轉(zhuǎn)載：蓋世汽車     作者：解全敏

隨著汽車電子電氣架構(gòu)由分布式向集中式演進(jìn)，控制范圍更廣、算力更強(qiáng)的域控制器如今迎來了火熱發(fā)展，且在軟件定義汽車趨勢的推動(dòng)下，多域融合的方向也愈加清晰，車規(guī)級計(jì)算平臺隨之走向集中化，正成為相關(guān)企業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。

計(jì)算平臺走向集中化

為滿足快速迭代的用戶需求，軟件定義汽車已成為行業(yè)共識，被認(rèn)為是相關(guān)企業(yè)贏得未來的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型方向。而要做到這一點(diǎn)，計(jì)算平臺，尤其是集中化的計(jì)算平臺十分關(guān)鍵。

近日，在由蓋世汽車舉辦的2021智能汽車域控制器創(chuàng)新峰會上，上汽零束軟件分公司基礎(chǔ)軟件平臺專家曾杰男表示，智能汽車如今面臨三方面需求：滿足千人千面的用戶需求，用戶體驗(yàn)持續(xù)進(jìn)化以及車輛主動(dòng)感知、主動(dòng)決策。

而要滿足這三個(gè)需求，曾杰男認(rèn)為，其中一大關(guān)鍵便是，在硬件層面實(shí)現(xiàn)分布式到中央集中式的轉(zhuǎn)變，要有一個(gè)中央集中式計(jì)算平臺提供算力基礎(chǔ)。“硬件給我們提供了算力基礎(chǔ)，讓我們有可能在上面做更多的算法，去做更多的功能。”

華為智能汽車解決方案BU MDC解決方案部部長畢舒展亦在此次峰會演講中指出，智能化的發(fā)展提出了很多技術(shù)挑戰(zhàn)，其中汽車上的應(yīng)用軟件將是SOA架構(gòu)（面向服務(wù)的架構(gòu)）的，它的特點(diǎn)是解耦、模塊化、靈活部署，上層軟件的特點(diǎn)是更新快，滿足終端用戶需求，同時(shí)體驗(yàn)和功能需要快速迭代。

當(dāng)然，問題的關(guān)鍵是，要有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的智能駕駛計(jì)算平臺底座，上層應(yīng)用軟件才能提供更好更快的迭代。畢舒展表示，要想實(shí)現(xiàn)上層軟件SOA架構(gòu)的發(fā)展，底層需要集中化計(jì)算平臺，在當(dāng)前階段以域集中的ZOA架構(gòu)（平臺硬件集中化的架構(gòu)）為主。

ZOA及SOA技術(shù)趨勢；圖片來源：華為主題演講PPT

嵐圖汽車科技有限公司自動(dòng)駕駛算法研發(fā)總監(jiān)劉會凱持有同樣的觀點(diǎn)。他在演講中提到，軟件定義汽車的實(shí)施使得車輛的使用體驗(yàn)得以提升，也能讓車輛生命周期得到延長，另外隨著這臺車的使用時(shí)間越來越長，也能讓這臺車的個(gè)性化程度越來越高，“而實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車的核心，最重要一關(guān)就是集中控制器，或打造一個(gè)高集成化的計(jì)算平臺來支撐以上理念?！?/span>

由此來看，軟件定義汽車時(shí)代，計(jì)算平臺需走向集中化，其重要性已為諸多企業(yè)所知。正如國汽智控（北京）科技有限公司副總裁楊柯在此次峰會演講中所說，計(jì)算平臺已成為新一輪技術(shù)競爭的焦點(diǎn)。

需要強(qiáng)大算力的支撐

沒有人能否認(rèn)，算力對于集中式計(jì)算平臺的重要性。畢舒展在演講中就明確指出，集中化計(jì)算平臺的特點(diǎn)之一就是大算力。

在此次域控制器創(chuàng)新峰會上，據(jù)湖北芯擎科技有限公司產(chǎn)品規(guī)劃管理部總經(jīng)理蔣漢平介紹，在分布式架構(gòu)中，多數(shù)模塊化的功能都是通過ECU單元疊加的，是1+1的過程，對于芯片能力要求是比較低的，集中在可靠性和安全性上，MCU要求50 DMIPS(每秒執(zhí)行百萬條整數(shù)運(yùn)算指令數(shù))。現(xiàn)在開始走域控制器，也即把功能安全、信息安全接近的芯片進(jìn)行一定的融合，形成一個(gè)域，在這個(gè)域里面做決策，這種情況下MCU達(dá)到了2k DMIPS。

