终于来了，第一颗搭上量产车型的中国AI芯片
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文章经授权转自公众号：甲子光年(ID:jazzyear)
2020年6月10日，特斯拉市值突破1800亿美元，超过丰田成为全球市值最高的车企。特斯拉的市销率和苹果、谷歌类似，在资本市场看来，特斯拉不仅仅是一家车企，更是一家科技公司。
远望资本合伙人程浩表示，资本从来都投预期——面对汽车行业百年未有之大变局，新能源只是前菜，智能化才是大餐。
智能化不仅包括已逐渐在各家车企量产车型普及的L2级及更高级别的自动驾驶。进入2020年，智能化的一个新载体正在从概念走向落地，成为Tier1、整车厂和各大出行领域科技公司的兵家必争之地——它就是智能座舱。
智能座舱概念图
智能座舱与自动驾驶相辅相成，长远来说，随着自动驾驶将人类注意力从方向盘和汽车控制上不断解放出来，汽车将真正发展为“第三生活空间”，这意味着它有潜力成为一个充满各种内容的生活、娱乐、办公乃至商业交易场所。
包含屏幕、车载系统、生态软件和内容应用等的智能座舱，将在这个“第三生活空间”中提供智能化的人机交互并成为内容入口，其重要性不言而喻。
同时，智能座舱又相对独立于自动驾驶，即使自动驾驶发展遭遇瓶颈，落地慢于预期，先进的座舱理念仍然可以应用于现阶段的量产车型上，提高乘坐的舒适性、安全性，并成为车型或品牌的差异化亮点。
其中，刚刚于6月21日正式开始发售的地平线与长安合作的SUV新车型UNI-T就是一个典型的案例——这款搭载了地平线AI芯片征程2的汽车是第一款基于国产AI芯片的智能座舱量产车。这也意味着地平线成为了第一个以前装方式，把车规级AI芯片送上量产车型的中国公司。
目前，长安UNI-T预售一个月销量达16527辆，取得了不错的成绩。一个参考是，今年5月，UNI-T所在的15万级SUV销量榜中，只有哈佛H6等排名靠前的5款车型的销量大于这个预售成绩。
本文，「甲子光年」将深度还原UNI-T历时两年的研发、落地全进程。
作为全球第一款搭载国产AI芯片的量产车型，UNI-T的诞生既是一本鲜活的“避坑指南”，也预示着未来智能座舱的发展趋势。
1.智能化“后浪”
2019年，是汽车行业的水逆之年，几乎所有的传统车企巨头都陷入了裁员和利润下滑的困境。
据LMC Automotive的数据，2019年，全球轻型汽车销量9027万辆，较上年减少415万辆，下滑4.4%;其中中国市场下滑尤其明显，全年销量2576.9万辆，较上年下降8.2%;中国新能源汽车年销量更是出现了自2013年以来的首次下滑。
不过，“危”与“机”总是相伴而来。车市的萎靡刺激着传统车企主动思变，寻找更易被消费者察觉和感受的差异化竞争力。
另一方面，技术进步带来的“汽车的消费电子化”，也拉动了智能座舱概念的升温。
如果你关注过每年年初的国际消费电子展(CES)，那么肯定对“CES变半个车展”的说法并不陌生。自2016年以来，很多汽车主机厂和互联网科技公司都会选择在CES发布最新的汽车黑科技，甚至不参加与CES相隔不久的北美车展。
今年的CES上，甚至连老牌消费电子厂商索尼也展出了概念车Vison-S
这背后的大变量是，同在2016年前后，自动驾驶开始了大举商业落地，当开车不再成为车内活动的必须，汽车也从代步工具逐渐向新的生活空间演变。
历史总是在不经意间分个叉，汽车智能化有了自动驾驶这个主干后，智能座舱作为“后浪”也开始迎接自己的时代。
这也让新玩家开始有了“插足”老牌巨头林立的汽车工业的机会。
