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专访地平线创始人:国内首款车规级AI芯片是如何炼成的?

 

“车载AI芯片是人工智能行业的珠穆朗玛,也是自动驾驶实现大规模落地的前提。此次地平线率先推出首款车规级AI芯片不仅实现了中国车规级AI芯片量产零的突破,也补齐了国内自动驾驶产业生态建设的关键环节。”8月30日,2019世界人工智能大会期间的一场发布会上,地平线创始人余凯在介绍公司发布的新款AI芯片时这样说到。

作为国内估值最高的AI芯片技术企业,地平线此次发布的是一款面向自动驾驶场景的车规级AI芯片——征程二代,据地平线介绍,这也是国内首款车规级AI芯片。

车规级AI芯片是自动驾驶实现大规模落地的必要条件,但车规级芯片需要满足“高安全性、高可靠性、高稳定性”的技术标准要求,并且需要经过严苛的研发、制造、封装、测试和认证流程,因此相较于其他类型的芯片,车规级芯片的研发难度更高、研发周期也更长。

而难得的是,地平线在技术突破的同时,在商业化上也有所斩获。据地平线介绍,征程二代AI芯片已在高级别自动驾驶、辅助驾驶(ADAS)、多模交互等方向,获得了5个国家客户的前装定点,搭载征程二代AI芯片及解决方案的量产车型则最早将于明年年初上市。

地平线创始人余凯在接受《深网》独家专访时,透露了更多关于征程二代AI芯片及其商业化情况的信息,同时,也详细阐述了他对公司定位以及行业竞争等问题的思考。

国内AI芯片的先行者

2015年,余凯卸任百度深度学习研究院(IDL)负责人创立地平线时就认准了AI芯片赛道,他在业内率先提出聚焦边缘人工智能芯片方向,并表示地平线要成为“机器人时代的英特尔”。

在AI芯片的设计理念上,余凯从创业之初就倡导软件和硬件的高度协同,“这跟我自己的出身背景有关。我自己在创业之前从事了20多年的机器学习的算法研发,所以这是软件算法的背景,在开始做芯片设计的时候,我们的设计思想就会充分的去反应软件的这些思维。”余凯说。

“深度学习处理器它的本质是为深度学习的软件服务的,所以,这两个之间一定要适配的很好,要不然的话处理器它不能够非常高效的去服务于这些软件算法,那这个处理器的效率是出不来的。”余凯进一步解释软件与硬件协同的重要性。

软件之外,对于芯片行业的硬件生产环节来说,制造工艺领先的台积电无疑是最佳选择,而地平线正是全球第一家到台积电流片的AI芯片企业。

不过,回过头来看,地平线与台积电的合作似乎顺利得出人意料,毕竟台积电作为芯片代工行业的领导者,而彼时刚刚创业的地平线和它选择AI芯片赛道,都还处于非常早期的起步阶段,地平线先期较少的流片订单量或许并不能满足台积电的胃口。

“突然有一家创业公司去闯入这样的一个领域,说是要成为未来人工智能时代的英特尔,我觉得台积电在想谁是下一个英特尔吧。”在余凯看来,对人工智能共同的未来观是两家公司走到了一起原因。“虽然两家不同的企业,一家作为产业领导者,另外一家是一个新兴产业的先行者。但是因为我们都具有同样的未来观,所以在这点倒是能够走到一起来的。”

地平线成立四年,余凯认为公司走到了第二个重大的里程碑:第一个是成为台积电全球AI芯片的第一个客户,在2017底推出国内首款边缘AI芯片;第二个是推出国内第一款车规级AI芯片。

在这个过程中,地平线考虑的核心任务也发生了变化。“地平线在过去3年的时间里,我们的主要核心任务,第一个是建造一个业界无以伦比的软件、硬件的研发团队。第二个是向业界证明地平线是能够从硬到软、从软到硬并且交付给客户完整的芯片解决方案,我们能够流片,能够把方案给开发出来,并且能够交付量产。”

“走到今年年初的时候,其实我们就自然而然更加考虑商业化的问题,更加考虑在整个产业链里面我们扮演什么样的角色定位的问题。”余凯说。

公司定位和行业竞争

“打碎自我,自我进化”这是余凯此前经常在公司提及的两个词,余凯透露此前公司内部花了大半年的时间讨论地平线的整体战略。

今年四月,地平线提出了AI on Horizon战略,更加聚焦于做底层核心技术赋能。在汽车行业里,地平线给自己的定位为Tier2(二级供应商),是Tier1(一级供应商)和OEM的AI赋能者。

