10月28日下午3:36,國內首顆7nm車(chē)規級座艙芯片“龍鷹一號”成功流片來(lái)到芯擎科技的上海實(shí)驗室。不到半小時(shí),“龍鷹一號”被順利點(diǎn)亮。與此同時(shí),這顆芯片也被送到了吉利汽車(chē)集團CEO淦家閱的辦公室里。日前,在“智能吉利2025”戰略發(fā)布會(huì )上,淦家閱說(shuō):“這顆芯片完成車(chē)規級認證后,明年即將量產(chǎn)?!?/span>這也就意味著(zhù),吉利布局多年的自研芯片正在走向成熟:億咖通、安謀中國注資成立僅2年多的芯擎科技首顆芯片成功流片后,將在明年三季度實(shí)現量產(chǎn),明年年底實(shí)現前裝上車(chē)。在智能汽車(chē)的浪潮中,吉利已經(jīng)站在了時(shí)代前沿。在“龍鷹一號”流片成功后,車(chē)東西第一時(shí)間采訪(fǎng)到了芯擎科技CEO汪凱博士,他向車(chē)東西講述了芯擎科技創(chuàng )立故事,同時(shí)也首次透露了“龍鷹一號”的研發(fā)歷程和量產(chǎn)裝車(chē)細節。在芯擎科技不到300人的研發(fā)隊伍中,此前成功流片的芯片數量達到200多顆,幾乎人均一顆芯片。與此同時(shí),“龍鷹一號”的性能能夠對標同為7nm制程的高通8155芯片,達到行業(yè)頂尖水平。 那么,“龍鷹一號”流片成功背后,還有哪些不為人知的細節?性能表現究竟如何,量產(chǎn)裝車(chē)計劃是怎樣的?吉利汽車(chē)對自研芯片的野心到底有多大?車(chē)東西與汪凱博士進(jìn)行深入交流后,找到了問(wèn)題的答案。
不到三年流片成功 首批芯片全部點(diǎn)亮
從2018年9月芯擎科技成立,到近期流片成功,“龍鷹一號”的實(shí)際研發(fā)時(shí)間還不到三年。“龍鷹一號”以7nm制程打造,在83平方毫米的芯片內,集成了88億晶體管。如果與一顆頂級的7nm芯片——蘋(píng)果A13 Bionic相比,蘋(píng)果在98.5平方毫米的面積里,僅集成了85億晶體管,“龍鷹一號”的晶體管密度甚至比蘋(píng)果最強的7nm芯片A13還要高。 談到為什么要做一顆7nm芯片,而非國內汽車(chē)芯片行業(yè)常見(jiàn)的16nm或更大制程的芯片,汪凱博士認為,最根本的原因是汽車(chē)智能座艙對算力的需求越來(lái)越高。
▲芯擎科技CEO兼董事汪凱博士
目前,在智能座艙芯片中,僅有少數采用7nm制程,其中一款明星產(chǎn)品就是高通的8155芯片。今年,這顆芯片已經(jīng)搭載進(jìn)入吉利星越L、廣汽埃安LX、小鵬P5、威馬W6等多款量產(chǎn)車(chē)中。先進(jìn)制程、高算力智能座艙芯片的出現,目的就是為了“干掉”車(chē)內的手機支架。
因此,在芯擎科技成立之初,研發(fā)團隊就已經(jīng)明確了研發(fā)7nm智能座艙芯片的目標,并且設定了研發(fā)時(shí)間表。汪凱博士表示,相對于研發(fā)10nm+的芯片,7nm芯片的研發(fā)有非常多的挑戰。面臨最直接的問(wèn)題就是,有沒(méi)有公司能造?汪凱博士透露,“龍鷹一號”為臺積電代工生產(chǎn),而能使用臺積電7nm產(chǎn)線(xiàn)的汽車(chē)芯片企業(yè),國內僅有芯擎科技一家。同時(shí),芯片成本同樣需要考慮。