汽車芯片進(jìn)入 5nm 時(shí)代：高通連發(fā)兩款新品，明年上車

昨夜，高通在全球第一個(gè)發(fā)布了 5nm 汽車芯片，并且一次性發(fā)布了兩顆！

首先是發(fā)布第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)，該平臺(tái)基于高通全新研發(fā)的 SoC 芯片和基礎(chǔ)軟件，可讓車企打造更加智能化的數(shù)字座艙。

該平臺(tái)的核心是一顆 SoC，內(nèi)部整合了第 6 代高通 KryoCPU、多核高通 AI 引擎、第 6 代高通 AdrenoGPU 等核心，整體配置對(duì)標(biāo)旗艦手機(jī) SoC 驍龍 888，可在車內(nèi)支持多塊高清屏幕。內(nèi)置的 AI 引擎支持多音區(qū)語音交互、駕駛員監(jiān)測(cè)等 AI 應(yīng)用，并且支持高通 5G 和 5G C-V2X 網(wǎng)絡(luò)連接。

最重要的是，該顆 SoC 將基于目前最先進(jìn)的 5nm 制程打造，在性能和功耗上相較此前 820A 等座艙 SoC 有了大幅提升。

▲高通發(fā)布第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙 SoC

此外，高通在發(fā)布會(huì)上還透露，Snapdragon Ride 自動(dòng)駕駛平臺(tái)的核心 SoC 也將基于 5nm 制程打造。

該 SoC 基礎(chǔ)算力達(dá)到 10TOPS，其中單顆 SoC 支持 NCAP 標(biāo)準(zhǔn)下的 L1/L2 級(jí)自動(dòng)駕駛，多顆 SoC 組合可以實(shí)現(xiàn) L4 級(jí)自動(dòng)駕駛，最大算力可以達(dá)到 700TOPS 以上。

這兩顆 SoC 是全球第一批公布的 5nm 汽車芯片，也是僅有的 2 顆，讓高通在汽車芯片領(lǐng)域直接領(lǐng)先對(duì)手一個(gè)身位。

高通自 2015 年開始切入智能座艙和自動(dòng)駕駛市場(chǎng)，近年來憑借其 SoC 芯片的強(qiáng)大算力，其主力產(chǎn)品 820A 座艙 SoC 已經(jīng)拿下不少客戶，甚至成了 2020 年不少中高端車型的標(biāo)配。

但汽車芯片市場(chǎng)同樣競(jìng)爭激烈，英特爾、英偉達(dá)、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(dòng)駕駛芯片，算力之戰(zhàn)已經(jīng)打響。

面對(duì)激烈的競(jìng)爭形勢(shì)，高通推出這兩款新品全部采用最先進(jìn)的 5nm 制程，讓其在性能和能耗上整整領(lǐng)先了對(duì)手一代，更具競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。

同時(shí)也應(yīng)注意，這兩款 SoC 芯片也僅僅是發(fā)布而非量產(chǎn)，而其競(jìng)爭對(duì)手也很有可能在今年發(fā)布相關(guān) 5nm 新品，具體誰先量產(chǎn)還不一定。

但不管怎樣，汽車芯片已經(jīng)正式邁入 5nm 時(shí)代。

第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)的核心是一顆 5nm SoC，這也是汽車行業(yè)的首款 5nm 芯片。在此之前，汽車行業(yè)最先進(jìn)的制成技術(shù) 7nm 實(shí)際也被高通掌握，高通第三代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)就采用的 7nm 制程。

▲第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)

在 CPU 方面，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)采用和今年高通旗艦芯片驍龍 888 同一世代的第 6 代 Kryo CPU，支持運(yùn)行多種虛擬機(jī)。

在 GPU 方面，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)也采用了和驍龍 888 同一世代的第 6 代 Adreno GPU，能夠以較低功耗進(jìn)行圖形圖像、視頻和顯示處理，支持多個(gè)高分辨率顯示屏，不同顯示屏之間也能共享內(nèi)容或顯示個(gè)性化內(nèi)容。

為了實(shí)現(xiàn)車內(nèi)環(huán)視等功能，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)通過串行接口支持 16 路攝像頭輸入，還能通過以太網(wǎng)接口接入更多攝像頭。

在 AI 算力方面，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)搭載多核高通 AI 引擎。功能上支持支持駕乘者個(gè)性化設(shè)置、車內(nèi)虛擬助理、自然語音控制、語言理解、駕駛員監(jiān)測(cè)、駕乘者識(shí)別，以及自適應(yīng)人機(jī)界面等功能。

此外，AI 引擎還會(huì)不斷學(xué)習(xí)并適應(yīng)駕乘者偏好，覆蓋媒體和信息影音內(nèi)容，還包括汽車控制功能，如座椅和后視鏡位置、空調(diào)控制、不同座椅的溫度個(gè)性化設(shè)置、音頻內(nèi)容及音量偏好等，讓車輛的智能化真正變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

在車內(nèi)安全功能上，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)利用 AI 引擎和以及高通 SpectraISP，可以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)監(jiān)測(cè)、兒童和駕乘者識(shí)別，檢測(cè)路障等實(shí)用功能。