整车厂方面，出现了以特斯拉、蔚来等为代表的“造车新势力”，试图以AI、ADAS(辅助驾驶)、自动驾驶等新技术成为新Tier1的厂商也纷纷涌现。智能化的汽车需要从半导体到数据技术、到交互技术等一系列新技术的支持，这也是包括智能座舱在内的汽车智能化给市场带来巨大想象空间的原因所在。
以汽车芯片市场为例，在过去，车载芯片被恩智浦、英飞凌、德州仪器、瑞萨电子等传统汽车芯片巨头把控。但随着车内功能不断增多、智能座舱概念逐步成形，运算需求也随之水涨船高，传统车载芯片的性能逐渐显露疲态。
于是高通、英特尔、英伟达等本来主战场在电脑、手机等消费电子领域的芯片玩家，也纷纷切入汽车芯片市场。
同时，在这些转战车载计算的PC和移动芯片巨头之外，Mobileye(被英特尔收购)、特斯拉、地平线等新公司也在趁势发展。
新技术加持下，一个明显趋势是，国内外各整车厂正加速推进智能座舱的量产落地。
在2012年就以Model S的车机大屏引领座舱变革的特斯拉，继续作为先行者推陈出新：其2016年推出的Model 3直接取消了仪表盘和几乎所有的实体键;2019年推出的“Dog Mode”狗狗模式，可以在主人离开的情况下，为留在车内的宠物狗设定适宜的温度。此时，汽车不再只是一个驾驶室，更是一个“智能移动空间”。
2019年特斯拉正式入华带来的鲶鱼效应，又成为了国内汽车厂商发力智能座舱发展的重要拉力。
其中，试图对标特斯拉的新造车势力在打造智能座舱上表现积极。
2019年4月，理想ONE开启预定，配备L2级别自动驾驶系统，搭载4块车规级高清大屏，采用全车语音交互座舱，可精准识别不同位置的乘客发出的语音需求，支持整车OTA(离线升级)升级。
2020年4月，被称为“特斯拉中国门徒”的小鹏汽车发布新车P7，搭载了基本可以替代手机的全新车机系统，可实现每个驾驶位都具备听声辨位能力及多轮语音交互。在过去4年，小鹏汽车建立了超过400人的汽车互联网团队，相当于一个中型以上规模的互联网公司。
而相对稳扎稳打的国内老牌整车厂也不甘示弱。
2019年4月，广汽新能源正式推出Aion S，这是首款搭载了广汽与腾讯联合开发的AI系统的车型，包含语音交互、车机远程控制、手机钥匙等功能。其升级版的Aion S，以及该系列的新车型Aion V也分别于今年3月和6月上市。
在今年6月20日开幕的粤港澳大湾区车展上，比亚迪旗舰车型“汉EV”正式发布，它搭载了Dilink 3.0车机系统及DiPilot智能驾驶帮助体系。
同场发布会上，吉利推出几何C，配有语音控制和远程操控的功能。
在国内一众车厂中，主打智能座舱概念的长安UNI-T是一个值得关注的车型。
这款搭载了地平线征程2芯片的新车已于6月21日正式发售。这也标志着地平线成为了第一个正式开启车规级AI芯片商用的中国公司。
长安UNI-T
其实对包括高通、Mobileye、英伟达、地平线等在内的所有“想上车”的汽车芯片新玩家来说，检验车规级AI芯片商业化进展的最重要标准就是前装量产的进度表。
全球范围内，高通和英特尔已跑在前面，而地平线则拔得了中国公司的头筹。
这场竞赛还有不少后戏可看——就在5月底，芯驰科技发布三款车规级芯片，号称将于明年上车;6月15日，黑芝麻也发布了两款车载芯片，同样把前装量产时间锚定在2021年;而同一天，华为也被报道，已与比亚迪半导体合作，开始探索麒麟芯片在汽车“数字座舱”领域的应用落地。
地平线智能座舱产品线总经理志鸿告诉「甲子光年」，也许很快主打智能座舱的第二款、第三款车型也将面世。回头看，今年很有可能是智能座舱从概念走向落地的关键性时间节点。
