莫以算力論英雄，整車廠真正想要什么樣的計(jì)算平臺(tái)？

主機(jī)廠真正想要什么呢？不同的主機(jī)廠都在計(jì)劃為下一代汽車帶來(lái)不同的功能。他們需要“立即在差異化車輛中利用計(jì)算能力的真實(shí)機(jī)會(huì)”。近年來(lái)，主機(jī)廠開(kāi)始縮小最初全面追求完全自動(dòng)駕駛的規(guī)模，而將更多的精力和資源投入到增強(qiáng)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）及其他差異化功能前不久，特斯拉承認(rèn)：其“自動(dòng)輔助駕駛測(cè)試”版本（FSD Beta）只是Level 2系統(tǒng)。也就是說(shuō)，其推出一款真正面向公眾的自動(dòng)駕駛汽車（AV）的承諾仍然是畫餅充饑

一提起自動(dòng)駕駛，人們第一個(gè)想到的是安全何以保證？又會(huì)想到算力（計(jì)算能力）是否強(qiáng)大？因?yàn)榻裉斓钠囌谙蛩膫€(gè)輪子上的計(jì)算機(jī)靠攏。算力不斷攀升是好事，但怎么將它送到需要的地方，如何按需分配，的確是有講究的。

恩智浦半導(dǎo)體（NXP）剛剛推出的一個(gè)汽車開(kāi)發(fā)平臺(tái)BlueBox 3.0為我們解答了這個(gè)問(wèn)題。

從自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向“差異化車輛”

近年來(lái)，主機(jī)廠開(kāi)始縮小最初全面追求完全自動(dòng)駕駛的規(guī)模，而將更多的精力和資源投入到增強(qiáng)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）及其他差異化功能。就像特斯拉承認(rèn)的那樣：現(xiàn)在離“完全自動(dòng)駕駛”還相當(dāng)遙遠(yuǎn)，輔助駕駛的路還沒(méi)有走完。

主機(jī)廠真正想要什么呢？不同的主機(jī)廠都在計(jì)劃為下一代汽車帶來(lái)不同的功能。他們需要“立即在差異化車輛中利用計(jì)算能力的真實(shí)機(jī)會(huì)”。關(guān)鍵詞是“差異化”。其需求包括先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)解決方案、傳感器數(shù)據(jù)智能記錄器、主動(dòng)安全、停車輔助和駕駛員輔助功能。主機(jī)廠還希望融入更多的自動(dòng)駕駛要素，如交通堵塞駕駛、代客停車場(chǎng)和公路駕駛等。此外，他們更需要能夠馬上看到演示實(shí)際功能的平臺(tái)，以消除量產(chǎn)的后顧之憂。

莫以算力論英雄

在一次采訪中，智能駕駛芯片初創(chuàng)公司地平線創(chuàng)始人及CEO余凱在解讀軟件定義的汽車?yán)砟顣r(shí)表示，汽車正在成為四個(gè)輪子上的超級(jí)AI計(jì)算機(jī)，其電子電氣（EE）構(gòu)架也在逐步向中央計(jì)算構(gòu)架發(fā)展，整個(gè)過(guò)程將經(jīng)歷分布式ECU到域控制器（DCU），再到中央計(jì)算架構(gòu)的進(jìn)化。

他曾質(zhì)疑：“幾百TOPS、上千TOPS的算力增長(zhǎng)是否可以持續(xù)？畢竟有摩爾定律的物理極限，如果按照現(xiàn)在摩爾定律的功耗標(biāo)準(zhǔn)，超過(guò)了10000TOPS，汽車就會(huì)熱的燙手，不可能正常行駛?！彼J(rèn)為，算力并不代表汽車智能芯片的真實(shí)性能。

他將特斯拉公布的FSD數(shù)據(jù)與上一代英偉達(dá)（Nvidia）芯片做了對(duì)比，其算力增加了3倍，可是其真實(shí)計(jì)算性能（每秒準(zhǔn)確識(shí)別幀數(shù)）提升了21倍。

圖：算力≠真實(shí)性能

芯片的實(shí)際算力就好比汽車的馬力，用戶在真實(shí)的使用場(chǎng)景下難以感受到，真正感受到的性能是百公里加速。算力TOPS數(shù)值實(shí)際上是物理乘法器數(shù)目乘以最高主頻，只是個(gè)理論數(shù)值，真正能夠利用多少取決于和軟件算法的配合，這與用戶感受之間其實(shí)是一個(gè)間接關(guān)系。

