(chǔ)技術(shù)取得進(jìn)步，智能駕駛賽道正在迎來新的拐點。其實，智駕行業(yè)雖然整體遇冷，各細(xì)分場景依然向前推進(jìn)。以礦山為例，2022年華為煤礦軍團(tuán)正式推出了面向露天礦山的無人駕駛端到端全自研解決方案，并成功實現(xiàn)商用部署和實施。分析機(jī)構(gòu)預(yù)測，2025年露天礦山自動駕駛市場規(guī)?？蛇_(dá)200億元，潛在市場空間近3000億元。

  在乘用車方面，繼梅賽德斯-奔馳的L3級自動駕駛系統(tǒng)分別在德國和美國獲得官方認(rèn)證并上車后，寶馬公司正在旗下的寶馬7系上推廣L3級自動駕駛功能。IHS Markit預(yù)測，L3級自動駕駛與全自動停車、全高速自動巡航等L4級功能將于2025年在大眾市場普及。

  如果說美國方面采取的是單車智能為主發(fā)展模式，通過攝像頭、雷達(dá)等傳感器和高效算法，賦予車輛智能駕駛能力；那么，中國選擇了“車路協(xié)同”模式，越來越多國產(chǎn)智能駕駛正在融入由“云-網(wǎng)-端”構(gòu)成的智能路網(wǎng)當(dāng)中。

  11月份，工信部、公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部四部委發(fā)布聯(lián)合通知，部署開展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點工作。根據(jù)工信部12月消息，截至目前，我國累計開放智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試道路2萬多公里，測試示范區(qū)達(dá)17個、“雙智”試點城市達(dá)16個。從上可知，今年以來，無論國際還是國內(nèi)，智駕產(chǎn)業(yè)正在擺脫低迷市場的影響，商業(yè)化運(yùn)行已經(jīng)開啟，行業(yè)發(fā)展正在迎來新階段。

  離不開的“算力芯片”

  在本輪智駕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，由于ChatGPT熱潮席圈，人們無不對生成式AI與智駕產(chǎn)業(yè)的結(jié)合寄予厚望。據(jù)報道，特斯拉正在中國組建一個超過20人的本地運(yùn)營團(tuán)隊，推進(jìn)自動駕駛解決方案FSD在中國本土的落地。百度、阿里、科大訊飛等也紛紛與車廠合作，將旗下AI大模型產(chǎn)品接入智能車型當(dāng)中。對此，有專家指出，這實際上是一個“駕駛腦”的概念，AI大模型在接收到各種感知信息后，通過規(guī)劃和決策，以一種駕駛方式來控制車輛去避障繞彎，選擇最優(yōu)路徑，從而把乘客送達(dá)目的地。之前的自動駕駛訓(xùn)練缺乏知識遷移的能力，顯得難以應(yīng)對。而通過AIGC技術(shù)在智能汽車中的發(fā)展應(yīng)用，可以嘗試解決這方面的復(fù)雜問題。

  值得注意的是，無論人工智能的運(yùn)算還是對大數(shù)據(jù)的處理，都離不開強(qiáng)大芯片算力的支撐。生成式AI+智能駕駛模式使得芯片在汽車中的作用愈加明顯。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車所需汽車芯片數(shù)量為600-700顆，電動車所需的汽車芯片數(shù)量將提升至1600顆/輛，而更高級的智能汽車對芯片的需求量有望提升至3000顆/輛。

  傳統(tǒng)上，汽車芯片主要包括功能芯片、功率器件、存儲芯片、傳感器、通信芯片等幾個大的類型。其中功能芯片負(fù)責(zé)對ECU的管理控制；功率半導(dǎo)體器件用于電力的轉(zhuǎn)換和管理；存儲芯片面向數(shù)據(jù)存儲；汽車傳感器與通信芯片用于感受外界信號、物理變化或者化學(xué)組成，并將檢測到的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬟f給其他設(shè)備。

