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我國算力芯片行業現狀及趨勢 車規級算力芯片將推動行業國產化發展

算力就是計算力,指數據的處理能力。從承載終端來看,算力的實現主要通過服務器、PC、手機等終端實現,即依靠終端里搭載的CPU算力芯片。從處理對象來看,算力處理對象主要為數據,數據主要包括文本、音頻、視頻等形態的數據。當下,物聯網、智能汽車、AI等新的算力場景火熱,尤其是在智能汽車。

一、行業現狀

1、數字時代催生算力需求,但大算力芯片國產化率低

隨著娛樂平臺、視頻監控影像、互聯網設備、智能汽車等行業的發展,全球已經進入了數字化時代,其中我國創造和復制的數據量將以每年近30%的復合增速超過全球平均水平增長。2018年,中國產生了約7.6個ZB的數據,2025年這一數字將增至48.6ZB。

隨著娛樂平臺、視頻監控影像、互聯網設備、智能汽車等行業的發展,全球已經進入了數字化時代,其中我國創造和復制的數據量將以每年近30%的復合增速超過全球平均水平增長。2018年,中國產生了約7.6個ZB的數據,2025年這一數字將增至48.6ZB。

資料來源:公開資料整理

數據作為數字時代重要的生產要素,隨其數量級的不斷增長,未來數據的收集、存儲、管理、使用的難度及價值均會呈現質的飛躍,而我國作為數據生產大國,算力基礎便是數字時代至關重要的底座。

當前數字時代催生著算力需求的增長,而我國國內算力芯片的自給率、國產率都很低。以汽車算力芯片為例:

自動駕駛芯片是實現自動駕駛的關鍵硬件支撐。因為智能化的核心是數據計算,數據計算的基礎是芯片,攝像頭、雷達、定位導航、汽車通信等部件會形成大量的數據,這些數據都是由汽車芯片計算的。如今,汽車芯片的集成化程度越來越高,算力越來越大,芯片的算力和集成度直接決定了電子電器架構的形態,從而決定了智能汽車的性能和表現。

隨著智能化、電動化、網聯化的發展,汽車產業正在發生巨大改變,相關統計數據顯示,目前約90%汽車行業的創新來自汽車軟件和電子領域。另外,2021年新能源汽車銷售352.1萬輛,其中搭載組合輔助駕駛系統的乘用車新車市場占比達到20%。

隨著智能化、電動化、網聯化的發展,汽車產業正在發生巨大改變,相關統計數據顯示,目前約90%汽車行業的創新來自汽車軟件和電子領域。另外,2021年新能源汽車銷售352.1萬輛,其中搭載組合輔助駕駛系統的乘用車新車市場占比達到20%。

資料來源:工信部

根據觀研報告網發布的《中國算力芯片行業發展趨勢分析與投資前景預測報告(2022-2029年)》顯示,目前汽車中需要管理汽車芯片的料號超過1000種,一輛汽車用到的芯片達到300顆,未來隨著智能汽車的進一步發展,數量還會更大。然而,在汽車算力芯片領域,歐美日等國外芯片廠商把持關鍵技術,國內汽車大算力芯片自給率不足10%、國產化率不足5%。

目前汽車中需要管理汽車芯片的料號超過1000種,一輛汽車用到的芯片達到300顆,未來隨著智能汽車的進一步發展,數量還會更大。然而,在汽車算力芯片領域,歐美日等國外芯片廠商把持關鍵技術,國內汽車大算力芯片自給率不足10%、國產化率不足5%。

資料來源:公開資料整理

2、車規級算力芯片算力提升,大算力通用芯片研發取得突破

(1車規級算力芯片算力提升

在我國汽車智能化進程不斷推進,而車規級算力芯片自給率、國產率低的背景下,各大芯片廠商紛紛在的自動駕駛大算力芯片(單芯片算力大于100TOPS)布局,算力芯片行業內汽車領域的“算力之戰”正式打響,一時間,車規級算力芯片引發了芯片和汽車等行業的高度關注。

通常一款車規級算力芯片從產品定義開始,要經過流片、封測、車規認證、功能安全認證、客戶驗證等一系列復雜的開發和驗證過程,期間還要突破芯片系統架構、AI軟件棧、大尺寸芯片工程、工藝平臺的諸多挑戰,最終才能實現量產上車。

