在中國新能源汽車市場上,比亞迪董事長王傳福的上下半場論頗有影響力:智能電動汽車的上半場是電動化,下半場是智能化。
在這屆北京車展上,電動化的最大推動者與受益人王傳福有了一個變化:他開始更多出現(xiàn)在智能化相關(guān)企業(yè)尤其是芯片公司的展臺,為下半場奔走呼號。他說上半場看電池,下半場就要看芯片。
在智能汽車的下半場,一輛車中最重要、價值最高的芯片,分別是智能駕駛芯片和智能座艙芯片。
圍繞前者,芯片大廠和車企卷得飛起。同樣重要的智能座艙芯片,風起云涌的故事自然也不會缺席。
變局
在10年甚至直到5年前,大部分普通消費者買車的時候都不會關(guān)注車機下面埋著一塊怎樣的座艙芯片,因為大概率只會用車機聽聽歌、看看導航。當一種部件的實際功能簡單而明確時,消費者不會花太多的精力和金錢在上面。
在這種“忽視”中,傳統(tǒng)汽車半導體大廠的座艙芯片悶聲發(fā)財,恩智浦、瑞薩、德儀占據(jù)了多半市場份額,甚至在一輛車里還會出現(xiàn)德儀芯片驅(qū)動儀表,恩智浦芯片驅(qū)動中控屏的和氣生財場面。
但如今,中國汽車消費者購車時列出的問題清單里,座艙芯片型號多少、性能強弱,重要性史無前例地高。如果銷售人員給出的答案不是用戶期望中來自消費電子半導體大廠的芯片,而仍然是恩智浦、瑞薩、德儀們,那消費者扭頭出門的概率就會大大提高。
在這種風向變化的背后,有一個讓中國人民魂牽夢繞,卻被汽車半導體公司們“曾經(jīng)瞧不上,如今趕不上”的名詞:先進制程(即7nm及其以下的芯片制程)。
一個冷知識是,傳統(tǒng)汽車半導體大廠基本以IDM模式運行,即同時負責芯片的設(shè)計和生產(chǎn),在成熟制程如28nm、16nm芯片領(lǐng)域有著難以撼動的地位。汽車半導體此前追求的核心指標是穩(wěn)定性、可靠性以及相對較低的成本,成熟制程芯片完美地契合了這些需求。
基于此,恩智浦與德儀的主力座艙芯片采用28nm工藝,瑞薩也只是升級到16nm,即便是他們的高端產(chǎn)品,工藝也依然停留在10nm以上——傳統(tǒng)汽車半導體大廠原來對先進制程不感冒,是需求未到,成熟制程既夠用也夠賺;如今依舊不積極,則是因為先進制程芯片的設(shè)計與制造成本陡增,IDM廠商已經(jīng)很難同時負擔。
可現(xiàn)實的趨勢是,智能汽車對高性能座艙芯片的需求是確定的,而這一切都有賴先進制程實現(xiàn)。
2020年后,特斯拉帶頭,蔚小理打樣,自主品牌跟進,全行業(yè)掀起了把汽車車機從功能機改造成智能機的熱潮:
Model 3把大型3A游戲裝進了車機;蔚來NOMI帶頭打造了虛擬形象語音助手;小鵬開發(fā)了在儀表上實時渲染智駕感知結(jié)果的SR;理想開創(chuàng)了三連屏在車內(nèi)的大規(guī)模應用,問界M9把車內(nèi)屏幕的數(shù)量加到兩位數(shù),小米則把屏幕清晰度卷到了3K。
雖然不同車企的座艙功能與配置各有特色,但底層的邏輯是共通的:
智能座艙的屏幕正在變得更大、更多、清晰度更高;屏幕中運行的應用逐漸復雜、龐大;UI的復雜度和精美度遠勝從前;人和車交互的方式從按鍵、觸控為主,向語音為主轉(zhuǎn)變,并且還多出了手勢甚至表情交互。
更令人頭疼的是,這些要求同時出現(xiàn)時還會有乘數(shù)效應:比如有多塊屏的車型中,同一時間主駕司機可能在中控屏上指揮語音助手修改導航地圖目的地,副駕乘客在副駕屏玩游戲,后排乘客在娛樂屏上看電影,此時座艙芯片運算負荷將面臨終極考驗。
車企們算了筆賬,如果一輛車用多枚汽車半導體大廠許久未迭代的座艙芯片合力實現(xiàn)這些功能,不僅性能、體驗跟不上,而且由于晶圓面積與PCBA面積更大,成本反而可能更高。
此時,只有一塊算力強勁而全面,又能滿足汽車芯片可靠性要求,還能保持快速迭代的SoC才能兜住如此復雜的需求。