2.两年，智能座舱抽枝发芽
在今天，智能座舱从需求、产品功能到技术架构上都在逐渐走向成形。
在需求和产品功能上，如前文所述，汽车未来的发展方向是移动的"第三生活空间”，与之相应的智能座舱形态则需要供丰富的信息、内容和智能化的人机交互。
在产品架构上，智能座舱平台包含硬件和软件两大部分：硬件部分主要是指域控制器和各种芯片等组成的硬件平台;软件部分主要是指由操作系统、Hypervisor(虚拟器监视器)、中间件、支撑工具等组成的软件平台。
而回到UNI-T车型上马研发的2018年，智能座舱还处于概念阶段，标准尚不清晰——作为需求方的整车厂设想模糊，提方案的供应商的看法也不尽相同：
搞纯算法的说“场景你尽管出，算法我全供”;搞互联网的说“车机接入互联网才可以给用户服务”;搞硬件的又说“有了硬件这个基础随便开发”……
众说纷纭下，各供应商都拿出了自己擅长的东西，但从车型本身出发的智能座舱设计却相对匮乏。
某整车厂产品经理告诉「甲子光年」，分歧往往主要是合作双方没有足够的换位思考意识：“大家立场不一样，比如在场景需求上，车厂觉着 AI 公司做个新算法没难度，AI 公司却往往觉着很麻烦。”
怎么让立场与思考方式有差异的双方真正在智能座舱上走到一起?长安和地平线的前装量产合作之路给汽车产业链的参与者们提供了一个极具参考意义的典型案例。
双方的接触始于2018年7月，这家喊出来再次创业的车企想为年轻人打造一款炫酷的车，希望让汽车拥有AI 能力，提升用户体验。但 AI 能解决什么问题，怎么解决，行业内一开始并没想清楚。
唯一明确的大方向是，长安当时已意识到汽车智能化并非顺着自动驾驶等级沿途下蛋，而是从车内到车外的全方位智能化，所以在选择供应商时，长安不仅会考虑技术硬实力，还希望能通过与技术供应商的长期合作建立起对 AI 应用的共识，从而在供应链环节抓住机遇，完成自主可控的体系工作。
此后的8月到10月，双方开始了持续两个多月的需求碰撞，功能清单从100多行缩减到了20行、10行，每一项功能都经过了长安汽车、地平线以及集成商的三方论证。
这个过程之所以焦灼，是因为车内的复杂环境对算法可靠性提出了极高的要求，论证过程不仅要考虑用户需求，也要考虑实现难度。“仅车内视线追踪一项功能就够论证十顿重庆火锅的时间了。”地平线多模交互产品经理浚凯开玩笑说。
经过这一轮碰撞，长安汽车与地平线的共识是，双方要一起朝解决用户核心需求而努力，用浚凯的话来说，他们“产生了革命战友的友谊”。
地平线也改变了最初只希望做芯片和算法提供商的想法，转而与长安联合开发完整的解决方案，以保证项目能够更好地交付量产。
在这一轮AI、数据智能等新一代信息技术落地各行业的过程中，这种科技公司与客户之间的甲乙方关系被淡化，共建关系被凸显的合作模式已成为常态。
长安UNI-T团队与地平线产品人员探讨智能座舱需求
不过合作敲定和方向共识还只是千难万险第一关，真正开始共同研发不久后，双方便在算法选择上遇到了分歧。
3.多模算法，从备胎到转正
分歧首先出现在智能座舱系统的一个核心环节——语音交互上。
语音、语言是人类输出信息最自然且高效的方式之一，用语音对机器下指令，是智能座舱系统不可缺少的部分。
最初，长安的想法是直接使用其他供应商已打磨好的成熟语音方案，地平线却“毛遂自荐”地提出，可以用一种新的多模语音交互方案替代原先的方案。
这一想法起初被长安连续否决了3次——毕竟当时，UNI-T项目才刚启动，计划用于该项目的地平线征程2芯片也尚未流片，即使长安汽车注重创新，但拿一个不存在的产品去挑战别人磨合了两三年的成熟产品，谁愿意冒险?
