01
汽車(chē)SOC高技術(shù)壁壘 國(guó)內(nèi)廠商憑借差異化 服務(wù)切入自主品牌
1.1 設(shè)計(jì)/代工/車(chē)規(guī)認(rèn)證為SOC芯片核心壁壘
大算力SOC芯片的設(shè)計(jì)和制造具有很高的門(mén)檻,要綜合性能、功耗、成本、車(chē)規(guī)安全多方面因素。
(1)異構(gòu)、多核SOC設(shè)計(jì)和優(yōu)化能力直接決定了大算力芯片的性能、可靠性和安全性等。這里面有兩大技術(shù)難題,一方面要了解客戶需求,即深入了解AI算法,尤其背后使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。因此需要前瞻性了解新的AI算法,否則等芯片研發(fā)出來(lái)后發(fā)現(xiàn)算法與硬件架構(gòu)兼容性差將會(huì)使芯片效率大大降低。自動(dòng)駕駛是高階的人工智能,與人臉、語(yǔ)音識(shí)別以及大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域相比,對(duì)安全性和實(shí)時(shí)性要求更高,且由于駕駛是要和人類(lèi)共同參與的,因此需要更高的認(rèn)知與推理能力。另外要足夠了解供給,即SOC芯片內(nèi)部比如CPU、ISP、DSP等核心可以通過(guò)IP授權(quán)的形式獲得,只有對(duì)各種IP深刻理解才能設(shè)計(jì)出好用的芯片。
(2)性能/功率比為評(píng)價(jià)AI芯片的關(guān)鍵指標(biāo),并且作為創(chuàng)業(yè)公司要有足夠資金進(jìn)行先進(jìn)制程流片。各家新一代SOC中每瓦的峰值處理能力在逐步提高:英偉達(dá)的Drive Orin能夠達(dá)到3.6TOPS/watt的性能,較其老一代Xavier的1.1TOPS/watt有顯著改進(jìn)。Mobileye 的 EyeQ4也可以從0.83TOPS/watt上升到1.6TOPS/watt,并且在即將推出的Ultra版本中可能會(huì)超過(guò)1.76TOPS/watt。特斯拉已經(jīng)在2019年的HW3.0中實(shí)現(xiàn)了2.0TOPS/watt, 并預(yù)計(jì)在下一代HW4.0平臺(tái)中會(huì)有更實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。持續(xù)提高 AI 芯片性 能的方法有:a.持續(xù)優(yōu)化SOC架構(gòu)。如引入更強(qiáng)大的ASIC芯片——神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器(NNAs)、NPU或DLAs;b.采用更先進(jìn)的芯片制造技術(shù)可以有 效降低整體功耗。根據(jù)IBS的估計(jì),開(kāi)發(fā)一塊芯片的成本,包括IP許可、EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)軟件、研發(fā)、tape out(最終設(shè)計(jì)過(guò)程)、包裝和測(cè)試 費(fèi)用,對(duì)于16nm技術(shù)節(jié)點(diǎn),總計(jì)流片費(fèi)用為1.06億美元;對(duì)于7nm技術(shù)節(jié)點(diǎn),總計(jì)流片費(fèi)用為2.98億美元;而對(duì)于5nm技術(shù)節(jié)點(diǎn),流片費(fèi)用為5.42億美元。因此是否有足夠的資金進(jìn)行先進(jìn)制程流片以及能否拿到 先進(jìn)制程的產(chǎn)能也是最終能否大規(guī)模量產(chǎn)的關(guān)鍵因素。
(3) 功能安全流程、車(chē)規(guī)可靠性認(rèn)證、ASPICE軟件認(rèn)證等一系列嚴(yán)苛車(chē)規(guī)認(rèn) 證需要逐一攻破。從芯片功能定義到流片/封裝測(cè)試完成,大約需要2年時(shí)間,如果早期車(chē)規(guī)芯片不涉及功能安全,那么這個(gè)過(guò)程可以加速。但從 芯片測(cè)試完成→量產(chǎn),大約需要1年半~2年時(shí)間,這個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)間必不可少,因?yàn)樯婕癆ECQ100,ISO 26262等功能安全認(rèn)證,還有夏季冬季認(rèn)證,一級(jí)軟件認(rèn)證等。
1.2 國(guó)產(chǎn)SOC廠商在設(shè)計(jì)芯片之初需要兼顧多重因素
1.2.1 IP:各大自動(dòng)駕駛SOC芯片廠商將自研“XPU”IP作為競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)
各大自動(dòng)駕駛SOC芯片廠商將自研“XPU”IP作為競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)。SOC芯片多為異構(gòu)設(shè)計(jì),包含GPU、CPU、加速核、NPU、DPU、ISP等不同的計(jì)算單元,一般來(lái)說(shuō)芯片不能簡(jiǎn)單評(píng)估算力,還需兼顧芯片帶寬、外設(shè)、內(nèi)存,以及能效比、成本等。同時(shí),在芯片設(shè)計(jì)中,異構(gòu)IP的配置非常重要,自動(dòng)駕駛SOC芯片商均不 斷加強(qiáng)核心IP研發(fā)以保持關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力:
特斯拉:經(jīng)歷了早期使用黑盒方案的Mobileye EyeQ3,到較為開(kāi)放的Nvidia Drive平臺(tái),再到如今NPU芯片自研。特斯拉將芯片、算法緊耦合,盡管目前特斯拉芯片算力不是最高,但其軟硬一體的融合度效率高于其他OEM方案。
黑芝麻:黑芝麻智能先后打造NeuralIQ ISP圖像信號(hào)處理器和DyanmAI NN引擎兩大核心IP。前者讓車(chē)“看得更清楚”,后者讓車(chē)“擁有了更強(qiáng)的處理能力及更高的效率”。
· NeuralIQ ISP圖像信號(hào)處理器旨在讓汽車(chē)“看得清”。通常而言,手機(jī)拍照多為靜態(tài)拍攝,可以通過(guò)運(yùn)用傳統(tǒng)的多幀降噪技術(shù),在暗光環(huán)境中拍出純凈的照片。但由于汽車(chē)行駛時(shí)處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以車(chē)規(guī)級(jí)圖像處理技術(shù)更困難。黑芝麻智能通過(guò)自研ISP處理系統(tǒng),讓攝像頭在超低光和大逆光場(chǎng)景下清晰成像,感知到的信息在后端計(jì)算中更均一化。