域控制器之后是域融合，例如特斯拉有三個(gè)域，這種情況下的算力就已經(jīng)到了SoC級別，算力是5-20K DMIPS。而當(dāng)下中央計(jì)算把大量算力集中起來，把分布式控制放在ECU端，這種情況下算力就接近50-300K DMIPS。

電子電氣架構(gòu)和芯片算力趨勢；圖片來源：芯擎科技主題演講PPT

對于計(jì)算平臺對算力的需求，劉會凱認(rèn)為，這很大程度取決于感知系統(tǒng)的巨大升級，包括激光雷達(dá)、800萬攝像頭的搭載，另外復(fù)雜系統(tǒng)或者SOA架構(gòu)的實(shí)施也對計(jì)算平臺提出了更高算力需求。據(jù)其透露，國內(nèi)主機(jī)廠的智能駕駛感知系統(tǒng)基本上都采用了“激光雷達(dá)+毫米波+攝像頭”的多種傳感器冗余的強(qiáng)感知路線。

“自動(dòng)駕駛等級每提高一級，對于算力就增加一個(gè)數(shù)量級，一般認(rèn)為，L2需要的算力<10TOPS，L3是30-40TOPS，L4是100TOPS以上，目前對于L5所需的算力行業(yè)還沒有明確定義?！眲P指出，目前的計(jì)算平臺的算力只能支持部分L3、L4開發(fā)的需求。

他還提到，在智能駕駛系統(tǒng)的快速開發(fā)和功能迭代方面，還面臨一些挑戰(zhàn)：一、需要處理海量數(shù)據(jù)，成本較高，單車每月產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是非常龐大的；二、對于訓(xùn)練和仿真訓(xùn)練及仿真需要強(qiáng)大算力支撐。

算力無限膨脹并非未來趨勢

于集中化計(jì)算平臺而言，算力的重要性已毋庸置疑，且在此背景下，已有諸多企業(yè)加強(qiáng)這方面的布局。

在此次域控制器創(chuàng)新峰會上，超星未來聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官梁爽就坦言，現(xiàn)在算力的軍備競賽已經(jīng)掀起來了，“舉例來說，今年英偉達(dá)發(fā)布業(yè)內(nèi)首款1000TOPS的SoC，這相比特斯拉 FSD單芯片算力72TOPS算力提升超過一個(gè)數(shù)量級。另外我們看到，國內(nèi)也有超過國外玩家的趨勢，比如說地平線J5，最高128TOPS，再如黑芝麻A1000Pro，106TOPS芯片上個(gè)月剛剛宣布完成流片?！?/span>

從計(jì)算平臺角度來看，這些芯片的推出為之提供了更豐富和更可靠的選擇。不過梁爽提醒道，行業(yè)需要思考一個(gè)問題，解決智能駕駛系統(tǒng)計(jì)算平臺的支撐，是否只能通過芯片堆疊來實(shí)現(xiàn)？

答案顯然是否定的。

盡管汽車智能化需要更強(qiáng)的運(yùn)算能力，但蔣漢平表示：“算力也不能說無限增長，芯片PPA（功耗、成本和面積）都是很要命的。我們以前做芯片的時(shí)候很講究功耗，有些車廠說現(xiàn)在是新能源，你不用擔(dān)心電的問題，但要知道，即便不用擔(dān)心電的問題，也還要擔(dān)心散熱等其它問題。所以我們不認(rèn)為算力無限的膨脹和預(yù)埋是未來的趨勢，特別是在SoC上，我們需要精準(zhǔn)高效的算力來適配電子電氣架構(gòu)的變革?！?/span>