恩智浦也認(rèn)為，足夠的芯片計(jì)算能力加上先進(jìn)的系統(tǒng)性能才能滿足未來(lái)汽車的需求。而其新推出的BlueBox 3.0平臺(tái)就是這樣的組合。據(jù)介紹，LX2168A有16個(gè)高性能ARM Cortex-A72內(nèi)核，S32G274用作當(dāng)前平臺(tái)的網(wǎng)關(guān)；靈活升級(jí)的插槽，無(wú)需改變BlueBox本身。S32G具有ASIL-D合規(guī)性，可以作為汽車的安全協(xié)處理器和網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

圖：BlueBox 3.0出色的組合

恩智浦人工智能戰(zhàn)略及汽車處理戰(zhàn)略伙伴關(guān)系總監(jiān)Ali Osman Ors解釋說(shuō)，用服務(wù)器領(lǐng)域常用的術(shù)語(yǔ)“高性能計(jì)算（HPC）”來(lái)說(shuō)，恩智浦“正試圖通過(guò)在汽車領(lǐng)域部署B(yǎng)lueBox 3.0，使‘車輪上的服務(wù)器’概念成為現(xiàn)實(shí)。而安全和安保是恩智浦產(chǎn)品組合在汽車領(lǐng)域的基本支柱。”

Ors認(rèn)為，雖然競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手仍在參與競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)搶提供每秒運(yùn)算數(shù)萬(wàn)億次（TOPS）的機(jī)會(huì)，但恩智浦正努力改變競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)，不是以算力論英雄，而是推動(dòng)可擴(kuò)展的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，讓主機(jī)廠能夠“試驗(yàn)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試并驗(yàn)證軟件和先進(jìn)功能，從而明顯提高后續(xù)產(chǎn)品的安全性?！?

他表示，通過(guò)遷移到BlueBox 3.0，所需的計(jì)算和擴(kuò)展類型有很多變化。它加倍了BlueBox 2.0的嵌入式計(jì)算能力，并將I/O和PCIe連接能力提高了8倍。

圖：BlueBox 3.0平臺(tái)

BlueBox 3.0平臺(tái)的三個(gè)基本構(gòu)建塊是LX260A多核處理器，它是恩智浦 Layerscape系列中性能最高的成員；還包括恩智浦最新網(wǎng)關(guān)處理器（S32G274），以及Kalary的大規(guī)模并行處理器陣列（MPPA）。前兩個(gè)位于開(kāi)發(fā)平臺(tái)的主板上。Kalary的MPPA通過(guò)PCIe擴(kuò)展卡插入主板，解決了異構(gòu)AI加速的問(wèn)題。

圖：為汽車安全高性能計(jì)算任務(wù)提供的整體性能

滿足車輛結(jié)構(gòu)變化要求

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics自動(dòng)駕駛車輛實(shí)踐主管Mark Fitzgerald說(shuō)：“開(kāi)發(fā)汽車域或區(qū)域控制器是主機(jī)廠一個(gè)明確的趨勢(shì)，大眾汽車走的就是這條路。所有的目光都集中在其身上，關(guān)注量產(chǎn)市場(chǎng)的主機(jī)廠能否成功地跟上基礎(chǔ)車輛結(jié)構(gòu)的快速變化。”

他補(bǔ)充道：“用BlueBox 3.0可以實(shí)現(xiàn)L2+系統(tǒng)的快速原型化，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)者可以在使用恩智浦及其合作伙伴的開(kāi)發(fā)軟件時(shí)專注于自己的特定解決方案，節(jié)省時(shí)間和金錢?！?

BlueBox 3.0平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于其靈活性和可擴(kuò)展性。從三個(gè)增加到六個(gè)的PCIe插槽允許用戶插入人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)加速器卡、附加視覺(jué)感知設(shè)備卡，提供所有攝像頭連接；還可以連接傳統(tǒng)上基于CAN或以太網(wǎng)的雷達(dá)和激光雷達(dá)。Ors說(shuō)：“這些都可以通過(guò)常規(guī)CAN、以太網(wǎng)連接端口接入，通過(guò)更豐富的PCI Express插槽還可以連接各種傳統(tǒng)傳感器?！?

圖：物理重組域?qū)崿F(xiàn)用戶定義的汽車

Ors表示，利用“應(yīng)用組合比ADAS和AV更廣泛”的BlueBox 3.0，恩智浦希望幫助用戶使用用該平臺(tái)試驗(yàn)并構(gòu)建自己的解決方案?！?