  現(xiàn)代的汽車則越來越像一個自動行走的智能機(jī)器人和人們生產(chǎn)生活的“第三空間”，集“智能化、安全化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化”于一身，新興并集成汽車當(dāng)中的算力芯片將發(fā)揮越來越關(guān)鍵的作用，支持智能駕駛、輔助系統(tǒng)以及車內(nèi)娛樂等。這類芯片一般是集成了CPU、圖像處理GPU、音頻處理DSP、深度學(xué)習(xí)加速單元NPU以及內(nèi)存和各種I/O接口的SOC芯片。未來智能座艙所代表的“車載信息娛樂系統(tǒng)＋流媒體后視鏡＋抬頭顯示系統(tǒng)＋全液晶儀表＋車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)＋車內(nèi)乘員監(jiān)控系統(tǒng)”等多重體驗，都將依賴于智能SoC芯片。

  此類芯片的制造工藝也不再是傳統(tǒng)成熟工藝所能支撐，而是大多采用先進(jìn)工藝。如恩智浦的S32系列微處理器，從推出時的16nm工藝，路線圖已經(jīng)規(guī)劃到5nm。高通發(fā)布的第四代座艙平臺，性能最高的處理器驍龍8295也將采用5nm工藝。在處理性能方面，L3級別的車端中央計算平臺算力需求已達(dá)500+TOPS，未來汽車芯片的算力需求只會更高，也需要更先進(jìn)的制程工藝給予支撐。

  汽車芯片“國產(chǎn)替代”艱難

  提起比亞迪、華為問界……這些耳熟能詳?shù)钠放?，大家都覺得中國智能駕駛汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)非常強(qiáng)大。類似“國產(chǎn)乘用車前11個月累計銷量達(dá)1297.8萬輛，超越日德，一躍成為全球汽車出口第一大國”的報道，也令讀者產(chǎn)生信心。但是，從產(chǎn)業(yè)鏈角度考察卻會發(fā)現(xiàn)，成績的背后還隱藏著巨大的隱憂。

  正如上面所述，AI大模型時代汽車芯片的作用將越來越明顯，算力芯片更是整車的運(yùn)算核心。但值得注意的是，目前這些領(lǐng)域仍然基本掌控在海外大廠手中。英飛凌在整個汽車芯片市場以及功率半導(dǎo)體領(lǐng)域中占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，恩智浦則在汽車處理器市場上遙遙領(lǐng)先，意法半導(dǎo)體占據(jù)著最大的SiC器件和模組市場份額，瑞薩則是汽車MCU（微控制器單元）的佼佼者；在新興的算力芯片領(lǐng)域，更是集中了英偉達(dá)、高通、英特爾、特斯拉等巨頭，展開激烈競爭。

  去年爆發(fā)的“缺芯潮”雖然為國內(nèi)芯片廠商開辟了一條切入汽車供應(yīng)鏈的通道，但是要想真正發(fā)展起來，有效實現(xiàn)國產(chǎn)替代，卻遠(yuǎn)不是那么容易就能做到。據(jù)了解，目前只有極少數(shù)國內(nèi)廠商能夠得窺一絲門徑，如芯擎科技日前發(fā)布的“龍鷹一號”SoC在吉利領(lǐng)克08等數(shù)款車型上實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，是國內(nèi)唯一實現(xiàn)7納米車規(guī)芯片量產(chǎn)的廠商。大部分國產(chǎn)芯片廠商還很難真正跨入汽車芯片這個市場。

  之所以存在這樣的情況，一方面是因為車規(guī)級芯片對質(zhì)量、可靠性、使用壽命等方面具有高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，導(dǎo)致芯片的生產(chǎn)開發(fā)難度更大，國內(nèi)只有少數(shù)具備高水準(zhǔn)工藝的芯片廠商可以達(dá)到這樣的要求。更關(guān)鍵的是，國內(nèi)尚沒有建立起完善的車規(guī)芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)。相對于消費(fèi)級、工業(yè)級芯片而言，車規(guī)芯片的標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)苛，準(zhǔn)入門檻更高。國內(nèi)要想真正發(fā)展汽車芯片產(chǎn)業(yè)，進(jìn)而打造完善的智駕產(chǎn)業(yè)鏈，就必需建立一個相對完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，為行業(yè)提供芯片設(shè)計、工藝協(xié)同、樣片流片、測試認(rèn)證等服務(wù)，進(jìn)而才能以此為基礎(chǔ)，降低上下游協(xié)同成本，加快技術(shù)研發(fā)速度，滿足市場需求。