汪凱博士介紹,在大規模生產(chǎn)階段,7nm芯片的成本并沒(méi)有顯著(zhù)變化,反而是研發(fā)流程的成本會(huì )相對較高。而將研發(fā)成本分攤在每一顆芯片中,其實(shí)7nm芯片在性能和成本上達成了平衡。在解決外圍困難之后,研發(fā)團隊的7nm芯片設計經(jīng)驗也是一個(gè)難題。汪凱博士做了一個(gè)形象的比喻:“如果一個(gè)建筑師之前只會(huì )蓋10層的樓房,那如果要建100層的樓房是難以完成的?!边@也就要求,芯擎科技的7nm芯片研發(fā)團隊既要有豐富的芯片研發(fā)經(jīng)驗,還要懂車(chē)規芯片的設計流程。因此,在2019年4月汪凱博士加盟芯擎科技時(shí),打造了一個(gè)七八十人的核心研發(fā)團隊,都是汪凱博士在芯片行業(yè)從事研發(fā)幾十年形成的骨干力量。按照汪凱博士的話(huà)來(lái)說(shuō):“這是一個(gè)能打硬仗的團隊?!比缃?,芯擎科技研發(fā)團隊已經(jīng)擴大到接近300人。先說(shuō)這個(gè)團隊的構成,研發(fā)人員大多有飛思卡爾、AMD、高通、英偉達、瑞薩電子、海思、展銳等國內外頭部芯片企業(yè)的研發(fā)經(jīng)歷。在加入芯擎科技之前,許多研發(fā)人員已經(jīng)有10~15年的芯片行業(yè)研發(fā)經(jīng)歷。在芯片架構、設計,以及軟件架構、設計的專(zhuān)家匯集在芯擎科技之后,研發(fā)進(jìn)度明顯更快。汪凱博士介紹說(shuō):“芯擎科技擁有的核心團隊,讓芯片研發(fā)的時(shí)間至少縮短2年?!?/span>就在上周四(10月28日),“龍鷹一號”首批芯片流片返回芯擎科技的上海實(shí)驗室。汪凱博士說(shuō),這顆芯片像是整個(gè)團隊的小寶寶,在出生前,我們每個(gè)人心里都非常緊張。在芯片返回實(shí)驗室前,實(shí)驗室的PCB板已經(jīng)做了很多輪測試,保證外部硬件的性能表現。“僅用了不到半小時(shí)時(shí)間,芯片上電之后順利點(diǎn)亮,所有人都非常激動(dòng)。尤其是看到系統在屏幕上跑起來(lái)的時(shí)候,大家歡欣鼓舞?!蓖魟P博士這樣描述道,“第一顆芯片順利點(diǎn)亮之后,第二顆也能跑起來(lái),第一批返回接近20顆芯片,運行都沒(méi)有問(wèn)題?!?/span>三天后,也就是10月31日,吉利汽車(chē)宣布了“智能吉利2025”戰略,并首次亮相了“龍鷹一號”。 談到芯擎科技為什么能有這么快的研發(fā)速度,汪凱博士說(shuō)道,團隊實(shí)力強大、團隊研發(fā)效率高,以及團隊非常堅定地做7nm芯片是獲得成功的關(guān)鍵。說(shuō)到底,做芯片必須要一個(gè)強大的團隊。
汪凱博士說(shuō):“造芯片一定要從比較高的位置開(kāi)始做,第一,能在行業(yè)中能起到領(lǐng)軍作用;第二,能有好的毛利收入;第三,好的平臺才能吸引更多好的人才做出好的產(chǎn)品?!?/span>
性能對標高通旗艦 吉利將大范圍裝車(chē)
吉利汽車(chē)集團CEO淦家閱的演講中,首次公布了“龍鷹一號”的參數。這顆芯片采用7nm制程,芯片面積僅有83平方毫米,集成了87層電路、88億個(gè)晶體管。 這顆7nm SoC,就是要全方位對標高通的8155芯片?!褒堹椧惶枴钡腃PU算力能夠達到90~100K DMIPS,GPU算力900+GFLOPS,NPU算力達到8TOPS。此外,還有顯示處理器VPU、DDR5內存、PCIe 3.0通道、UFS存儲以及DSP處理器等。
