地平线李星宇：面向车载中央计算平台的智能芯片发展趋势

2021年6月17日至19日，由中国汽车工业协会主办的第十一届中国汽车论坛在嘉定举行。站在新五年的起点上，本届论坛以“新起点、新战略格局——推动汽车产业高质量发展”为主题，设置“一次闭门峰会+一次会议论坛+两次中外论坛+12场主题论坛”，全方位汇聚政府领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英，共商汽车产业强市大计，落实国家提出的“二氧化碳排放峰值、碳中和”战略目标要求，助力打造。其中，地平线生态发展与战略规划副总裁李兴禹在6月19日下午举行的“汽车芯荒与中国对策”主题论坛上发表了主题演讲。以下为现场演讲:

感谢罗秘书长的邀请和非常详细的介绍。很高兴和在座的各位嘉宾分享我们对行业发展格局的思考，以及地平线在过去六年所取得的成绩。应该说，如今“芯片荒”这个话题在半导体行业已经不是什么新鲜事了。传统上，半导体是周期性行业。半个世纪以来，几乎每四年一个周期。其实“缺筹码”是常有的事。上一次大的缺芯周期是在2008年的美国金融危机，当时一辆车都没有像通用汽车那样生产一整个季度，直接导致芯片库存冰点，相当大的缺芯发生在2009年。这种缺芯有两个不同的特点:一是程度比以往任何一次都深。很大概率还需要一年时间，整体时间接近两年才能度过缺芯危机。第二，这不是最重要的。重要的是，核心缺失的背景叠加了一股巨大的发展浪潮，这就是汽车智能化的创新浪潮。有什么办法应对这样一波叠加的核心缺失危机？两手抓，既要扩大产能，又要求新求变，双管齐下。今天，汽车的智能化促进了汽车计算的集中化，这与生物学的进化史非常相似，从简单的神经元分布的无脊椎动物到有大脑、脑容量巨大的灵长类动物。所以从分布式ECU到域架构再到中央计算架构，其实在智能不断提升的表象下，对应的是单片数量的急剧下降。初步评估显示，至少可以降低一个数量级的芯片流量，但同时对芯片集成度和性能的要求提高了不止一个数量级，我们估计是三个数量级。与此同时，作为智能新能源汽车的主战场，中国市场已经成为全球所有顶级芯片公司的必争之地。这两年基本上国内推出了最先进的汽车智能芯片，这在以前是不可想象的。我们打败了新能源车的上半场。按照这个趋势，大概率可以打败智能下半场。但这意味着什么呢？在中国这样一个巨大的创新试验场，我们必须追求速度。传统的汽车V模式发展模式已经难以为继。以前需要确定消费者需求和安全水平，一步一步验证，最后创造出来。这个过程往往需要两年时间。特斯拉是做什么的？实际上它靠的是超级迭代能力，每个月出一个新版本，现在每周出一个新版本。这样有什么好处？在高速需求进化的不确定时代，可以大大避免长时间的需求周期，搭建进化平台，依靠高频迭代，最终达到更快的进化速度。同样的功能，速度几乎是之前V款的两倍。今天，汽车的智能R&D模式已经从过去的1.0发展到2.0。最大的特点是数据驱动的新范式，依靠人工智能和高频迭代进化。我们不能简单地依靠程序，我们需要新产品的创新……在工具上。在这种新的生产工具面前，过去的车型都是次要的，它有碾压的优势。地平线也是这样一个新概念的代表。在过去的几年里，我们基本保持了每年推出一款新芯片的节奏，还保持了芯片上市后一年内投入量产的新纪录，这就更难得了。差不多，地平线芯片的推出速度和量产速度至少是国外竞争对手的两倍。可以说，在汽车芯片的设计、制造、封装测试等几大环节，地平线在设计上跑得更快，大大赶上了这样的差距。上个月，新型号的李ONE配备了具有NOA功能的解决方案，再次在智能水平上取得了理想的领先。这是它作为中国芯片公司的优势。它可以亲自为客户服务，与他们合作设计，并加入大规模生产的过程。我们三年磨一剑的重磅产品征途5已经在今年5月流播并成功点亮，今年将正式发售。2018年底开始产品设计，现在已经搭建了完整的开发验证平台。如此大的计算芯片可以达到128TOPS的计算能力，同时具有信息安全和功能安全，支持构建中央计算平台。这样的速度优势体现在每一个维度上。芯片流回来后，一般是最忙的。