前言:
自 2019 年 5月内部成立智能汽车解决方案事业部(Car BU)以来,华为的「车速」明显加快。
特别是进入到 2020 年后,华为智能汽车事业部各条产品线可以说是捷报频传。
2 月,华为 MDC 智能驾驶计算平台以及智能电动平台(mPower)先后拿到了ISO 26262 功能安全管理体系认证;
4月,华为高阶自动驾驶解决方案(ADS)也顺利通过了汽车行业功能安全管理体系 ASIL D 认证;
5月,华为又携手 18 家车企成立了「5G 汽车生态圈」,意在加速 5G 技术在汽车上的商用进程。
可以说,经过一年多的积累,华为智能汽车事业部在智能座舱与自动驾驶领域已经建立起了一套较为完善的软硬件产品体系。
未来这些产品将逐个进入「上车」进程。
如果从更底层来看,华为智能汽车的这套产品体系最为核心的部分,一定是华为自研的芯片,其中就包括构建起 MDC 智能驾驶平台的 AI 芯片昇腾以及高性能CPU 鲲鹏,还有应用在智能座舱层面的 5G 通信芯片巴龙 5000。
芯片可以称得上是未来智能汽车最关键的「增量部件」。
昇腾、鲲鹏和巴龙的这 3 款芯片,很可能成为华为在智能汽车产业中成败的胜负手。
智能驾驶平台芯片:昇腾 310 + 鲲鹏 920
2018 年 10 月,华为在全连接大会上推出了MDC 600智能驾驶计算平台。
这个平台全面集成了华为自研的芯片,包括 CPU 芯片、AI 芯片、ISP 芯片和SSD 控制芯片等。
其中,AI 芯片为「昇腾(Ascend)310」,CPU 芯片为「鲲鹏 920」。
智能驾驶汽车中,包含四个核心子系统:传感器、计算平台、执行器与应用算法。
华为MDC( Mobile Data Center: 移动数据中心)定位为智能驾驶的计算平台。
此平台集成了华为在ICT领域30多年的硏发与生产制造经验,搭载智能驾驶操作系统AOS、VOS及MDC Core,兼容AUTOSAR,支持L2+~L5平滑演进, 结合配套的完善工貝链,客户或生态合作伙伴可灵活快速的开发岀针对不同应用场景的智能驾驶应用。
华为MDC平台致力于通过底层技术与架构创新,坚持“平台+生态”的在战略,为智能驾驶产业提供高性能、高安全、高可靠、高能效、确定性低时延、开放生态的具有“四高一低一开放”优势的智能驾驶计算平台,系列化硬件、一套平台软件、前向兼容,帮助客户及生态合作伙伴能力持续积累与保护历史投资,让客户造好车、用户用好车,使能智能驾驶进入快车道。
1、标准化计算平台
华为MDC平台遵循平台化与标准化原则,包括:
平台硬件、平台软件服务、功能软件平台、配套工貝链及端云协同服务,支持组件服务化、接口标准化、开发工具化;
软硬件解耦,一套软件架构,不同硬件配置,支 持L2+~L5的平滑演进,保护客户或生态合作伙伴的应用软件开发的历史投资。
1.1 异构算力
智能驾驶涉及到感知、融合、定位、决策、规划、控制等多个环节,不同环节所需算力类型不同。
比如激光雷达的点云数分处理,需要大量CPU算力,摄像头数据则需要AI箕力才能快速处理,在定位、决策、规划、控制等强逻辑处理的环节又需要CPU算力。
智能驾驶需要多样化的异构计算能力,MDC平台硬件集成貝有CPU与AI计算能力的强大SoC芯片,为智能驾驶提供可扩展的异构算力 。
1.2 软件与工具链
在MDC平台硬件上,运行着创新研发的智能驾驶操作系统AOS、VOS及MDC Core,并配套提供完善的开发工具链:
AOS与VOS:基于通过CC EAL5+安全认证的商用OS内核,符合ASIL D的功能安全架构和安全机制要求,用户态分布式实时通信架构,保障上层应用的确定性低时延,兼容主流POSIX标准接口和主流基础库。
MDC Core:对外开放提供
Classic AUTOSAR与Adaptive AUTOSAR、功能安全、网络安全及OTA升级等100多个API服务,覆盖了上层智能驾驶应用的开发、调测、部署、运营等全生命周期的核心流程;
支持主流的AI框架及1000多个AI算子;