缺乏先進制程產(chǎn)品的半導體公司會在這樣的算力競賽中率先出局,對制程更新更積極的PC、HPC、移動終端領(lǐng)域半導體選手機會更大。
但光有比別家領(lǐng)先的制程也不夠——英特爾早年曾以當時領(lǐng)先的14nm工藝芯片切入座艙芯片市場,但時機不對,X86架構(gòu)更是與車上的移動端操作系統(tǒng)和應用生態(tài)不太相容,最終沒能成為主流。
在經(jīng)歷了一輪輪篩選后,歷史的接力棒最終遞到了以移動終端芯片為主業(yè)的半導體設(shè)計公司手中。
他們在殘酷的手機芯片大戰(zhàn)中沖鋒在高性能SoC一線,積累的產(chǎn)品、能力與生態(tài)稍經(jīng)調(diào)整便可復用,因而在智能座艙芯片的研發(fā)、成本攤銷以及生態(tài)門檻上具備顯著優(yōu)勢,拿下更多市場份額也是大勢所趨。在這種趨勢下,過去兩年,高通的座艙芯片成為汽車行業(yè)中的搶手貨。
然而,出于供應安全和成本考慮,車企并不希望座艙芯片市場出現(xiàn)一家獨大的局面。對購車者而言,座艙芯片若呈現(xiàn)事實性壟斷長期來看也不是好事,畢竟誰也不希望再次經(jīng)歷PC時代的“擠牙膏”更新。
于是行業(yè)呈現(xiàn)出一種有趣的現(xiàn)象:車企一邊對高通芯片充滿熱情,另一邊努力為高通尋找一個對手。有些車企選擇自研芯片,有些車企再度找到英特爾與AMD。
而一個需要被提及的事實是,過去三年,高通最大的競爭對手,是同樣具備先進制程能力,在手機芯片市場占有率名列第一的聯(lián)發(fā)科。在座艙芯片領(lǐng)域,聯(lián)發(fā)科多年來一直是市場重要一極,業(yè)務投入超10年,全球出貨量超過2000萬套。
而在一場技術(shù)的東風下,聯(lián)發(fā)科決定將競爭的烈度與維度,上升到另一個高度。
契機
2023年開始,從ChatGPT到Midjourney,從Sora到Kimi,AIGC以每月都有歷史性突破的頻率轟擊著人們的眼球。先見者將之視為AI 2.0世代到來的象征,以及生產(chǎn)力革命性發(fā)展的契機。作為這波生成式人工智能爆發(fā)浪潮的最大受益者,英偉達CEO黃仁勛盛贊“AIGC是AI的iPhone時刻”。
但普遍情況是,目前那些讓人震撼的AIGC大模型,無一例外運行在云端。隨之而來的是暫時還沒得到解決的成本、延遲與隱私問題,它們實際上反過來阻礙了AIGC的普及。
在端側(cè)——既包括手機,也包括車機——部署AIGC大模型,成為當下AI應用的另一門顯學。這也是聯(lián)發(fā)科看到的,將決定未來智能座艙芯片乃至所有移動終端芯片市場格局的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)折點。
不過,在終端設(shè)備部署本地大模型又面臨很現(xiàn)實的問題:云端算力幾乎可以無限堆疊,去支持千億乃至萬億參數(shù)的模型快速推理、生成結(jié)果,但端側(cè)芯片空間、功耗、性能、成本都會明顯受限,汽車芯片并不例外。
對此車企和其供應商的普遍做法是對大模型進行精簡,裁剪出一個參數(shù)量小于50億乃至只有10-20億的微縮版大模型。如此一來,模型雖然塞得進芯片了,但精度與實際表現(xiàn)出的智商會大打折扣。
如何讓終端跑得起、跑得好AIGC大模型,這是讓芯片充分展現(xiàn)價值的新藍海。但這也是一個極度考驗半導體設(shè)計公司綜合實力的新戰(zhàn)場,先進制程是一個稀有而重要的武器。
4月26日北京車展期間,聯(lián)發(fā)科發(fā)布了三款座艙SoC:CT-X1、CT-Y1以及CT-Y0。其中芯片CT-Y0/1采用4nm工藝打造,會在今年量產(chǎn)上車;CT-X1則將是全球首款采用3nm工藝生產(chǎn)的汽車座艙SoC,車企目前已拿到3nm芯片樣片。
