自动驾驶系列报告三：车载芯片篇，自动驾驶芯片，GPU的现在和ASIC的未来

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1、内容目录一、车载芯片的发展趋势（CPU-GPU-FPGA-ASIC）4二、车载芯片的过去—以CPU为核心的ECU52.1ECU的核心CPU52.2分布式架构向多域控制器发展5三、车载芯片的现在—以GPU为核心的智能辅助驾驶芯片73.1GPUVs.CPU73.2GPU占据现阶段自动驾驶芯片主导地位73.3相关公司8四、车载芯片的未来—以ASIC为核心的自动驾驶芯片144.1ASICvsGPU+FPGA144.2ASIC是未来自动驾驶芯片的核心和趋势154.3相关公司16五、风险提示24图表目录图表1：算法芯片发展路径4图表2：汽车ECU5图表3

2、：汽车ECU架构示例6图表4：汽车DCU与ECU架构示例6图表5：汽车MDC架构示例6图表6：CPU结构7图表7：GPU结构7图表8：CPUvsGPU7图表9：NVIDIAGPU阵营8图表10：NVIDIA发展历程9图表11：NVIDIADRIVEPegasusAI计算平台9图表12：NVIDIADRIVEPX2平台9图表13：NVIDIADRIVEPegasusAI计算平台10图表14：NVIDIADRIVE系列AI计算平台性能参数11图表15：杰发科技车规级ADAS芯片12图表16：全志科技车规级芯片13图表17：全志科技车规级芯片结构1

3、3图表18：汽车电子芯片生命周期13图表19：FPGA结构14图表20：FPGAvsASIC14图表21：CPU、GPU、FPGA和ASIC对比15图表22：自动驾驶芯片主要产品性能15敬请参阅最后一页特别声明-2-图表23：ASIC是未来自动驾驶AI芯片解决方案的原因15图表24：Mobileye发展历程16图表25：MobileyeEyeQ系列性能参数16图表26：MobileyeEyeQ4架构17图表27：寒武纪发展历史17图表28：芯片设计-量产面临的风险18图表29：寒武纪MLU100参数18图表30：地平线解决方案19图表31：

4、芯片设计-量产面临的风险19图表32：地平线芯片参数19图表33：地平线核心竞争力19图表34：对“昆仑”芯片的疑义20图表35：三代谷歌TPU参数20图表36：GoogleTPU2代vs3代21图表37：赛灵思Zynq芯片21图表38：赛灵思多传感器融合系统22图表39：亚里士多德架构22图表40：笛卡尔架构22图表41：DPhiAuto性能23图表42：DPhiAuto样品23敬请参阅最后一页特别声明-3-一、车载芯片的发展趋势（CPU-GPU-FPGA-ASIC）¾过去汽车电子芯片以与传感器一一对应的电子控制单元（ECU）为主，主要分

5、布与发动机等核心部件上。随着汽车智能化的发展，汽车传感器越来越多，传统的分布式架构逐渐落后，由中心化架构DCU、MDC逐步替代。¾随着人工智能发展，汽车智能化形成趋势，目前辅助驾驶功能渗透率越来越高，这些功能的实现需借助于摄像头、雷达等新增的传感器数据，其中视频（多帧图像）的处理需要大量并行计算，传统CPU算力不足，这方面性能强大的GPU替代了CPU。再加上辅助驾驶算法需要的训练过程，GPU+FPGA成为目前主流的解决方案。¾着眼未来，自动驾驶也将逐步完善，届时又会加入激光雷达的点云（三维位置数据）数据以及更多的摄像头和雷达传感器，GPU也难

6、以胜任，ASIC性能、能耗和大规模量产成本均显著优于GPU和FPGA，定制化的ASIC芯片可在相对低水平的能耗下，将车载信息的数据处理速度提升更快，随着自动驾驶的定制化需求提升，ASIC专用芯片将成为主流。本文以如上顺序梳理车载芯片发展历程，探讨未来发展方向。图表1：算法芯片发展路径来源：地平线机器人，国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明-4-行业深度研究二、车载芯片的过去—以CPU为核心的ECU2.1ECU的核心CPU¾ECU（ElectronicControlUnit）是电子控制单元，也称“行车电脑”,是汽车专用微机控制器。一般ECU

7、由CPU、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。图表2：汽车ECU来源：大众汽车，国金证券研究所ECU的工作过程就是CPU接收到各个传感器的信号后转化为数据，并由Program区域的程序对Data区域的数据图表调用来进行数据处理，从而得出具体驱动数据，并通过CPU针脚传送到相关驱动芯片，驱动芯片再通过相应的周边电路产生驱动信号，用来驱动驱动器。即传感器信号——传感器数据——驱动数据——驱动信号这样一个完整工作流程。2.2分布式架构向多域控制器发展¾汽车电子发展的初期阶段，E

8、CU主要是用于控制发动机工作，只有汽车发动机的排气管（氧传感器）、气缸（爆震传感器）、水温传感器等核心部件才会放置传感器，由于传感器数量较少，为保证传感器-ECU-