安全性驗(yàn)證更為迫切

主機(jī)廠面臨的問(wèn)題不僅僅是在他們的車輛結(jié)構(gòu)上安裝新的硬件，更關(guān)心的是能否有合適的軟件和底層架構(gòu)來(lái)支持這些新特性。更重要的是，除了使用新功能之外，他們還必須能夠通過(guò)模擬和驗(yàn)證新功能的安全性來(lái)測(cè)試軟件。

例如，高速公路駕駛的入口、出口匝道自動(dòng)駕駛功能。為了安全起見(jiàn)，主機(jī)廠必須考慮許多潛在的情況，并建立一個(gè)安全用例，證明他們的車輛能夠處理每一項(xiàng)任務(wù)。

當(dāng)啟用高速公路駕駛功能時(shí)，車輛基本上是在自動(dòng)駕駛。如果車輛遇到地圖上沒(méi)有標(biāo)明的新建筑區(qū)怎么辦？如果車輛發(fā)生了災(zāi)難性的機(jī)械故障怎么辦？如果傳感器性能下降，導(dǎo)致車輛自動(dòng)盲行怎么辦？這些情況并不罕見(jiàn)，不足以歸類為角案例。為此，車輛應(yīng)迅速識(shí)別此類常見(jiàn)危機(jī)，并要求駕駛員接管。

但是，如果駕駛員沒(méi)有反應(yīng)或者遭遇醫(yī)療緊急情況呢？這時(shí)，必須首先車輛要進(jìn)行設(shè)置，以降低車速，然后確定緊急車道并靠邊停車，前提是有足夠的空間這樣做。否則，必須緊急設(shè)置車輛，以執(zhí)行最糟糕的選擇：在道路中間緊急停車。

對(duì)各種場(chǎng)景進(jìn)行分析是一項(xiàng)必要的工作，主機(jī)廠也要明白，開(kāi)發(fā)高速公路試點(diǎn)功能需要的不僅僅是一個(gè)具有強(qiáng)大算力（TOPS）或AI/ML功能的處理器。Ors說(shuō)：“主機(jī)廠需要一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使他們能夠測(cè)試安全性，構(gòu)建安全的最終解決方案。我們的期望是，客戶能夠在BlueBox上構(gòu)建部署軟件并提高終端系統(tǒng)的效率。也許他們會(huì)通過(guò)使用相同的芯片，或者同一個(gè)系列中的不同版本，提出自己的、更優(yōu)化的版本，并將其批量部署到他們的車輛中?！?/span>

可以發(fā)現(xiàn)，恩智浦的開(kāi)發(fā)平臺(tái)就像是一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)，恩智浦及其客戶都可以從中學(xué)習(xí)。Ors說(shuō)，如果一家領(lǐng)先的主機(jī)廠確定了其在芯片上的首選方向，“他們的需求通?？梢苑从吃谖覀兾磥?lái)一代芯片上?！?/span>

競(jìng)爭(zhēng)與合作

Fitzgerald表示：“恩智浦與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一樣，正從芯片供應(yīng)商向平臺(tái)供應(yīng)商轉(zhuǎn)型，以提升價(jià)值鏈。BlueBox解決方案使開(kāi)發(fā)者能夠接近恩智浦及其合作伙伴的硬件和軟件，為ADAS/AV解決方案開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)門戶，包括現(xiàn)有在產(chǎn)的恩智浦芯片?！痹谒磥?lái)，這將使恩智浦獲得更多芯片銷量。

當(dāng)然，其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也在虎視眈眈，英偉達(dá)已經(jīng)提供了類似的產(chǎn)品，比如Nvidia DRIVE AGX開(kāi)發(fā)包，它是最接近的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；還有高通公司的Snapdragon Ride平臺(tái)；英特爾和MobileEye也在開(kāi)發(fā)一套完整的芯片和軟件解決方案，還有自研的雷達(dá)和激光雷達(dá)。

關(guān)于BlueBox 3.0的功耗，雖然它在開(kāi)發(fā)平臺(tái)中并不重要，但量產(chǎn)版本必須非常節(jié)能，才能滿足主機(jī)廠或Tier 1的電力預(yù)算。據(jù)稱Kalray的加速器功耗是現(xiàn)有解決方案的十分之一，而且不需要冷卻。需要，Kalray可以提供多達(dá)160個(gè)CPU加速器內(nèi)核，用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)學(xué)加速。

恩智浦以創(chuàng)建這種緊密合作的生態(tài)系統(tǒng)為榮，為的是快速提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以借鑒的范例。除了Kalray，支持BlueBox 3.0的合作伙伴還包括dSPACE、Embotech、Edge Case Research（ECR）、eProsima、Green Hills Software（GHS）、Intetempora、Micron Technology、MicroSys，Real-Time Innovations（RTI）和Teraki等。

恩智浦正在攜手一些業(yè)界頭部企業(yè)，試圖應(yīng)對(duì)從ADAS向全自動(dòng)駕駛汽車的必然演變。即使主機(jī)廠不會(huì)馬上推出AV，這些企業(yè)也會(huì)幫助他們尋找一條通向未來(lái)L3和L4的道路。