梁爽亦指出，芯片的算力本質(zhì)上對于智能駕駛系統(tǒng)還是必要不充分的條件?！半m然大家都知道實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)需要更多的算力，但是現(xiàn)在大家更多提的算力是峰值算力。我們經(jīng)常會看到一個(gè)優(yōu)化程度不好的芯片宣稱有10TOPS算力，實(shí)際跑出來的應(yīng)用等效只有3-4TOPS的算力。所以我們認(rèn)為，計(jì)算平臺設(shè)計(jì)不單單是算力問題，而是一個(gè)非常復(fù)雜的需要進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題?！?/span>

仍有其它方面挑戰(zhàn)

正如前面所說，計(jì)算平臺要解決的不僅僅是算力問題，除此之外還面臨其他方面的挑戰(zhàn)。在此次域控制器創(chuàng)新峰會的主題演講中，長城汽車智能駕駛架構(gòu)總監(jiān)董作民就提到，大算力計(jì)算平臺主要面臨四個(gè)維度的挑戰(zhàn)，分別是功耗、散熱、電磁兼容和質(zhì)量挑戰(zhàn)。

其中就功耗而言，據(jù)蓋世汽車了解，通常情況下，需要更多的算力就需要支付更多的功耗。梁爽指出，車的場景是受限的場景，以L2+域控為例，它的功耗需要控制在30-40瓦范疇之內(nèi)，即便上水冷把功耗放到大幾百瓦、上千瓦，對于電池作為動(dòng)力能量源的車輛來說，對續(xù)航影響也是非常明顯的。

基于此，梁爽表示：“做計(jì)算平臺本質(zhì)上是硬件和功耗等資源受限條件下優(yōu)化的問題，有點(diǎn)像帶著鐐銬跳舞的狀態(tài)。我們面臨著越來越復(fù)雜的系統(tǒng)，還需應(yīng)對越來越復(fù)雜且快速迭代的傳感器，手頭有的其實(shí)是受限的資源，如何讓計(jì)算平臺方便部署、高能效以及安全可靠非常重要?！?/span>

車載計(jì)算平臺面臨的挑戰(zhàn)；圖片來源：超星未來主題演講PPT

畢舒展同樣認(rèn)為計(jì)算平臺面臨著諸多挑戰(zhàn)。他坦言，計(jì)算平臺，特別是面向L2到L5的計(jì)算平臺，相對于傳統(tǒng)的ECU在硬件工程、軟件工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了10-100倍級的挑戰(zhàn)。

舉例來說，當(dāng)芯片算力為200TOPS到400TOPS，功率從100到300瓦左右，這意味著其在散熱方面面臨較大的挑戰(zhàn)，另外在液冷防凝露、EMC復(fù)雜環(huán)境等工程問題上也面臨巨大挑戰(zhàn)。

軟件工程也將面臨很多問題，比如說基于不同的上層支持SOA調(diào)度系統(tǒng)，周邊服務(wù)化形式怎么解耦？數(shù)據(jù)面和管理面怎么解耦、怎么隔離？操作系統(tǒng)怎么實(shí)現(xiàn)確定性低時(shí)延等？

此外還有安全方面的挑戰(zhàn)?！俺似嚱缢熘闹鲃?dòng)安全和被動(dòng)安全等功能安全要求之外，還有網(wǎng)絡(luò)安全，智能網(wǎng)聯(lián)汽車隨時(shí)隨地在聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)時(shí)候就隨時(shí)面臨著外界的各種挑戰(zhàn)，包括黑客侵入，而這個(gè)時(shí)候你又會發(fā)現(xiàn)除了功能安全之外，信息安全也正面臨巨大的挑戰(zhàn)。”畢舒展補(bǔ)充道。

部分應(yīng)對方案及對策

通過以上可以看出，計(jì)算平臺如今確實(shí)面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。那么，相關(guān)企業(yè)如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？

針對此，畢舒展在此次峰會演講中表示，華為可以提供專業(yè)化計(jì)算平臺。據(jù)其透露，當(dāng)前業(yè)界有兩種平臺，一種平臺是芯片、硬件、操作系統(tǒng)、中間件可能來自于不同的廠家，即組合平臺，而其所說的專業(yè)化計(jì)算平臺則是由一家公司來提供芯片、操作系統(tǒng)、中間件。

