【主动驾驶技能】主动驾驶汽车AI芯片汇总——地平线篇

0. 媒介

   按照国际惯例，起首声明：本文只是我自己学习的明白，固然参考了他人的宝贵看法及结果，但是内容可能存在不准确的地方。假如发现文中错误，盼望批评指正，共同进步。
  本篇文章是这个系列的第二篇，介绍地平线公司的车载SoC芯片，主要是征程®（Journey™）系列产物。
   主动驾驶汽车AI芯片系列目录：
  1. NVIDIA篇
  地平线机器人科技有限公司（Horizon Robotics）是一家中国的人工智能计算平台公司，专注于边缘人工智能芯片的研发，以及基于此的解决方案。征程系列芯片是由地平线自主研发的，主要面向汽车智能驾驶领域，包罗辅助驾驶、主动驾驶等应用场景。
这些芯片计划用于处置惩罚复杂的人工智能任务，具备高性能、低功耗的特点，代表了中国在车规级AI芯片领域的自主研发结果。尤其是在ZM关系日益复杂的今天，“自主研发”显得尤为重要！

   在本篇正式开始前，起首我要吐槽下地平线没有雷同NVIDIA的developer zone，也找不到一些公开的技能手册。本文的信息大部分基于公开演讲提取、整理出来，部分插图质量会非常差，请谅解。
  1. BPU

在开始介绍整体SoC产物之前我想先聊聊地平线的独门秘技——BPU（Brain Processing Unit）：

1.1 BPU介绍

BPU是由地平线提出的一种专门为人工智能应用计划的处置惩罚器架构，特殊聚焦于深度神经网络的高效计算。它是地平线在嵌入式人工智能领域的重要技能创新，旨在解决传统处置惩罚器在处置惩罚大规模并行计算任务时的效率题目，特殊是在图像识别、语音处置惩罚、自然语言明白和控制等领域。
1.2 BPU架构理念

高度优化的AI计算引擎：BPU计划的焦点是为深度学习算法量身定制，通过优化的硬件加速器实现卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、Transformer等复杂神经网络模型的快速计算。这使得在有限的功耗和成本下，能够达到更高的计算效率和性能。
软硬件协同优化：地平线在开发BPU时强调软硬件的深度整合，确保算法、编译器和硬件架构三者之间的紧密配合。通过这种协同，BPU能够更好地适应不断发展的深度学习算法，实现算法效率和硬件效率的双重提拔。
1.3 BPU迭代发展

高斯架构：第一代BPU架构，标志着地平线在嵌入式人工智能领域的重大突破。这一架构专注于提拔深度学习算法在边缘设备上的运行效率（地平线不停很注意芯片能效比），以及视觉处置惩罚性能。
伯努利架构：第二代BPU架构，应用于征程2和征程3等芯片中，以其性价比、灵活性和可靠性获得了广泛应用。
贝叶斯架构：第三代BPU架构，用于征程5芯片，这是环球少数实现量产的大算力智能驾驶芯片之一，专为高品级智能驾驶计划，显现了强大的数据处置惩罚和及时决议能力。
纳什架构：第四代BPU架构，进一步优化了深度学习加速计算，尤其善于处置惩罚大规模参数的Transformer模型，强化了对主动驾驶场景的支持，提拔了能效比和计算密度，征程6即采用了这一架构。

2. 地平线征程系列产物

2.1 征程2系列

征程2系列是地平线推出的首款车规级AI芯片，搭载伯努利1.0 BPU，标志着中国在车载AI芯片领域的突破。适用于高级辅助驾驶（ADAS）、智能座舱等场景，支持基于深度学习的图像处置惩罚、识别等功能。
2.2 征程3系列

基于自研的BPU伯努利2.0架构，专为高级辅助驾驶计划，高效能且应用广泛。支持深度学习的图像检测、分类、像素级分割，以及视频编码，实现主动泊车辅助等功能。抱负ONE 2021款搭载征程3芯片，实现了导航辅助驾驶功能。
2.3 征程5系列

