安霸的產品廣泛應用于人工智能計算機視覺、視頻圖像處理、視頻錄制等領域,包括視頻安防、高級駕駛輔助系統(ADAS)、駕駛員及艙內智能監控、電子后視鏡、汽車自動駕駛域控制器和機器人應用等。
2022年11月15日,由蓋世汽車主辦,上海虹橋國際中央商務區管委會、上海閔行區人民政府指導,上海南虹橋投資開發(集團)有限公司協辦的2022第二屆智能汽車域控制器創新峰會上,安霸半導體技術(上海) 有限公司軟件研發高級總監孫魯毅介紹,安霸的高性能、低功耗AI SoC主控芯片提供超高清圖像處理、視頻壓縮及強大的神經網絡處理,能夠從高分辨率視頻和雷達信息中提取有價值的數據,在智能感知、多傳感器融合和中央域控處理系統等領域大顯身手。
安霸半導體技術(上海)有限公司軟件研發高級總監 孫魯毅
以下是演講內容整理:
今天主要講三個內容,首先是安霸公司介紹,安霸中國公司2007年在上海成立,但是最近幾年才有陸陸續續在一些主機廠和Tier1中獲得知名度,后期隨著更多產品推向市場,希望大家對我們增進了解。第二,CV3在大算力中央域控制主芯片領域有哪些技術優勢。第三,如果客戶采用CV3作為主芯片做自動駕駛域控系統,會帶來哪些特色。
安霸在ADAS和自動駕駛領域的技術儲備
簡單介紹下安霸的得名,安霸的英文名叫Ambarella,Ambarella是一種水果的名字,在佛經里有記載,曾在斯里蘭卡等地有種植,后被引進至太平洋上的開曼群島,而安霸公司2004年的注冊地就在開曼群島,此后,安霸在硅谷設立研發中心進行芯片開發,2007年成立中國團隊。
2012年,安霸在納斯達克上市,代碼叫AMBA。真正進入汽車前裝行業是在2015年,那年我們收購了一家做自動駕駛的公司。2017年,安霸第一顆AI前端視覺主芯片CV1面世,提供給汽車市場人工智能方面的單芯片解決方案,2018年,安霸陸續推出第二代CV系列AI主芯片,與行業內的很多客戶和合作伙伴建立深度合作關系,2019年開始陸續在商用車及乘用車市場量產落地。
迄今為止,在汽車以及人工智能行業,安霸已經商業化落地量產百萬顆以上的CV系列AI主芯片,加上去年收購了4D毫米波雷達算法公司傲酷,現在安霸不僅布局了應用于ADAS的主芯片、中央域控處理主芯片、還布局了4D毫米波雷達算法。2022年,安霸發布了大算力自動駕駛域控芯片CV3。
CV系列的芯片目前已經有10款面世。從2018年開始,我們推出10nm制程的車規級CV2x芯片系列,在行業中屬于芯片設計與制程方面較領先的公司。目前已經推出的兩顆5nm制程芯片,一顆是用于工業類和消費類的CV5,另一顆是汽車大算力域控主芯片CV3。明年我們還會推出5nm車規制程的ADAS主芯片系列以及大算力域控主芯片系列。
CV2x系列AI主芯片平臺,軟件全兼容,全系列芯片均已在乘用車前裝項目量產。SDK成熟穩定,支持多種算法開發和優化全系列芯片的CV工具鏈兼容,提供成熟的模擬和調試工具,縮短新產品開發周期。CV2x系列芯片提供“磐石”信息安全綜合解決方案支持硬件信息安全,已在多項目量產;CV3和后續芯片支持硬件HSM,進一步改善信息安全。在功能安全方面,CV2FS和CV22FS達到芯片ISO26262 功能安全ASIL-C,功能安全島ASIL-D等級;CV3也帶有ASIL-D功能安全島,整顆芯片可達到ASIL-B等級。
安霸的多種技術優勢,最后都是為了保證產品穩定量產。安霸做芯片多年來一直秉承著的核心思想就是如何能給客戶帶來穩定、好用的解決方案。其中芯片設計是核心,除了芯片以外,還有軟件SDK工具,以及供應鏈與客戶支持,這一系列的優勢組合都能夠更好地服務市場。
安霸目前的技術優勢