同时还对外提供功能软件框架及规范。
定义了智能驾驶基本算法组件间开发接口,以提升应用场景与算法组件的研发效率与组合灵活性,方便上层应用的感知、融合、定位、决策、规划、控制等算法进行组件化的开发。
工具链:提供安全可信,高效便捷,灵活开放的应用开发端到端工具集,支持可视化&拖拽式操作及自动代码生成,可一站式开发、测试、调优,帮助客户或生态合作伙伴快速开发满足
AUTOSAR规范的智能驾驶应用:
• Mind Studio:支持Al算子开发、调试调优,仿真及运行,提供离线模型转化与自定义算子开发功能。
Configurator:基于AUTOSAR规范的ARXML配置工貝,提供模块化配置、模型关系图形化,拖拽式配置、配置项校验等功能。
• MDC Development Studio:集成开发环境,提供工程管理、代码自动生成、编辑编译、调试运行,远程部署,UT管理、性能能析、平台软件管理等功能。
Diagnosis Tool:
基于AUTOSAR的诊断调试工具,提供视频回放、故障诊断、关键指标测量、软硬件拓扑展示,Licensees管理、版本升圾等功能。
ApplicationVisualizer:基于AUTOSAR的可视化调测工貝,提供智能驾驶应用常用数据和用户自定义数据的2D/3D可视化显示功能。
基于华为MDC平台的演作系统、平台软件与功能软件中间件,均对外提供标准的开放API与SDK开发包, 结合简单易用的工具链,助力客户或生态合作伙伴硏发效率堤升,实现智能驾驶应用的快速开发、调测、部署与运行。
1.3 车路云协同
智能驾驶场景复杂多变,十字路口车辆混行以及极端天气等环境下,单纯依靠单车智能难以精确应对,车路协同是业界普遍认可的提升智能驾驶能力、降低单车智能驾驶成本的技术方向。
华为MDC平台貝有云端训练与仿真服务、V2X车路协同服务、OTA升级服务与远程告警与诊断服务,从而保障基于华为MDC平台的智能驾驶应用,可通过“车-路-云”三级架构,随技术升级而不断优化完善,始终为用户带来更新、更安全的智能驾驶使体验,为客户带来更高效的运营管理效率。
训练与仿真服务:
华为MDC平台支持路测数据远程上传,如智能驾驶状态下人为接管场景、交通事故场景或自定义触发规则时产生的关健数据,进行结构化处理后上传至云端并进行算法训练或仿真;
支持客户或生态合作伙伴根据路测数据创建新的场景库,并训练自己的算法模型进行仿真测试。
车路协同服务:V2X作为车辆外部环境感知设备可向华为MDC平台提供数据,包活I2V数据(如信号灯、路测摄像头等),供规划算法参考使用;
V2V数据(如周边车辆横向或纵向运动意图数据等), 供决策、规划与控制算法参考使用。
华为MDC平台可向外传输本车感知到的数据,由边缘服务器向其它车辆提供广播服务。
OTA升级服务:智能驾驶技术当前处于不断的迭代升级中,软件与应用算法需持续优化升级,云端可向华为MDC平台提供软件(如OS、平台软件)及应用算法的OTA升级服务。
远程告警和诊断服务:华为MDC 平台与车联网云服务形成联合方案,实现对智能驾驶车辆的远程监控、远程管理与智能化运营,以及故障数据的上报、远程诊断与故障定位等。
1.4 车规级安全
安全是智能驾驶的基本要求。
华为MDC平台从信息安全、功能安全与车规及流程管理三大维度,构建立体式多层次安全防护体系,保护用户隐私数据安全,保障驾驶过程安全可靠。在组织内部,持续强化安全意识,并将安全植入分析、设计、诊断等流程的不同环节落实,实现从系统、硬件、软件、集成验证等多个层次的安全能力,满足业界通用的汽车安全认证标准。
信息安全:通过STRIDE信息安全威胁方法论,全面分析信息安全威胁,识别关键资产、识别风险并定义风险级别,从物理安全、网络安全、主机安全、应用安全、数据安全等5大维度构建8大安全框架,从传感器接入面威胁、智能驾驶应用软件面威胁、车载网路面威胁、调测面威胁、云端威胁、运维威胁等六大方面,进行全面的安全威胁分析与技术实施方案应对。
1.5工业标准化
