算力vs．真實性能

汽車芯片市場競爭激烈已是不爭的事實,英特爾(Mobileye)、英偉達(NVIDIA)、AMD三大巨頭都已入局,特斯拉更是先發(fā)制人開始自研自動駕駛芯片。眼下,為了標榜智能,汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場算力競賽。比如,2019年4月特斯拉算力達到144TOPS,當時已比Mobileye增加了幾十倍;最近,無論智己還是蔚來都宣稱已經(jīng)在用上千TOPS的芯片。

不同主機廠的算力比較

地平線創(chuàng)始人兼CEO余凱發(fā)問:“幾百T、上千T的算力增長可以持續(xù)嗎?”他認為:“畢竟有摩爾定律的物理極限在,1000T、2000T到5000T,如果按照現(xiàn)在摩爾定律的功耗標準,超過了10000T,這個車就是一輛燃燒的汽車,所以在技術上沒有可持續(xù)性,而且在人工智能角度也不是那么有意義。”

應該說,汽車行業(yè)已進入“重新定義汽車”時代,不管是“軟件定義汽車”還是“芯片定義汽車”,說的都有道理,因為軟件必須建立在電子電氣架構核心的計算能力上,芯片硬件是運行軟件的基礎。因此,芯片的算力支撐至關重要,但一味追求算力并無實際意義。

在拼馬力的傳統(tǒng)汽車時代,馬力并不反映用戶可感知到的汽車動力性能,而是破百秒數(shù);在智能汽車時代拼算力,也不能代表用戶可感知到的智能駕駛性能。以特斯拉公布的數(shù)據(jù)為例,與上一代英偉達芯片比,其算力增加了3倍,但其真實計算性能提升了21倍,為什么?因為其真實計算性能是以每秒“準確識別”了多少幀圖像來衡量的,與FPS(每秒“傳輸”幀數(shù))還是有一些差別。

真實計算性能:每秒準確識別幀數(shù)

5nm制程的挑戰(zhàn)

再看5nm制程技術本身的挑戰(zhàn),不管是IT應用還是更嚴苛的汽車, 7nm之時,FinFET技術已基本走到盡頭,下一步將由環(huán)繞柵極晶體管(GAAFET)接替。但由于技術風險和成本壓力,頭部代工廠在5nm時代仍不得不使用FinFET。結果就是芯片漏電流功耗暴增,幾乎抵消了制程進步的紅利。

半導體制程的演變

據(jù)透露,英特爾已計劃在5nm(接近臺積電3nm制程)時切換到GAAFET,臺積電則計劃在3nm后再說,三星為了追上臺積電,決定在3nm時就采用GAAFET。不過在GAAFET正式啟用之前,芯片發(fā)熱仍然是一個問題。因此,不管是5nm和已規(guī)劃的3nm都存在新的可靠性挑戰(zhàn),尤其是汽車應用。

主機廠自研芯片雷聲大雨點小

主機廠自研芯片的目的無非是不想受制于供應商,同時降低成本,但談何容易?幾十億的投入令大規(guī)模量產(chǎn)自動駕駛芯片的廠商不過三家——英偉達、Mobileye(現(xiàn)已被英特爾收購)和特斯拉。除了特斯拉自給自足外,大多造車新勢力都只能選用另兩家的芯片。像蔚來、理想用的是Mobileye EyeQ4,小鵬用的是英偉達Xavier。

到目前為止,全球車企中真正自研芯片的只有特斯拉一家,其他的或許只是發(fā)聲而已。就像智能手機產(chǎn)業(yè)一樣,真正自研芯片的廠商鳳毛麟角,絕大部分還是走分工協(xié)作的道路,因為專業(yè)的分工才能帶來效率,這或許就是生態(tài)合作的意義吧。

5nm之戰(zhàn),商用為王

時至今日,2018年起沿用至今的座艙芯片還是英特爾14nm的Apollo Lake架構處理器;無論是英偉達還是Mobileye,最新款自動駕駛芯片的制程都是7nm;而自動駕駛量產(chǎn)之王特斯拉搭載的自動駕駛FSD電腦使用的第一代自研芯片HardWare 3還是基于三星14nm制程制造。當然,三星電子正在加緊5nm車用芯片制程研發(fā),預計有可能在今年四季度開始量產(chǎn)特斯拉的5nm芯片。

從制程成熟度來看,此前高通驍龍888 5G芯片就是三星5nm代工。不過有消息稱,三星曾面臨良品率低的問題,一直在進行改善。三星在芯片設計方面有著行業(yè)頂尖實力,同時掌握了先進芯片制造的主動權,但如果三星無法順利提升5nm EUV產(chǎn)能,則上述高通5nm車規(guī)產(chǎn)品的量產(chǎn)也可能受到影響。

另外,值得一提的是,三星與特斯拉和高通的關系孰親孰疏也是左右誰先量產(chǎn)的重要因素,或許是現(xiàn)金為王吧。

表面上看,似乎5nm車規(guī)芯片將成為芯片廠商和主機廠爭奪智能汽車下一個技術制高點的利器,但歸根結底還要用商用量產(chǎn)的事實說話,另外,說何時量產(chǎn)上車也要眼見為實,在此前,發(fā)布的多少和預計量產(chǎn)都有可能只是過眼云煙。

結論是,5nm汽車時代到來就像實現(xiàn)真正自動駕駛的時間,不是說出來的,而是看主機廠和半導體廠商如何共同解決遇到的各種問題,防止承受不起的翻車。

因此,5nm汽車才剛剛起步!