我过去的工作经验，原来在恩智浦，差不多要一个多星期才能亮起来。地平线之旅5创下新纪录，不到一天，15个小时。这是由于设计初期软硬件协同设计的优势，让你一开始就有了一个非常好的验证平台，可以很快亮起来。从芯片计算架构来看，很多人说Horizon的芯片是ASIC芯片，NVIDIA是GPU，Intel是CPU。现在的芯片设计非常复杂，根本不是简单的分类。顶级的芯片大多是SOC芯片，也就是说你会把各种IP、CPU、GPU、DSP、ISP集成到同一个芯片上，所以你很难说是定制的ASIC芯片，因为软件需求越来越复杂多样。比如摄像头数据进来之后，需要经过一系列的处理，比如前端的搭建，图像信号的增强，这就需要ISP，传统的计算机视觉算法，比如光流的DSP，你AI计算的BPU，决策的CPU，路径规划，图像压缩存储的编解码器，为以后的取证和分析做准备。所以整个环节缺一不可，协调需要高度流畅，有点类似接力跑。每个跑者不仅自己跑得快，还需要在接棒的过程中足够流畅，否则也会影响整体效率。这是horizon设计过程中遵循的理念，同样的计算力下我们可以处理更多的数据。AI处理也是一样，更重要的是要注意软硬件的配合。这包括比如你的软件，你的算法越来越复杂，可能不是大规模并行计算，还有很多复杂的逻辑结构，这些都要求你的计算足够灵活，可拆卸，灵活。同时，今天真正的计算瓶颈并不发生在计算单元端。这个火力够，但是弹药量不够(内存带宽不够)，导致计算单元等待数据。因此，您需要将内存管理、缓存优化和计算单元执行结合起来。总的来说，今天这些领先的AI设计公司，无论是NVIDIA还是Mobileye或者Horizon，都遵循软硬协同的理念，这是一种新的设计方法论。我们在征途3上推出量产后，很多人问我，征途3的计算能力单芯片才5 TOPS，两个才10 TOPS。可以PK几十个甚至上百个TOPS GPUs吗？这是理想研发负责人的回复，提到了计算单元的利用率，综合数据处理性能还不错。所以地平线芯片真正的优化目标是真正的AI性能，是数据的处理效率。进一步的量化评测显示，征途3虽然只有5 TOPS的计算能力，但差距非常小……与30个顶级计算能力芯片相比。两个征途3可以超越一个Xavier芯片，到征途5，这样的数据更是惊人。与此同时，非常重要的一点是，信息安全在今天的其他几个论坛中也受到关注。智能网联汽车打开信息大门后，如果没有安全保障，是无法被消费者接受的。什么是安全屏障？不是软件，是芯片，芯片提供物理隔离来存储你的密钥和参数，也提供安全的运行环境，比如在线检测机制，像完整的数据验证。芯片的安全机制比软件的安全机制好很多。地平线征途芯片还全面支持主流国密算法和公钥私钥并行的通用加密算法。同时，地平线也是中国首家通过ASIL-D级功能安全工艺认证的公司。征途5也是根据ASIL B (D)基于功能安全开发流程打造，其应用符合汽车行业最高安全级别ASIL D的要求，将帮助智能驾驶行业更安全地驶入快车道。我们都知道，只有一个芯片是不够的。如果只是芯片，那很可能是砖头。我们需要建立一个解决方案。现在大部分公司都会把智能解决方案分为驾驶舱智能解决方案和驾驶智能解决方案。这里面有一个问题，他排除了人的因素。我们要讲的是一个以人为中心的智能设计方案，需要我们把人机交互和智能驾驶结合起来。这在人机共驾的长远时代显得尤为重要。我们需要让人们对自动驾驶系统感到安全和值得信赖，我们需要系统和人之间的充分互动。同时，系统的驱动策略需要根据人的状态进行动态调整。基于对消费者需求的这种理解，有两条路线即将出现。首先是众所周知的智能驾驶，从L2级别的辅助驾驶到L4级别的自动驾驶。第二条线是驾驶舱的人机交互，是对驾驶员的监控，是对驾驶员的手势识别，是对全车的看护。最终，我们希望建立一个具有强大自动驾驶能力的第三空间，来积极地为人们服务。地平线还将推出下一代芯片Journey 6，该芯片设计的单芯片将达到512TOPS，这是一个新的标杆。从过去几个top的小计算芯片，追求效率，转向几百个top的计算芯片。我们更追求的是开放，是为广大软件开发者提供更强大的计算平台，给他们充分的发挥空间。