安霸的核心技術包括自研ISP的設計和算法。 秉承安霸多年來ISP算法研究的成果和不斷迭代創新,當采用同樣的CMOS圖像傳感器時,安霸的ISP通常帶來更好的動態范圍和效果,從而得到更好的還原,改善ADAS算法在復雜場景下的準確度。
安霸的CV芯片系列還集成了高效的神經網絡引擎CVflow架構,CVFlow代表Computer Vision(計算機圖像處理),采用CVflow架構的CV系列芯片是當下單位功耗下性能最高的AI處理器。CVflow完全自研且經過量產考驗。帶有完整成熟的工具鏈,從用戶導入算法模型,優化,量化,編譯轉換,執行,一氣呵成,支持Caffe, Tensorflow, Pytorch, PaddlePaddle等訓練框架,兼容各種開源神經網絡和客戶自有神經網絡。
CV2x系列AI視覺感知芯片里有很多顆,這些芯片架構和軟件兼容,具有較強的可擴展性,這給客戶帶來了很大的便利性。它意味著客戶挑選開發的第一顆CV2系列的芯片,和其它的CV2x系列沒有太大的區別,只是硬件的配置有高有低。
全系列的CV2x都集成了高性能高質量ISP,支持全硬件加速幾何形變矯正,可支持多達8路圖像傳感器輸入,包含了高性能神經網絡處理器CVflow和多路實時視頻編碼(H.264/H.265/JPEG),采用10nm低功耗設計,均已在汽車前裝量產,滿足AEC-Q100 Grade2級別,并可實現系統功能安全。
目前為止,安霸的芯片不僅僅是技術領先,其在可靠性、穩定性方面也都得到了客戶的高度評價。除了AI性能之外,CV系列芯片還有非常強的數據采集能力和圖像編碼能力。攝像頭的圖像采集和錄制是安霸的看家本領,這些數據采集不僅僅是指多路攝像頭數據(支持H.265高品質壓縮比72倍以上,以及YUV,RAW格式),還包括毫米波雷達和激光雷達的數據采集。
自從我們收購了毫米波雷達算法公司傲酷以后,我們也做了一些毫米波雷達的研究和測試,比如下圖場景是最近實際采集到的東西,綠色的是4D毫米波雷達采集到的數據,黃色的點是激光雷達采集的數據,視頻是我們攝像頭采集的數據,這是一個小測試,主要對激光雷達、4D毫米波雷達、視覺圖像的實時采集信息進行對比分析。
激光雷達和4D毫米波雷達采集點的數目差別不大,而且4D毫米波雷達采集范圍更遠。結合這些測試,我們為客戶提供芯片和SDK軟件,把多種數據的采集存儲融合以及時間同步等問題都進行了很好地解決,也可以配合客戶進行類似的工作。
圖片來源:安霸半導體技術(上海)有限公司軟件研發高級總監 孫魯毅
在功能安全方面,安霸在CV2FS芯片上已經獲得全芯片設計ASIL-C等級,功能安全島ASIL-D等級,由EXIDA官方認證。安霸能夠對于能夠對于有功能安全需求的項目提供完整功能安全文檔和設計,軟件也符合ISO26262要求。
大算力中央域控芯片CV3的技術優勢
下面我集中說一下CV3的優勢,2020年CES上安霸的前代產品CV2和友商30T算力芯片進行公開對比,運行相同的神經網絡算法性能相當,CV2功耗只有對手的1/5;到了2022年,CV3已在AI性能上大幅超越友商的最新汽車域控芯片。
CV3系列中,CV3 High是CV3系列當中性能最高的一顆,在這個芯片展示出來的神經網絡性能遠超目前行業在用的大算力芯片性能的同時,它的功耗只有50w。
這一芯片的性能不是靠我們隨便說的,我們給客戶當面演示,說到的性能可以做到,并會讓客戶親手驗證。CV3 系列芯片支持多個攝像頭,毫米波雷達,激光雷達,超聲波雷達等傳感器的同時輸入;CV3支持各種傳感器的數據前處理,后處理,運行神經網絡和傳統算法,并且對多傳感器的結果進行融合;CV還可高效地通過硬件支持Transformer/BEV類視覺感知算法,比競品速度更快,精度更高;此外,CV3還支持集中式4D毫米波雷達處理,以改善雷達性能降低成本。
怎么做到功耗更低反而性能更高?