“我们为什么要定位成Tier2,意思就是说在最底层不跟大家竞争,我们不去做系统集成,我们不去往上面做应用,我们不去碰客户数据。”余凯解释“我们就做这里面最核心的感知计算和定位以及它的预测,但是不做决策控制。”

余凯认为,自动驾驶AI芯片是整个人工智能产业里的珠穆朗玛,因为对于它的可靠性、稳定性、识别的准确性等要求非常高,自动驾驶AI芯片也是地平线的核心战略。但考虑到地平线给自己的定位,余凯表示,自动驾驶计算的控制决策地平线不会做,因为那会与客户产生竞争。

2015年,地平线还是国内AI芯片领域独行者,如今,伴随着人工智能浪潮的崛起,AI芯片的赛道越来越拥堵,具体到地平线专注的自动驾驶AI芯片领域,头部玩家见的竞争也越来越激烈,多家国内初创AI芯片企业陆续进入这一市场,华为、百度、英特尔、英伟达等科技巨头也早有布局。

在余凯看来,与巨头相比,地平线的优势在于:软硬件高度协同带来的技术领先,提前布局AI芯片领域的先发优势,定位产业赋能者以及专注于核心业务。

而对于地平线AI芯片主要应用的自动驾驶领域,余凯认为自动驾驶、高等级别自动驾驶在两三年内难有突破,但在2025年到2030年之间会有很大的想象空间。“我们在短期两、三年的时间或者三、四年时间常常会高估技术发展速度,但是十年时间来看的话常常会低估技术发展的速度。”余凯说。

“后面我们会有一系列的road map,因为我们更长期的走,把辅助驾驶的功能越做越丰富,越做越全,然后从辅助驾驶到高等级的自动驾驶,我们会有在未来的6到12个月里面,我们还有更先进的制程跟工艺的车规级芯片,至少有两款芯片会流片。”对于地平线的下一步规划,余凯最后透露。

以下为《深网》整理的专访实录:

1、关于征程二代AI芯片

问:地平线这次推出的征程二代车规级芯片,最大的突破是什么?

余凯:这次最大的突破是我们推出国内第一款车规级的AI处理器。据我们了解是国内第一家。地平线毕竟在人工智能处理器这块起步比所有人都早,所以我们在车规级这块取得了一个突破,这个难度还是非常大的。因为车规级芯片整个的要求非常的严格。由于车的工况是完全不可控的,不像一个电子设备什么的是可控的。车本来就是天南地北,各种工况,所以它的要求,对半导体的设计要求是非常高的。

所以这点,地平线成立4年时间,走到是第二个milestone。回顾起来几个milestone,一个是说,整个台积电,大家知道台积电是像高通、英伟达背后其实都是台积电作为代工,我们是台积电全球AI芯片的第一个客户,在2017年6月,走到2017年年底的话,我们推出国内的第一款AI的边缘计算的AI芯片,到今天,我们走到一个重大的milestone,推出国内第一款车规级的AI芯片。这几个其实都是地平线走过来的一个一个主要的里程碑。

这款芯片它除了车规以外,另外一个很大的进展就是,它的计算效率非常的高,也就是说,地平线倡导的是深度的软件跟硬件的高度协同。所以,我们相对来讲比一般的芯片公司更加懂AI的核心基础理论跟算法。我们又比一般的软件公司、算法公司更加的懂AI芯片的架构设计。所以这种硬件跟软件的联合迭代、联合设计使得整个计算效率,就是为人工智能神经网络计算我们的效率非常高。比如说首先单位的功耗,我们能够处理更复杂的神经网络运算,现在这款芯片2瓦功耗,我们可以做4个TOPS,但是这还不是最根本的。最根本的是,大部分的芯片它列出来都是峰值算力,但是它实际有效算力可能是它的峰值算力几分之一,可能是10%到20%,很多芯片是这样的,包括GPU。

因为我们地平线把软件跟硬件的协同做的更好,所以我们的峰值算力跟实际应用场景里的算力是非常接近的。我们有效利用率平均对各种神经网络来讲能做到80%以上,这样的话,我们实际算力远超业界同行的其他水平。我们开玩笑讲,本质上地平线是一个比较硬的软件公司,也是一个比较软的硬件公司。

问: 地平线为什么能把软件跟硬件的协同做得更好?

