構(gòu)建智能汽車時代的數(shù)字底座：國產(chǎn)芯片和OS的機遇和挑戰(zhàn)

博士地平線創(chuàng)始人&首席科學家030403040101智能汽車時代芯片與OS的重要性：創(chuàng)新數(shù)字底座建設智能汽車時代開放的協(xié)同建設智能汽車時代開放的協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)：不僅僅是開源OSzonRoboticszonRobotics智能汽車個人電腦智能汽車個人電腦將成為人類科技發(fā)展最大的母生態(tài)智智能手機zonRobotics2021年中國占世界新能源車份額53%動力電池也排名世界第一/10，僅次于房地產(chǎn)，是中國培養(yǎng)經(jīng)濟新動能的關鍵產(chǎn)業(yè) 中國擁有全球最大的汽車市場駛接受度最高來源：調(diào)研機構(gòu)Jato2021年中國占世界新能源車份額53%動力電池也排名世界第一/10，僅次于房地產(chǎn)，是中國培養(yǎng)經(jīng)濟新動能的關鍵產(chǎn)業(yè) 中國擁有全球最大的汽車市場駛接受度最高來源：調(diào)研機構(gòu)JatoDynamics，2021年全球主要市場汽車銷量與增長率《2020年12月份社會消費品零售總額增長4.6%》新聞稿東樹，源：中汽中心;PrecedenceResearch源：中汽中心;PrecedenceResearchzonRobotics全球半導體市場營收(億美元)全球汽車芯片市場營收(億美元)4204 1000190% 半導體兩大市場：手機和汽車芯片市場增量分析機主芯片20億臺汽車智能芯片1億臺設備數(shù)量(單位：百萬臺)平均芯片售價(單位：美元/臺)zonRobotics載高精度傳感器成為其關鍵要素能操作系統(tǒng)智能汽車的數(shù)字底座，是產(chǎn)業(yè)的最佳破局點載高精度傳感器成為其關鍵要素能操作系統(tǒng)部與發(fā)改委等部委聯(lián)合發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》建設智能汽車關鍵零部件5個產(chǎn)業(yè)集群：產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化智能終端芯片和操作系統(tǒng)能計算平臺芯片終端品牌中國成為全球頂級汽車智能芯片的“角斗場”市理想ONE地平線征程?3首發(fā)型mSnapdragonRide市小鵬P7蔚來ET7市”：每年推出一代高性能芯片20192019年8月發(fā)布BPU?伯努利1.0架構(gòu)2020年9月發(fā)布BPU?伯努利2.0架構(gòu)2021年7月發(fā)布BPU?貝葉斯架構(gòu)理想自研成功的AEB系統(tǒng)獲業(yè)界好評zonRobotics2021新款理想ONE：地平線征程?3芯片首發(fā)量產(chǎn)車型理想自研成功的AEB系統(tǒng)獲業(yè)界好評zonRobotics款是自主品牌中銷量最高的車型搭載兩顆款是自主品牌中銷量最高的車型搭載兩顆地平線“征程?芯片的理想22021年1月-12月累計交付90,491輛zonRobotics從0到1的突破，到1到N的開放共贏+點合作45+裝定點征程芯片出貨100+態(tài)合作伙伴上汽大通MAXUS江淮思皓QX長城哈弗H9廣汽江淮思皓QX長城哈弗H9廣汽AIONYMIFAEV智己汽車長安UNI-T奇瑞螞蟻長安UNI-K嵐圖FREE廣汽傳祺GS4Plus2021款理想ONE上汽榮威SUV其他多個車廠車型FPS最強計算性能*TOPSFPS最強計算性能*TOPS超大AI算力12860毫秒業(yè)界最低延遲30Watt超低功耗***MSCoCo物體檢測：保持MSCoCo數(shù)據(jù)集上的精度mAP=34.6%，輸入分辨率為512X512溫度為125度時的功耗zonRobotics01040104智能汽車時代芯片與智能汽車時代芯片與OS的重要性：創(chuàng)新數(shù)字底座建設智能汽車時代開放的協(xié)同建設智能汽車時代開放的協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)：不僅僅是開源OSzonRobotics11AI&)(()(2016年地平線提出“AI計算的新摩爾定律”11AI&)(()(優(yōu)化目優(yōu)化目標：最先進深度學習算法在芯片上的計算效率：FPS(FramesPerSecond)