國內汽車 AI 芯片再次迎來了重大飛躍。就在剛剛，國內 AI 芯片創企地平線在上海發布了自動駕駛芯片征程 5，其單顆芯片 AI 算力能夠達到
128TOPS。如果多顆芯片打造成自動駕駛域控制器，其最高算力能夠達到 1024TOPS。這一算力水平，已經能夠支持 L4 級自動駕駛。
對於自動駕駛來說，當前業界最大的問題在於算力浪費、生態缺失、數據風險，地平線在 3 年的征程 5 研發過程中，就是為了解決這三個痛點。
▲ 征程 5 芯片發布現場
征程 5 芯片採用 8 核心 ARM Cortex A55 核心、兩個貝葉斯架構 BPU 實現 AI 運算，還有安全島設計，支持豐富的接口。在視頻輸入方面，單顆征程 5 芯片就能夠實現 16 路視頻輸入，並且支持毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達等多種傳感器。
目前，已經有多家自動駕駛 Tier 1 發布了基於征程 5 芯片的域控制器，地平線希望基於征程 5 芯片打造 Horizon Matrix SuperDrive 全場景整車智能解決方案。
預計到今年第四季度，地平線就將推出基於征程 5 芯片的城區自動駕駛實車 Demo，2022 年第二季度將實現地平線合作夥伴征程 5 域控制器硬件量產，2022 年第四季度，地平線將實現 SuperDrive 方案量產 SOP。
截至目前，地平線芯片出貨量已經達到 40 萬片，擁有 40 多個前裝量產項目。同時，有超過 13 款車型宣布採用地平線的芯片。今天下午，上汽榮威宣布將在明年的 RX5 車型中搭載征程 3 芯片，一汽紅旗的多個車型將在明年搭載地平線的芯片。
01. 單芯片算力 128TOPS 解決自動駕駛三大問題
發布會開始時，地平線 CEO 余凱說道：“中國消費者擁抱新科技，加上中國企業的創新，讓不少自動駕駛芯片在國內首發。”
但是，行業內最自動駕駛這項技術仍有擔憂。當前，智能駕駛解決方案共有三大問題，其一是算力浪費，其二是生態缺失，第三還存在數據風險。
因此，地平線在研發芯片過程中，出發點就是解決這三大問題。
在核心架構上，地平線征程 5 芯片的 CPU 部分採用 8 核心 ARM Cortex A55，AI 運算單元採用雙核心地平線貝葉斯架構 BPU（Brain Processor Unit）。同時，征程 5 芯片還有 2 個 ISP 核心、計算機視覺引擎、2 個 DSP 核心、視頻編碼解碼單元。
▲ 征程 5 關鍵參數
此外，征程 5 芯片還有安全島設計，確保整個系統的安全、穩定運行。其中，征程 5 配備了鎖步 MCU 的安全島，用於系統監測，擁有 ARM Trustzone、TRNG 硬件、各類加密硬件等。征程 5 芯片已經獲得 ASIL-B 級別功能安全產品認證，基於征程 5 芯片的系統達到 ASIL-D 級別安全要求、AEC-Q100 Grade 2 級別認證。
在信息安全方面，征程 5 芯片擁有完整的加密引擎，支持多種加密算法，包括國密算法，遵循 FIPS 140-3 標準、ISO 21434 流程。
在接口方面，地平線征程 5 支持 4×4 MIPI 共 16 路攝像頭輸入，2 個千兆以太網接口、4 個 CAN-FD，用於雷達系統集成，以及 2 個 PCIe 3.0，用於車載計算平台。
▲ 征程 5 芯片架構
在性能表現上，征程 5 芯片的 AI 算力最高可以達到 128TOPS。在 MS CoCo 物體檢測測試中，計算性能達到 1283FPS，這一性能甚至超越了英偉達即將上車的自動駕駛芯片 Orin SoC。
余凱介紹，安全性對於自動駕駛來說非常重要，征程 5 芯片自動駕駛延遲為 60 毫秒，而市面上絕大多數產品都在 150ms 左右的延遲。
同時，征程 5 芯片功耗只有 30W，較低的功耗水平能夠讓自動駕駛更加穩定。
對於一顆自動駕駛芯片來說，最重要的就是 AI 計算，地平線征程 5 採用雙核心貝葉斯架構 BPU，能夠實現大規模異構近存計算，以實現高效率計算；同時擁有高靈活大併發數據橋，片上帶寬非常大；此外，還有脈動張量計算核心，得以實現高算力。