这是理想一号发布会的视频。我们真的很难从客户口中说出这些。坐在他旁边的李工程师说这个理想是错误的。他直到12点才一起工作，但是一起工作了一晚上。这体现了中国芯片初创企业的绝对优势，也就是极致的服务意识，不像国外那些芯片公司，以前都是一周后给你回复。做To B业务，服务和产品技术能力同等重要，这是我们本土芯片设计公司非常难得的本土优势。综上所述，地平线提供的是“多、快、好、省”的整体解决方案，“多”是多个场景的智能覆盖；“快”通过这种贴身服务，通过对算法的理解，提前构建大量参考算法，加快客户量产导入的进程。同时，我们的产品将更加开放，性价比更高，让中国汽车品牌在智能化进程中不掉队。从成立到现在的六年里，地平线前五年都在扎马布，去年还有一次商业大爆发。到目前为止，公开的搭载Horizon的车辆有10款，我们还有几款在研发过程中，将在今年和明年量产。对于芯片从业者来说，谁才是它真正的评判者？其实应该是软件开发者，因为软件是芯片的使用者，使用者说了算。作为芯片平台，我们需要的是全力以赴支持软件开发者，让他们用起来更方便。让我们考虑一下。在GPU时代，AMD和Nvidia是并驾齐驱的两辆马车。在AI时代，我们看到了英伟达一骑绝尘。为什么？最核心的因素不是他的芯片有多好，而是开发工具特别完善，对开发者特别友好，让开发者更容易使用他的芯片。这是计算芯片与功率半导体等其他芯片的显著区别。对于Horizon来说，建立一个繁荣的软件生态系统是我们真正的目标。同时，我们认为芯片行业竞争的终极意义还在于软件生态系统，得软件者得天下。所以，在演讲的最后，我们真的出生在一个非常幸福的时代，这个剧变的时期给我们创造了大量的机会。同时，我们出生在中国，我们拥有世界上最大的智能汽车市场。我们相信最大的市场一定是一个顶级上游公司最好的摇篮，所以我们相信未来五年，中国很有可能产生一个世界级的智能汽车品牌，一个世界级的汽车芯片巨头，我们期待那一天的到来。谢谢大家！2021年6月17日至19日，由中国汽车工业协会主办的第十一届中国汽车论坛在嘉定举行。站在新五年的起点上，本届论坛以“新起点、新战略格局——推动汽车产业高质量发展”为主题，设置“一次闭门峰会+一次会议论坛+两次中外论坛+12场主题论坛”，全方位汇聚政府领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英，共商汽车产业强市大计，落实国家提出的“二氧化碳排放峰值、碳中和”战略目标要求，助力打造。其中，地平线生态发展与战略规划副总裁李兴禹在6月19日下午举行的“汽车芯荒与中国对策”主题论坛上发表了主题演讲。以下为现场演讲:

感谢罗秘书长的邀请和非常详细的介绍。很高兴和在座的各位嘉宾分享我们对行业发展格局的思考，以及地平线在过去六年所取得的成绩。应该说，如今“芯片荒”这个话题在半导体行业已经不是什么新鲜事了。传统上，半导体是周期性行业。半个世纪以来，几乎每四年一个周期。其实“缺筹码”是常有的事。上一次大的缺芯周期是在2008年的美国金融危机，当时一辆车都没有像通用汽车那样生产一整个季度，直接导致芯片库存冰点，相当大的缺芯发生在2009年。这种缺芯有两个不同的特点:一是程度比以往任何一次都深。很大概率还需要一年时间，整体时间接近两年才能度过缺芯危机。第二，这不是最重要的。重要的是，核心缺失的背景叠加了一股巨大的发展浪潮，这就是汽车智能化的创新浪潮。有什么办法应对这样一波叠加的核心缺失危机？两手抓，既要扩大产能，又要求新求变，双管齐下。今天，汽车的智能化促进了汽车计算的集中化，这与生物学的进化史非常相似，从简单的神经元分布的无脊椎动物到有大脑、脑容量巨大的灵长类动物。所以从分布式ECU到域架构再到中央计算架构，其实在智能不断提升的表象下，对应的是单片数量的急剧下降。初步评估显示，至少可以降低一个数量级的芯片流量，但同时对芯片集成度和性能的要求提高了不止一个数量级，我们估计是三个数量级。与此同时，作为智能新能源汽车的主战场，中国市场已经成为全球所有顶级芯片公司的必争之地。