&&11))世界領先的算法創(chuàng)新和工程化世界領先的算法創(chuàng)新和工程化扎實的車級規(guī)SoC芯片設計zonRobotics2020年6月《科學》MIT學者論文：TheTopHHardwarearchitectureeperformanceengineeringalgorithmsHardwareingProcessorainspecializationRemovingsoftwareiloringsoftwaretohardwarefeaturesNewproblemdomainsNewmachinemodelsrtunityTechnologyAlgorithmsSoftwareTheBottomForexample,semiconductortechnologyPerformancegainsafterMoore'slawends.Inthepost-Mooreera,improvementsincomputingpowerwilincreasinglycomefromtechnologiesatthe"Top"ofthecomputingstack,notfromthoseatthe"Bottom”reversingthehistoricaltrend.zonRobotics貝葉斯BPU?計算架構(gòu)：為高等級自動駕駛而生神經(jīng)網(wǎng)絡架構(gòu)BPU化利用AI加速計算方面的最新創(chuàng)新度軟硬件并行化/Memory-in-mpute算密度和能量效率N，目標神經(jīng)網(wǎng)絡達到8TOPS/WattBBrainProcessingUnit自動駕駛場景不同自動駕駛場景下的AI算子際工況優(yōu)化低批量，高性能致力于降低延遲能安全需求全面安全覆蓋ASILBSEooCProcessingunitDomainspec.(pool/resize/warp)Ultra-highbandwidthProcessingunitDomainspec.(pool/resize/warp)Ultra-highbandwidthinterconnectL12-DMemoryArray脈動卷積IElementwiseI數(shù)據(jù)重塑IProcessingunitDatareshape(padding/concat/…)ProcessingunitSystolicconvx2ProcessingunitLoad-storeProcessingunitElement-wise兩個獨立的或協(xié)作的內(nèi)核2x64=128TOPS的神經(jīng)網(wǎng)絡性能DomainspecificI讀寫內(nèi)存貝葉斯BPU?凝聚了對AI、深度學習和自動駕駛場景的深度洞察，實現(xiàn)高效AI計算，提升自動駕駛體驗高性能，低延遲Memory-in-compute和高帶寬數(shù)據(jù)互連本地數(shù)據(jù)計算在不影響準確率的情況下提高性能本地數(shù)據(jù)計算高度并行化處理稀疏化加速CO模型上：征程5的AI性能和Orin-X不相伯仲，但能效是Orin-X的330% XavierOrin-X征程5 53CO模型上：征程5的AI性能和Orin-X不相伯仲，但能效是Orin-X的330% XavierOrin-X征程5 535929227XTVGG1080PEFFICIENTNETLITE00.40.80.20.51.1VGG2014)1080PRESNET(2015)RESNEXT(2016)EFFICIENTNETLITE0?征程5性能為初步結(jié)果，數(shù)字隨后續(xù)軟硬件優(yōu)化會進一步提高效模型：軟硬結(jié)合后征程5性能超過Orin-X，能效高達Orin-X的870%自動駕駛典型任務各精度下最佳幀率(FPS)XavierOrin-X征程544%42%40%38%36%34%32%30%1021041061081010101210141016101810?高效率模型(EfficientNet)下，對比自動駕駛核心負載—目標檢測的平均幀率?同精度下，征程5實際AI性能為Orin-X的268%，能效為Orin-X的870%01020102智能汽車時代芯片與智能汽車時代芯片與OS的重要性：創(chuàng)新數(shù)字底座04建設智能汽車時代開放的協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)：不僅僅是開源OSzonRobotics的突擊隊、特種兵。