· 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法平臺(tái)DynamAI NN引擎旨在讓汽車(chē)“看得懂”。通過(guò)NeuralIQ ISP圖像信號(hào)處理器處理后的圖片,將傳遞到深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法平臺(tái)DyanmAI NN引擎上。先將收集的新數(shù)據(jù)信息與計(jì)算平臺(tái)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,再進(jìn)行推理和決策,預(yù)測(cè)出周?chē)h(huán)境可能會(huì)發(fā)生的變化,從而保證汽車(chē)“看得懂”。其后,通過(guò)與其他車(chē)、云、路互聯(lián)協(xié)同,擴(kuò)大有效感知范圍, 讓汽車(chē)“看得遠(yuǎn)”
1.2.2 芯片性能:“FPS/W”是綜合評(píng)價(jià)芯片能力的指標(biāo)
芯片算得快比算力大更有用。我們可以拿人和動(dòng)物的神經(jīng)元舉例,比如大象有2570億個(gè)神經(jīng)元,人腦只有860億個(gè)神經(jīng)元,但其智商上限卻僅相當(dāng)于人類(lèi)四五歲的孩童。同樣作為自動(dòng)駕駛大腦的芯片,也絕不能只看硬件的堆砌,架構(gòu)設(shè)計(jì)、 算法的運(yùn)行方式都會(huì)影響芯片的最終實(shí)際效能。
FPS(每秒識(shí)別準(zhǔn)確率)更能夠反應(yīng)AI芯片的真實(shí)計(jì)算性能,并且該指標(biāo)已經(jīng)開(kāi)始被頭部自動(dòng)駕駛廠商使用。馬斯克在2019年提到,F(xiàn)SD芯片算力是英偉達(dá)DrivePX2算力3倍;在進(jìn)行自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)時(shí),其FPS卻為后者的21倍。而地平線J5與英偉達(dá)Orin對(duì)比,雖然128TOPS的算力只有英偉達(dá)的一半,但是在進(jìn)行自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)時(shí),其FPS卻做到了更勝一籌。更高的FPS可以做到更快速的感知, 更低的延遲,這意味著更高的安全性和更快的使用效率。
我們認(rèn)為真正去評(píng)估一家AI處理芯片設(shè)計(jì)的好與壞,最合理的指標(biāo)是“FPS/Watt& FPS/$,即為了達(dá)成AI處理目標(biāo)所付出的功耗和芯片處理的成本”。具體拆解為三個(gè)部分:
· 理論峰值計(jì)算效能(TOPS/Watt & TOPS/$):公司可以通過(guò)改進(jìn)工藝制程和芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面提升該指標(biāo),其本質(zhì)是一個(gè)硬件架構(gòu)決定的指標(biāo)。
· 芯片有效利用率(Utilization):該數(shù)值由軟件架構(gòu)決定。人工智能芯片如果把硬件架構(gòu)鎖定,把算法也鎖定,那軟件架構(gòu)可以通過(guò)編譯器不斷去編譯、拆解、重組、部署讓芯片效能越來(lái)越好。
· 單位有效算力(FPS /TOPS):即算法處理速度,該數(shù)值由算法架構(gòu)決定。算法摩爾定律為通過(guò)算法不斷的更新和演進(jìn),解決一個(gè)AI任務(wù)達(dá)到的相同準(zhǔn)確率所要求的計(jì)算次數(shù)在持續(xù)下降,即從語(yǔ)音識(shí)別,文本自然語(yǔ)言處理,計(jì)算機(jī)視覺(jué)各個(gè)領(lǐng)域總結(jié)發(fā)現(xiàn)每9-14個(gè)月(每個(gè)領(lǐng)域可能略有不同)所完成的AI任務(wù)所需要的計(jì)算次數(shù)復(fù)雜度會(huì)降低一半。
地平線表示,在芯片流片之前應(yīng)該關(guān)注如何讓算法和軟件更好的指導(dǎo)硬件架構(gòu), 因?yàn)樗惴ㄊ且粋€(gè)客觀的大趨勢(shì),需要所有公司提前去學(xué)習(xí)、預(yù)判。所以在芯片定義階段的時(shí)候,應(yīng)該關(guān)注“FPS/Watt & FPS/$”如何被“理論峰值計(jì)算效能”和“芯片有效利用率”定義。在芯片流片出來(lái)之后,由硬件架構(gòu)確定的“理論峰值計(jì)算效能”已經(jīng)確定了,而“單位有效算力”又是客觀規(guī)律,此時(shí)各家自動(dòng)駕駛AI芯片公司核心要思考怎么去優(yōu)化“芯片有效利用率”。
1.2.3 生態(tài)&工具鏈:開(kāi)放的生態(tài)和完整的工具鏈?zhǔn)菨M足主機(jī)廠需求的關(guān)鍵
Mobileye 是過(guò)去20年汽車(chē)ADAS技術(shù)的主要奠基者和引領(lǐng)者。截止到2021年底,Mobileye銷(xiāo)售2810萬(wàn)枚EYEQ芯片(內(nèi)含算法解決方案),在L2+方案的市場(chǎng)占有率約為70%。Mobileye致力于用單目視覺(jué)來(lái)解決三維立體環(huán)境中的測(cè)距問(wèn)題,自創(chuàng)立公司以來(lái),Mobileye獲得了視覺(jué)輔助駕駛領(lǐng)域的多項(xiàng)第一并提供了包括行人檢測(cè)、車(chē)道保持和自適應(yīng)巡航等輔助駕駛技術(shù)。
Mobileye提供的“算法+芯片”封閉式解決方案,目前已經(jīng)不能滿足自動(dòng)駕駛公司和車(chē)企們的需求。在過(guò)去20年里,Mobileye以視覺(jué)感知技術(shù)為基礎(chǔ),推出了算法+EyeQ系列芯片組成的一系列解決方案,可以幫助車(chē)企實(shí)現(xiàn)從L0級(jí)的碰撞預(yù)警,到L1級(jí)的AEB緊急制動(dòng)、ACC自適應(yīng)巡航,再到L2級(jí)的自車(chē)道保持、自動(dòng)剎車(chē)輔助和自動(dòng)駐車(chē)等各種功能。但隨著谷歌、蘋(píng)果、百度、華為、滴滴、特斯拉等科技巨頭,還有一眾自動(dòng)駕駛創(chuàng)業(yè)公司開(kāi)始用深度學(xué)習(xí)算法開(kāi)發(fā)新一代的L4自動(dòng)駕駛技術(shù),量產(chǎn)車(chē)搭載的L2系統(tǒng)也越來(lái)越向著L4自動(dòng)駕駛的技術(shù)架構(gòu)看齊。于是特斯拉用的FSD芯片取代了Mobileye,理想從EyeQ4換裝了地平線征程3。2022年以及以后將上市的新款車(chē)型中,尤其是智能電動(dòng)汽車(chē),幾乎清一色的選擇了英偉達(dá)、高通和華為這種科技巨頭的自動(dòng)駕駛芯片。目前全球已知使用Mobileye最新一代EyeQ5芯片的車(chē)型,只有極氪001和寶馬iX兩款;并且寶馬曾作為Mobileye最大的客戶宣布未來(lái)其他車(chē)型自動(dòng)駕駛SOC方案會(huì)選擇高通。
地平線扛起開(kāi)放生態(tài)大旗,搶占Mobileye市場(chǎng)份額。地平線把目前芯片廠商按照開(kāi)放程度列出了一張表,開(kāi)放度從低到高排序依次是Mobileye、英偉達(dá)、地平線Together OS、BPU授權(quán)這四種模式。地平線可以根據(jù)下游客戶需求靈活選擇后三種模式,以其開(kāi)放的生態(tài)逐步擴(kuò)大自己在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的影響力:
