2021车载人工智能计算芯片白皮书

车载人工智能计算芯片白皮书（2021年）II目录编制概要 1（一）编制方法 1（二）特别说明 1一、研背景 2（一）自动驾驶是汽车行业转型升级的主要方向，人工智能极大地推动了自动驾驶的发展 （二）车载人工智能计算芯片成为行业竞争热点，国内外企业竞相发力 3（三）车载人工智能计算芯片缺少共识，亟待行业专家联合研究 4二、车人工计算芯概述 5（一）车载人工智能计算芯片及技术概览 5（二）关键指标 5三、车人工计算芯关键分析 10（一）架构设计 10（二）软硬件协同设计 10（三）互联通信和存储 （四）可靠性与安全性 12（五）算力与制程工艺选择 14（六）基准测试 14四、车人工计算芯产品用 16（一）产业链分析 16（二）车载人工智能计算芯片典型产品及应用 18五、发建议 26（一）完善产业布局促进技术创新 26（二）促进企业交流推动产业发展 26（三）完善配套保障提升技术实力 26附件：缩略语 28PAGEPAGE25编制概要（一）编制方法三是邀请行业专家进行技术研讨和咨询评审。（二）特别说明研究聚焦车载人工智能计算芯片计算平台白皮书（2018年1.0（2019（2020年研究内容仍有待进一步丰富完善本白皮书的主要观点和内容仅代表编制组目前对车载人工智能（一、研究背景（一极大地推动了自动驾驶的发展L230317.5%150人工智能技术的应用推动了自动驾驶的发展（（二业竞相发力AI（ArtificialIntelligence）AI算AI（业，如台积电等；封测企业，如日月光等（三研究当前车载人工智能计算芯片存在关键指标要求及关键技术标准二、车载人工智能计算芯片概述（一）车载人工智能计算芯片及技术概览车载人工智能计算芯片涉及的技术主要包括半导体制造及封装1图1车载人工智能计算芯片技术概览图（二）关键指标on）processing、AI开分析。算力者结合的异构算力，通常可以将算力的综合评价分为两方面，即AICPUAI算力AIAI算力常用的单位是TOPS（TeraOperationsPerSecond）或Floating-pointoperationspersecond)，1TOPSAI（10^12）1TFLOPSAI（10^12）CPU算力CPU主要提供的标量算力。CPU算力常用的单位是DMIPS(DhrystoneMillionInstructionsexecutedPerSecond)执行基准测试程序hrsne7（X1MIPSDhrystone1757次。AI算力利用率也称MAC（MultiplierandAccumulation，乘累加器）利用率，指特定负载AIMACAIAI理论算力(OPS)(s)功耗（能耗比AI为TOPS/W或TFLOPS/WAI能耗比的计算通常采用芯片或处理器单位时间内的推理次数除以对AI处理器能（AI处理器功耗SoC比（功耗采用特定负载工况下获得的SoC）时延毫秒通过芯片接口将传感器数据输入SoC，通过ISP（ImageSignalProcessor，图像处理器）等做信号处理并将处理后的数据写入DDR（DoubleDataRateSynchronousDynamicRandomAccessMemory，双AIDDR读入计算精度数据精度芯片支持的数据计算精度类型，如INT8，INT16，FP16，FP32。带宽AI泛化能力芯片采用特定数据集训练的特定模型对不同测试场景的适应能最大感知能力数据和测试模型（与传感器数目对应安全性主要包括功能安全、信息安全等安全要求。可靠性度。开放性SoC三、车载人工智能计算芯片关键技术分析（一）架构设计CPUAICPUAI处理AI（二）软硬件协同设计（（三）互联通信和存储/PCIe3.0/4.0MIPI、CANFD、、SPI、I2CLPDDReMMCUFS接（PCIe3.0/4.0AIAINOR（四）可靠性与安全性车载人工智能计算芯片需满足严苛的设计标准、规范的体系要求以及生产测试要求，以实现高可靠性和长期（>10年）的质保承诺。车载芯片的可靠性要求指芯片设计的运行环境应覆盖车辆及其电控AEC-Q100。AEC-Q100IC功ISO26262、密钥管/ISO/SAE21434《道路车辆网络安全》及密码安全相关的标准。此外，在芯片软件过程改进及能力评定方面，需参考A-SPICE相关标准。（五）算力与制程工艺选择AIAIAISDK（SoftwareDevelopmentKit，软件开发工具包、模型、环境、模型输入等多重因素的影响，AIAI性能是否符合IATF16949AEC-Q100IP（六）基准测试乏面向车用领域的专用基准测试方法。各大公司针对芯片关键性能（AI1AI芯片基准测AIAI可能表现出某种程度的下降。车载人工智能计算芯片属于AI芯片的表1国内外基准测试标准或方法简介标准或方法发起方简介MLPerf由谷歌、百度等联合发布适用于从智能手机到数据中心服务器的系统，目前推理最新版本为v0.7AIbenchmark由苏黎世联邦理工学院开发主要面向手机测试，目前最新版本V4ITU-TF.748.11（2020）由中国信通院和华为联合牵头发布准确率等基于MAPS的性能测试方法由地平线提出针对智能网联汽车视觉感知计算应用团体标准正在制定中。四、车载人工智能计算芯片产品及应用（一）产业链分析IP（IntellectualPropertyEDA(ElectronicDesign2图2车载人工智能计算芯片产业链简图（2020前五的企业为日本信越化工、日本Sumco、德国Siltronic。50.7148.3440.5641.4578.5%（IOResear。IPArm、Synopsys、CadenceIPArm公司设计CPUEDASynopsysCadenceSiemensEDA等。