  獨木不成林：單點突破不如全軍突擊

  事實上，面對這樣的產(chǎn)業(yè)狀態(tài)，汽車品牌廠商從供應(yīng)鏈穩(wěn)定角度出發(fā)，更加需要國產(chǎn)芯片能夠迅速成長起來。這既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。芯擎科技戰(zhàn)略業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁孫東就指出：“目前整個市場基本上都是由海外廠商壟斷高端智能座艙SoC，這從國產(chǎn)汽車的國產(chǎn)化需求和供應(yīng)鏈多樣化上看，都是不太合理的。從客戶需求上看，他們也需要一個差異化的方案?！?

  那么，如何才能打造完善的車規(guī)芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)呢？近期發(fā)布的一則案例引起了國內(nèi)車圈的廣泛關(guān)注：芯擎科技日前宣布，旗下產(chǎn)品開始導(dǎo)入芯華章車規(guī)級EDA驗證工具，以加速新一代智能駕駛芯片的開發(fā)。分析一下這則消息就會發(fā)現(xiàn)，這兩家公司一家是國產(chǎn)高端車規(guī)芯片設(shè)計公司，在國內(nèi)唯一實現(xiàn)7納米車規(guī)芯片量產(chǎn)；另一家是聚焦于數(shù)字驗證領(lǐng)域，目前唯一打造出全流程驗證工具的國產(chǎn)EDA公司。兩家公司的合作，為我國汽車智駕產(chǎn)業(yè)如何構(gòu)建生態(tài)提供了一個注腳。

  很多讀者可能對EDA在汽車智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中的發(fā)揮作用還不太熟悉。近日，由中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國汽車工業(yè)軟件發(fā)展建設(shè)白皮書》（以下簡稱《白皮書》）介紹了智能化背景下，車規(guī)級工業(yè)軟件的發(fā)展需求、標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用場景等。其中關(guān)于EDA的描述中，收錄了芯華章提到的核心概念“PIL處理器在環(huán)仿真”。

  面對新的應(yīng)用場景，為了更好打造從芯片到主機(jī)廠的閉環(huán)，EDA也需要提供系統(tǒng)級的設(shè)計驗證，才能滿足車規(guī)級開發(fā)需求。PIL融合了場景仿真和芯片仿真技術(shù)，結(jié)合整車V開發(fā)模型，從系統(tǒng)出發(fā)，提供了基于場景的ECU評價體系、算法優(yōu)化解決方案，支持車規(guī)級芯片提前1-2年實現(xiàn)定點上車，并通過云場景遍歷仿真為HIL測試節(jié)省80%的時間。

  在面向城市道路、戶外越野等汽車行業(yè)諸多豐富且獨特的應(yīng)用場景，需要基于特定場景，融合更快、更高性能、更安全的芯片仿真技術(shù)，如此才能有效降低芯片在整車應(yīng)用過程中的風(fēng)險，在確保低故障的同時，又能夠讓芯片的性能真正發(fā)揮出來。一款優(yōu)秀的場景和芯片仿真驗證工具，可以幫助解決時間、人才、工具等三方面的挑戰(zhàn)，更快地進(jìn)行定制化芯片的研發(fā)，降低開發(fā)人才門檻，縮短開發(fā)周期，降低各項風(fēng)險。

  孫東在公開場合曾經(jīng)表達(dá)過對于開發(fā)周期前置的考慮，“先進(jìn)工藝制程的大芯片由于其復(fù)雜度，整個開發(fā)周期一般在數(shù)年之間，因此其芯片規(guī)格的定義需要具有一定的前瞻性，特別是針對目前快速發(fā)展升級的智能汽車領(lǐng)域；如何準(zhǔn)確定位到客戶未來的需要，并將其與現(xiàn)有的產(chǎn)品開發(fā)計劃相有效結(jié)合，在產(chǎn)品面世的時候能夠滿足市場的新需求并具有競爭力，這是所有做先進(jìn)制程大芯片公司所共同面臨的一個挑戰(zhàn)?！?