这两年基本上国内推出了最先进的汽车智能芯片，这在以前是不可想象的。我们打败了新能源车的上半场。按照这个趋势，大概率可以打败智能下半场。但这意味着什么呢？在中国这样一个巨大的创新试验场，我们必须追求速度。传统的汽车V模式发展模式已经难以为继。以前需要确定消费者需求和安全水平，一步一步验证，最后创造出来。这个过程往往需要两年时间。特斯拉是做什么的？实际上它靠的是超级迭代能力，每个月出一个新版本，现在每周出一个新版本。这样有什么好处？在高速需求进化的不确定时代，可以大大避免长时间的需求周期，搭建进化平台，依靠高频迭代，最终达到更快的进化速度。同样的功能，速度几乎是之前V款的两倍。今天，汽车的智能R&D模式已经从过去的1.0发展到2.0。最大的特点是数据驱动的新范式，依靠人工智能和高频迭代进化。我们不能简单地依靠程序，我们需要新产品的创新……离子工具。在这种新的生产工具面前，过去的车型都是次要的，它有碾压的优势。地平线也是这样一个新概念的代表。在过去的几年里，我们基本保持了每年推出一款新芯片的节奏，还保持了芯片上市后一年内投入量产的新纪录，这就更难得了。差不多，地平线芯片的推出速度和量产速度至少是国外竞争对手的两倍。可以说，在汽车芯片的设计、制造、封装测试等几大环节，地平线在设计上跑得更快，大大赶上了这样的差距。上个月，新型号的李ONE配备了具有NOA功能的解决方案，再次在智能水平上取得了理想的领先。这是它作为中国芯片公司的优势。它可以亲自为客户服务，与他们合作设计，并加入大规模生产的过程。我们三年磨一剑的重磅产品征途5已经在今年5月流播并成功点亮，今年将正式发售。2018年底开始产品设计，现在已经搭建了完整的开发验证平台。如此大的计算芯片可以达到128TOPS的计算能力，同时具有信息安全和功能安全，支持构建中央计算平台。这样的速度优势体现在每一个维度上。芯片流回来后，一般是最忙的。我过去的工作经验，原来在恩智浦，差不多要一个多星期才能亮起来。地平线之旅5创下新纪录，不到一天，15个小时。这是由于设计初期软硬件协同设计的优势，让你一开始就有了一个非常好的验证平台，可以很快亮起来。从芯片计算架构来看，很多人说Horizon的芯片是ASIC芯片，NVIDIA是GPU，Intel是CPU。现在的芯片设计非常复杂，根本不是简单的分类。顶级的芯片大多是SOC芯片，也就是说你会把各种IP、CPU、GPU、DSP、ISP集成到同一个芯片上，所以你很难说是定制的ASIC芯片，因为软件需求越来越复杂多样。比如摄像头数据进来之后，需要经过一系列的处理，比如前端的搭建，图像信号的增强，这就需要ISP，传统的计算机视觉算法，比如光流的DSP，你AI计算的BPU，决策的CPU，路径规划，图像压缩存储的编解码器，为以后的取证和分析做准备。所以整个环节缺一不可，协调需要高度流畅，有点类似接力跑。每个跑者不仅自己跑得快，还需要在接棒的过程中足够流畅，否则也会影响整体效率。这是horizon设计过程中遵循的理念，同样的计算力下我们可以处理更多的数据。AI处理也是一样，更重要的是要注意软硬件的配合。这包括比如你的软件，你的算法越来越复杂，可能不是大规模并行计算，还有很多复杂的逻辑结构，这些都要求你的计算足够灵活，可拆卸，灵活。同时，今天真正的计算瓶颈并不发生在计算单元端。这个火力够，但是弹药量不够(内存带宽不够)，导致计算单元等待数据。因此，您需要将内存管理、缓存优化和计算单元执行结合起来。总的来说，今天这些领先的AI设计公司，无论是NVIDIA还是Mobileye或者Horizon，都遵循软硬协同的理念，这是一种新的设计方法论。我们在征途3上推出量产后，很多人问我，征途3的计算能力单芯片才5 TOPS，两个才10 TOPS。可以PK几十个甚至上百个TOPS GPUs吗？这是理想研发负责人的回复，提到了计算单元的利用率，综合数据处理性能还不错。所以地平线芯片真正的优化目标是真正的AI性能，是数据的处理效率。进一步的量化评测显示，虽然征途3只有5 TOPS的计算能力，但差距非常小……相比30 TOPS的计算能力芯片。