但地平线仍然觉得值得一搏——因为多模方案在当时的市场上还没有成熟供应商，更重要的是，地平线认为它确实能提升最终用户的体验。
事实上直到现在，目前市面上成熟的语音方案大多仍是单模交互，简单来说就是仅通过感知和处理单一的语音信息来实现交互，其瓶颈是，当要进一步优化整体的输入输出效率、识别正确率和误唤醒时很难有质的突破。
而相较于单模语音交互已大量落地的家居场景智能终端，如智能音箱，车内场景噪音大、人员密集，对语音识别提出了更高要求。
多模交互的优势由此体现——它是一种融合了视觉、语音、情绪等多感官的AI交互方式，在感知语音信息外，还可通过人脸、声纹、唇语识别等更精准地理解人的意图。比如可基于视觉上的唇语识别锁定发出指令的具体对象，调整相应位置的车窗、空调等设备，基于情绪识别进行智能主动抓拍，基于注意力检测提供语音提醒服务等等。
这大大提升了智能座舱最终使用者的人机交互体验。但受限芯片算力与其他应用技术挑战，过去市场上一直没有成熟的落地产品。
有空白就有机会，而且地平线相信，自己的AI芯片确实能支撑多模算法的落地——其设计思路是通过算法+芯片的软硬结合，一方面使芯片提供更强的算力，另一方面针对场景做算法优化，提升算法对算力的使用效率。
于是，面对长安的退堂鼓，地平线提出了一个“给自己挖坑”的方案：长安现有的语音方案继续执行，不过可以采用折中的方式给地平线留一颗单独的语音芯片通道，提供语音+唇动的多模功能，以实现在高噪声场景下免唤醒。
为了打消长安对增加硬件成本的担忧，地平线承诺如果最终产品效果不好，在生产时就不贴这个芯片系统，这对原来的语音通道没有任何影响。地平线希望通过双线并行的方案，给自己的产品争取一个自证机会。
经过多轮反复沟通，“女神”终于给了“备胎”一个机会：好，那就试试吧。
“备胎”的转正之路绝不好走，失败的达摩克利斯之剑时时悬在空中，其中不乏胜败攸关的抉择时刻。
地平线研发团队心里清楚，想要在多模交互市场第一个吃螃蟹，难点不止是打造新算法，还包括对未知方案的探索。
除了新算法研发的复杂性，数据训练和工程化也有极高的难度。地平线系统架构师霍楚告诉「甲子光年」，长安汽车对方案提出了严苛的精度需求，仅多模命令词核心小组这一项功能的数据训练量就达到了 1.25 亿张图，远超大部分算法。花了三个多月，地平线才磨出了能保证音视频识别同步性和一致性的算法。
到2019年4月的上海车展期间，地平线用一个月现场搭出了一台多模交互原型车，这是多模交互第一次从概念到现实，为多模方案的转正成功奠定了基础。
回忆多模命令词的“意外上车之路”，霍楚感慨道：“从备胎到转正，多模融合感知击败传统感知是一场降维打击。”
推出近三个月后，UNI-T 仍然是市场唯一一款真正意义上实现视觉和语音识别融合的量产车型。
除了基于唇语+语音的多模命令词识别外，地平线团队还研发了基于情绪识别进行智能主动抓拍，基于视线检测提供的屏幕唤醒等功能。有趣的是，这些功能并不在早期的产品规划里，而是双方在研发过程中不断碰撞出的新亮点。
除了在算法领域探索未知方案，地平线还遇到了EMC，即电磁兼容的难题，这是整个汽车行业的共性问题。
在诸多汽车企业眼里，EMC有点像“玄学”，看不见摸不着，很难找到干扰信号源头，地平线团队只能通过各种移频、屏蔽或者滤波措施来处理。