駕駛過程中，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)還能實(shí)現(xiàn) “計(jì)算音頻”，針對(duì)每位用戶定制個(gè)性化多音區(qū)，還能利用音頻子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪與回聲消除。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車對(duì)連接性的要求也非常高，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)預(yù)集成 Wi-Fi 6 和藍(lán)牙 5.2，車機(jī)可以開熱點(diǎn)，用戶可以玩游戲，還能支持無線手機(jī)映射系統(tǒng) Android Auto。

▲第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙

同時(shí)，還預(yù)集成了具備 C-V2X 技術(shù)的高通驍龍汽車 5G 平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)流媒體傳輸、OTA 升級(jí)和數(shù)千兆級(jí)上傳與下載帶寬。

軟件方面，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)的上層操作系統(tǒng)（HLOS）支持 Android 車載嵌入式操作系統(tǒng)和谷歌汽車服務(wù)（GAS），Linux、Yocto 和車規(guī)級(jí) Linux（AGL），基于 AliOS 的斑馬智行，webOS Auto 和其它 AOSP 分發(fā)版。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）支持黑莓 QNX 和 QNXOS 安全版，Green Hills Software INTEGRITY 和 u-velOSity，以及威騰斯坦高完整性系統(tǒng) SAFERTOS。Hypervisors 管理程序支持黑莓 QNXHypervisor 和 QNX Hypervisor 安全版，Green Hills Multivisor 和 u-velOSity，以及 OpenSynergy COQOS Hypervisors。Linux 容器化技術(shù)（LXC 和其它容器化技術(shù)），包括提供并使用虛擬化和容器化組合，在混合關(guān)鍵架構(gòu)中滿足內(nèi)存、性能和功能安全以及隔離需求。

根據(jù)高通的計(jì)劃，第 4 代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)將從 2022 年開始量產(chǎn)，從今年第二季度開始，第 4 代驍龍汽車開發(fā)套件就將出貨，屆時(shí)開發(fā)者可以提前針對(duì)硬件開發(fā)軟件產(chǎn)品。

在發(fā)布會(huì)上，高通還宣布的智能座艙領(lǐng)域的裝車成果。如今，高通已經(jīng)與全球 25 家主要車企中的 20 家達(dá)成合作，搭載智能座艙產(chǎn)品，訂單量總估值已經(jīng)超過了 80 億美元。

在昨晚的發(fā)布會(huì)上，高通還宣布了自動(dòng)駕駛平臺(tái) Snapdragon Ride 的最新消息，其中自動(dòng)駕駛 SoC 也將采用 5nm 制程，這也是自動(dòng)駕駛芯片首次進(jìn)入 5nm 時(shí)代。

而在此前，無論是英偉達(dá)還是 Mobileye，其最新款自動(dòng)駕駛芯片的制程都是 7nm，量產(chǎn)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域最強(qiáng)王者之一特斯拉，其自動(dòng)駕駛電腦 HardWare 3 采用的是三星 14nm 制程。

Snapdragon Ride 自動(dòng)駕駛平臺(tái)同樣分為三個(gè)等級(jí)，入門級(jí)的產(chǎn)品使用單 SoC 支持 NCAP 標(biāo)準(zhǔn)的 L1 和 L2 級(jí)別的自動(dòng)駕駛，功耗小于 5W，算力可以達(dá)到 10TOPS。

中間一級(jí)通過單顆 SoC 和 AI 加速器可以實(shí)現(xiàn) L2 + 級(jí)別的自動(dòng)駕駛。最頂級(jí)的計(jì)算設(shè)備用多顆 SoC 和多個(gè) AI 加速器，可以計(jì)算 L4 級(jí)自動(dòng)駕駛，其算力超過 700TOPS。

▲Snapdragon Ride 自動(dòng)駕駛平臺(tái)不同算力等級(jí)

由于采用 5nm 制程技術(shù)，整個(gè)域控制器的功耗表現(xiàn)更好，功耗最低的 SoC 僅 5W 功耗，算力則有 10TOPS。此前公布的數(shù)據(jù)中，能實(shí)現(xiàn) L4 級(jí)自動(dòng)駕駛的 SoC，整個(gè)域控制器的功耗也只有 130W。因此，無論是整車廠還是 Tier 1 都不用擔(dān)心其能效表現(xiàn)。

發(fā)布會(huì)上，高通正式宣布了將使用 Snapdragon Ride 自動(dòng)駕駛平臺(tái)的三家 Tier 1，分別是維寧爾、法雷奧和 Seeing Machines。

在與維寧爾的合作中，高通提供的 SoC 將能夠進(jìn)行視覺感知和駕駛策略決策，實(shí)現(xiàn) L1～L2 + 的不同等級(jí)自動(dòng)駕駛。

在與法雷奧的合作中，高通 Snapdragon Ride 平臺(tái)支持法雷奧自動(dòng)泊車技術(shù) Park4U，通過多個(gè)攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及可選裝的激光雷達(dá)，最高可以實(shí)現(xiàn) L4 級(jí)自動(dòng)泊車功能。Snapdragon Ride 將為法雷奧的軟件棧以及其他汽車相關(guān)功能提供算力支持。