關(guān)于專業(yè)化計(jì)算平臺的優(yōu)勢，畢舒展指出，如果各個(gè)部件來自于不同廠家，在量產(chǎn)過程中遇到問題溝通協(xié)調(diào)起來是非常困難的，會產(chǎn)生巨大的工作量，效率較低。另外，一旦主機(jī)廠來一個(gè)新的需求，可能需要操作系統(tǒng)方、中間件方，甚至在芯片層都需要落地，這個(gè)周期計(jì)劃協(xié)調(diào)起來非常困難，響應(yīng)周期也要按半年為單位計(jì)算，而專業(yè)化計(jì)算平臺各層都是一家提供，不存在這個(gè)問題。當(dāng)然這僅是專業(yè)化平臺的特征之一。據(jù)其介紹，專業(yè)化平臺還具備高性能、高安全以及快速響應(yīng)的特征。

據(jù)蓋世汽車了解，華為可以提供系列化的面向不同場景的產(chǎn)品，其稱之為“統(tǒng)一平臺架構(gòu)，系列化硬件，共用一套軟件，功能持續(xù)迭代”，這種平臺支持上層應(yīng)用平滑升級。具體產(chǎn)品型號有：MDC 810，有400+TOPS的算力，可以滿足L2+、L3、L4、L5應(yīng)用場景；MDC 610，提供200+TOPS的算力，針對L4場景，主要面向于乘用車；MDC 210，有48TOPS的算力，針對L2+場景；MDC 300F，面向商用車場景，比如礦卡、高速物流以及園區(qū)。

華為智能駕駛計(jì)算平臺方案；圖片來源：華為主題演講PPT

前面提到，如何實(shí)現(xiàn)計(jì)算平臺方便部署、高能效以及安全可靠十分關(guān)鍵。梁爽認(rèn)為，應(yīng)對這樣一個(gè)難題的技術(shù)方式，還要以軟硬件協(xié)同的手段來實(shí)現(xiàn)。

就超星未來而言，其思路是“圍繞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算加速處理為核心，從軟件協(xié)同的角度上通過模型壓縮、結(jié)構(gòu)搜索的方式來優(yōu)化出甚至設(shè)計(jì)出對于硬件更為友好的模型，包括除開神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之外其他計(jì)算進(jìn)行定制化加速，大幅度降低在CPU這些通用單元的算力開銷，縮短計(jì)算平臺處理的延遲。處理完所有能效優(yōu)化基礎(chǔ)上還會在基礎(chǔ)軟件環(huán)境上去做優(yōu)化，以及最終有一個(gè)異構(gòu)計(jì)算平臺把軟硬件技術(shù)承載起來，開放提供給客戶?！?/span>

據(jù)梁爽介紹，超星未來今年5月發(fā)布的高級別自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺，能夠支持多路傳感器接入和處理，最高支持20路4K相機(jī)、3路千兆網(wǎng)口接入和12路CAN-FD。在中間計(jì)算配置方案上是采用英偉達(dá)Xaiver SOC滿足算力需求，同時(shí)引入異構(gòu)方案FPGA和MCU，在滿足用戶算力需求的同時(shí)應(yīng)對除開神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之外其他的計(jì)算需求。同時(shí)在功能安全上也做了大量的工作?！拔覀冞€會提供完善的驅(qū)動(dòng)、基礎(chǔ)軟件環(huán)境及工具鏈，真正讓用戶做到即插即用，我們現(xiàn)在跟很多客戶實(shí)現(xiàn)了多種車型、多種級別、多個(gè)場景下自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺的應(yīng)用?！?/span>

超星未來高級別自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺；圖片來源：超星未來主題演講PPT

當(dāng)然，不只是這兩家企業(yè)，圍繞計(jì)算平臺進(jìn)行布局的企業(yè)眾多，方案也可謂五花八門，不過殊途同歸，最終都是為了更好地滿足終端用戶需求，并因此獲得收益。