高性能、高效的ASIC支持先進(jìn)的汽車系統(tǒng)

根據(jù)一些數(shù)據(jù)估計，目前全球有超過260家初創(chuàng)企業(yè)和成熟公司競相開發(fā)、認(rèn)證并向市場投放面向新ADAS（先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)）和自動駕駛應(yīng)用的芯片和技術(shù)。

為順應(yīng)這一趨勢，風(fēng)險投資者、科技公司、汽車制造商、一級供應(yīng)商以及其他公司都在大幅增加對這個領(lǐng)域的投資。根據(jù)調(diào)查公司CB Insights的統(tǒng)計，去年，僅在汽車和其他基于AI的應(yīng)用領(lǐng)域，風(fēng)險資本投資就增長到了近16億美元，而在2016年為13億美元，在2015年為8.2億美元。

此外，這種增長呈現(xiàn)出全球化趨勢。在近期的報道中，有一則值得注意的新聞是中國深圳的一家自動駕駛初創(chuàng)公司Roadstar.ai募集了1.28億美元的A輪風(fēng)投資金。對于中國的自動駕駛科技公司來說，這是迄今為止報道過的數(shù)額最大的一筆單項投資，超過了今年早些時候位于廣州的另一家自動駕駛初創(chuàng)公司Pony.ai獲得的1.12億美元投資金額。

投資者對這個領(lǐng)域的熱情為何如此高漲？從消費者的角度來看，許多駕駛員都非常青睞防撞、盲點警告、自適應(yīng)巡航控制等ADAS功能，而從汽車制造商的角度，他們?yōu)榱藵M足客戶的需求，需要不斷提高這些系統(tǒng)的精密度，并且逐步應(yīng)用于各種價位的汽車上。

從社會層面來看，駕駛員輔助/自動駕駛功能可以提供諸多優(yōu)點。例如，美國每年因車禍致死的人員數(shù)量約達(dá)到40,000人，全球范圍內(nèi)的死亡人數(shù)則超過百萬人，除此以外，還有2000-5000萬人員因車禍?zhǔn)軅蛑職?。提高汽車的自動性能有可能大幅降低這些數(shù)量。

自動駕駛還開創(chuàng)了全新的業(yè)務(wù)機(jī)遇，例如自動駕駛出租車。

車輪上的大腦
標(biāo)準(zhǔn)制定組織SAE International（國際汽車工程師學(xué)會）建立了一個五級分類系統(tǒng)，用于描述汽車的自動化等級，最低為1級（系統(tǒng)提供警告，但由駕駛員駕駛車輛），最高為5級（全自動駕駛，無需人為干涉）。

隨著行業(yè)不斷向5級發(fā)展，攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)等傳感器會生成大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須實時處理、集成和傳輸，以便復(fù)雜的基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠利用它來識別環(huán)境中的對象，預(yù)測它們的行為，與其他車輛通信，并做出車輛控制決策。



資料來源：NHTSA、GROM Audio、多種行業(yè)和商業(yè)資料來源以及格芯內(nèi)部評估

有人認(rèn)為，采用分散式車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是實現(xiàn)這一目標(biāo)的最好途徑，因為這是對現(xiàn)有ADAS系統(tǒng)實施的一次變革，因此對汽車計算系統(tǒng)設(shè)計的影響也是最小的。此外，它還支持采用專用處理器，并允許逐步添加新功能。

格芯汽車業(yè)務(wù)副總裁Mark Granger表示，這個方式存在的問題在于：雖然本地處理器和有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能足以支持2級（部分，或「解放雙手」）或可能支持3級（有條件，或「解放雙腳」）操作，但它們無法按照基于AI的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的要求來實時處理海量數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)真正的自動操作。

他說道：「分散式架構(gòu)可能提供最高5 TOPs（每秒萬億次操作），以及約10 Mb/s車載帶寬。但是，要達(dá)到3-5級自動化操作水平，則需要采用配備強(qiáng)大、高效處理器的集中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來提供50-100 TOPs和100 Gb/s車載數(shù)據(jù)數(shù)率。相比之下，在2000年，當(dāng)時全球最強(qiáng)大的超級計算機(jī)只支持1 TOPs操作。所以自動駕駛汽車確實需要采用人工智能，而集中式架構(gòu)則是實現(xiàn)自動駕駛的最好途徑?！?br />


到目前為止，ADAS/自動駕駛系統(tǒng)的開發(fā)采用的核心半導(dǎo)體技術(shù)一直都是圖形處理器(GPU)和微處理器(CPU)。但是，隨著開發(fā)人員開始向5級自動化邁進(jìn)，這些芯片在汽車系統(tǒng)中的激增也帶來了越來越多的問題，因為它們雖然功能強(qiáng)大，但它們也非常耗電。