· 開(kāi)放度最低的Mobileye被喻為黑盒模式,指的是Mobileye獨(dú)立開(kāi)發(fā)完BPU、 SOC、操作系統(tǒng)OS、自動(dòng)駕駛軟硬件系統(tǒng)之后,才會(huì)交付給車(chē)企,這也意味著車(chē)企無(wú)法加入自動(dòng)駕駛技術(shù)的開(kāi)發(fā)中,得到是完整的芯片+感知算法的軟硬件打包方案。這種封閉的一體化解決方案在ADAS時(shí)代非常奏效,尤其是對(duì)于剛起步的造車(chē)新勢(shì)力車(chē)企來(lái)說(shuō),選擇EyeQ系列芯片無(wú)疑是最穩(wěn)妥、省心的。隨著ADS時(shí)代到來(lái),車(chē)企對(duì)于定制化算法、系統(tǒng)快速更迭的需求越來(lái)越大,此時(shí)動(dòng)輒等待半年、花費(fèi)上千萬(wàn)的定制化節(jié)奏已經(jīng)讓這種解決方案過(guò)時(shí)。
· 英偉達(dá)模式,即只提供芯片和開(kāi)發(fā)工具鏈,隨后由客戶完全主導(dǎo)開(kāi)發(fā)。地平線在該模式下提供BPU和SOC級(jí)別征程芯片以及操作系統(tǒng)OS,幫助車(chē)企完 成自動(dòng)駕駛軟硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。
· Together OS模式,即在“英偉達(dá)模式”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步把 DSP 底軟等開(kāi)源給 合作伙伴,意在將操作系統(tǒng) OS 和自動(dòng)駕駛軟硬加系統(tǒng)一齊交給車(chē)企,讓合 作伙伴底層軟件(操作系統(tǒng))可以搭得更快,實(shí)現(xiàn)更快的迭代速度,這也是目前地平線最主流的合作模式。
· 芯片合作模式,即讓客戶基于BPU架構(gòu)自行設(shè)計(jì)專(zhuān)用芯片。這種模式下生態(tài)開(kāi)放度最高,代表廠商如地平線,可以為下游客戶提供BPU IP,這意味著地平線將開(kāi)放BPU的軟件包和芯片參考設(shè)計(jì)給部分車(chē)企,支持車(chē)企自研芯片。
除開(kāi)放的生態(tài)外,算法工具鏈的成熟度從“能用→好用”也是下游OEM選擇SOC廠商的關(guān)鍵因素。開(kāi)放的生態(tài)是國(guó)內(nèi)廠商追趕英偉達(dá)的第一步,但關(guān)鍵是要構(gòu)建 好用的軟件體系、工具鏈、以及能支撐持續(xù)演進(jìn)迭代的用戶生態(tài)。工具鏈在自動(dòng) 駕駛軟件生態(tài)中扮演重要地位,其成熟程度決定了整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率。頭部SOC 芯片廠商通過(guò)與下游眾多客戶合作,逐步打磨、完善工具鏈,強(qiáng)化自身壁壘:
· 地平線提供整車(chē)智能開(kāi)發(fā)平臺(tái),不僅包含AI芯片,還包括了軟件棧、天工開(kāi)物AI工具鏈和艾迪AI開(kāi)發(fā)平臺(tái)。地平線提供端上的開(kāi)發(fā)工具、以及在云端的訓(xùn)練,包括數(shù)據(jù)管理以及仿真平臺(tái)等工具,與天工開(kāi)物形成完整的開(kāi)發(fā)平臺(tái),加速面向智能駕駛、智能交互、車(chē)內(nèi)娛樂(lè)應(yīng)用等各種各樣的解決方案開(kāi)發(fā)。
· 華為堅(jiān)持“不造車(chē),聚焦ICT技術(shù),幫助車(chē)企造好車(chē)”的戰(zhàn)略,在芯片、云、 軟硬件、工具鏈和高精地圖等多方面發(fā)力。華為智能駕駛計(jì)算平臺(tái)MDC集成了華為自研的CPU、AI芯片和其他控制芯片,并通過(guò)底層的軟硬件一體化調(diào)優(yōu),使整體性能方面達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平。此外,華為MDC也有完整的測(cè)試平臺(tái)和工具鏈,為MDC的開(kāi)發(fā)提供了全棧解決方案。
1.2.4 服務(wù)能力:芯片開(kāi)始和主機(jī)廠進(jìn)行緊密合作,服務(wù)能力成為比拼關(guān)鍵
2021 年以來(lái),新冠疫情、俄烏沖突、美國(guó)高端AI芯片限令等因素導(dǎo)致汽車(chē)芯片缺芯,一方面帶給國(guó)產(chǎn)汽車(chē)芯片供應(yīng)商機(jī)遇,另外一方面也讓主機(jī)廠開(kāi)始重視汽車(chē)芯片在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位。在過(guò)去產(chǎn)業(yè)鏈分工中,汽車(chē)芯片作為傳統(tǒng)Tier2廠商不直接和OEM對(duì)接;但受缺芯影響以及在各大車(chē)企為了加快智能化轉(zhuǎn)型,汽車(chē)芯片廠商開(kāi)始直接和OEM合作進(jìn)行配套研發(fā),汽車(chē)芯片在產(chǎn)業(yè)鏈中話語(yǔ)權(quán)提升。
在這種新產(chǎn)業(yè)鏈模式下為芯片廠商提供前所未有的機(jī)遇,即可以跳過(guò)Tier1直接服務(wù)OEM,因此服務(wù)的態(tài)度與質(zhì)量成為不同芯片供應(yīng)商的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵。服務(wù)態(tài)度指的是Tier-1在與車(chē)企達(dá)成合作后,會(huì)以怎樣的方式去執(zhí)行合作,比如是否會(huì)派遣一支工程團(tuán)隊(duì)駐場(chǎng)、是否有及時(shí)響應(yīng)速度、是否能夠提供差異化/定制化服務(wù)、 是否有能力/有資源/去做售后等。
國(guó)產(chǎn)芯片供應(yīng)商“保姆式”服務(wù)帶給OEM良好的使用體驗(yàn),也是下游客戶選擇 國(guó)產(chǎn)芯片供應(yīng)商的核心原因之一。比如地平線在與理想合作期間,不僅提供算力5 TOPS的征程3芯片,甚至還派駐了一支隊(duì)伍提供保姆式服務(wù),工程完結(jié)后還有 售后服務(wù)。周到的服務(wù)、及時(shí)的響應(yīng)能力,是理想持續(xù)選擇和地平線合作的重要原因。
技術(shù)分工的變化將帶來(lái)產(chǎn)業(yè)格局的轉(zhuǎn)變,智能汽車(chē)芯片或許能將汽車(chē)產(chǎn)業(yè)原本碎片化、具有高度壁壘的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了重新洗牌,推動(dòng)汽車(chē)供應(yīng)鏈走向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化。原本處于TIER2環(huán)節(jié)的汽車(chē)芯片廠商,通過(guò)強(qiáng)化軟硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)能力,實(shí)現(xiàn)芯片、系統(tǒng)軟件、功能軟件的全面整合,打造車(chē)載智能計(jì)算平臺(tái),兼容產(chǎn)業(yè) 鏈上下游的多元需求,在智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代將躍居產(chǎn)業(yè)核心地位。
