国内汽车 AI 芯片再次迎来了重大飞跃。
就在刚刚，国内 AI 芯片创企地平线在上海发布了自动驾驶芯片征程 5，其单颗芯片 AI 算力能够达到 128TOPS。如果多颗芯片打造成自动驾驶域控制器，其最高算力能够达到 1024TOPS。
这一算力水平，已经能够支持 L4 级自动驾驶。
对于自动驾驶来说，当前业界最大的问题在于算力浪费、生态缺失、数据风险，地平线在 3 年的征程 5 研发过程中，就是为了解决这三个痛点。
▲ 征程 5 芯片发布现场
征程 5 芯片采用 8 核心 ARM Cortex A55 核心、两个贝叶斯架构 BPU 实现 AI 运算，还有安全岛设计，支持丰富的接口。在视频输入方面，单颗征程 5 芯片就能够实现 16 路视频输入，并且支持毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达等多种传感器。
目前，已经有多家自动驾驶 Tier 1 发布了基于征程 5 芯片的域控制器，地平线希望基于征程 5 芯片打造 Horizon Matrix SuperDrive 全场景整车智能解决方案。
预计到今年第四季度，地平线就将推出基于征程 5 芯片的城区自动驾驶实车 Demo，2022 年第二季度将实现地平线合作伙伴征程 5 域控制器硬件量产，2022 年第四季度，地平线将实现 SuperDrive 方案量产 SOP。
截至目前，地平线芯片出货量已经达到 40 万片，拥有 40 多个前装量产项目。同时，有超过 13 款车型宣布采用地平线的芯片。今天下午，上汽荣威宣布将在明年的 RX5 车型中搭载征程 3 芯片，一汽红旗的多个车型将在明年搭载地平线的芯片。
01. 单芯片算力 128TOPS 解决自动驾驶三大问题
发布会开始时，地平线 CEO 余凯说道：“中国消费者拥抱新科技，加上中国企业的创新，让不少自动驾驶芯片在国内首发。”
但是，行业内最自动驾驶这项技术仍有担忧。当前，智能驾驶解决方案共有三大问题，其一是算力浪费，其二是生态缺失，第三还存在数据风险。
因此，地平线在研发芯片过程中，出发点就是解决这三大问题。
在核心架构上，地平线征程 5 芯片的 CPU 部分采用 8 核心 ARM Cortex A55，AI 运算单元采用双核心地平线贝叶斯架构 BPU（Brain Processor Unit）。同时，征程 5 芯片还有 2 个 ISP 核心、计算机视觉引擎、2 个 DSP 核心、视频编码解码单元。
▲ 征程 5 关键参数
此外，征程 5 芯片还有安全岛设计，确保整个系统的安全、稳定运行。其中，征程 5 配备了锁步 MCU 的安全岛，用于系统监测，拥有 ARM Trustzone、TRNG 硬件、各类加密硬件等。征程 5 芯片已经获得 ASIL-B 级别功能安全产品认证，基于征程 5 芯片的系统达到 ASIL-D 级别安全要求、AEC-Q100 Grade 2 级别认证。
在信息安全方面，征程 5 芯片拥有完整的加密引擎，支持多种加密算法，包括国密算法，遵循 FIPS 140-3 标准、ISO 21434 流程。
在接口方面，地平线征程 5 支持 4×4 MIPI 共 16 路摄像头输入，2 个千兆以太网接口、4 个 CAN-FD，用于雷达系统集成，以及 2 个 PCIe 3.0，用于车载计算平台。
▲ 征程 5 芯片架构
在性能表现上，征程 5 芯片的 AI 算力最高可以达到 128TOPS。在 MS CoCo 物体检测测试中，计算性能达到 1283FPS，这一性能甚至超越了英伟达即将上车的自动驾驶芯片 Orin SoC。
余凯介绍，安全性对于自动驾驶来说非常重要，征程 5 芯片自动驾驶延迟为 60 毫秒，而市面上绝大多数产品都在 150ms 左右的延迟。
同时，征程 5 芯片功耗只有 30W，较低的功耗水平能够让自动驾驶更加稳定。
对于一颗自动驾驶芯片来说，最重要的就是 AI 计算，地平线征程 5 采用双核心贝叶斯架构 BPU，能够实现大规模异构近存计算，以实现高效率计算；同时拥有高灵活大并发数据桥，片上带宽非常大；此外，还有脉动张量计算核心，得以实现高算力。