两个征途3可以超越一个Xavier芯片，到征途5，这样的数据更是惊人。与此同时，非常重要的一点是，信息安全在今天的其他几个论坛中也受到关注。智能网联汽车打开信息大门后，如果没有安全保障，是无法被消费者接受的。什么是安全屏障？不是软件，是芯片，芯片提供物理隔离来存储你的密钥和参数，也提供安全的运行环境，比如在线检测机制，像完整的数据验证。芯片的安全机制比软件的安全机制好很多。地平线征途芯片还全面支持主流国密算法和公钥私钥并行的通用加密算法。同时，地平线也是中国首家通过ASIL-D级功能安全工艺认证的公司。征途5也是根据ASIL B (D)基于功能安全开发流程打造，其应用符合汽车行业最高安全级别ASIL D的要求，将帮助智能驾驶行业更安全地驶入快车道。我们都知道，只有一个芯片是不够的。如果只是芯片，那很可能是砖头。我们需要建立一个解决方案。现在大部分公司都会把智能解决方案分为驾驶舱智能解决方案和驾驶智能解决方案。这里面有一个问题，他排除了人的因素。我们要讲的是一个以人为中心的智能设计方案，需要我们把人机交互和智能驾驶结合起来。这在人机共驾的长远时代显得尤为重要。我们需要让人们对自动驾驶系统感到安全和值得信赖，我们需要系统和人之间的充分互动。同时，系统的驱动策略需要根据人的状态进行动态调整。基于对消费者需求的这种理解，有两条路线即将出现。首先是众所周知的智能驾驶，从L2级别的辅助驾驶到L4级别的自动驾驶。第二条线是驾驶舱的人机交互，是对驾驶员的监控，是对驾驶员的手势识别，是对全车的看护。最终，我们希望建立一个具有强大自动驾驶能力的第三空间，来积极地为人们服务。地平线还将推出下一代芯片Journey 6，该芯片设计的单芯片将达到512TOPS，这是一个新的标杆。从过去几个top的小计算芯片，追求效率，转向几百个top的计算芯片。我们更追求的是开放，是为广大软件开发者提供更强大的计算平台，给他们充分的发挥空间。这是理想一号发布会的视频。我们真的很难从客户口中说出这些。坐在他旁边的李工程师说这个理想是错误的。他直到12点才一起工作，但是一起工作了一晚上。这体现了中国芯片初创企业的绝对优势，也就是极致的服务意识，不像国外那些芯片公司，以前都是一周后给你回复。做To B业务，服务和产品技术能力同等重要，这是我们本土芯片设计公司非常难得的本土优势。综上所述，地平线提供的是“多、快、好、省”的整体解决方案，“多”是多个场景的智能覆盖；“快”通过这种贴身服务，通过对算法的理解，提前构建大量参考算法，加快客户量产导入的进程。同时，我们的产品将更加开放，性价比更高，让中国汽车品牌在智能化进程中不掉队。从成立到现在的六年里，地平线前五年都在扎马布，去年还有一次商业大爆发。到目前为止，公开的搭载Horizon的车辆有10款，我们还有几款在研发过程中，将在今年和明年量产。对于芯片从业者来说，谁才是它真正的评判者？其实应该是软件开发者，因为软件是芯片的使用者，使用者说了算。作为芯片平台，我们需要的是全力以赴支持软件开发者，让他们用起来更方便。让我们考虑一下。在GPU时代，AMD和Nvidia是并驾齐驱的两辆马车。在AI时代，我们看到了英伟达一骑绝尘。为什么？最核心的因素不是他的芯片有多好，而是开发工具特别完善，对开发者特别友好，让开发者更容易使用他的芯片。这是计算芯片与功率半导体等其他芯片的显著区别。对于Horizon来说，建立一个繁荣的软件生态系统是我们真正的目标。同时，我们认为芯片行业竞争的终极意义还在于软件生态系统，得软件者得天下。所以，在演讲的最后，我们真的出生在一个非常幸福的时代，这个剧变的时期给我们创造了大量的机会。同时，我们出生在中国，我们拥有世界上最大的智能汽车市场。我们相信最大的市场一定是一个顶级上游公司最好的摇篮，所以我们相信未来五年，中国很有可能产生一个世界级的智能汽车品牌，一个世界级的汽车芯片巨头，我们期待那一天的到来。谢谢大家！

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