02
汽車(chē)SOC藍(lán)海吸引多方入場(chǎng) 多因素驅(qū)動(dòng)國(guó)產(chǎn)化浪潮
2.1 自動(dòng)駕駛SOC格局:四大陣營(yíng)參與SOC芯片競(jìng)爭(zhēng),地平線異軍突起
從各主流自動(dòng)駕駛SOC廠商產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間、制程演進(jìn)、以及峰值算力來(lái)看,新發(fā)布的SOC芯片的峰值算力越來(lái)越高,制程越來(lái)越先進(jìn)。我們統(tǒng)計(jì)目前主流自動(dòng)駕駛SOC芯片廠商,包括Mobileye、特斯拉、英偉達(dá)、高通、華為、地平線、黑芝 麻,并將他們發(fā)布的各款芯片產(chǎn)品放到二維象限中(橫軸為芯片制程和預(yù)計(jì)發(fā)布 時(shí)間,縱軸為芯片峰值算力)。我們發(fā)現(xiàn)這些主流廠商未來(lái)發(fā)布SOC芯片逐步向 先 進(jìn) 制 程 邁 進(jìn) ;Mobileye/ 地 平 線 / 黑 芝 麻 單SOC芯 片 峰 值 算 力 基 本 在100~200TOPS左右,而英偉達(dá)/高通/華為/特斯拉可以把單SOC峰值算力做到200TOPS以上。
從各主流自動(dòng)駕駛SOC廠商面向下游應(yīng)用市場(chǎng)來(lái)看,國(guó)內(nèi)廠商目前定位在ADAS/L2+領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)ADAS/L2+領(lǐng)域廠商主要是地平線,黑芝麻;國(guó)外為NXP、 TI、Mobileye;國(guó)內(nèi)L3領(lǐng)域主要廠商是華為MDC300(華為不賣(mài)單顆芯片,故取整個(gè)計(jì)算平臺(tái)解決方案作對(duì)比)、黑芝麻和地平線;國(guó)外為特斯拉、英偉達(dá)、高通;面向L4/L5級(jí)別自動(dòng)駕駛,國(guó)內(nèi)為華為MDC600,國(guó)外為高通、英偉達(dá)和特斯拉。其中高通 Snapdragon Ride Flex 為SOC系列產(chǎn)品家族,包含Mid/High/Premium三 個(gè)級(jí)別,支持L1~L4/L5;其中最高級(jí) Ride Flex Premium SOC再加上外掛的AI加速器(可能是NPU)組合起來(lái),就可以實(shí)現(xiàn)2000TOPS的綜合AI算力。
從各主流自動(dòng)駕駛SOC廠商陣營(yíng)來(lái)看,主要分為“傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商”、“提供整 套解決方案廠商”、“通用型、提供平臺(tái)型硬件+軟件工具鏈廠商”以及“全棧自研廠商”四大陣營(yíng):
(1)傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商:對(duì)于像恩智浦、德州儀器或者瑞薩傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商來(lái)說(shuō),他們的自動(dòng)駕駛SOC芯片產(chǎn)品主要優(yōu)勢(shì)為:1.產(chǎn)品落地經(jīng)驗(yàn)豐富;2.供應(yīng)鏈 管理能力強(qiáng),但缺點(diǎn)在于人工智能研發(fā)經(jīng)驗(yàn)較少,因此主要面向ADAS等中低端 市場(chǎng)。
(2)提供整套解決方案廠商:主要代表廠商為Mobileye。ADAS時(shí)代的霸主,但因其黑箱子解決方案較為局限,以及本土化服務(wù)能力較弱,逐步被頭部車(chē)企拋棄。Mobileye系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品成本低,開(kāi)發(fā)周期很短,開(kāi)發(fā)費(fèi)用極低,絕大部分功能都經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,風(fēng)險(xiǎn)較低。而缺點(diǎn)是系統(tǒng)封閉,車(chē)企無(wú)法搞差異化功能。迭代困難,出了問(wèn)題較難改進(jìn)或提升。對(duì)于傳統(tǒng)車(chē)廠而言,Mobileye基本是唯一選擇, 對(duì)于總想與眾不同的造車(chē)新勢(shì)力來(lái)說(shuō)可能無(wú)法適應(yīng)。然而新興造車(chē)企業(yè)畢竟還是極少數(shù),預(yù)計(jì)Mobileye在ADAS領(lǐng)域霸主地位至少五年內(nèi)仍會(huì)相當(dāng)穩(wěn)固。
(3)通用型、提供平臺(tái)型硬件+軟件工具鏈廠商:主要包括高通、英偉達(dá)、華為、地平線及黑芝麻:
· 英偉達(dá):為面向L3級(jí)別及以上自動(dòng)駕駛,中高端車(chē)型的首選方案,“平臺(tái)化 芯片+完善的工具鏈+領(lǐng)先的人工智能研究經(jīng)驗(yàn)”是英偉達(dá)自動(dòng)駕駛SOC芯 片的主要優(yōu)點(diǎn)。
(1)硬件優(yōu)勢(shì)在于——GPU架構(gòu)兼顧效率與通用性:效率高于CPU,通用性強(qiáng)于ASIC;設(shè)計(jì)壁壘高,壟斷性強(qiáng);用戶基數(shù)保證規(guī)模效應(yīng):與其他業(yè)務(wù)平攤研發(fā)成本,版本迭代快,持續(xù)保證性能優(yōu)勢(shì)。
(2)工具鏈優(yōu)勢(shì)在于——開(kāi)放平臺(tái)模式:公司提供全套軟件工具鏈(公司軟件工程師占比超過(guò)70%)軟件工具鏈豐富,客戶可進(jìn)行算法自研;并且還給用戶提供 豐富的示例與教程,幫助用戶快速上手使用。
(3)在人工智能領(lǐng)域擁有近十年的探索經(jīng)驗(yàn)——英偉達(dá)將人工智能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)拓展到智能駕駛領(lǐng)域。缺點(diǎn) 在于:由于GPU通用型較強(qiáng),導(dǎo)致“有效算力”偏低;雖然英偉達(dá)提供對(duì)應(yīng)開(kāi) 發(fā)工具,但較高學(xué)習(xí)門(mén)檻和自研智能駕駛算法的花銷(xiāo)可能會(huì)阻擋中小客戶的使用。
· 高通:發(fā)布了全新的自動(dòng)駕駛平臺(tái)Snapdragon Ride。該平臺(tái)采用了可擴(kuò)展且 模塊化的高性能異構(gòu)多核CPU、針對(duì) 高能效的AI與計(jì)算機(jī)視覺(jué)引擎,以及GPU。同時(shí)包括Snapdragon Ride安全系統(tǒng)級(jí)芯片、Snapdragon Ride安全加速器和Snapdragon Ride自動(dòng)駕駛軟件棧。
高通Snapdragon Ride有三大優(yōu)勢(shì):