面对自动驾驶开发者，一颗开放的芯片有助于实现自动驾驶算法快速落地。征程 5 芯片拥有丰富的硬件接口，拥有异构可编程计算加速引擎，同时还有完善的芯片工具链，方便开发者快速部署、验证算法。
在算力方面，单颗征程 5 芯片的 AI 算力能够达到 128TOPS，最多支持 8 颗征程 5 芯片组合形成自动驾驶域控制器，最高算力能够达到 1024TOPS。
余凯在发布会中说道：“地平线将始终定位 Tier 2，不做量产硬件、不做软件捆绑、不做封闭打包方案。”
02. 域控制器算力最高达 1024TOPS 多家 Tier 1 已首发征程 5
征程 5 芯片自今年 5 月点亮以来，地平线已经为开发者提供了参考设计 Matrix 5 计算平台，同时也有多家 Tier 1 发布了基于征程 5 芯片的域控制器。
其中，地平线的参考设计采用 4 颗地平线征程 5 芯片，算力能够达到 512TOPS，还能够选择 GPU、MCU 以及 5G 模块。
▲ Matrix 5 计算平台
在安全性方面，参考设计搭载了两颗 ASIL-D 安全等级的 MCU 芯片，整个域控制器的安全性等级能达到 ASIL-D 级别。
同时，业界已有大陆集团、东软睿驰、立讯集团、联成开拓四家 Tier 1 推出了基于征程 5 芯片的域控制器。地平线还将与德赛西威、福瑞泰克、金脉、宏景智驾等软硬件合作伙伴共同打造 Matrix 5 全场景整车智能中央计算平台。
▲ 多家 Tier 1 推出基于征程 5 的计算平台
此外，地平线合作伙伴联成开拓也推出了双征程 5 芯片加速卡，可以支持热插拔；立讯集团推出 SOM 卡，满足不同开发者需求。
▲ 基于征程 5 的加速卡和 SOM 卡
现场，地平线还发布了 Horizon Matrix SuperDrive 全场景整车智能解决方案。这一方案面向全场景智能驾驶，包括高速、城区、泊车自动驾驶场景，座舱智能交互、和车内外联动的整车智能。
预计到今年第四季度，地平线就将推出城区自动驾驶实车 Demo，2022 年第二季度将实现地平线合作伙伴域控制器硬件量产，2022 年第四季度，地平线将实现 SuperDrive 方案量产 SOP。
现场，不少地平线的合作伙伴来到现场，宣布了最新的芯片上车计划。明年，上汽集团旗下荣威 RX5 将搭载征程 3 芯片上市，未来也将搭载征程 5 芯片。
▲ 搭载地平线芯片的车型
长城汽车表示，在过去 4 个月时间里，长城与地平线完成了 2022 款哈弗 H9 的开发，基于征程 2 芯片实现智能座舱功能。目前，地平线现在正在布局征程 3 芯片，应用场景在自动驾驶、智能座舱多个方面。
国内造车新势力哪吒汽车也宣布，目前所有车型都在布局量产征程 3 芯片，征程 5 芯片也正在预研中。
明年，一汽红旗旗下的多款车型也将搭载地平线征程芯片。
03. 开源操作系统发布 兼容主流操作系统
今天下午，余凯在现场还发布了 TogetherOS—— 开源安全实时操作系统。这一操作系统基于开源微内核 seL4 开发，是一个向上兼容，同时也是向下兼容的实时操作系统。
▲ 地平线发布 TogetherOS
TogetherOS 能够满足高等级自动驾驶实时性要求和功能安全要求，可覆盖自动驾驶、智能交互、智能网联、智能车控等车载应用场景。
据介绍，TogetherOS 兼容包括征程芯片在内的主流车载芯片平台，同时也兼容英伟达、高通等业界多种 SoC。在操作系统层面，TogetherOS 兼容 Linux、安卓、斑马、QNX 以及鸿蒙等多种操作系统。
▲ TogetherOS 架构
余凯在现场宣布，TogetherOS 的首批生态合作伙伴包括 AutoCore、长安汽车、长城汽车、江汽集团、雄狮科技、斑马智行、上汽集团。
04. 流片点亮到算法打通仅两个月 软硬件都有强大实力
就在今年 5 月，地平线宣布征程 5 芯片一次性流片成功并顺利点亮。进入 7 月，征程 5 的消息更是不断。
7 月 5 日，地平线征程 5 芯片得到 ASIL-B 级别功能安全产品认证，基于征程 5 芯片的系统达到 ASIL-D 级别安全要求，证明了地平线征程 5 在功能安全、运行稳定性方面的性能。
