高性能、高效的ASIC支持先進的汽車系統

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根據一些數據估計，目前全球有超過260家初創企業和成熟公司競相開發、認證並向市場投放面向新ADAS（先進駕駛輔助系統）和自動駕駛應用的晶元和技術。

為順應這一趨勢，風險投資者、科技公司、汽車製造商、一級供應商以及其他公司都在大幅增加對這個領域的投資。根據調查公司CB Insights的統計，去年，僅在汽車和其他基於AI的應用領域，風險資本投資就增長到了近16億美元，而在2016年為13億美元，在2015年為8.2億美元。

此外，這種增長呈現出全球化趨勢。在近期的報道中，有一則值得注意的新聞是中國深圳的一家自動駕駛初創公司Roadstar.ai募集了1.28億美元的A輪風投資金。對於中國的自動駕駛科技公司來說，這是迄今為止報道過的數額最大的一筆單項投資，超過了今年早些時候位於廣州的另一家自動駕駛初創公司Pony.ai獲得的1.12億美元投資金額。

投資者對這個領域的熱情為何如此高漲？從消費者的角度來看，許多駕駛員都非常青睞防撞、盲點警告、自適應巡航控制等ADAS功能，而從汽車製造商的角度，他們為了滿足客戶的需求，需要不斷提高這些系統的精密度，並且逐步應用於各種價位的汽車上。

從社會層面來看，駕駛員輔助/自動駕駛功能可以提供諸多優點。例如，美國每年因車禍致死的人員數量約達到40,000人，全球範圍內的死亡人數則超過百萬人，除此以外，還有2000-5000萬人員因車禍受傷或致殘。提高汽車的自動性能有可能大幅降低這些數量。

自動駕駛還開創了全新的業務機遇，例如自動駕駛計程車。

車輪上的大腦

標準制定組織SAE International（國際汽車工程師學會）建立了一個五級分類系統，用於描述汽車的自動化等級，最低為1級（系統提供警告，但由駕駛員駕駛車輛），最高為5級（全自動駕駛，無需人為干涉）。

隨著行業不斷向5級發展，攝像頭、激光雷達和雷達等感測器會生成大量數據，這些數據必須實時處理、集成和傳輸，以便複雜的基於深度神經網路的機器學習演算法能夠利用它來識別環境中的對象，預測它們的行為，與其他車輛通信，並做出車輛控制決策。

資料來源：NHTSA、GROM Audio、多種行業和商業資料來源以及格芯內部評估

有人認為，採用分散式車載網路架構是實現這一目標的最好途徑，因為這是對現有ADAS系統實施的一次變革，因此對汽車計算系統設計的影響也是最小的。此外，它還支持採用專用處理器，並允許逐步添加新功能。

格芯汽車業務副總裁Mark Granger表示，這個方式存在的問題在於：雖然本地處理器和有限的網路帶寬可能足以支持2級（部分，或「解放雙手」）或可能支持3級（有條件，或「解放雙腳」）操作，但它們無法按照基於AI的機器學習演算法的要求來實時處理海量數據，從而實現真正的自動操作。

他說道：「分散式架構可能提供最高5 TOPs（每秒萬億次操作），以及約10 Mb/s車載帶寬。但是，要達到3-5級自動化操作水平，則需要採用配備強大、高效處理器的集中網路架構來提供50-100 TOPs和100 Gb/s車載數據數率。相比之下，在2000年，當時全球最強大的超級計算機只支持1 TOPs操作。所以自動駕駛汽車確實需要採用人工智慧，而集中式架構則是實現自動駕駛的最好途徑。」

到目前為止，ADAS/自動駕駛系統的開發採用的核心半導體技術一直都是圖形處理器(GPU)和微處理器(CPU)。但是，隨著開發人員開始向5級自動化邁進，這些晶元在汽車系統中的激增也帶來了越來越多的問題，因為它們雖然功能強大，但它們也非常耗電。

Granger表示：「自動駕駛汽車的開發尚處於初期階段，除非能夠找到方法來降低AI系統中的處理器能耗，否則它們可能一直停滯不前。為如今的自動駕駛汽車提供動力的晶元基本上需要服務級晶元機架，功耗可達7,000-10,000瓦。從開發和測試角度來看，這是可行的，但卻無法運用於商業產品中。此外，它們的體積相對較大，您還需要考慮實施冷卻的難度和成本。我們每個人都希望儘可能降低特定功能的功耗預算。」

了解格芯的ASIC

ASIC（專用集成電路）專用於滿足汽車系統的需求，它們不但功能強大，能效高，還能讓汽車客戶從自己領域中脫穎而出。它們提供設計靈活性，有助於實現比現有GPU功能更強大的設計。

每個晶元上的大型CPU集群和數以十萬計的乘加運算(MAC)電路滿足AI演算法繁重的計算要求，同時千兆位嵌入式SRAM和千兆位元組片外DRAM介面則可以為強大的計算引擎提供數據。

格芯提供14nm和7nm FinFET ASIC片上系統(SoC)器件，與GPU和競爭對手的ASIC技術相比，能夠提供優化的功率、尺寸和能效組合，同時滿足汽車級質量標準，例如功能安全標準ISO26262。

FX-14? ASIC提供給用戶的優勢包括：在系統設計中採用64位和32位ARM?內核陣列，以及56Gbps高速SERDES(HSS)；嵌入式TCAM存儲器，支持每秒實施數十億次搜索；密度和性能均得到優化的嵌入式SRAM；能夠提高應用靈活性的2.5D封裝選項。

FX-7? ASIC的產品擴展包括高達112G HSS、高度密集的片上SRAM和大量片外DRAM介面（LPDDR、GDDR、HBM），包括提高應用靈活性的2.5/3D封裝選項。

格芯的ASIC與其他產品的不同不僅體現在功能上，也體現在起源上。格芯於2015年收購IBM Microelectronics之後，獲得了行業領先的ASIC開發團隊之一，其中包括來自全球的1,000多位設計工程師，以及完成近2,000項ASIC設計的歷史記錄，涉及從關鍵企業網路採用的高端伺服器到低成本遊戲平台的各種應用。

格芯的ASIC業務部首席技術官兼格芯研究員Igor Arsovski表示：「我們的ASIC團隊在廣泛的產品領域都表現出色，從高度複雜的、適用於伺服器和航空航天產品的電子產品，到覆蓋所有高端遊戲平台的高性能、低成本應用。」

「與其他設計公司不同，我們提供廣泛的IP陣列，這些陣列都經受過系統性、廣泛的模型-硬體關聯和HTOL壓力測試，不僅能縮短設計到流片的整個周期，還能提高首次設計成功率。這種嚴格方法確保了即使在經曆數十個工藝節點和超過2,000次ASIC設計之後，我們也仍然能夠為客戶提供ASIC。在汽車領域，還需要注意，我們的ASIC設計採用了先進的原位測試功能，這一點非常重要，因為對於汽車來說，高可靠性是一切的前提。」

Arsovski還提到，因為許多格芯客戶對設計服務的要求都不同，所以格芯提供了全套服務，從全面的統包服務（客戶提供規格，要求格芯提供設計中心、封裝和測試支持），到完全自定義的設計（客戶提供GDS，只要求進行製造）。隨著格芯公司在汽車電子領域不斷發展壯大和提高設計能力，他們將能夠靈活地為客戶提供配套支持。

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