(1) 可擴(kuò)展性。L1-L3自動(dòng)駕駛,Snapdragon Ride能夠提供硬件+軟件棧的 完整系統(tǒng)級(jí)解決方案,可以滿足汽車(chē)制造商對(duì)于不同自動(dòng)駕駛級(jí)別的可擴(kuò)展 性需求。
(2)經(jīng)濟(jì)性和高能效。與采用X86架構(gòu)的自動(dòng)駕駛平臺(tái)高達(dá)700瓦的功率相比,采用ARM架構(gòu)的Snapdragon Ride平臺(tái)具有巨大的能效優(yōu)勢(shì)。目前來(lái)看,高通的整個(gè)駕駛芯片的成熟度要比英偉達(dá)低。長(zhǎng)期看,包括高通、華為、Mobileye 以及國(guó)內(nèi)的其他芯片創(chuàng)業(yè)公司,走的是ASIC路線。從利用率、功耗這些關(guān)鍵指標(biāo)上來(lái)講,高通可能會(huì)在三年之后,也就是預(yù)計(jì)在2024年2025年間會(huì)搶走很大一個(gè)市場(chǎng)。
(3)智能座艙優(yōu)勢(shì)地位:高通8155基本 壟斷全球所有高端/旗艦車(chē)型市場(chǎng),因此高通將在座艙領(lǐng)域的汽車(chē)合作伙伴橫 向拓展到自動(dòng)駕駛領(lǐng)域路徑具備可行性。缺點(diǎn)在于:人工智能經(jīng)驗(yàn)研發(fā)較少。
· 華為:憑借ICT領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)切入自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,技術(shù)上在國(guó)內(nèi)屬于第一梯隊(duì)。華為不單獨(dú)賣(mài)自動(dòng)駕駛芯片,更多是銷(xiāo)售自動(dòng)駕駛套件(MDC系列)或者解決方案,而這種捆綁銷(xiāo)售的商業(yè)模式在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,車(chē)企和第三方廠商之 間在合作之余也往往心存芥蒂。華為在自動(dòng)駕駛SOC領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)為:華為有豐富的算法和芯片設(shè)計(jì)能力;但華為自動(dòng)駕駛方案大規(guī)模上車(chē)依然面臨著幾個(gè)風(fēng)險(xiǎn):
(1)高端芯片無(wú)法代工,庫(kù)存是否足夠;(2)與華為合作的車(chē)企是 否愿意向華為開(kāi)放數(shù)據(jù);(3)如何贏得合作伙伴的信任。
· 地平線:地平線基本和國(guó)內(nèi)所有自主品牌車(chē)型簽下合作定點(diǎn),定點(diǎn)數(shù)量NO.1;另外地平線在2022年10月又與大眾旗下軟件公司CARIAD攜手地平線成立合資公司,未來(lái)可以繼續(xù)拿下合資廠訂單。
地平線優(yōu)勢(shì):
(1)地平線作為一家創(chuàng)業(yè)公司,其自身就帶有新勢(shì)力的基因,所以響應(yīng)客戶需求的速度會(huì)更快;
(2)與理想的合作證明,地平線能夠給車(chē)企提供保姆式合作,派遣工程團(tuán)隊(duì)一同研發(fā),工程完結(jié)后還有售后服務(wù);
(3)地平線曾在征程5發(fā)布會(huì)上稱(chēng), 他們堅(jiān)決不做封閉方案,同樣不會(huì)做軟件捆綁。地平線會(huì)向車(chē)企提供感知算法及開(kāi)發(fā)工具鏈,幫助車(chē)企更好地進(jìn)行研發(fā)。
· 黑芝麻智能:黑芝麻智能在和國(guó)內(nèi)車(chē)企定點(diǎn)數(shù)目上落后于地平線,但其在硬件方面實(shí)力優(yōu)于地平線。作為國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛芯片為數(shù)不多可選方案,隨著A1000pro流片成功,關(guān)注其未來(lái)和車(chē)企合作進(jìn)展。
· 芯馳:自動(dòng)駕駛SOC芯片目前沒(méi)有和乘用車(chē)客戶有明確合作,但已經(jīng)在物流車(chē)上應(yīng)用,比如美團(tuán)等。
· 寒武紀(jì)行歌:2021年初成立,將覆蓋3款智能駕駛SOC芯片,覆蓋L2~L4。其最大優(yōu)勢(shì)在于此前具有智能芯片領(lǐng)域的技術(shù)積累和產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn),是行業(yè)內(nèi)少數(shù)能為智能駕駛場(chǎng)景提供“云邊端車(chē)”系列產(chǎn)品的企業(yè)。
軟硬件全棧自研:主要代表廠商特斯拉。特斯拉顛覆了整個(gè)汽車(chē)行業(yè),從自動(dòng)駕駛、智能座艙、域控架構(gòu)、三電系統(tǒng),甚至到車(chē)輛的制造與裝配,發(fā)展出了一套全新的方案。從自動(dòng)駕駛角度來(lái)看,特斯拉是目前唯一實(shí)現(xiàn)軟硬件全自研的公司, 且可能是唯一一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬件都自研的公司。特斯拉自研芯片的好處:
(1) 芯片效率更高:從算法出發(fā)設(shè)計(jì)芯片架構(gòu),芯片的能耗比更優(yōu);
(2)一體化帶來(lái) 更快迭代速度:由于自動(dòng)駕駛是個(gè)全新的領(lǐng)域,需要芯片、算法和車(chē)輛相互配合, 這些環(huán)節(jié)特斯拉均在公司內(nèi)部流轉(zhuǎn),迭代速度高于合作模式。
復(fù)盤(pán)為什么地平線可以拿下這么多定點(diǎn)?為什么多家產(chǎn)業(yè)資本以及財(cái)務(wù)投資方選擇在2020年前后投資地平線?核心還是地平線在“缺芯”的大背景下推出了合適的產(chǎn)品,憑借長(zhǎng)安的背書(shū),后續(xù)接連俘獲眾多OEM青睞。2020年,當(dāng)時(shí)主流SOC廠商主要包括:Mobileye、特斯拉、英偉達(dá)、地平線、黑芝麻、芯馳、華為;高通此時(shí)還沒(méi)進(jìn)來(lái);寒武紀(jì)行歌在2021年1月成立,2021年7月開(kāi)始布局汽車(chē)自動(dòng)駕駛SOC。
大環(huán)境時(shí)間線:
· 2016年博世提出五域架構(gòu)。因此2016年起,各大主流車(chē)企開(kāi)始尋求智能化轉(zhuǎn)型,選擇合適的SOC芯片供應(yīng)商是車(chē)企邁出智能化第一步。當(dāng)時(shí)能提供自 動(dòng)駕駛解決方案的供應(yīng)商只有1999年成立的Mobileye,主打產(chǎn)品EyeQ3。同期,2015年地平線剛成立,且業(yè)務(wù)不聚焦;英偉達(dá)在2016年剛剛發(fā)布第一 款自動(dòng)駕駛XaVier芯片。此時(shí)可選的自動(dòng)駕駛SOC供應(yīng)商并不多,連特斯拉也選擇和Mobileye合作。