首先就是芯片的架構設計,CV3采用獨特的芯片架構設計,其獨有的CVFlow,ISP,H.265編碼器等硬件模塊都為低功耗做了特別優化,當運行相同算法的時候,占用內存帶寬更少。其次,CV3采用領先行業的5nm車規制程,進一步降低功耗。因此在運行大算力計算和多個8百萬攝像頭輸入的時候,CV3的實際AI性能是目前市場在用的最大算力域控芯片的3~6倍,此時CV3的功耗不到其的一半。
由CV3做主芯片的自動駕駛中央域控制器,可以接入12路以上的攝像頭,并且由于CV3集成ISP,圖像處理能力強,畫質更優,對于客戶來講,能夠節省成本和功耗。為了使攝像頭達到更好的圖像質量,安霸會負責圖像的支持和調優。CV3不僅對于每路攝像頭輸入都可以獨立控制圖像質量,而且還支持多個攝像頭的曝光同步,包括控制不同攝像頭的曝光延時。
最后,CV3系列芯片功能齊備,接口豐富,工具鏈成熟:
CV3使用多個(最多16個)ARM Cortex A78AE,因此有目前最強的CPU算力;通過支持高位寬的LPDDR5內存,CV3具備了充沛的內存帶寬;CV3芯片支持大算力域控常見的所有接口,且都為最新規格;其連接外設的網口,CAN口數量足夠多;CV3芯片自帶ASIL-D級別功能安全島,可支持AUTOSAR CP;CV3芯片支持通過PCIe多片級聯用以擴充性能;CV3的工具鏈和前代安霸量產芯片CV2x系列兼容;CV3的SDK提供整套開發工具,調試工具和基于開源的中間件。
以CV3為核心芯片的自動駕駛系統的特色和突破
如果以CV3為核心芯片的這套自動駕駛,將給客戶帶來什么?
第一,有利于降低系統的成本:節省外置攝像頭模組的ISP;節省外置的Safety MCU;節省散熱成本,因其更低的功耗;節省主芯片個數,因為AI算力更強;節省CPU資源,因為硬件加速豐富;節省大容量存儲,因為系統優化好;節省開發時間,因為算法兼容性好。
第二,CV3加Transformer/BEV如虎添翼。CV3可以高效支持多攝像頭,多激光雷達的BEV類算法。BEV類算法有利于多傳感器融合;更加適合后端的預測,決策,規控,是目前自動駕駛的算法發展的主流方向;Transformer網絡在BEV類型算法常用,CV3的CVflow算力單元中NVP可高效支持transformer網絡,通過提供transformer的硬件加速,比競品速度更快,精度更高;CV3的多個NVP可獨立對于多路視頻同時計算,高度并行,硬件可高效支持點云和圖像的前處理等,大大減少對于ARM CPU算力的需求。
第三,CV3可以帶來集中式中央域控雷達技術。收購4D雷達算法公司傲酷后,安霸在CV3上開發了集中式中央域控雷達技術,把4D毫米波雷達算法的準確度和點云數目大幅提升,并且有效降低了前端雷達設備的成本。目前有很多家國外的大主機廠,在下一代架構上已經考慮到中央域控雷達,而安霸的CV3上已經集成了中央域控雷達處理的硬件。
第四,安霸獲得廣泛的行業認可。此前,安霸在英國知名媒體“電子元器件(Components in Electronics)”每年一次的“電子行業獎(Electronics Industry Awards)”中,安霸憑借CV3汽車AI域控制器SoC榮獲“2022年度產品大獎”。
(以上內容來自安霸半導體技術(上海)有限公司軟件研發高級總監孫魯毅于2022年11月15日由蓋世汽車主辦,上海虹橋國際中央商務區管委會、上海閔行區人民政府指導,上海南虹橋投資開發(集團)有限公司協辦的2022第二屆智能汽車域控制器創新峰會發表的《大算力低功耗的自動駕駛中央域控芯片CV3》主題演講。)
來源:蓋世汽車
作者:薈薈
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