2020年，Synopsys29.1%；Cadence中国市场市占率为32%；SiemensEDA中国市场市占率为16.6%（40nm10uteontReearh23.7%17.9%14.0%7.5%5.9（rndoreXavierOrinMDCMatrixUniDrive（二）车载人工智能计算芯片典型产品及应用华为华为推出的车载人工智能计算芯片产品主要为310、610两款产品。昇610AI计算CPUSoCScalar（向量、Cube（IP昇610ASIL-D。昇AI/CV2019腾310芯片推出第一代MDC30020202021昇610MDC310，MDC610，C10C80I00、200TOPS400TOPS地平线分别201920202021235三款产2Matrix25Matrix5UNI-T搭载了基于地平线征程2芯片开发的智能驾驶舱NPU（NeuralNetworkProcessingUnit）2020620213征程系列产品的详细性能参数如下表2所示：表2征程系列产品的性能参数表指标征程2征程3征程5关键指标AI算力4TOPS5TOPS128TOPSSOC功耗2W2.5W30W能耗比2TOPS/W4.3TOPS/W时延＜100ms/60msDDR内存提供接口，支持扩展32-bitLPDDR4@2667MHz(MAX2GB)/功能安全/ASIL-B（D）可靠性AECQ-100Grade2支持开发框架适配主流的训练框架Caffe、MXNet、TensorFlow和PyTorch，支持ONNX其他产品特性CPU双核ArmCortex-A53ArmCortexA53ArmA55CPU制造工艺28nm16nm封装FCBGA38817×17FCBGA15×15HFCBGA27×27以太网1xGigEEthernet/2*GigEwithTSN芯驰科技V920192020V9、9F和99L和9FS9TL3+V9系202210TOPS-200TOPSV9P/UL3V9S驶芯片，该芯片面向中央计算平台架构研发，算力高达500TOPS-1000TOPSL4/L5V9系列产品的详细性能参数如下表3所示：表3V9系列产品的性能参数表指标V9LV9FV9T关键指标AI算力0.4TOPS1TOPSSoC功耗3W4W10W数据精度INT8SRAM1MBDDR内存16-bitLPDDR4/4x2GBDual32-bitLPDDR4/4x16GB可靠性AECQ-100Grade2其他产品特性GPU算力/40GFLOPS80GFLOPSCPU单核ArmCortex-A55八核ArmCortex-A55制造工艺16nm封装FCBGA19×19FCBGA31×31工作温度-40-125℃SDIO/eMMC1xSDID3.0+1xeMMC5.12xSDID3.0+2xeMMC5.1CAN-FD4x8xUSB3.0/2x以太网1*GigEwithTSN2*GigEwithTSNGPIO81120黑芝麻智能科技黑芝麻智能科技推出的车载人工智能计算芯片产品主要为华山201920202021A500A1000L和A1000A1000ProA1000A1000LADAS颗A1000L2+A1000L3等（4004及A1000200TOPSL3级别L4华山二号系列产品的详细性能参数如下表4所示：表4华山系列产品的性能参数表指标A1000LA1000A1000Pro关键指标AI算力16TOPS58TOPS106TOPSSOC功耗10W15W25W能耗比1.6TOPS/W3.8TOPS/W4.2TOPS/W时延/60ms数据精度INT8DDR内存2x32bLPDDR4@3200,2x32bLPDDR4@4266,4x32bLPDDR4@4266,指标A1000LA1000A1000Pro25.6GB/s37GB/s74GB/s功能安全ASIL-B(D)可靠性AEC-Q100Grade2SDK和NN工具链山海系统其他产品特性GPU算力支持30GFLOPS36GFLOPS60GFLOPS逻辑算力24KDMIPIS32kDMIPS60kDMIPSCPUArmA55ArmA55ArmA55制造工艺16nm封装FCBGA25x25FCBGA47.5x47.5工作温度-40°C~105°CISPHDR(140dB),LowLight,LFM2xISPEngine@400MHzpipelines,0.8GppsHDR(140dB),LowLight,LFM3xISPEngine@400MHzpipelines,1.2GppsHDR(140dB),LowLight,LFM5xISPEngine@400MHzpipelines,2.0GppsPCle3.02xPCIeGen22L1*PCIeGen34L2*PCIeGen34LCAN-FD24以太网2xGigEEthernet2*GigEwithTSN4*GigEwithTSN五、发展建议（一）完善产业布局促进技术创新IP核、EDA（二）促进企业交流推动产业发展（三）完善配套保障提升技术实力向措施促进人才的合理分配，通过高校人才建设促进基础人才培养。附件：缩略语缩略语英文名称中文名称AIArtificialIntelligence人工智能CPUCentralProcessingUnit中央处理器CVComputerVision计算机视觉DDRDoubleDataRateSynchronousDynamicRandomAccessMemory双倍速率同步动态随机存取内存DSPDigitalSignalProcessing数字信号处理EDAElectronicDesignAutomation电子设计自动化eMMCEmbeddedMultiMediaCard内嵌式多媒体卡GPUGraphicProcessingUnit图形