构建智能汽车时代的数字底座：国产芯片和OS的机遇和挑战

博士地平线创始人&首席科学家030403040101智能汽车时代芯片与OS的重要性：创新数字底座建设智能汽车时代开放的协同建设智能汽车时代开放的协同创新生态：不仅仅是开源OSzonRoboticszonRobotics智能汽车个人电脑智能汽车个人电脑将成为人类科技发展最大的母生态智智能手机zonRobotics2021年中国占世界新能源车份额53%动力电池也排名世界第一/10，仅次于房地产，是中国培养经济新动能的关键产业 中国拥有全球最大的汽车市场驶接受度最高来源：调研机构Jato2021年中国占世界新能源车份额53%动力电池也排名世界第一/10，仅次于房地产，是中国培养经济新动能的关键产业 中国拥有全球最大的汽车市场驶接受度最高来源：调研机构JatoDynamics，2021年全球主要市场汽车销量与增长率《2020年12月份社会消费品零售总额增长4.6%》新闻稿东树，源：中汽中心;PrecedenceResearch源：中汽中心;PrecedenceResearchzonRobotics全球半导体市场营收(亿美元)全球汽车芯片市场营收(亿美元)4204 1000190% 半导体两大市场：手机和汽车芯片市场增量分析机主芯片20亿台汽车智能芯片1亿台设备数量(单位：百万台)平均芯片售价(单位：美元/台)zonRobotics载高精度传感器成为其关键要素能操作系统智能汽车的数字底座，是产业的最佳破局点载高精度传感器成为其关键要素能操作系统部与发改委等部委联合发布《智能汽车创新发展战略》建设智能汽车关键零部件5个产业集群：产品研发与产业化智能终端芯片和操作系统能计算平台芯片终端品牌中国成为全球顶级汽车智能芯片的“角斗场”市理想ONE地平线征程®3首发型mSnapdragonRide市小鹏P7蔚来ET7市”：每年推出一代高性能芯片20192019年8月发布BPU®伯努利1.0架构2020年9月发布BPU®伯努利2.0架构2021年7月发布BPU®贝叶斯架构理想自研成功的AEB系统获业界好评zonRobotics2021新款理想ONE：地平线征程®3芯片首发量产车型理想自研成功的AEB系统获业界好评zonRobotics款是自主品牌中销量最高的车型搭载两颗款是自主品牌中销量最高的车型搭载两颗地平线“征程®芯片的理想22021年1月-12月累计交付90,491辆zonRobotics从0到1的突破，到1到N的开放共赢+点合作45+装定点征程芯片出货100+态合作伙伴上汽大通MAXUS江淮思皓QX长城哈弗H9广汽江淮思皓QX长城哈弗H9广汽AIONYMIFAEV智己汽车长安UNI-T奇瑞蚂蚁长安UNI-K岚图FREE广汽传祺GS4Plus2021款理想ONE上汽荣威SUV其他多个车厂车型FPS最强计算性能*TOPSFPS最强计算性能*TOPS超大AI算力12860毫秒业界最低延迟30Watt超低功耗***MSCoCo物体检测：保持MSCoCo数据集上的精度mAP=34.6%，输入分辨率为512X512温度为125度时的功耗zonRobotics01040104智能汽车时代芯片与智能汽车时代芯片与OS的重要性：创新数字底座建设智能汽车时代开放的协同建设智能汽车时代开放的协同创新生态：不仅仅是开源OSzonRobotics11AI&)(()(2016年地平线提出“AI计算的新摩尔定律”11AI&)(()(优化目优化目标：最先进深度学习算法在芯片上的计算效率：FPS(FramesPerSecond)&&11))世界领先的算法创新和工程化世界领先的算法创新和工程化扎实的车级规SoC芯片设计zonRobotics2020年6月《科学》MIT学者论文：TheTopHHardwarearchitectureeperformanceengineeringalgorithmsHardwareingProcessorainspecializationRemovingsoftwareiloringsoftwaretohardwarefeaturesNewproblemdomainsNewmachinemodelsrtunityTechnologyAlgorithmsSoftwareTheBottomForexample,semiconductortechnologyPerformancegainsafterMoore'slawends.Inthepost-Mooreera,improvementsincomputingpowerwilincreasinglycomefromtechnologiesatthe"Top"ofthecomputingstack,notfromthoseatthe"Bottom”reversingthehistoricaltrend.zonRobotics贝叶斯BPU®计算架构：为高等级自动驾驶而生神经网络架构BPU化利用AI加速计算方面的最新创新度软硬件并行化/Memory-in-mpute算密度和能量效率N，目标神经网络达到8TOPS/WattBBrainProcessingUnit自动驾驶场景不同自动驾驶场景下的AI算子际工况优化低批量，高性能致力于降低延迟能安全需求全面安全覆盖ASILBSEooCProcessingunitDomainspec.(pool/resize/warp)Ultra-highbandwidthProcessingunitDomainspec.