· 2016年7月,由于安全事故,特斯拉停止與Mobileye合作,主要原因?yàn)椋阂环矫娌粷M于Mobileye配套研發(fā)進(jìn)程緩慢,另一方面不滿于Mobileye利用特斯拉車(chē)主駕駛數(shù)據(jù)來(lái)改善芯片算法,后續(xù)特斯拉選擇和英偉達(dá)合作。此時(shí)關(guān)于自動(dòng)駕駛采集的數(shù)據(jù)開(kāi)始得到重視。
· 2017年12月,馬斯克向外界聲明特斯拉正在研發(fā)自動(dòng)駕駛芯片,主要原因?yàn)橛ミ_(dá)自動(dòng)駕駛芯片解決方案主要依靠GPU,功耗較大。同月,地平線J1發(fā)布。
· 2018年6月,芯馳科技成立。2018年7月,美國(guó)政府對(duì)從中國(guó)進(jìn)口的半導(dǎo)體加征25%的關(guān)稅,中美關(guān)系惡化,半導(dǎo)體自主可控提上日程。2018年10月, 華為發(fā)布兩款A(yù)I芯片:昇騰910與昇騰310。
· 2019地平線J2發(fā)布,2020年地平線發(fā)布J3;2019年黑芝麻發(fā)布A500,2020年發(fā)布華山A1000。黑芝麻的第一代產(chǎn)品與地平線的第二代產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間幾乎一致,黑芝麻的第二代產(chǎn)品則與地平線征程3發(fā)布時(shí)間相近。在芯片這個(gè)高壁壘行業(yè),搶先發(fā)布的征程2,更快的搶占了市場(chǎng)空白期,為產(chǎn)品優(yōu)化、市場(chǎng)磨合搶到了先機(jī)。而黑芝麻智能則一步慢、步步慢,只能跟隨在地平線后面。2020年2月,地平線J2量產(chǎn)上車(chē)長(zhǎng)安主力車(chē)型UNI-T。2020年5月, 芯馳9系列高性能大型域控級(jí)別SOC正式發(fā)布;芯馳雖然做四款芯片,但是工作重心在座艙SOC,和地平線、黑芝麻本質(zhì)是錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)。
· 2021年汽車(chē)行業(yè)缺“芯”導(dǎo)致車(chē)輛減產(chǎn),國(guó)內(nèi)車(chē)企開(kāi)始重視國(guó)產(chǎn)芯片供應(yīng)商的培養(yǎng)。在缺“芯”大背景下,智能駕駛SOC作為產(chǎn)業(yè)鏈最重要的環(huán)節(jié)愈發(fā)得到重視。隨著Uni-T車(chē)型銷(xiāo)量一路飛漲,完全帶動(dòng)了地平線的銷(xiāo)售和品牌效應(yīng)。地平線在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域觸發(fā)了先發(fā)優(yōu)勢(shì),所形成的勢(shì)能導(dǎo)致資源都會(huì)向頭部匯集。在2021年國(guó)內(nèi)都在喊缺芯的時(shí)候,地平線奉上了可以量產(chǎn)的車(chē)規(guī)芯片 如久旱甘霖,不斷有投資方上門(mén),繼而順利完成了C3輪融資,其中包括長(zhǎng)城、比亞迪、東風(fēng)、舜宇光學(xué)。在2021年4月,上海車(chē)展期間,地平線又持續(xù)與Tier1簽署戰(zhàn)略合作,包括德賽西威、東軟睿馳、理想、域馳智能、宏景智駕、大陸汽車(chē)、韋爾股份等。同期上海車(chē)展期間,高通才推出自動(dòng)駕駛驍 龍 Ride 平臺(tái),切入ADAS市場(chǎng)。2021年7月,寒武紀(jì)行歌研發(fā)自動(dòng)駕駛 SOC 芯片。華為雖然發(fā)布AI芯片較早,但受缺芯問(wèn)題等問(wèn)題影響,MDC沒(méi)有大規(guī)模量產(chǎn)。
· 2022年格局日漸清晰,國(guó)外Mobileye開(kāi)始損失重要客戶,IPO上市估值從500億美金下降到不足200億美金、特斯拉FSD自供、英偉達(dá)和高通在L3級(jí)別以上自動(dòng)駕駛 PK。國(guó)內(nèi)方面,2021年地平線征程系列芯片累計(jì)出貨100萬(wàn) 片,已經(jīng)和20多家主機(jī)廠合作,2022年10月又拿下大眾定點(diǎn);華為、黑芝 麻尚未大規(guī)模量產(chǎn);寒武紀(jì)行歌剛處于起步階段。
其他主機(jī)廠開(kāi)始通過(guò)以自研、合資、投資、合作等方式與汽車(chē)芯片廠商直接合作。在汽車(chē)智能化時(shí)代下,OEM希望與芯片廠商建立更加直接、緊密的協(xié)作關(guān)系,以 提升自身供應(yīng)鏈的穩(wěn)定可控程度,主機(jī)廠希望通過(guò)布局汽車(chē)芯片以掌握更多研發(fā)主導(dǎo)權(quán),并通過(guò)提高軟件與芯片結(jié)合效率,提高自身產(chǎn)品與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
自研芯片可充分結(jié)合主機(jī)廠算法需求特點(diǎn),充分挖掘芯片能力,但需要一定技術(shù) 積累與大量資源投入,難度較大;在軟件算法上具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的新勢(shì)力車(chē)企有更 多自研意愿。除了特斯拉,更多主機(jī)廠也已開(kāi)始了自己的造芯計(jì)劃:
· 2020年11月,零跑推出了首款自動(dòng)駕駛芯片凌芯01,這款芯片也是國(guó)內(nèi)首款擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)駕駛芯片。凌芯01處理性能接近市場(chǎng)頂尖的Mobileye芯片,整體開(kāi)放性則更強(qiáng),既能支撐通用運(yùn)算,又有特定的AI運(yùn)算邏輯,具有能耗比更低、安全可靠性更高的優(yōu)勢(shì)。
· 2021年初,小鵬汽車(chē)已經(jīng)在中美兩地建立團(tuán)隊(duì),同步啟動(dòng)了自研芯片項(xiàng)目,目前小鵬的芯片團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)有近200人,目標(biāo)是開(kāi)發(fā)對(duì)標(biāo)特斯拉FS的大算力自動(dòng)駕駛芯片;而蔚來(lái)也不甘落后,挖來(lái)前賽靈思亞太地區(qū)實(shí)驗(yàn)室主任 胡成臣,已經(jīng)組建了近300人的芯片團(tuán)隊(duì),研發(fā)包括自動(dòng)駕駛芯片和激光雷達(dá)芯片。
· 其他車(chē)企方面,德國(guó)大眾集團(tuán)已經(jīng)在籌備自研芯片,并于2019年籌建了一支5000人團(tuán)隊(duì)開(kāi)始打造操作系統(tǒng)。吉利汽車(chē)也要在中央計(jì)算平臺(tái)&芯片、L4自動(dòng)駕駛軟件、ADDIS數(shù)據(jù)平臺(tái)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)&運(yùn)營(yíng)構(gòu)建核心技術(shù)實(shí)力,已推出E01和E02芯片信息娛樂(lè)SOC芯片,計(jì)劃2021年推出AI語(yǔ)音芯片V01;2022年推出全功能高性能數(shù)字座艙SOC芯片SE1000;2023年計(jì)劃推出256TOPS的自動(dòng)駕駛SOC芯片AD1000。