华为MDC平台坚持工业标准化的理念,通过标准化统一行业语言,降低产业链生态合作伙伴的参与门槛,让智能驾驶整体解决方案的各个部件的实现与定义相分离,提升解决方索的通用性与可移植性,有利于整个产业提升开发效率、降低开发成本。
物理特性标准化
华为MDC平台是系列化产品,支持直流电12V或24V,采用统一的标准尺寸,长宽为300200mm。
为了预留线缆弯曲和装卸操作空间,推荐安装空间为400350120mm,客户在车辆研发早期可预留此标准尺寸的空间位置。考虑到电辐射、振动、温度、空间大小、可扩展性、线束长度与减重等影响因素,华为MDC平台建议安装在乘用车的副驾驶手套箱或脚踏板下方位置,以在合理的经济性与用户体验之间达到最佳平衡。
硬件接口标准化
华为MDC平台支持智能驾使相关的多种传感器、执行器、IVI或T-Box等周边模块的接入,包括摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达、组合定位等,支持丰富、灵活可变的主流硬件标准化接口(如GMSL、CAN、CAN-FD、Automotive-Ethernet等),供广泛的兼容性与选译灵活性。
功能软件接口开放
华为MDC功能软件基于SOA架构,遵循AUTOSAR规范,定义了智能驾驶基本算法组件(如感知算法组件、融合算法组件、定位算法组件、决策算法组件、规划算法组件、控制算法组件等)的调用框架与组件之间的软件接口。上层场景应用可以灵活选择不同的算法组建组合。实现具体的场景应用功能。华为已与多家行业组织、OEM及生态合作伙伴研讨制定了功能软件框架与接口规范,并在多个智能驾使应用场景中实践落地。
2、开放合作生态
2.1 三大类合作伙伴
智能驾驶产业处于高速发展期,市场机会巨大,产业链复杂目周期长,华为MDC坚持“平台+生态”战略,将MDC打造成智能驾驶产业的“黑土地”,积极与产业链各参与方充分合作,发挥各自优势,强化产业链协同效应,构建完整的智能驾驶解决方案,快速推动智能驾驶规模化商用。
传感器合作:华为MDC平台提供丰富的标准化传感器接口.可以支持摄像头,激光雷达,毫米波雷达,超声波雷达等传感器的接入,能够覆盖绝大部分智能驾驶场景对传感器的需求;华为MDC平台将与传感器厂家在接口,协议,车规等方面通力合作,推动传感器产业尽快成熟。
执行器合作:华为MDC平台支持与线控底盘接口对接,实现智能驾驶大脑对车辆的安全控制,华为MDC平台将与线控底盘方案厂商共同协作,推动实现更加安全的的智能驾驶解决方案。
应用算法合作:智能驾驶应用场景丰富,不同场景对应用算法要求各不相同,华为MDC平台提供标准API与开放SDK,简单易用的平台软件及开发工贝链,支持不同应用场景的智能驾使解决方案的快速开发。
2.2 资源与权益
伙伴赋能培训 :华为将提供MDC平台产品说明文档、开发工具链、API说明文档、示范样例、系统迁移指导等材料,结合与生态合作伙伴的互动,面向主机厂,系统方案集成商,零部件方案供应商等开展线下相关专场培训、开发者沙龙、公开课等生态赋能活动。同步也建设生态社区提供线上培训与交流资源,供广大开发者随时随地学习与使用华为MDC平台。
联合解决方案: 华为MDC平台团队对于价值生态合作伙伴,将支撑开发联合解决方案,针对市场的应用需求,项目需求等,构建有竞争力的联合解决方 案,华为MDC平台将根据需求提供相应的资源保障方案的开发测试等工作。
商业项目拓展 :对于生态合作伙伴的商业项目,华为MDC平台团队在项目拓展过程中为生态合作伙伴提供一系列能力和资源支持,协助联合解决方案的销售与交付。
联合营销推广 :对基于华为MDC平台的生态合作伙伴的智能驾驶解决方案,根据解决方案成熟度与商业价值的评估,华为可与生态合作伙伴在双方授权的情况下挙办联合发布会、PR宣传等形式的联合営销活动,以协助解决方案的市场推广。
标准合作推进 :为了更好的促进产业发展,基于华为MDC平台的智能驾驶解决方案将遵循产业已有的规范和标准,推动产业链上下游共同推动相关规范和标准的研究制定。