(pool/resize/warp)Ultra-highbandwidthinterconnectL12-DMemoryArray脉动卷积IElementwiseI数据重塑IProcessingunitDatareshape(padding/concat/…)ProcessingunitSystolicconvx2ProcessingunitLoad-storeProcessingunitElement-wise两个独立的或协作的内核2x64=128TOPS的神经网络性能DomainspecificI读写内存贝叶斯BPU®凝聚了对AI、深度学习和自动驾驶场景的深度洞察，实现高效AI计算，提升自动驾驶体验高性能，低延迟Memory-in-compute和高带宽数据互连本地数据计算在不影响准确率的情况下提高性能本地数据计算高度并行化处理稀疏化加速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性能为初步结果，数字随后续软硬件优化会进一步提高效模型：软硬结合后征程5性能超过Orin-X，能效高达Orin-X的870%自动驾驶典型任务各精度下最佳帧率(FPS)XavierOrin-X征程544%42%40%38%36%34%32%30%1021041061081010101210141016101810•高效率模型(EfficientNet)下，对比自动驾驶核心负载—目标检测的平均帧率•同精度下，征程5实际AI性能为Orin-X的268%，能效为Orin-X的870%01020102智能汽车时代芯片与智能汽车时代芯片与OS的重要性：创新数字底座04建设智能汽车时代开放的协同创新生态：不仅仅是开源OSzonRobotics的突击队、特种兵。我们同国际先进水平在核心技术上悬殊，一个很突出的原因，就是我们的骨干企业没有像微软、英——习近平总书记在网信工作座谈会上的讲话zonRobotics现芯片架构与操作系统的紧密联盟indowsroid?Journey计算性能的最大化软硬高度协同软件难以适配多个芯片架构地平线推出结合征程5芯片的开源OS——TogetherOSTM携手合作伙伴共建车载OS基座，助力行业构建车载OS生态系统Perception感知Microkernel微内核Hypervisor虚拟化引擎SafetyRTOS/Linux统一系统服务接口通用Driver驱动框架件ADS自动驾驶APA自动泊车HMI智能交互IOV智能网联CVIS车路协同智能车控IVI娱乐导航 Communication Recorder录制 Render渲染 Calibration校准 Data数据虚拟化第三方OSVM支持第三方芯片支持 Planning规划 Control控制Location定位Decision决策车载基础OSROS2/DataflowFusion融合AUTOSARAPSensor&23HorizonRobotics2022智能驾驶/自动驾驶HorizonMatrix®客户方案N客户方案1客户方案2流畅交互的共驾方案SuperDrive客户方案N智能驾驶/自动驾驶HorizonMatrix®客户方案N客户方案1客户方案2流畅交互的共驾方案SuperDrive客户方案N客户方案1客户方案2解决方案技术®AIAlgorithm&AppDevSaaSAIAlgorithm&APPDevToolchainOn-shelfAIModules智能人机交互HorizonHalo®客户方案N客户方案1客户方案2CompatibleCompatibletootherOSLinux,QNX,Android,AliOS,HOS,etc.TogetherOSTM01020102智能汽车时代芯片与智能汽车时代芯片与OS的重要性：创新数字底座04建设智能汽车时代开放的协同创新生态：不仅仅是开源OSzonRobotics25HorizonRobotics2022智能驾驶/自动驾驶HorizonMatrix®客户方案N客户方案1客户方案2流畅交互的共驾体验客户方案N客户方案1客户方案2解决方案技术智能驾驶/自动驾驶HorizonMatrix®客户方案N客户方案1客户方案2流畅交互的共驾体验客户方案N客户方案1客户方案2解决方案技术®AIAlgorithm&AppDevSaaSAIAlgorithm&APPDevToolchainOn-shelfAIModulesCompatibletootherOSLinux,QNX,Android,AliOS,HOS,etc.TogetherOSTM车规级实时安全操作系统智能人机交互HorizonHaloTM客户方案N客户方案1客户方案2zonRobotics智能驾驶/自动驾驶客户方案N客户方案1客户方案2流畅交互的共驾体验智能驾驶/自动驾驶客户方案N客户方案1客户方案2流畅交互的共驾体验客户方案N客户方案1客户方案2解决方案技术车企自主开发芯片Journey®BPU®IPTogetherOSTM车规级实时安全操作系统兼容其他操作系统Linux,QNX,Android,AliOS,HOS,etc.®AI算法和软件开发平台AI算法和应用软件开发工具链On-shelfAIModules智能人机交互n客户方案N客户方案1客户方案226整车厂CA……整车厂D整车厂CA……整车厂D地平线将向整车厂开放BPUIP授权推动汽车芯片产业跃迁BBPUBPU工具包术支持BPUIP授权参考设计整车开发整车厂创新的整车开发整车厂创新的领先性越来越高etherOS整车开发操作系统OS自动驾驶软硬件系统BPU操作系统OS整车开发自动驾驶软硬件系统整车开发BPUBPUBPU操作系统OS自动驾驶软硬件系统动驾驶软硬件系统BPU整车开发地平线可支持的商业