車(chē)企造芯的好處在于可以更好的將硬件與軟件算法結(jié)合。對(duì)于自動(dòng)駕駛的算法迭代而言,需要芯片提供足夠的通用性,以適應(yīng)多次算法迭代。車(chē)企親自下場(chǎng)造芯, 其實(shí)可以更好地根據(jù)自身需求來(lái)設(shè)計(jì),比如將無(wú)關(guān)的通用性接口和單元取消,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),同時(shí)更好地實(shí)現(xiàn)軟件適配,提高芯片算力利用率。未來(lái)需求量到達(dá)一定程度后,成本必然會(huì)相比市面上通用的自動(dòng)駕駛芯片要低,更重要的是為自己的產(chǎn)品提供了差異化的競(jìng)爭(zhēng)力。
車(chē)企造芯的缺點(diǎn)在于如果配套車(chē)型銷(xiāo)量不大,很難分?jǐn)偝杀?。?chē)企造“芯”最難的地方不是在于設(shè)計(jì)上,而是車(chē)企對(duì)于自動(dòng)駕駛芯片的需求量并不會(huì)太大,代工 成本可能會(huì)較高。因此在除下場(chǎng)造“芯”的其他路徑上,車(chē)企很可能會(huì)選擇與其他芯片廠商通過(guò)戰(zhàn)略合作/成立合資公司/戰(zhàn)略投資等方式參與自動(dòng)駕駛芯片的合作研發(fā)。
2.2 智能座艙SOC格局:高通處于領(lǐng)導(dǎo)者地位,國(guó)產(chǎn)廠商有望逐步滲透
此前座艙芯片由傳統(tǒng)汽車(chē)半導(dǎo)體公司主導(dǎo),換代周期長(zhǎng)達(dá)5-6年,并且通常情況 下是一顆芯片帶一塊屏,而且由于屏幕分辨率很低,所以對(duì)座艙芯片的算力要求不高。在高通沒(méi)有進(jìn)入車(chē)規(guī)級(jí)芯片領(lǐng)域之前,車(chē)機(jī)芯片的銷(xiāo)量冠軍是日本瑞薩半 導(dǎo)體。2022年瑞薩徹底沒(méi)落,旗艦車(chē)用芯片“H3”采用的還是16nm制程工藝,搭載的還是手機(jī)上7、8年前的ARMCortex-A57+A53架構(gòu)組合,甚至不少車(chē)機(jī)芯片還在使用更為老舊的28nm芯片以及A55+A53組合?,F(xiàn)在來(lái)看,H3性能孱弱、 制程老舊、架構(gòu)落后。
目前全球座艙SOC供應(yīng)商格局趨于明朗,分為“傳統(tǒng)汽車(chē)芯片”和“消費(fèi)電子芯片 家”兩類(lèi)廠商,其中后者具有天然優(yōu)勢(shì)。汽車(chē)座艙市場(chǎng)過(guò)去由傳統(tǒng)的汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商主導(dǎo),以恩智浦、瑞薩、德州儀器等為代表的“傳統(tǒng)汽車(chē)芯片”廠商,在傳統(tǒng)汽車(chē)MCU、ECU芯片業(yè)務(wù)之外,順應(yīng)智能化趨勢(shì)布局座艙芯片領(lǐng)域;而以高通、三星等為代表的“消費(fèi)級(jí)芯片”廠商,也在切入汽車(chē)座艙SOC領(lǐng)域,復(fù)用其在消費(fèi)電子領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累。
· 傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商占有份額仍然較大,主要是由“中低端車(chē)型銷(xiāo)量占比較大” 的汽車(chē)銷(xiāo)售結(jié)構(gòu)決定的。恩智浦、瑞薩、德州儀器三家傳統(tǒng)汽車(chē)智能座艙芯片的主要供應(yīng)商,在智能化轉(zhuǎn)型中節(jié)奏偏慢,除滿足車(chē)規(guī)級(jí)安全外,性能不及消費(fèi)級(jí)芯片廠商,在銷(xiāo)量占比仍然較大的中低端車(chē)型中部署廣泛。瑞薩R-CARH3采用16nm制程,而恩智浦i.MX8系列、德州儀器Jacinto7均基于28nm制程設(shè)計(jì),CPU算力最高40K DMIPS,遜色于消費(fèi)級(jí)芯片廠商。
· 高通、三星等消費(fèi)電子廠商憑借性能及迭代優(yōu)勢(shì)在中高端芯片市場(chǎng)快速發(fā)展, 高通復(fù)刻在消費(fèi)電子芯片的成功,在智能座艙芯片領(lǐng)域也占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。隨著越來(lái)越多的智能手機(jī)功能被引入汽車(chē)座艙中,汽車(chē)硬件產(chǎn)品升級(jí)周期已 經(jīng)從每代5-10年縮短到目前的2-3年(這主要得益于造車(chē)新勢(shì)力如特斯拉、 蔚小理車(chē)型對(duì)軟件功能頻繁升級(jí)),這一趨勢(shì)有利于高通、聯(lián)發(fā)科、三星等領(lǐng) 先的智能手機(jī)SOC企業(yè)切入汽車(chē)座艙 SOC 市場(chǎng)。步入智能座艙時(shí)代,智能 駕艙芯片可以分為低端、中端和高端,目前在高端市場(chǎng)高通一家獨(dú)大,約占市場(chǎng)80%的市場(chǎng)份額,高通、三星最新款座艙芯片已采用10nm以下制程, 且均計(jì)劃在下一代芯片平臺(tái)中采用5nm制程。
我們認(rèn)為高通成為智能座艙SOC領(lǐng)域王者主要有以下6點(diǎn)原因:
(1)從制程/算力角度,2019年發(fā)布的高通8155為全球首款7nm高算力座艙SOC,算力8TOPS,領(lǐng)先同期恩智浦、瑞薩等傳統(tǒng)汽車(chē)座艙芯片廠商2~3代。 2021年,高通發(fā)布驍龍8295,將座艙SOC芯片的制程工藝從7nm帶入5nm 時(shí) 代,算力30 TOPS,意味著第4代的8295芯片將與手機(jī)上最頂級(jí)的芯片處于同一 世代。
(2)從研發(fā)周期來(lái)看,高通座艙SOC架構(gòu)可以通過(guò)智能手機(jī)SOC遷移過(guò)來(lái), 縮短研發(fā)周期的同時(shí)可以更快和主機(jī)廠進(jìn)行適配迭代。比如車(chē)規(guī)芯片620A、820A以及8155,對(duì)應(yīng)的手機(jī)芯片就是620、820和855,這也是為什么高通能在短時(shí)間內(nèi)就推出車(chē)規(guī)級(jí)芯片的原因。高通車(chē)規(guī)芯片更新迭代規(guī)律非常明確,最新的技術(shù)在手機(jī)芯片上經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后,再下放至車(chē)規(guī)芯片上使用,節(jié)省了研發(fā)周期與適配難度。
(3)從流片費(fèi)用來(lái)看,高通在消費(fèi)電子領(lǐng)域的出貨量平攤了其在汽車(chē)座艙領(lǐng)域的研發(fā)先進(jìn)制程的成本。先進(jìn)制程7nm和5nm芯片的封裝和開(kāi)發(fā)成本遠(yuǎn)高于成熟制程,對(duì)于恩智浦或瑞薩這樣的傳統(tǒng)汽車(chē)SOC制造商來(lái)說(shuō),在沒(méi)有大量汽車(chē)市場(chǎng)芯片需求的情況下,追求先進(jìn)制程沒(méi)有經(jīng)濟(jì)意義,因此14-28nm節(jié)點(diǎn)仍然是他們的旗艦產(chǎn)品解決方案。而高通可以通過(guò)手機(jī)SOC芯片的規(guī)模優(yōu)勢(shì)來(lái)平攤汽車(chē)SOC芯片的開(kāi)發(fā)成本。
