看Tegra如何在自動駕駛領(lǐng)域重獲新生

如果回顧近三年英偉達在CES上傳遞的信息，從Drive PX、Drive PX2 到Xavier，英偉達無一不在強調(diào)自動駕駛，并在這一領(lǐng)域不斷投入，每一年都有新的產(chǎn)品和進展。這些成果給大部分人帶來一種感覺是：此前在汽車行業(yè)沒什么存在感的英偉達，是什么時候進入這一領(lǐng)域的？事實上，這家 PC 時代的芯片供應(yīng)商與汽車廠商早有交集。在2015年的CES上，英偉達CEO黃仁勛講起了一個細節(jié)：奧迪與英偉達從2005年便開始合作了。最讓黃仁勛印象深刻的是：當年奧迪找到英偉達，便向后者描述，未來的汽車將會搭載很多計算機技術(shù)，變成輪子上的超級計算機。這或許為英偉達后來進入汽車行業(yè)埋下了一顆種子。

英偉達進入汽車領(lǐng)域

英偉達的Tegra芯片由于沒有基帶支持、本身功耗控制以及市場導(dǎo)向等問題，在手機、平板市場鎩羽而歸。英偉達在2011年斥資3.67億美元收購 Icera 基帶業(yè)務(wù)，由于在市場反響不佳，2015年英偉達不得不打包出售了這一業(yè)務(wù)。

不過，在汽車市場，英偉達卻用Tegra打出了一片天地。在2005年開始研發(fā)的Tegra處理器，雖然最開始應(yīng)用在手機和平板電腦上，但到了2011年，Tegra在汽車領(lǐng)域的主要用途，包括信息娛樂與導(dǎo)航系統(tǒng)，多功能儀表盤和駕駛員輔助系統(tǒng)三個方面。

2011年奧迪在新款A(yù)8汽車上采用了來自英偉達的3D導(dǎo)航系統(tǒng)顯示芯片，而后者則用了整整6年時間研發(fā)這一芯片。同年，英偉達與寶馬達成協(xié)議，寶馬要在全系汽車中的車載導(dǎo)航和信息娛樂系統(tǒng)都將搭載英偉達GPU，依靠其圖形處理能力，呈現(xiàn)出生動逼真的圖形效果，而且車載屏幕達到1280x600甚至更高的分辨率。

2013年，外界發(fā)現(xiàn)特斯拉Model S的信息娛樂系統(tǒng)是運行的是英偉達的Tegra 3處理器。

在后來的采訪中，一位記者非常詫異地提問英偉達汽車事業(yè)部總監(jiān)Danny Shapiro，一家游戲芯片廠商是怎么突然闖入汽車領(lǐng)域的？要知道，英偉達為筆記本或游戲主機設(shè)計的芯片是無法直接用在汽車上的。Shapiro當時回答說，他們需要學(xué)習(xí)車規(guī)級意味著什么。英偉達的產(chǎn)品在運行的過程中不能出現(xiàn)重啟，能夠滿足汽車內(nèi)惡劣的操作環(huán)境和可靠性要求。

一位對奧迪與英偉達當年合作較為熟悉的業(yè)內(nèi)人士告訴我們，當年的情況，奧迪迫切尋找一種穩(wěn)定高效的多執(zhí)行模塊控制方案，而當時的方案公司基本都求穩(wěn)，只有英偉達推出高效的Tegra模組，這在時機上吻合了雙方的需求?！筍hapiro回憶，英偉達做的事情就是為汽車客戶開發(fā)一個模塊化解決方案。奧迪、特斯拉都采用了這種解決方案。這個計算視覺模組（VCM）是可編程的汽車電腦。

英偉達與特斯拉的合作始于2009年。當時特斯拉Model S配置的17英吋中控觸摸屏幕和數(shù)字儀表盤搭載的正是 Tegra。當時德國大眾旗下的奧迪汽車正在引入新式導(dǎo)航系統(tǒng)，采用的也是英偉達Tegra處理器。

在奧迪與英偉達的合作早期，奧迪一名高管曾邀請英偉達工程師前往位于德國的奧迪工廠。

奧迪互聯(lián)汽車技術(shù)高級系統(tǒng)架構(gòu)師Matthias Halliger回憶說,他們對英偉達的工程師表示，只生產(chǎn)一個元件，而在這里他們需要將1萬個元件組裝成一輛汽車。即使是一個元件損壞，他們都會面臨問題。