“经常干到凌晨，白天和上半夜的实验室约不上，我们就约后半夜，去给他们测整个系统的EMC。在实验室发现异常之后，我们就现场去做调试。”地平线系统架构师霍楚说。
摸着石头过河落地了第一个量产车型的多模交互算法，长安的智能座舱取得了阶段性成果。但在地平线看来，这只是一个开端，更难的一场仗在更底层——算力。
4.算力，是更难的一场仗
事实上，国内智能座舱方案的落地长期处于摆动状态，主要的原因之一就是在“车规级”的要求下，算力瓶颈仍未得到较好解决。
要保证智能座舱的运行，需要摄像头、麦克风阵列、芯片平台与CAN总线(控制器局域网络)等核心硬件元件相互配合。其中摄像头用于人脸与手势识别，麦克风用于获取语音信息，芯片与CAN则负责通信，并将指令下放到输出层。整个框架的完美运行，需要实实在在的算力支撑。
底层算力作为弹药库将直接决定谁能在汽车智能化上跑得更远更久。
理论上来说，如果只看标准性能数据，市场上已有的一些AI芯片算力并不至于捉襟见肘。
以地平线征程2 AI芯片为例，每秒可进行4万亿次AI计算，这样的算力远远超过了现阶段的智能座舱感知需求，甚至还留出了超过1/3的算力冗余，以支持后续数年的OTA更新。
UNI-T产品团队告诉「甲子光年」：“对算力很无感，因为征程2的算力现阶段似乎不管怎么折腾都够用了。”
但光有性能指标上的高算力并不够。芯片从零到一的首装落地充满不确定性，其中一个大挑战是实际场景里的功耗。
具体到UNI-T这款车型上，地平线还遇到了一个棘手的问题，那就是在项目启动初期，长安UNI-T的机壳形状已经确定，当运行车机娱乐系统时，本身的功耗已很大，没有给地平线的AI芯片留更多的面积或更大的散热空间。
木已成舟，地平线选择了从自己的芯片入手想办法解决功耗问题。
第一个手段是从底层设计上遵循软硬结合理念，以实际场景的算法打造可在低功耗条件下满足计算需求的芯片。这让征程2在仅需传统 FPGA十分之一功耗的同时达到了相同的精度要求。
搭载地平线征程 2 AI 芯片的 UNI-T 车机板卡
这是地平线为赋能AI应用着力打造的极致效能，然而这并不意味着实际上车就高枕无忧了。
长安汽车总部所在地，夏天最高气温可达 42 度的火炉之首重庆给地平线的车载AI芯片提出了又一重考验。长安UNI-T产品经理于柳直言，在早期于重庆进行的实际测试中，经常碰到卡顿甚至是运行停顿。
这就涉及到解决功耗的第二个手段——在加速迭代硬件版本的同时对整体系统进行优化，通过提高芯片外围硬件的电路转化效率，以适应空间小、高发热的车机系统。
最后一层挑战在于，面对现有车型，芯片供应商需要尽力降低功耗，但考虑到后续发展，又要留出冗余算力。
这是因为在“软件定义汽车”的趋势下，从车外环境感知到车内智能座舱，都对芯片算力和算法提出了与日俱增的要求。随着智能座舱走过初期落地阶段，智能化程度还将快速爬坡，这意味着对算力需求的进一步提升。
据「甲子光年」了解，小鹏汽车、理想ONE等新造车厂商尤其看中这种未来的可扩展性，有些厂商会向芯片供应商提出需求，把芯片做成可插拔的模块，让用户在一两年之后可以进一步升级。
地平线智能座舱产品线总经理志鸿告诉「甲子光年」：“保障 2～3 年的先发优势，至少需要40%的算力冗余。”
具体到UNI-T这款车型上，一个“无心插柳”的设计，让地平线团队为长安UNI-T也留出了冗余算力——在最初的系统层规划上，地平线是按照前排两名乘客、后排三名乘客的场景设计的。最后因摄像头分辨率的原因，导致后排的乘客的人脸像素占比比较小，所以从产品角度放弃了后排乘客的相应功能，而额外的好处就是算力冗余。