從當前車規級芯片市場來看,各大品牌紛紛在算力方面發力,其中國內已知的算力芯片能力來看,即將發布的理想旗艦車型L9平臺總算力為508TOPS。

部分品牌芯片計算能力情況

品牌名稱 總部所在國 算力芯片能力
英偉達 美國 推出的自動駕駛芯片Atlan,單顆芯片的算力達到1000TOPS(每秒1萬億次定點計算),相比此前推出的自動駕駛芯片Orin,算力提升接近4倍。
地平線 中國 2021年7月,地平線發布了面向全場景整車智能的中央計算芯片征程5,其算力可達96TOPS,單顆芯片AI算力高達128TOPS,支持16路攝像頭感知計算,毫秒級協同,支持自動駕駛所需要的多傳感器融合、預測和規劃控制等需求。
黑芝麻 中國 2021年在上海車展發布新一代A1000pro,算力達到106TOPS。
蔚來ET7 中國 其四顆NVIDIA Drive Orin芯片算力高達1070TOPS。

資料來源:觀研天下整理

從汽車所需要的算力來看,業界普遍認為,汽車所需算力可根據車內傳感器采集到的數據量綜合推算出來,其中L2級別的自動駕駛,計算能力大致需要10TOPS;L3需要100TOPS以上的算力;到L3+的算力級別已經上升到1000TOPS以上。

從汽車所需要的算力來看,業界普遍認為,汽車所需算力可根據車內傳感器采集到的數據量綜合推算出來,其中L2級別的自動駕駛,計算能力大致需要10TOPS;L3需要100TOPS以上的算力;到L3+的算力級別已經上升到1000TOPS以上。

資料來源:觀研天下整理

目前我國自動駕駛還處于發展早期,就國內現有的芯片算力能力來看,理論上,芯片算力足夠車廠使用。然而,軟件定義汽車,軟硬融合逐漸成為汽車的大方向。隨著汽車智能化的提升,汽車芯片數量和性能要求增長,日美等傳統芯片廠商供應的芯片將不足以滿足主機廠的性能要求,而且成本也將逐漸增高。因此,想要支撐龐大算力的應用,車載計算平臺的復雜度將呈數倍提升,國內算力芯片供應商將面臨功耗、散熱、電磁、質量等多重挑戰。

(2國產大算力通用芯片研發取得突破

據悉,日前,壁仞科技一次性點亮了自主研發的首款通用GPU(圖形處理器)芯片BR100系列。在核心性能設計標準上,它是國內算力最大的通用GPU芯片,對標國外大企業近日發布的最新旗艦產品。這個系列的GPU芯片基于公司原創的芯片架構開發,采用成熟的7納米工藝制程,并結合了包括Chiplet(芯粒技術)在內的多項業內前沿芯片設計、制造與封裝技術,具有高算力、高能效、高通用性等優勢。此前,壁仞科技與上海市類腦芯片與片上智能系統研發與轉化功能型平臺簽約,將大算力GPU芯片應用于科研探索,加速類腦智能技術發展。

此次BR100系列通用GPU芯片一次性點亮成功,標志著這家上海企業在國產大算力通用GPU芯片研發上取得了關鍵性突破。這就為我國數字化社會發展提供強大的國產算力支持。

二、發展趨勢

1、國產車規級大算力芯片或將進入量產時代

車規級大算力芯片領域,英偉達、高通等老牌獨占市場的局面逐漸被打破,以地平線、黑芝麻、寒武紀等為代表的中國打破品牌逐漸加入了戰局,2022年將會是我國國產大算力車規芯片的量產年,國產車規級大算力芯片或將進入量產時代。

我國黑芝麻、地平線品牌算力芯片量產計劃

品牌名稱

計劃

黑芝麻

計劃今年將華山二號A1000系列芯片開始量產上車,該芯片將成為國內可量產的算力最大、性能最強的自動駕駛芯片,同時它也將成為首個量產的符合車規、單芯片支持行泊一體域控制器的國產芯片平臺。

地平線

地平線的最新產品征程5芯片,計劃在2022年下半年量產上車,該芯片最大AI算力128TOPS,采用16nm制程。

征程6芯片的規劃算力為400TOPS,將采用車規級7nm制程工藝,預計2023年推出工程樣片;2024年實現量產。

資料來源:觀研天下整理

2、算力芯片迎來機遇,行業國產化進程將加快

當前,我國算力芯片行業迎來了發展機遇,行業國產化進程將逐步加快。

一方面,隨著數字經濟的發展,市場需求在急劇放大,而國內大算力通用芯片研發已經取得關鍵性突破;另一方面,汽車領域算力芯片的發展,使得大算力芯片市場格局正在悄然改變除此之外,另外,在疫情和缺芯的影響下,國外芯片企業很有可能優先支持我國本土車企,這對于國產算力芯片來講,這是發展大算力芯片的絕佳時機。因此,我國算力芯片行業國產化進程也將逐步加快。(LQM)

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