我們同國際先進水平在核心技術上懸殊，一個很突出的原因，就是我們的骨干企業(yè)沒有像微軟、英——習近平總書記在網(wǎng)信工作座談會上的講話zonRobotics現(xiàn)芯片架構(gòu)與操作系統(tǒng)的緊密聯(lián)盟indowsroid?Journey計算性能的最大化軟硬高度協(xié)同軟件難以適配多個芯片架構(gòu)地平線推出結(jié)合征程5芯片的開源OS——TogetherOSTM攜手合作伙伴共建車載OS基座，助力行業(yè)構(gòu)建車載OS生態(tài)系統(tǒng)Perception感知Microkernel微內(nèi)核Hypervisor虛擬化引擎SafetyRTOS/Linux統(tǒng)一系統(tǒng)服務接口通用Driver驅(qū)動框架件ADS自動駕駛APA自動泊車HMI智能交互IOV智能網(wǎng)聯(lián)CVIS車路協(xié)同智能車控IVI娛樂導航 Communication Recorder錄制 Render渲染 Calibration校準 Data數(shù)據(jù)虛擬化第三方OSVM支持第三方芯片支持 Planning規(guī)劃 Control控制Location定位Decision決策車載基礎OSROS2/DataflowFusion融合AUTOSARAPSensor&23HorizonRobotics2022智能駕駛/自動駕駛HorizonMatrix?客戶方案N客戶方案1客戶方案2流暢交互的共駕方案SuperDrive客戶方案N智能駕駛/自動駕駛HorizonMatrix?客戶方案N客戶方案1客戶方案2流暢交互的共駕方案SuperDrive客戶方案N客戶方案1客戶方案2解決方案技術?AIAlgorithm&AppDevSaaSAIAlgorithm&APPDevToolchainOn-shelfAIModules智能人機交互HorizonHalo?客戶方案N客戶方案1客戶方案2CompatibleCompatibletootherOSLinux,QNX,Android,AliOS,HOS,etc.TogetherOSTM01020102智能汽車時代芯片與智能汽車時代芯片與OS的重要性：創(chuàng)新數(shù)字底座04建設智能汽車時代開放的協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)：不僅僅是開源OSzonRobotics25HorizonRobotics2022智能駕駛/自動駕駛HorizonMatrix?客戶方案N客戶方案1客戶方案2流暢交互的共駕體驗客戶方案N客戶方案1客戶方案2解決方案技術智能駕駛/自動駕駛HorizonMatrix?客戶方案N客戶方案1客戶方案2流暢交互的共駕體驗客戶方案N客戶方案1客戶方案2解決方案技術?AIAlgorithm&AppDevSaaSAIAlgorithm&APPDevToolchainOn-shelfAIModulesCompatibletootherOSLinux,QNX,Android,AliOS,HOS,etc.TogetherOSTM車規(guī)級實時安全操作系統(tǒng)智能人機交互HorizonHaloTM客戶方案N客戶方案1客戶方案2zonRobotics智能駕駛/自動駕駛客戶方案N客戶方案1客戶方案2流暢交互的共駕體驗智能駕駛/自動駕駛客戶方案N客戶方案1客戶方案2流暢交互的共駕體驗客戶方案N客戶方案1客戶方案2解決方案技術車企自主開發(fā)芯片Journey?BPU?IPTogetherOSTM車規(guī)級實時安全操作系統(tǒng)兼容其他操作系統(tǒng)Linux,QNX,Android,AliOS,HOS,etc.?AI算法和軟件開發(fā)平臺AI算法和應用軟件開發(fā)工具鏈On-shelfAIModules智能人機交互n客戶方案N客戶方案1客戶方案226整車廠CA……整車廠D整車廠CA……整車廠D地平線將向整車廠開放BPUIP授權(quán)推動汽車芯片產(chǎn)業(yè)躍遷BBPUBPU工具包術支持BPUIP授權(quán)參考設計整車開發(fā)整車廠創(chuàng)新的整車開發(fā)整車廠創(chuàng)新的領先性越來越高etherOS整車開發(fā)操作系統(tǒng)OS自動駕駛軟硬件系統(tǒng)BPU操作系統(tǒng)OS整車開發(fā)自動駕駛軟硬件系統(tǒng)整車開發(fā)BPUBPUBPU操作系統(tǒng)OS自動駕駛軟硬件系統(tǒng)動駕駛軟硬件系統(tǒng)BPU整車開發(fā)地平線可支持的商業(yè)