这是一个可以复制的经验。
基于地平线芯片的算法 IP 与工具链，车厂可轻松实现“自己动手，丰衣足食”，使未来的用户也能及时享受前沿的座舱人机交互体验。
5.汽车智能化的新生意
需求和产品功能的摸索之外，地平线和长安的这次合作也积累了商业模式和商业打法上的经验。
在UNI-T智能座舱的整个落地过程中，一个值得玩味之处是，地平线虽然是芯片和算法供应商，但在这次合作中，却做了很多方案商的活儿。为此地平线“额外”投入了很大的精力，遇到了很多看不见的坑。
地平线项目人员在“前线”支持解决 UNI-T 测试过程中遇到的问题，这样的支持贯穿在前装量产的每一个阶段
地平线智能座舱产品线总经理志鸿坦言，经过征程2趟过这么一轮，如果再让我们用征程3提前启动一个这样的前端项目，可能会慎重很多，毕竟过程太磨人。
但对于“智能座舱”前装量产这类相对空白的领域，这样的探索又在所难免。因为光有芯片和算法还不足以保证项目的量产交付，包括热设计、整机功耗、EMC等问题都是方案顺利落地不得不考虑的因素。
这种看起来并非芯片、算法等技术供应商本意的“附加服务”是必须的吗?对科技公司有什么好处?
地平线团队举了一个例子。他们最近正在接触某车厂，帮助其车型设计新功能点，而这些功能在地平线给长安设计的另外一款车型里都已具备。
所以，对踩过一趟坑的地平线来说，哪些东西能做，哪些不能做，该怎么量产，已经相对“轻车熟路”。这就是“附加服务”对蓝海市场的价值：在新地图里刷经验。
“近两年的前装量产路就像本鲜活的“避坑指南”。从硬件的方案设计，到工具链版本的不断升级，到算力一个一个去压，问题太多太多了，是经验总结，也是为更多厂商合作提供前车之鉴。”地平线多模交互产品经理浚凯感慨道。
地平线认为，这种先发经验将继续帮助他们在前装智能座舱市场上获得优势。
这一整趟跑下来，地平线也积累了一些“汽车智能化”的生意经。
目前，地平线在ADAS、自动驾驶、高精地图等智能驾驶领域，已与长安、红旗、福瑞泰克、奥迪、佛吉亚、SK电讯、理想等多个客户达成合作。
具体到商业模式上，为保证项目顺利落地，附加的咨询和整体系统服务会获得芯片、算法外的一笔研发费用。
而提供系统未来升级所需要的“工具链”，则构成了整个项目中科技公司的另一笔收入。
到车载芯片部分，则是大家相对熟悉的行业老规矩：与汽车销量挂钩获得芯片销售收入。
总结而言，对地平线这样的新供应商来说，他们的业务不仅包括交付车规级芯片和算法解决方案，同时也提供技术服务，以赋能车企构建自己的AI能力。
种瓜得瓜，长安UNI-T团队与地平线用两年时间打造出了一张智能化的名片，这也开启了地平线车规级AI芯片前装量产的元年。
作为人类社会最为复杂的消费级工业产品，已经诞生了130多年的汽车正经历着一场“由传统手机向智能手机”式的转变，它将诞生一个不亚于“智能手机”的大机会。
在越来越强大的 AI 芯片、5G 等技术加持下，智能汽车仍会不断演化，而如何借助人工智能让汽车更聪明、让人机交互更自然，将是整个汽车产业链思考的焦点。
作为这个“大转变”的重要一环，智能座舱的后浪才刚开始翻滚。
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