面對自動駕駛開發者，一顆開放的芯片有助於實現自動駕駛算法快速落地。征程 5 芯片擁有豐富的硬件接口，擁有異構可編程計算加速引擎，同時還有完善的芯片工具鏈，方便開發者快速部署、驗證算法。
在算力方面，單顆征程 5 芯片的 AI 算力能夠達到 128TOPS，最多支持 8 顆征程 5 芯片組合形成自動駕駛域控制器，最高算力能夠達到 1024TOPS。
余凱在發布會中說道：“地平線將始終定位 Tier 2，不做量產硬件、不做軟件捆綁、不做封閉打包方案。”
02. 域控制器算力最高達 1024TOPS 多家 Tier 1 已首發征程 5
征程 5 芯片自今年 5 月點亮以來，地平線已經為開發者提供了參考設計 Matrix 5 計算平台，同時也有多家 Tier 1 發布了基於征程 5 芯片的域控制器。
其中，地平線的參考設計採用 4 顆地平線征程 5 芯片，算力能夠達到 512TOPS，還能夠選擇 GPU、MCU 以及 5G 模塊。
▲ Matrix 5 計算平台
在安全性方面，參考設計搭載了兩顆 ASIL-D 安全等級的 MCU 芯片，整個域控制器的安全性等級能達到 ASIL-D 級別。
同時，業界已有大陸集團、東軟睿馳、立訊集團、聯成開拓四家 Tier 1 推出了基於征程 5 芯片的域控制器。地平線還將與德賽西威、福瑞泰克、金脈、宏景智駕等軟硬件合作夥伴共同打造 Matrix 5 全場景整車智能中央計算平台。
▲ 多家 Tier 1 推出基於征程 5 的計算平台
此外，地平線合作夥伴聯成開拓也推出了雙征程 5 芯片加速卡，可以支持熱插拔；立訊集團推出 SOM 卡，滿足不同開發者需求。
▲ 基於征程 5 的加速卡和 SOM 卡
現場，地平線還發布了 Horizon Matrix SuperDrive 全場景整車智能解決方案。這一方案面向全場景智能駕駛，包括高速、城區、泊車自動駕駛場景，座艙智能交互、和車內外聯動的整車智能。
預計到今年第四季度，地平線就將推出城區自動駕駛實車 Demo，2022 年第二季度將實現地平線合作夥伴域控制器硬件量產，2022 年第四季度，地平線將實現 SuperDrive 方案量產 SOP。
現場，不少地平線的合作夥伴來到現場，宣布了最新的芯片上車計劃。明年，上汽集團旗下榮威 RX5 將搭載征程 3 芯片上市，未來也將搭載征程 5 芯片。
▲ 搭載地平線芯片的車型
長城汽車表示，在過去 4 個月時間裡，長城與地平線完成了 2022 款哈弗 H9 的開發，基於征程 2 芯片實現智能座艙功能。目前，地平線現在正在布局征程 3 芯片，應用場景在自動駕駛、智能座艙多個方面。
國內造車新勢力哪吒汽車也宣布，目前所有車型都在布局量產征程 3 芯片，征程 5 芯片也正在預研中。
明年，一汽紅旗旗下的多款車型也將搭載地平線征程芯片。
03. 開源操作系統發布 兼容主流操作系統
今天下午，余凱在現場還發布了 TogetherOS—— 開源安全實時操作系統。這一操作系統基於開源微內核 seL4 開發，是一個向上兼容，同時也是向下兼容的實時操作系統。
▲ 地平線發布 TogetherOS
TogetherOS 能夠滿足高等級自動駕駛實時性要求和功能安全要求，可覆蓋自動駕駛、智能交互、智能網聯、智能車控等車載應用場景。
據介紹，TogetherOS 兼容包括征程芯片在內的主流車載芯片平台，同時也兼容英偉達、高通等業界多種 SoC。在操作系統層面，TogetherOS 兼容 Linux、Android、斑馬、QNX 以及鴻蒙等多種操作系統。
▲ TogetherOS 架構
余凱在現場宣布，TogetherOS 的首批生態合作夥伴包括 AutoCore、長安汽車、長城汽車、江汽集團、雄獅科技、斑馬智行、上汽集團。
04. 流片點亮到算法打通僅兩個月 軟硬件都有強大實力
就在今年 5 月，地平線宣布征程 5 芯片一次性流片成功並順利點亮。進入 7 月，征程 5 的消息更是不斷。
7 月 5 日，地平線征程 5 芯片得到 ASIL-B 級別功能安全產品認證，基於征程 5 芯片的系統達到 ASIL-D 級別安全要求，證明了地平線征程 5 在功能安全、運行穩定性方面的性能。