余凯:这还是设计理念的不同。当然有来源于地平线的人才储备的不一样,跟我自己的出身背景有关。我自己在创业之前从事了20多年的机器学习的算法研发,所以这是软件算法的背景。也就是说,我在开始做芯片设计的时候,我们的设计思想就会充分的去反应软件的这些思维。

但是,深度学习处理器它的本质是为深度学习的软件服务的。所以,这两个之间一定要适配的很好,要不然的话处理器它不能够非常高效的去服务于这些软件算法,那这个处理器的效率是出不来的。就像我刚刚讲的世界上典型的用的最多的国外深度学习的处理器,实际上标出来的计算效率、计算能力是这样的,但是实际上得能利用这里面峰值效率的10%、20%,大部分是空转。地平线因为我能够把软件、硬件适配的更好,所以我们实际能比这种效率有效利用率提高好几倍。我刚才讲到了平均都是80%以上,在有一些网络结构的话我们还可以支持到90%以上。

问:地平线是国内最早找台积电做流片的AI芯片企业,台积电主要给一些大厂代工,当时地平线刚刚流片的时候应该需求不是特别大,当时是怎么说服台积电合作的?

余凯:对。所以对我们非常重视,这个证书是台积电的总裁魏哲家给我发的,因为那个时候地平线还是被看做一个战略级的客户跟合作伙伴。因为毕竟那个时候突然有一个创业公司去闯入这样的一个领域,说是要成为未来机器人时代的英特尔,这个本身,我觉得台积电在想谁是下一个英特尔吧,我估计。

人工智能计算在那个时候,地平线开始做的时候,芯片这件事情确实是一个非常早期小众的事情。但是台积电它的地位毕竟不一样,它一直都在看产业趋势,所以我们都有这种未来观。虽然两个不同的企业,一个巨大,作为产业领导者,另外一个是一个新兴产业的先行者。但是因为我们都具有同样的未来观,所以在这点倒是能够走到一起来的。

我记得在是哪一年来着,2017年那时候我们已经是他们的客户了,当时邀请我去台积电跟台积电所有高管交流人工智能计算的未来,那个时候大家都觉得很兴奋。

所以我们虽然是这么小的一个初创企业,但是还是得到了非常有利的支持。尤其我们现在在面向未来的车规级的芯片研发方面,也会有很多交流。

问:所以是否可以理解为,车规级AI芯片的制造工艺要求比手机芯片更高?

余凯:对。因为手机芯片出来这些问题其实影响也不大,但是汽车的主动安全AI处理器如果出了问题的话,那影响的就是生命。

车规级芯片的制造工艺要求非常高。通常来讲哪怕是同样设计的芯片,如果车规级的你都会看到会大很多,因为它的整个设计要足够的先进让你在各种情况下、各种温度和电池干扰情况下,它都还能正常工作。

所以,地平线现在已经走到了在整个技术上世界的前沿。所以我觉得越来越多的这种产业领导者、巨头愿意去跟地平线合作。包括我们现在主要股东里面其实地平线也还觉得蛮自豪的,全球最大的半导体企业里面前三家有两家,英特尔和海力士都是我们的股东。

问:征程二代芯片地平线在年初宣布已经成功流片了,为什么到现在才正式发布。

余凯:首先一点,在业界有三个阶段。通常来讲很多芯片企业会说发布,发布的只是他未来的一个产品,路标,并没有真正流片,大部分的发布会都是这个形式。

还有一种就是宣布流片成功,就是从台积电拿回来经过一些基本测试,发现这次的流片成功顺利。但是这件事情本身对很多芯片企业来说都是一个大槛,一个门槛,因为通常一次性流片成功的不多见。一次流片没有成功,通常来讲这是一个灾难性的事件,因为它是一个硬件,不像软件可以回来改。

流片回来以后我们要做更加复杂的、充分的测试验证,并且不是说单个芯片验证测试,而是放在一个系统里面去测试验证,并且把系统参考设计、它的软件都得开发出来。然后可以证明给你的客户,你看这个芯片是可以交付给你的,你是可以去开发放到你的整车系统里面去的。

所以把这一步走完我们才觉得,才可以正式的,不叫发布了,叫推出了,地平线这次正式推出车规级的AI处理器征程二代。所以地平线,我们两次对外的发布会其实是跟业界很多其他同行伙伴是不一样的,我们都是现场演示芯片它整体的系统效果,所以是正式推出,所以回答你的问题,就是有这么三个阶段。发布概念,这个在国内很流行。

发布概念、流片回来、然后越来越实了。接下来可以交付系统,我们是走到交付系统,这次我们是交付系统。因为我们这次已经拿到5个国家客户的前装定点,整个适配周期百万量级的上车。

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