這兩款芯片各自在國內(nèi)獲得了6家頭部車企定點。在高通座艙芯片已經(jīng)得到充分認可的情況下,車企為何還紛紛為聯(lián)發(fā)科的新品慷慨買單?答案是先進制程換回的澎湃性能。
在跑分平臺上,聯(lián)發(fā)科座艙芯片次旗艦CT-Y1與高通當下座艙旗艦芯片8295得分不相上下。旗艦芯片CT-X1在3nm工藝加持下,以聯(lián)發(fā)科官方的口徑,算力則至少超出競對20%。
這幾枚座艙SoC的各種運算單元中,最突出也是聯(lián)發(fā)科最倚重的是AI運算單元APU,它本身面向生成式AI打造,內(nèi)置了生成式AI引擎,能對Transformer的各類算子進行硬件加速,更高效地運行大模型。
同時,針對大參數(shù)大模型內(nèi)存帶寬和內(nèi)存容量要求高、生成結(jié)果速度慢等難點,聯(lián)發(fā)科開發(fā)了混合精度量化技術(shù)和內(nèi)存硬件壓縮技術(shù),并在端側(cè)引入了LoRA(低秩自適應,一種顯著降低大模型運算量與內(nèi)存占用量的技術(shù)方法)。
在聯(lián)發(fā)科軟硬件的雙重優(yōu)化下,4nm座艙芯片CT-Y1能夠在端側(cè)運行70億參數(shù)AI大語言模型,3nm芯片CT-X1則可以支持端側(cè)130億參數(shù)AI大語言模型,目前還沒有其他座艙芯片達到這一算力水平。
聯(lián)發(fā)科之所以要為大模型的本地化部署如此賣力地創(chuàng)造條件,是因為這是讓智能座艙邁向真智能的必經(jīng)之路:
在大參數(shù)端側(cè)大模型加持下,車里的智能助手可以將依賴云端大模型的語音交互延遲,從2秒以上降至數(shù)百毫秒的低延遲;可以更精準地理解車內(nèi)人員的話語乃至弦外之音,甚至可以同時結(jié)合對手勢與表情的理解,做到類人交互;還可以解讀車輛周圍的環(huán)境與物體,提供相應的提醒和服務···
這些應用與價值還僅僅是AI改造汽車的一小步。車企與芯片企業(yè)的共識是,以AI為基底,日后汽車的智能駕駛與智能座艙將完全打通,相應的運算芯片也會合二為一,行業(yè)稱之為:
艙駕一體或駕艙融合。
去年5月,聯(lián)發(fā)科開始行動,與英偉達達成合作,宣布在座艙平臺上引入英偉達的軟件棧,并將在日后的汽車SoC中以Chiplet的形式集成英偉達的AI和圖形計算IP。
今年3月英偉達GTC上,聯(lián)發(fā)科發(fā)布四款與英偉達合作的座艙SoC:C-X1、C-Y1、C-M1和C-V1,這四款產(chǎn)品皆支持NVIDIA DRIVE OS軟件,整合了先進的Armv9-A架構(gòu)以及由NVIDIA下一代GPU加速的AI運算和NVIDIA RTX圖形處理技術(shù),可以覆蓋從豪華到入門級細分市場。
這是一場面對未來艙駕一體趨勢的提前戰(zhàn)略部署,也是一場在汽車半導體沒有先例的強強聯(lián)合,在AI定義座艙的時代,兩大全球半導體巨頭的深度聯(lián)合,是將AI價值以超越其他單一半導體公司的速度傳播開的契機。
浪漫一點的說法如聯(lián)發(fā)科技資深副總經(jīng)理、運算聯(lián)通元宇宙事業(yè)群總經(jīng)理游人杰所說,未來十年是AI 2.0蓬勃發(fā)展的十年,加速AI大模型的端側(cè)落地將是聯(lián)發(fā)科的重要價值。
現(xiàn)實一點的說法是,即便艙駕一體還沒有完全清晰的路線圖,半導體公司也必須迎難而上,因為提前預判需求是半導體行業(yè)的基本生存法則。
而這也正是科技行業(yè)的魅力所在——它的歷史有更多的非線性展開,浪漫與殘酷并存。只有那些始終踏在新技術(shù)潮頭,并將新技術(shù)的價值惠普的企業(yè),才能一次次贏得行業(yè)與歷史地位。
作者:熊宇翔
視覺設(shè)計:疏睿
責任編輯:羅松松
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