“龍鷹一號”的CPU采用Arm Cortex-A76核心,擁有很強的整數和浮點(diǎn)運算性能,能夠輔助提升機器學(xué)習時(shí)的綜合性能。此外,更高的主頻能夠以非常優(yōu)秀的效能比實(shí)現計算。
GPU部分采用多核心策略,通過(guò)提升微架構效率,并且配置大容量的緩存。在相同的時(shí)鐘速度下,浮點(diǎn)運算、紋理和像素吞吐量都得到更好的提升。此外,“龍鷹一號”還配備了一個(gè)顯示處理單元(VPU),通過(guò)在固定功能硬件中進(jìn)行迭加、旋轉、高品質(zhì)縮放等圖像處理任務(wù),能夠減少GPU的工作負載,圖像顯示會(huì )更加絢麗。在A(yíng)I性能方面,“龍鷹一號”專(zhuān)用AI處理器,采用適用于A(yíng)I算法的指令集,通過(guò)指令驅動(dòng)向量處理單元、固定AI算法處理單元,能夠實(shí)現復雜網(wǎng)絡(luò )的組合的操作。例如,在A(yíng)R導航內可以高效識別出道路標識、交通標識,并可以有效準確的實(shí)現對象分離操作。汪凱博士介紹,“龍鷹一號”不僅會(huì )負責中控屏幕的計算與顯示,還會(huì )負責汽車(chē)儀表、功能屏幕甚至HUD的顯示?!褒堹椧惶枴敝С州斎?1路相機數據,最高可支持7塊高清顯示屏顯示。這就要求,芯片的性能以及安全性、穩定性方面都要有優(yōu)秀的表現。在實(shí)際應用中,“龍鷹一號”會(huì )同時(shí)運行三個(gè)操作系統,分別是儀表的RTOS操作系統、HUD的Linux系統以及中控屏幕的安卓系統。汪凱博士對“龍鷹一號”的性能非常有信心:“國內肯定沒(méi)有比我們這么好的芯片,如果要做出來(lái),至少是三年以后?!?/span>汪凱博士透露,“龍鷹一號”流片成功后,將持續做性能優(yōu)化以及安全性、穩定性驗證。明年三季度,“龍鷹一號”將實(shí)現量產(chǎn),明年年底就會(huì )前裝量產(chǎn)上車(chē)。他說(shuō)道:“目前,芯擎科技的部分研發(fā)團隊已經(jīng)投入到下一款產(chǎn)品的研發(fā)中。其他研發(fā)人員正在對流片成功的‘龍鷹一號’進(jìn)行性能測試和軟件調優(yōu)?!?/span>談到量產(chǎn)上車(chē)的首款車(chē)型,汪凱博士表示現在已經(jīng)確定是吉利旗下的一款車(chē)。他說(shuō)道:“吉利旗下的熱門(mén)車(chē)型,包括領(lǐng)克在內的子品牌都會(huì )搭載我們的芯片?!?/span>吉利實(shí)現造芯夢(mèng) 中國是ARM上車(chē)突破口
2016年,李書(shū)福和沈子瑜共同創(chuàng )立了億咖通科技,聚焦車(chē)載芯片、智能座艙和智能駕駛等技術(shù),打開(kāi)了吉利汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)的大門(mén)。2018年,億咖通看到了汽車(chē)智能化、電氣化的價(jià)值,而這些價(jià)值需要自研芯片實(shí)現。與此同時(shí),特斯拉等智能化領(lǐng)域領(lǐng)先的車(chē)企已經(jīng)開(kāi)始布局自研芯片。汽車(chē)行業(yè)內逐漸形成一個(gè)共識,要讓汽車(chē)實(shí)現功能上的差異化,必須要自研芯片。