7 月 15 日，地平線宣布征程 5 芯片打通了感知算法，基於征程 5 打造的域控制器可以流暢運行各類自動駕駛感知與行為預測算法，足以支持從 L2~L4 的各類自動駕駛系統。
▲ 征程 5 芯片視覺感知系統原型打通
也就是說，地平線征程 5 從流片成功，到算法打通僅用了大約兩個月的時間。而在芯片行業內，芯片流片成功后的算法測試過程一般都需要較長周期，，但一般需要半年到一年的時間。
車東西此前向地平線內部人士了解到，“為了打通算法，內部投入了非常大的資源，橫跨多部門的上百人團隊加班加點忙活了兩個多月。”
他回憶道，今年 5 月份在征程 5 芯片從製造商送到地平線之前，已有 30 多人在杭州辦公室嚴陣以待。他們提前幾個月就準備好了相應的驗證、測試設備與流程。
拿到首批芯片的 15 個小時后，開發板焊接完畢，內存、以太網接口、視頻輸入/輸出等基本要素也已具備，一台基於征程 5 打造的自動駕駛控制器就出爐了。
在硬件能力得到充分證明后，地平線自動駕駛算法團隊立馬接手，將已經準備好的算法移植到征程 5 芯片中，並把控制器裝進了測試車，最終完成了算法的全面打通，再一次證明了征程 5 的實力。
05. 超 13 款車搭載地平線芯片 擁有多種整車智能方案
去年年初，地平線征程 2 芯片在長安 UNI-T 車型上前裝量產，開啟地平線車軌 AI 芯片的量產上市之路。
目前，已經公布搭載地平線征程 2 芯片的車型有長安 UNI-T、UNI-K，奇瑞螞蟻，智己 L7，廣汽埃安 Y，廣汽傳祺 GS4 Plus，嵐圖 FREE，思皓 QX，2021 款理想 ONE 等車型。
基於征程 2 芯片 4TOPS 的算力，能夠為車輛提供 L2 級自動駕駛和車載智能交互等功能。
今年，地平線征程 3 芯片正式量產，2021 款理想 ONE、上汽大通 MAXUS MIFA 概念車都已搭載這款芯片，嬴徹科技自動駕駛系統“軒轅”也採用了地平線征程 3 芯片，今年年底將實現量產交付。
▲ 2021 款理想 ONE
其中，2021 款理想 ONE 為首款搭載地平線征程 3 芯片的量產車。在這款車內，2 顆征程 3 芯片能夠達到 10TOPS 的 AI 算力，從而讓理想 ONE 在此前 L2 級自動駕駛能力的基礎上，新增了 NOA 導航輔助駕駛功能。
在感知性能上，2021 款理想 ONE 的自動駕駛平台支持 120 度水平視場角，並且採用 800 萬像素前視攝像頭，確保了對更大範圍及更高精度的視覺感知能力。同時，基於開放的軟件生態支持服務，2021 款理想 ONE 得以實現自動駕駛功能的高效進化。
就在不久前的上海車展上，地平線正式發布 Horizon Matrix Mono、 Horizon Matrix Pilot 和 Horizon Matrix FSD 三大自動駕駛解決方案。
其中，Matrix Mono 3.0 自動駕駛解決方案用 800 萬像素單目攝像頭就能完成 L2 級自動駕駛，這一自動駕駛系統基於地平線征程 3 芯片。這一方案還搭載了地平線基於視覺的高精度建圖定位，因此可以實現車道級的定位精度，功能上則可以實現匝道匯入匯出、施工區避讓、交通燈與車道對應等高級 L2 級自動駕駛功能。
Horizon Matrix Pilot 方案基於征程 3 芯片，打造面向前裝 L2+ ADAS 方案。這一方案與地平線 Matrix Mono 方案不同，這一方案針對中國路況做了專門的訓練數據挑選和算法調優，在 Matrix Mono 方案的基礎之上，還能夠應對隧道通行、大麴率彎道通行、匝道匯入、匝道匯出、城區道路通行等中國道路特有場景。
而在今天，地平線發布的征程 5 芯片，則是開啟了 L3～L4 級自動駕駛落地的大門。
06. 結語：國內車規 AI 芯片正加速上車
當前，汽車“新四化”浪潮正加速汽車行業快速變革，人工智能、大數據等技術的應用，已經讓 AI 芯片成為了汽車的數字發動機。並且，以整車智能化定義的智能汽車，正在成為行業共識。
地平線作為國內少數幾家車規 AI 芯片公司，能夠實現快速前裝量產上車，代表着國內車規芯片設計能力快速提升，正加速全行業的快速進步。