附录:
昇腾 310 是一款主打低功耗的端侧芯片,采用的是 12nm 制程工艺,其最大功耗仅为 8W,算力达到了 16 TOPS,能效比为 2 TOPS/W,明显优于业界的平均水准。
这款芯片由台积电负责代工生产。
华为 MDC 600 上搭载了 8 颗昇腾 310。如果两块 MDC 600 并联,其最高算力能做到 352 TOPS,功耗为 300W。
作为一款 AI 芯片,昇腾 310 的一大亮点就是采用了达芬奇架构(Da Vinci)。
这个架构是华为自研的面向 AI 计算特征的全新架构,采用了 ARM 核心+AI 加速器的方式,官方称具备高算力、高能效、灵活可裁剪的特性。
具体来说,达芬奇架构采用 3D Cube ,针对矩阵运算做加速,大幅提升单位功耗下的 AI 算力,每个 AI Core 可以在一个时钟周期内实现 4096 个 MAC 操作,相比传统的 CPU 和 GPU 可实现数量级的提升。
同时,为了提升 AI 计算的完备性和不同场景的计算效率,达芬奇架构还集成了向量、标量、硬件加速器等多种计算单元,同时支持多种精度计算,支撑训练和推理两种场景的数据精度要求。
事实上,华为在自研达芬奇架构之前就开启了 AI 芯片的开发。
2017 年 9 月华为推出了号称是「全球首款手机 AI 芯片」的麒麟 970,这款芯片上集成了寒武纪(Cambricon)的 AI 模块寒武纪 1A。
后来,由于寒武纪的 AI 模块无法支持全场景应用等因素,华为结束了与寒武纪的短暂合作,转而自研 AI 芯片模块,这才有了达芬奇架构以及后来的AI 芯片昇腾。
从这一插曲也能看出,华为对于关键技术的态度是:牢牢掌握在自己手中,而非仰人鼻息。
华为 MDC 计算平台除了有 AI 芯片昇腾 310 外,还有一颗主 CPU 芯片负责通用计算任务。
这颗芯片就是华为在 2019 年 1 月发布的「鲲鹏 920」,采用的更为先进的 7nm 制程工艺,号称是业界基于 ARM 架构的最高算力芯片。
在「上车」进程方面,搭载了昇腾 310 和鲲鹏 920 的华为 MDC 智能驾驶计算平台已经签下了超过18 家客户,上汽、吉利、江淮、一汽红旗、东风汽车、苏州金龙、新石器、山东浩睿智能等企业都位列其中。
在智能驾驶之外,华为智能汽车事业部还有一个重要的业务板块就是智能座舱,车辆座舱要实现智能化,必然少不了网络通讯的接入。
车联网、车路协同的发展,也离不开 5G 技术的加持。
2、智能座舱 5G 通信芯片:巴龙 5000
作为华为的通信基带芯片品牌,巴龙系列芯片(命名取自西藏巴龙雪山)已经走过了十多个年头。
3G 时代,巴龙的上网卡将华为推入了全球顶级运营商的行列;
4G 时代,巴龙芯片系列是 LTE 产业发展进程中的里程碑,标志着 LTE TDD/FDD 进一步走向融合,推动实现 LTE TDD/FDD 网间全球漫游;
5G 时代,巴龙在 3GPP 标准冻结后,第一时间发布了全球首款 5G 商用芯片Balong 5G01。
华为在 2019 年的世界移动通信大会上发布了最新的 5G 多模终端芯片Balong 5000,这款通信基带芯片体积小、集成度高,能够同时实现 2G、3G、4G 和5G 多种网络模式,具备能耗更低、延迟更短等特性。
另外,巴龙 5000 采用 NSA(非独立组网)和 SA(独立组网)的双兼容架构,可以灵活应对 5G 产业发展不同阶段下用户和运营商对硬件设备的通信能力要求,包括手机终端、车载终端、物联设备等。
巴龙 5000 芯片的推出,让华为在车载 5G 芯片领域占得先机。而其在基带芯片领域最大竞争对手的高通,目前仍没有相似的产品推出。
为了进一步推广车载端巴龙 5000 5G 通信芯片的应用,华为于 2019 年 4 月上海车展上发布了基于前者的 5G 汽车模块 MH 5000。
据测试,MH5000 的最高下行峰值速率达 2Gbps,最高上行峰值速率为230Mbps,这样的速率可以让车载端秒下高清电影成为可能。