汪凱博士介紹,當時(shí)安謀中國(ARM中國)同樣有進(jìn)入汽車(chē)領(lǐng)域的意愿。然而,歐洲和美國兩大汽車(chē)市場(chǎng)的汽車(chē)芯片巨頭非常強勢,ARM的先進(jìn)IP難以進(jìn)入汽車(chē)行業(yè)。因此ARM找到了中國這個(gè)突破口,希望能夠將其先進(jìn)IP應用于汽車(chē)。2018年底,億咖通和安謀中國等公司共同出資成立芯擎科技,公司專(zhuān)注于設計、開(kāi)發(fā)并銷(xiāo)售先進(jìn)的汽車(chē)電子芯片。汪凱博士介紹,“龍鷹一號”中除了大的IP是使用ARM的核心之外,有很多都是自研的。汪凱博士說(shuō)道:“芯片最重要的是架構,需要在設計的時(shí)候做進(jìn)優(yōu)秀的核心。在‘龍鷹一號’中創(chuàng )新型的IP已經(jīng)申請授權?!?/span>2019年4月,汪凱博士加盟芯擎科技,并出任CEO。加盟芯擎科技之前,汪凱博士曾任華芯通半導體首席執行官,SanDisk亞太區銷(xiāo)售副總裁,Freescale半導體銷(xiāo)售和市場(chǎng)副總裁兼亞太區總經(jīng)理,在芯片行業(yè)從事研發(fā)工作已經(jīng)近30年。目前,芯擎科技在武漢、北京、上海以及美國都設立了研發(fā)中心。汪凱博士介紹,幾個(gè)研發(fā)中心是根據人才的特點(diǎn)和專(zhuān)長(cháng)安排分工,且都有軟件、硬件團隊。其中北京、上海研發(fā)中心的各有上百名研發(fā)人員,武漢研發(fā)中心有六七十人。芯擎科技已經(jīng)有了明確的產(chǎn)品規劃。汪凱博士透露,接下來(lái)芯擎科技將自研自動(dòng)駕駛芯片,面向L2/L3級自動(dòng)駕駛。而對于未來(lái)汽車(chē),汪凱博士認為會(huì )是一個(gè)移動(dòng)的服務(wù)器,芯擎科技未來(lái)會(huì )做汽車(chē)大腦,也就是車(chē)載中央計算芯片。在芯擎科技的規劃中,還有中央網(wǎng)關(guān)處理器和車(chē)規級MCU。也就是說(shuō),芯擎科技要做汽車(chē)會(huì )用到的大部分主要芯片。吉利汽車(chē)集團CEO淦家閱此前表示,2024到2025年,吉利會(huì )陸續推出5納米的車(chē)載一體化超算平臺芯片,以及高算力自動(dòng)駕駛芯片,算力達到256TOPS。結語(yǔ):國產(chǎn)汽車(chē)芯片加速邁進(jìn)先進(jìn)制程
在智能汽車(chē)大潮中,車(chē)企已經(jīng)認識到軟件和服務(wù)的重要性,然而硬件同樣也是重要一環(huán)。2019年,特斯拉推出自研自動(dòng)駕駛電腦Hardware 3.0,至今仍是汽車(chē)行業(yè)的頭部自動(dòng)駕駛硬件,同時(shí)也能實(shí)現更多自動(dòng)駕駛功能,自研芯片的意義不言而喻。近年來(lái),國內芯片行業(yè)遭遇挫折,也正催生一批汽車(chē)芯片的新勢力。除芯擎科技外,地平線(xiàn)、黑芝麻智能、芯馳科技等芯片企業(yè)也正將智能座艙、自動(dòng)駕駛、中央網(wǎng)關(guān)芯片帶入汽車(chē)行業(yè)。國內汽車(chē)芯片業(yè)正一步步邁向先進(jìn)制程,造芯夢(mèng)正逐步實(shí)現。