與 Seeing Machines 的合作中，Snapdragon Ride 平臺(tái)可以在車內(nèi)實(shí)現(xiàn)駕駛員監(jiān)測(cè)功能。Snapdragon Ride 平臺(tái)可以支持單攝像頭或多攝像頭的駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)。

▲搭載 Snapdragon Ride 平臺(tái)的車輛已開始路測(cè)

軟件方面，Snapdragon Ride 平臺(tái)支持包括黑莓 QNXOS for Safety、Safe RT Linux、 威騰斯坦高完整性系統(tǒng) SAFERTOS 在內(nèi)的安全實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）。支持黑莓 QNXHypervisor for Safety 的 Hypervisor 管理程序。

支持經(jīng)典和自適應(yīng) AUTOSAR、開放和可編程的安全軟件開發(fā)套件（SDK）以及基于傳感器的完整安全解決方案，預(yù)建安全庫，AI 工具以及中間件集成。在開發(fā)和部署后期提供智能數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)標(biāo)注的完整工具。

▲Snapdragon Ride 自動(dòng)駕駛平臺(tái)

在定位方面，Snapdragon Ride 提供高通視覺增強(qiáng)高精定位（VEEP）引擎，通過攝像頭以及 GNSS 和其它測(cè)距傳感器偵測(cè)到的簡單特征，就能夠?qū)崿F(xiàn)車道級(jí)定位。

量產(chǎn)計(jì)劃上，Snapdragon Ride 平臺(tái)面向 L2 + 和 L4 級(jí)的 SoC 和 AI 加速芯片已經(jīng)出樣，最快將搭載進(jìn)明年開始量產(chǎn)的車型中，此前高通已經(jīng)和長城汽車達(dá)成合作。

此外，面向 NCAP 標(biāo)準(zhǔn)的 L1 級(jí)和 L2 級(jí)自動(dòng)駕駛 SoC 和集成軟件棧預(yù)計(jì)將在 2024 年量產(chǎn)。

芯片制程越先進(jìn)，也就意味著單位面積內(nèi)能堆放的晶體管數(shù)量越多，也就意味著芯片性能更強(qiáng)。因此想要更強(qiáng)的技術(shù)，制程升級(jí)必不可少。

去年，蘋果、華為海思、高通分別發(fā)布了 5nm 制程的 SoC，今年三星也發(fā)布了首款 5nm SoC，在性能上相比上一代 7nm 制程有了大幅提升。

拿高通自家的移動(dòng)端旗艦芯片驍龍 888 來說，相比上代旗艦驍龍 865，其 CPU 性能提升了 25%，GPU 性能提升了 35%，晶體管數(shù)量達(dá)到了百億級(jí)別。

而蘋果的旗艦手機(jī)處理器 A14 提升更為明顯，A14 集成 118 億個(gè)晶體管，比 A13 增加近 40%。性能表現(xiàn)上其 6 核 CPU 速度可提升 50%，4 核 GPU 速度可提升 50%，機(jī)器學(xué)習(xí)能力有更大提升。

相比于手機(jī)小巧的身材，更寬松的功耗和效能限制，5nm 芯片在智能座艙和自動(dòng)駕駛中的表現(xiàn)將會(huì)更好。

實(shí)際上除高通之外，智能汽車領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊特斯拉可能也在 “悄悄”研發(fā) 5nm 制程的自動(dòng)駕駛芯片。

根據(jù)韓國媒體 Asia-E 報(bào)道，三星電子正在對(duì) 5nm 車用芯片進(jìn)行研發(fā)，未來將打造成特斯拉的自動(dòng)駕駛電腦。同時(shí)，5nm 制程芯片需要使用極紫外（EUV）工藝制造，目前僅有三星電子和臺(tái)積電有能力制造。

預(yù)計(jì)特斯拉的 5nm 芯片將在今年四季度開始量產(chǎn)，明年裝車。

顯然，特斯拉也正在發(fā)力 5nm，讓自動(dòng)駕駛電腦更加強(qiáng)大。

不過，由于產(chǎn)能限制，今年的 5nm 制程基本都被手機(jī)廠商瓜分，因此無論是高通還是特斯拉，5nm 芯片的量產(chǎn)時(shí)間都在今年底或明年初。

5nm 制程首次進(jìn)入汽車，不僅是意味著汽車對(duì)算力的需求在大幅增加，還意味著智能汽車真正跟上了消費(fèi)電子產(chǎn)品的迭代更新步伐，甚至比普通消費(fèi)電子產(chǎn)品跑得更快、更遠(yuǎn)。

同時(shí)，5nm 在性能上的提升相比此前的 7nm 有比較明顯的提升，如果量產(chǎn)時(shí)高通或特斯拉能用上迭代之后的 5nm 工藝，其性能和效能還有更多增長空間。這也就意味著，5nm 制程將開創(chuàng)全新的智能汽車時(shí)代。