為了說明問題的嚴重性，奧迪的工作人員指出，曾經(jīng)有一輛豪華轎車由于噴漆存在瑕疵而被拒絕收貨。奧迪的用意很明顯，幫助英偉達理解汽車廠商的需求，理解汽車廠商究竟想要什么，并且接受汽車行業(yè)的文化。

英偉達也意識到了這個問題。英偉達汽車事業(yè)部總經(jīng)理Rob Csongor曾提到，英偉達為了支持客戶，曾派了大量軟件工程師去奧迪位于德國的總部以及特斯拉在加州的總部。

Csongor認為，不能簡單將英偉達劃分為二級供應(yīng)商，因為諸如軟件調(diào)試這種關(guān)鍵的事情，英偉達必須入汽車廠商進行直接和密切的合作。英偉達在早期與汽車廠商們建立了這種聯(lián)系為其日后快速切入汽車領(lǐng)域打下了基礎(chǔ)。

基本上，從 2005年到2015年，英偉達耗費了10年時間才被汽車行業(yè)接納為元件供應(yīng)商，將業(yè)務(wù)從消費電子產(chǎn)品拓展至汽車元件。

2016年7月，Shapiro在英偉達的官方博客上撰文，大意是英偉達如何通過汽車級的嚴苛測試。盡管如此，英偉達需要學(xué)習(xí)的還有很多，比如了解汽車設(shè)計周期、汽車廠商和供應(yīng)商的工作方式。正常的汽車生產(chǎn)周期達到 5 年甚至更長時間，而許多消費類產(chǎn)品只有1年。

此外，英偉達需要與自己的供應(yīng)商合作，確保關(guān)鍵元件，例如內(nèi)存和電源模塊，在更長的生命周期中能按需得到升級。

汽車芯片市場

2011年英偉達亞洲研發(fā)中心落戶天津時，英偉達汽車事業(yè)部總監(jiān)Danny Shapiro來華，當時他向外界解釋英偉達進入汽車領(lǐng)域的優(yōu)勢：

相比傳統(tǒng)的車載信息系統(tǒng)集成廠商，英偉達有豐富的高性能圖形技術(shù)經(jīng)驗，只需將這些技術(shù)縮小體積、節(jié)能化，就能夠提供優(yōu)秀的多媒體體驗。換句話說，英偉達進入汽車行業(yè)的優(yōu)勢在于：圖形處理和計算性能。

但在傳統(tǒng)汽車芯片市場，英偉達仍是一家小廠商。一些老牌勁旅，如飛思卡爾、意法半導(dǎo)體、英飛凌、德州儀器、瑞薩電子、恩智浦、富士通、博世、賽靈思等諸多大廠，依然牢牢占據(jù)著車載半導(dǎo)體市場，外來者鮮有機會進入。

恩智浦和瑞薩電子都屬于汽車芯片領(lǐng)域的兩大頂尖供應(yīng)商，目前市面上有上億輛汽車都搭載了這兩家公司供應(yīng)的芯片產(chǎn)品。

雖然目前英偉達的市場份額并不高，但也有汽車工程師認為英偉達是「業(yè)界很特殊的存在」。

他告訴我們，傳統(tǒng)汽車芯片廠家是根據(jù)之前的需求來設(shè)計芯片。而英偉達是利用其它在行業(yè)的積累，給車企提供了一種特別計算能力和圖像處理能力的支持，實現(xiàn)一個跨界融合效果。

他認為車企選擇的還是學(xué)習(xí)其他行業(yè)，整合成熟技術(shù)。而在性能要求不高的情況下，英偉達只能在某些高端車上研發(fā)和落地。因為量小，大家不知道。一位來自國內(nèi)自主品牌的汽車工程師也表達了類似的看法。他告訴我們，英偉達性能強大，但目前還不適合大規(guī)模推廣。很少聽說有（車企）用英偉達的（芯片），太貴了，性能冗余。他表示，目前主流的車載芯片依然以穩(wěn)定為主。因為你市場的中堅需求只是一輛不會出問題的車。每家主機廠的主要盈利，還都是依靠中低端車型。這也是為什么在早期，英偉達在汽車上的應(yīng)用都偏向于豪華車型。