  借助芯華章車規(guī)級EDA驗證工具，芯擎科技能夠在芯片設(shè)計階段，就進(jìn)行和真實使用場景一致的系統(tǒng)級軟硬件聯(lián)合仿真和調(diào)試，提升系統(tǒng)級應(yīng)用環(huán)境下軟硬件協(xié)同表現(xiàn)，降低芯片在整車應(yīng)用過程中的風(fēng)險，縮短開發(fā)周期。

  記者采訪某國內(nèi)資深驗證工程師時，對方也指出：“自動駕駛技術(shù)是一個復(fù)雜的軟硬件系統(tǒng)體系，EDA作為汽車SoC和系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)，除了賦能車規(guī)芯片設(shè)計外，也可以在解決其他挑戰(zhàn)方面扮演更重要的角色。特別是在系統(tǒng)級建模、場景仿真和量化分析、信息安全以及功耗優(yōu)化等四個方面，EDA可以結(jié)合自身在驗證仿真、數(shù)據(jù)處理、算法優(yōu)化等方面的優(yōu)勢，輸出具備行業(yè)特色的創(chuàng)新解決方案?！?

  強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的背后是什么？

  AI大模型時代，隨著智能化水平的不斷提高，芯片和應(yīng)用軟件的協(xié)同已經(jīng)成為未來汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品差異化與提升用戶體驗的一個關(guān)鍵，借助強(qiáng)大的仿真、定義、驗證工具，EDA能夠幫助產(chǎn)品實現(xiàn)更好的差異化，從而為用戶提供更高性價比的產(chǎn)品。而要想打造更加完善高效的國產(chǎn)智駕產(chǎn)業(yè)生態(tài)，就必須有效整合不同產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，推動EDA、芯片以及其他產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)企業(yè)之間的相互合作，相互融合。產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)需要強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，單打獨斗完不成產(chǎn)業(yè)鏈的融合發(fā)展。從這點來看，上述芯擎科技與芯華章的合作，具有更大的產(chǎn)業(yè)意義。

  值得一提的是，近年來，國產(chǎn)EDA力量正在持續(xù)加強(qiáng)在車規(guī)領(lǐng)域的布局，從產(chǎn)品到解決方案，乃至產(chǎn)業(yè)鏈上的合作，投入大量精力的同時，也取得豐碩成果。

  今年5月，芯華章投資汽車電子解決方案公司Optima Design Automation，這是一家華為曾選擇合作的汽車電子車規(guī)解決方案供應(yīng)商。

  7月，國內(nèi)模擬芯片EDA龍頭華大九天，官宣其可靠性分析工具Empyrean Polas®獲ISO 26262 TCL3和IEC 61508 T2國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書。同時，華大九天多款數(shù)字、模擬EDA產(chǎn)品也即將在年內(nèi)陸續(xù)通過ISO 26262 TCL3和IEC 61508 T2產(chǎn)品認(rèn)證。

  12月，芯華章EDA工具獲ISO 26262國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，能夠支持汽車安全完整性標(biāo)準(zhǔn)最高ASIL D級別的芯片開發(fā)驗證。

  據(jù)了解，在汽車領(lǐng)域業(yè)內(nèi)，ISO 26262是全球公認(rèn)的汽車領(lǐng)域電氣/電子相關(guān)功能安全標(biāo)準(zhǔn)，已成為車規(guī)級芯片供應(yīng)商進(jìn)入汽車行業(yè)的準(zhǔn)入門檻之一。

  新一輪汽車革命方興未艾，作為汽車制造產(chǎn)業(yè)大國，我國汽車產(chǎn)業(yè)有望在這一輪全球智能駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮中實現(xiàn)彎道超車。這樣一個趕超式的快速發(fā)展需要更多國內(nèi)細(xì)分領(lǐng)域崛起，然后強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，出現(xiàn)更多“芯擎-芯華章”式的合作，才能共同把產(chǎn)業(yè)生態(tài)做強(qiáng)做好。