Granger表示：「自動駕駛汽車的開發(fā)尚處于初期階段，除非能夠找到方法來降低AI系統(tǒng)中的處理器能耗，否則它們可能一直停滯不前。為如今的自動駕駛汽車提供動力的芯片基本上需要服務(wù)級芯片機(jī)架，功耗可達(dá)7,000-10,000瓦。從開發(fā)和測試角度來看，這是可行的，但卻無法運用于商業(yè)產(chǎn)品中。此外，它們的體積相對較大，您還需要考慮實施冷卻的難度和成本。我們每個人都希望盡可能降低特定功能的功耗預(yù)算?！?br />
了解格芯的ASIC
ASIC（專用集成電路）專用于滿足汽車系統(tǒng)的需求，它們不但功能強(qiáng)大，能效高，還能讓汽車客戶從自己領(lǐng)域中脫穎而出。它們提供設(shè)計靈活性，有助于實現(xiàn)比現(xiàn)有GPU功能更強(qiáng)大的設(shè)計。

每個芯片上的大型CPU集群和數(shù)以十萬計的乘加運算(MAC)電路滿足AI算法繁重的計算要求，同時千兆位嵌入式SRAM和千兆字節(jié)片外DRAM接口則可以為強(qiáng)大的計算引擎提供數(shù)據(jù)。

格芯提供14nm和7nm FinFET ASIC片上系統(tǒng)(SoC)器件，與GPU和競爭對手的ASIC技術(shù)相比，能夠提供優(yōu)化的功率、尺寸和能效組合，同時滿足汽車級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，例如功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262。

FX-14™ ASIC提供給用戶的優(yōu)勢包括：在系統(tǒng)設(shè)計中采用64位和32位ARM®內(nèi)核陣列，以及56Gbps高速SERDES(HSS)；嵌入式TCAM存儲器，支持每秒實施數(shù)十億次搜索；密度和性能均得到優(yōu)化的嵌入式SRAM；能夠提高應(yīng)用靈活性的2.5D封裝選項。

FX-7™ ASIC的產(chǎn)品擴(kuò)展包括高達(dá)112G HSS、高度密集的片上SRAM和大量片外DRAM接口（LPDDR、GDDR、HBM），包括提高應(yīng)用靈活性的2.5/3D封裝選項。

格芯的ASIC與其他產(chǎn)品的不同不僅體現(xiàn)在功能上，也體現(xiàn)在起源上。格芯于2015年收購IBM Microelectronics之后，獲得了行業(yè)領(lǐng)先的ASIC開發(fā)團(tuán)隊之一，其中包括來自全球的1,000多位設(shè)計工程師，以及完成近2,000項ASIC設(shè)計的歷史記錄，涉及從關(guān)鍵企業(yè)網(wǎng)絡(luò)采用的高端服務(wù)器到低成本游戲平臺的各種應(yīng)用。

格芯的ASIC業(yè)務(wù)部首席技術(shù)官兼格芯研究員Igor Arsovski表示：「我們的ASIC團(tuán)隊在廣泛的產(chǎn)品領(lǐng)域都表現(xiàn)出色，從高度復(fù)雜的、適用于服務(wù)器和航空航天產(chǎn)品的電子產(chǎn)品，到覆蓋所有高端游戲平臺的高性能、低成本應(yīng)用。」

「與其他設(shè)計公司不同，我們提供廣泛的IP陣列，這些陣列都經(jīng)受過系統(tǒng)性、廣泛的模型-硬件關(guān)聯(lián)和HTOL壓力測試，不僅能縮短設(shè)計到流片的整個周期，還能提高首次設(shè)計成功率。這種嚴(yán)格方法確保了即使在經(jīng)歷數(shù)十個工藝節(jié)點和超過2,000次ASIC設(shè)計之后，我們也仍然能夠為客戶提供ASIC。在汽車領(lǐng)域，還需要注意，我們的ASIC設(shè)計采用了先進(jìn)的原位測試功能，這一點非常重要，因為對于汽車來說，高可靠性是一切的前提。」

Arsovski還提到，因為許多格芯客戶對設(shè)計服務(wù)的要求都不同，所以格芯提供了全套服務(wù)，從全面的統(tǒng)包服務(wù)（客戶提供規(guī)格，要求格芯提供設(shè)計中心、封裝和測試支持），到完全自定義的設(shè)計（客戶提供GDS，只要求進(jìn)行制造）。隨著格芯公司在汽車電子領(lǐng)域不斷發(fā)展壯大和提高設(shè)計能力，他們將能夠靈活地為客戶提供配套支持。