华为在 MH5000 发布当时表示,「作为未来智能汽车的重要通信产品,这款汽车模块将推动汽车行业迈向 5G 时代。」 这一 5G 汽车模块的诞生后,市面上又多了一个众多车企争抢的头衔:「首款 5G 汽车」。
现阶段,已确认搭载华为这一模块的车型包括了北汽新能源的高端纯电 SUV 车型Arcfox α-T、广汽新能源的Aion V以及上汽荣威的全新 R 标车型Marvel R。
华为已经联合 18 家车企成立了「5G 汽车生态圈」,这意味着未来还会有更多搭载巴龙 5000 芯片的「5G 汽车」面世。
往更长远看,业内大部分观点认为,高带宽、低时延的 5G 技术将是实现自动驾驶的关键。搭载 5G 芯片的车辆实现网络连接后,在车路协同(V2X)、自动驾驶的能力上也将更上一层楼。
3、华为芯片代工格局
华为的芯片产品非常丰富,这也使得华为在芯片设计与制造上的选择趋于多元化。
华为目前拥有全球排名第十的半导体厂商海思(HiSilicon),海思 2020 年第一季度的营收达到了 26.7 亿美元。
自 2004 年成立以来,海思已经建立起了完善的芯片产品体系,包括 SoC 芯片(麒麟系列)、AI 芯片(昇腾系列)、服务器芯片(鲲鹏系列)、5G 通信芯片(巴龙、天罡系列)、路由器芯片、NB-IoT 芯片,甚至 IPC 视频编解码和图像信号处理芯片等。
另据《日经亚洲评论》报道,华为还在和欧洲的半导体设计制造企业意法半导体联合设计手机和汽车相关的芯片。
意法半导体是 Mobileye EyeQ 系列芯片的代工方,也是特斯拉和宝马的供应商,其在汽车芯片领域有很强的实力。
有分析指出,华为与意法半导体合作是为了应对美国日益严苛的贸易限制。
半导体技术本身就是中美毛衣战的「重灾区」,美国许多的半导体技术企业都被限制向华为供货,其中就包括了与芯片设计强相关的 Synopsys(新思科技)和Cadence Design Systems 等公司。
华为与意法半导体合作,可以有效避开一部分贸易限制。而且,华为本身就是意法半导体的前十大客户,有良好的合作基础。
不过,芯片设计只是华为打造芯片供应链条的一环,芯片制造仍然是华为目前必然要面对的瓶颈。
这也是为什么华为要和意法半导体联手设计芯片的原因之一,后续意法半导体很有可能会帮助华为代工芯片。
在更广阔的的版图上,华为与台积电、英特尔以及中芯国际都有芯片代工合作:
台积电主要代工的是麒麟系列处理器;
英特尔则为华为代工服务器相关芯片;
中芯国际代工曾代工过华为荣耀与创维酷开一起合作推出的电视芯片;
随着美国对华为的限制升级,华为的芯片代工格局正在悄然发生变化。
华为已经开始将芯片制造订单从台积电分散,原本由台积电代工的 12nm 麒麟710A 已转由中芯国际 14nm 代工。
目前暂不清楚此前已经确定由台积电代工的昇腾和鲲鹏芯片会不会发生代工合作的转移。
在此种情况下,华为自己搭建芯片生产线资金和技术的挑战太大,更有效的做法是寻找没有贸易限制的代工方,比如本土企业中芯国际,或者位于欧洲的意法半导体。
事实上,意法半导体在芯片代工方面拥有很强的实力,其推崇的 FD-SOI(全耗尽型绝缘层上硅)芯片制造工艺技术受到了很多芯片设计商的青睐,其中就包括Mobileye,其 EyeQ 系列芯片的前四代产品均由意法半导体代工。
今年 2 月,意法半导体还和台积电达成了合作,将联手开发氮化镓(Gallium Nitride, GaN)制程技术。
氮化镓是一种宽能隙半导体材料,相较于传统的硅基半导体,基于氮化镓材料的芯片在能耗比以及尺寸方面拥有显著的优势。
而后的 4 月,意法半导体又收购了氮化镓创新企业 Exagan,同样是为了布局氮化镓制程技术。
如若未来台积电不能为华为代工芯片,华为还可以将更多芯片制造订单转向意法半导体,这也是华为在这样的艰难时期能拥有的最好选择了。
一切过往、皆为序章。
昇腾 310、鲲鹏 920 以及巴龙 5000 只是华为芯「上车」的起点,华为在智能汽车芯片领域的征程才刚刚开始。