2011 年，英偉達汽車芯片業(yè)務(wù)的銷售額僅為 2300 萬美元。到 2016 年，其收入已經(jīng)達到 3.2 億美元。英偉達預(yù)計，到 2020 年其芯片將被用于 3200 萬輛汽車中。Shapiro 說，「我們的產(chǎn)品已經(jīng)內(nèi)置在超過 1000 萬的汽車里了?！?/p>

「對于汽車業(yè)務(wù)上升空間仍然非常大，因為全球的汽車制造商每年會賣出9000萬輛的汽車。Shapiro說，特斯拉超大觸摸屏、奧迪的控制器、導(dǎo)航儀和虛擬駕駛艙，都是由英偉達的芯片驅(qū)動。

英偉達的高管在2014年的財報電話會議上就曾表示，汽車是其移動業(yè)務(wù)增長最快的領(lǐng)域，今后還將一直保持這種發(fā)展態(tài)勢。在當年3月的年會上，Shapiro描繪未來汽車的圖景：每輛汽車最終都將會成為一臺超級計算機。

進軍自動駕駛

英偉達并不滿足只是提供淺層的圖形處理能力，它的野心在于更有潛力的自動駕駛。而實現(xiàn)自動駕駛的汽車需要對周邊環(huán)境進行識別，需進行龐大數(shù)據(jù)分析以及強大的計算能力。

在自動駕駛技術(shù)上，汽車通過搭載諸如攝像頭、雷達等傳感器采集圖像數(shù)據(jù)，將這些信息通過深度學(xué)習(xí)進行處理和分析，最后發(fā)出指令控制汽車并實現(xiàn)自動駕駛。

在這個過程中，深度學(xué)習(xí)所需要的并行計算能力顯得頗為重要，英偉達的GPU在這方面有天生優(yōu)勢：高度并行、海量規(guī)模的架構(gòu)能很好滿足深度學(xué)習(xí)的需求。

近幾年，英偉達陸續(xù)推出了自動駕駛汽車計算平臺，從Drive PX、Drive PX2到Xavier，能夠以每秒幾萬億次浮點運算來處理數(shù)據(jù)。作為對比，在2000年時，同樣實現(xiàn)每秒 1萬億次浮點運算需要 1萬個處理器，這龐大的計算系統(tǒng)顯然會影響汽車高準度行駛的可靠性。

一位汽車工程師告訴我們，自動駕駛需要同時處理多個傳感器的實時信號，需要更高效的數(shù)據(jù)運算和信號處理能力。這對于英偉達而言無疑是天生的優(yōu)勢。再加上高精度地圖的顯示應(yīng)用，更加顯得當前主流車規(guī)級 IC 的性能不足。他認為自動駕駛的羸弱，還是受限在車機能力和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入的平臺接口，也就是硬件對接。車機沒辦法擁有像網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器那樣的超強硬件。而這正是英偉達的優(yōu)勢。

在今年的GTC上，豐田已經(jīng)成為英偉達Drive PX平臺吸納的第四個汽車廠，另外三家廠商分別是奧迪、戴姆勒和大眾集團。其中，大眾集團和豐田汽車過去一直穩(wěn)居世界汽車銷量前兩名（今年第一季度被雷諾-日產(chǎn)聯(lián)盟超越）。

在未來，如果世界排名前10的大部分汽車廠商都使用英偉達的計算平臺，英偉達的這門「生意」將更具想象空間。近一年來，隨著自動駕駛技術(shù)的興起，智能汽車對于計算和數(shù)據(jù)處理能力的需求暴增，海量數(shù)據(jù)的處理與計算能力正是英偉達、英特爾、高通等公司所擅長的領(lǐng)域。

因此有業(yè)內(nèi)人士認為，這為消費產(chǎn)品的芯片公司切入車用芯片市場提供了彎道超車的機會。與傳統(tǒng)汽車半導(dǎo)體公司相比，英偉達的真正優(yōu)勢并不是芯片設(shè)計能力，而是真正把諸如深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、云計算以及視覺等技術(shù)引入汽車芯片。根據(jù)IDC預(yù)測，2015年至2020年間，汽車芯片的平均年增速將達到7.7%?，F(xiàn)如今，消費電子行業(yè)的風口正轉(zhuǎn)向自動駕駛汽車、人工智能和虛擬現(xiàn)實。而英偉達早已站在了這個新的風口之上。