7 月 15 日，地平线宣布征程 5 芯片打通了感知算法，基于征程 5 打造的域控制器可以流畅运行各类自动驾驶感知与行为预测算法，足以支持从 L2~L4 的各类自动驾驶系统。
▲ 征程 5 芯片视觉感知系统原型打通
也就是说，地平线征程 5 从流片成功，到算法打通仅用了大约两个月的时间。而在芯片行业内，芯片流片成功后的算法测试过程一般都需要较长周期，，但一般需要半年到一年的时间。
车东西此前向地平线内部人士了解到，“为了打通算法，内部投入了非常大的资源，横跨多部门的上百人团队加班加点忙活了两个多月。”
他回忆道，今年 5 月份在征程 5 芯片从制造商送到地平线之前，已有 30 多人在杭州办公室严阵以待。他们提前几个月就准备好了相应的验证、测试设备与流程。
拿到首批芯片的 15 个小时后，开发板焊接完毕，内存、以太网接口、视频输入/输出等基本要素也已具备，一台基于征程 5 打造的自动驾驶控制器就出炉了。
在硬件能力得到充分证明后，地平线自动驾驶算法团队立马接手，将已经准备好的算法移植到征程 5 芯片中，并把控制器装进了测试车，最终完成了算法的全面打通，再一次证明了征程 5 的实力。
05. 超 13 款车搭载地平线芯片 拥有多种整车智能方案
去年年初，地平线征程 2 芯片在长安 UNI-T 车型上前装量产，开启地平线车轨 AI 芯片的量产上市之路。
目前，已经公布搭载地平线征程 2 芯片的车型有长安 UNI-T、UNI-K，奇瑞蚂蚁，智己 L7，广汽埃安 Y，广汽传祺 GS4 Plus，岚图 FREE，思皓 QX，2021 款理想 ONE 等车型。
基于征程 2 芯片 4TOPS 的算力，能够为车辆提供 L2 级自动驾驶和车载智能交互等功能。
今年，地平线征程 3 芯片正式量产，2021 款理想 ONE、上汽大通 MAXUS MIFA 概念车都已搭载这款芯片，嬴彻科技自动驾驶系统“轩辕”也采用了地平线征程 3 芯片，今年年底将实现量产交付。
▲ 2021 款理想 ONE
其中，2021 款理想 ONE 为首款搭载地平线征程 3 芯片的量产车。在这款车内，2 颗征程 3 芯片能够达到 10TOPS 的 AI 算力，从而让理想 ONE 在此前 L2 级自动驾驶能力的基础上，新增了 NOA 导航辅助驾驶功能。
在感知性能上，2021 款理想 ONE 的自动驾驶平台支持 120 度水平视场角，并且采用 800 万像素前视摄像头，确保了对更大范围及更高精度的视觉感知能力。同时，基于开放的软件生态支持服务，2021 款理想 ONE 得以实现自动驾驶功能的高效进化。
就在不久前的上海车展上，地平线正式发布 Horizon Matrix Mono、 Horizon Matrix Pilot 和 Horizon Matrix FSD 三大自动驾驶解决方案。
其中，Matrix Mono 3.0 自动驾驶解决方案用 800 万像素单目摄像头就能完成 L2 级自动驾驶，这一自动驾驶系统基于地平线征程 3 芯片。这一方案还搭载了地平线基于视觉的高精度建图定位，因此可以实现车道级的定位精度，功能上则可以实现匝道汇入汇出、施工区避让、交通灯与车道对应等高级 L2 级自动驾驶功能。
Horizon Matrix Pilot 方案基于征程 3 芯片，打造面向前装 L2+ ADAS 方案。这一方案与地平线 Matrix Mono 方案不同，这一方案针对中国路况做了专门的训练数据挑选和算法调优，在 Matrix Mono 方案的基础之上，还能够应对隧道通行、大曲率弯道通行、匝道汇入、匝道汇出、城区道路通行等中国道路特有场景。
而在今天，地平线发布的征程 5 芯片，则是开启了 L3～L4 级自动驾驶落地的大门。
06. 结语：国内车规 AI 芯片正加速上车
当前，汽车“新四化”浪潮正加速汽车行业快速变革，人工智能、大数据等技术的应用，已经让 AI 芯片成为了汽车的数字发动机。并且，以整车智能化定义的智能汽车，正在成为行业共识。
地平线作为国内少数几家车规 AI 芯片公司，能够实现快速前装量产上车，代表着国内车规芯片设计能力快速提升，正加速全行业的快速进步。