提供强大的计算能力，足以满足未来几年内智能汽车行业的发展需求。支持更复杂的主动驾驶功能，如NOA（Navigate on Autopilot）功能，已在抱负汽车的L系列车型中应用。除了抱负汽车，另有其他多家汽车厂商合作，展示了其在高级别主动驾驶领域的实力。
2.4 征程6系列

于2024年4月刚刚正式发布，预计同年第四季度完成首批量产车型交付。旗舰产物算力高达560 TOPS，是业界首款覆盖从低到高全阶智能驾驶需求的车载智能计算方案。采用第四代BPU架构“纳什”，专为大规模参数的Transformer模型和高级智能驾驶优化。与比亚迪、抱负汽车等十家主流车企达成合作，加速智能驾驶平权，引领未来出行。本文也将重点针对征程6系列产物举行阐明。
2.5 综合特点

同一架构：征程系列采用同一的硬件架构、工具链和软件栈，便于开发和维护，支持跨代兼容。
高效能低功耗：计划注意能效比，适合车载环境的严苛要求。
广泛生态：构建了开放的生态系统，促进软硬件生态伙伴的合作，加速智能驾驶的商业化落地。
3. 征程6介绍

与以往征程系列前几代产物不同的是，征程6（我们业内称为J6，“钩6”）并不是一款芯片，而是根据算力巨细，分成了J6B/J6L/J6E/J6M/J6H/J6P 6款！

3.1 J6P芯片参数

CPU：18焦点的ARM Cortex-A78AE，算力是410K DMIPS
BPU：如上文介绍，采用了纳什架构第四代BPU，560TOPS算力（留意上图左下角的一行小字：560TOPS算力是等效1/2希罕网络下的算力，必须严谨！）
算法支持：对Transformer算法的支持效率在业内领先，同时支持大规模交互式博弈等前沿算法，表明其在处置惩罚复杂AI任务上的良好性能。

功能安全：通过ISO 26262 ASIL-D功能安全流程认证，主动安全AEB ASIL-B产物级功能安全认证。
   关于J6的GPU和MCU目前没有获取相干参数，公开后我会再增补。
  3.2 四芯合一的芯片架构

J6芯片所实现的“四芯合一”是指将以下四种关键处置惩罚单元集成在同一颗系统级芯片SoC上：
1. CPU（Central Processing Unit）：负责通用计算任务，处置惩罚非特定的计算工作负载，是芯片的控制中心，执行操作系统的指令和应用步伐的逻辑控制。
2. BPU（Brain Processing Unit）：地平线自主研发的神经网络处置惩罚单元，专门针对人工智能算法和深度学习任务举行了优化，如图像识别、自然语言处置惩罚等，是实现智能驾驶焦点算法的关键。
3. GPU（Graphics Processing Unit）：图形处置惩罚器，除了传统意义上的图形渲染，现代GPU也广泛用于并行计算，特殊是在机器视觉、环境感知等需要大量并行处置惩罚的场景中。
4. MCU（Microcontroller Unit）：微控制器单元，常用于实现嵌入式控制功能，具有功能全、体积小、集成度高等特点。在J6中，MCU被集成用以处置惩罚功能安全相干的任务，确保系统的可靠性。

这种高集成度的计划不仅提拔了系统性能，还明显进步了性价比，降低了摆设难度，使得单颗征程6芯片就能够支持包罗感知、规划决议、控制、座舱感知等在内的全栈计算任务，适用于多种智能驾驶应用场景。
   这种多合一实际上就是SIP（System in Package），SIP技能是一种先进的半导体封装技能，它允许将多种功能芯片、元器件（如处置惩罚器、存储器、传感器、RF组件等）以及被动元件（如电阻、电容）集成在一个封装内部，形成一个具有完备或部分系统功能的封装模块。与传统的单一封装只包罗一个主要芯片（如SoC）不同，SIP技能通过并排排列、堆叠或采用3D封装等方法，将多个独立的芯片和组件紧麋集成，从而实现了更高的集成度和更小的封装尺寸。
  总结：本文介绍了地平线公司主动驾驶SoC芯片，尤其是征程系列J6芯片。但是由于地平线的公开信息实在较少，本文仅能基于较少已有信息举行阐明，后续如有进一步的公开信息，我会再增补本文内容。