消費(fèi)級(jí)芯片是一個(gè)非常典型的寡頭市場(chǎng),企業(yè)獲得先發(fā)優(yōu)勢(shì)后,可以憑借較大的出貨量平攤研發(fā)費(fèi)用。而芯片的高技術(shù)壁壘導(dǎo)致研發(fā)及流片費(fèi)用在數(shù)千萬(wàn)美元以 上,競(jìng)爭(zhēng)者很難進(jìn)入。CPU是英特爾和AMD的天下,GPU是英偉達(dá)和AMD的天下,手機(jī)(移動(dòng))芯片是高通和聯(lián)發(fā)科的天下。擁有消費(fèi)市場(chǎng)是成為攪局者的重要因素。蘋(píng)果、特斯拉和華為海思都是憑借自身品牌形象,在手機(jī)和汽車(chē)領(lǐng)域 擁有相當(dāng)數(shù)量的消費(fèi)群體后,開(kāi)始進(jìn)行芯片自研,這保證了芯片研發(fā)費(fèi)用的分?jǐn)傄约靶酒碌膭?dòng)力。而汽車(chē)芯片是一個(gè)全新市場(chǎng),同消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品不同的是, 汽車(chē)對(duì)安全性、穩(wěn)定性的要求更高,設(shè)計(jì)成本和流片成本相應(yīng)也更高,市場(chǎng)的參與者主要是傳統(tǒng)芯片行業(yè)巨頭、創(chuàng)業(yè)公司以及車(chē)企。
(4)從汽車(chē)內(nèi)部通訊要求來(lái)看,未來(lái)智能座艙作為“移動(dòng)第三空間”,隨著APP、 汽車(chē)生態(tài)逐步完善,對(duì)汽車(chē)高速通信的要求也會(huì)越來(lái)越高,那么對(duì)芯片基帶處理能力的要求也會(huì)越來(lái)越高。手機(jī)基帶芯片壁壘之高主要系其他廠商難以繞過(guò)高通專(zhuān)利,未來(lái)隨著手機(jī)SOC芯片可以逐步下放到汽車(chē)座艙SOC中,預(yù)計(jì)高通在手機(jī)基帶領(lǐng)域芯片的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)可以進(jìn)一步復(fù)制到汽車(chē)座艙領(lǐng)域中。
(5)高通芯片適應(yīng)安卓系統(tǒng):車(chē)機(jī)系統(tǒng)大多是運(yùn)行安卓系統(tǒng)的衍生版本,高通芯片在手機(jī)上已經(jīng)完全適應(yīng)安卓系統(tǒng)豐富的應(yīng)用生態(tài),進(jìn)行移植適配沒(méi)有技術(shù)障礙。
(6)有本土軟件供應(yīng)商提供服務(wù):高通與中科創(chuàng)達(dá)、南京誠(chéng)邁等本土車(chē)企汽車(chē)軟件服務(wù)商合作,他們彌補(bǔ)了高通與車(chē)企之間的溝通障礙,對(duì)于轉(zhuǎn)型電動(dòng)車(chē)的傳統(tǒng)車(chē)廠和新入局的造車(chē)勢(shì)力有足夠的吸引力。
綜上,從全球視角來(lái)看,高通已經(jīng)成為高端/旗艦車(chē)型的主流選擇。智能座艙是實(shí) 現(xiàn)千人千面汽車(chē)駕乘體驗(yàn)的重心所在,新勢(shì)力車(chē)企與領(lǐng)先自主品牌車(chē)企率先發(fā)力,“大屏化”、“多屏化”、“多模態(tài)交互”、“一芯多屏”成為座艙發(fā)展的熱門(mén)趨勢(shì),伴隨著傳感器規(guī)模的增長(zhǎng)與交互模式的復(fù)雜化,智能座艙對(duì)芯片的算力需求亦水漲船高。座艙高算力需求驅(qū)動(dòng)下,以高通第3代汽車(chē)數(shù)字座艙平臺(tái)為代表的高性能處 理器成為領(lǐng)先車(chē)企旗艦車(chē)型的主流選擇,驍龍系列芯片加速上車(chē)。
我國(guó)智能座艙芯片市場(chǎng)仍處于初期發(fā)展階段。從發(fā)展時(shí)間上看,在過(guò)去小尺寸液晶屏的電子座艙時(shí)代,對(duì)芯片算力要求不高國(guó)產(chǎn)芯片如全志的車(chē)機(jī)芯片T7曾經(jīng)一度占到前裝車(chē)機(jī)40%以上;步入智能汽車(chē)時(shí)代,以地平線發(fā)布征程2的高算力芯片為起點(diǎn)計(jì)算至今亦僅兩年有余,相較海外市場(chǎng)至少存在5年左右差距。從入局廠商看,國(guó)產(chǎn)智能座艙芯片積極跟進(jìn),并產(chǎn)生了兩種模式:
· 模式一是聯(lián)發(fā)科、展銳、海思麒麟等基帶芯片公司也在走類(lèi)似高通的道路,從通信模塊芯片跨行進(jìn)入汽車(chē)座艙SOC(系統(tǒng)級(jí)芯片)領(lǐng)域。其中華為的智能座艙芯片麒麟系列,包括其2020年發(fā)布的710A和去年4月發(fā)布的麒麟990A,其中990A目前已經(jīng)用在北極狐阿爾法S以及比亞迪部分車(chē)型中。
· 模式二是以芯馳科技等為代表的汽車(chē)芯片創(chuàng)業(yè)公司的模式類(lèi)似蘋(píng)果手機(jī)的SOC,異構(gòu)處理能力很強(qiáng),通過(guò)外掛基帶(t-box)實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)外通訊功能。
本土廠商加速造芯,但國(guó)內(nèi)座艙芯片競(jìng)爭(zhēng)格局尚未定型,我們認(rèn)為未來(lái)幾年那些 提前布局座艙SOC的廠商將開(kāi)始享受紅利。進(jìn)入2022年智能座艙SOC的“升級(jí)戰(zhàn)”正在愈演愈烈,傳統(tǒng)的座艙市場(chǎng)芯片格局即將被打破,自主品牌車(chē)企已經(jīng)逐漸開(kāi)始接受?chē)?guó)產(chǎn)芯片,但目前尚未出現(xiàn)市占率特別高的國(guó)產(chǎn)座艙芯片廠商,整體競(jìng)爭(zhēng)格局尚未定型。目前僅幾款芯片拿下車(chē)企定點(diǎn),比如芯擎科技旗下首款7nm智能座艙芯片——“龍鷹一號(hào)”已經(jīng)拿下了多款車(chē)型定點(diǎn),預(yù)計(jì)在今年第四季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2021年5月芯馳科技發(fā)布16nm工藝的X9智能座艙芯片。2022年3月宣布X9芯片已經(jīng)獲得百萬(wàn)片/年的訂單,客戶覆蓋合資、自主品牌車(chē)企和Tier1。地 平線征程 2 已經(jīng)在長(zhǎng)安UNI-K中落地。瑞芯微最新發(fā)布的座艙SOCRK3588M其AI算力達(dá)到6TOPS,已獲得眾多合作伙伴的認(rèn)可,將在未來(lái)上市的車(chē)型中得以廣泛應(yīng)用。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:汽車(chē)SoC芯片迎接大時(shí)代
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