未来,在华为海思的芯片设计能力的加持下,加上与外部半导体厂商的联合开发,华为还将推出更多的车载端芯片。
5G 时代和自动驾驶时代即将到来,华为智能汽车芯片的版图正在加速成型。
用户评论
这款华为MDC自动驾驶平台听起来很有前途,不知道在现实世界中的表现如何。
有8位网友表示赞同!
期待看到更多的技术细节和实际测试结果。
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对于自动驾驶行业来说,这是一个重要的进展。
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MDC平台的推出是否意味着更安全的驾驶体验?
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有没有用户反馈或者评价呢?希望可以了解一些真实的使用感受。
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这个平台对普通消费者有影响吗?还是主要面向商业用途?
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感觉华为在这方面又走在了前面。
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自动驾驶技术的安全性一直是大家关注的焦点。
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希望未来能够普及到更多车型中。
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看来华为在智能汽车领域又有新动作了。
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自动驾驶的未来让人充满期待。
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对于开发者来说,这样的平台会带来哪些机遇呢?
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如果有机会的话,真的很想试一试。
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相比其他公司的同类产品,华为的这个平台有什么优势?
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能否介绍一下它的具体功能和应用场景?
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听说它还支持多种编程语言,这对于开发人员来说是好消息。
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期待未来能看到更加完善的版本。
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如果价格合理,相信会有很多开发者感兴趣。
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对于自动驾驶的未来发展,你有哪些看法?
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华为在这个领域的努力值得肯定。
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很想知道它的实际应用效果怎么样。
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希望未来能有机会亲身体验一下。
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