中國的智能芯片和操作系統，能不能有所作為？3月26日，在2022百人會論壇上，地平線創始人余凱在演講中拋出這一個讓人振奮的問題。
智能汽車是我國發展智能芯片和操作系統的千載難逢機會。
回顧過去歷代智能終端，從個人電腦到智能手機，都孕育出了巨大成功的科技公司，比如微軟、英特爾、高通、蘋果……
第三代智能終端，毫無疑問是智能汽車，這讓中國企業迎來了前所未有的機遇。
智能汽車、電動車革命一開始，中國在整個消費端、產品端就主導了全球市場，成為全球發展智能電動汽車的風暴中心。
但回顧一下三代智能終端的發展，我們也要正視一個現象。
中國的企業在面向消費者的終端產品的創新，以及品牌的競爭力打造，其實都贏得很精彩。無論是PC時代的聯想，手機時代的華為、小米、OPPO、VIVO。同樣的，在智能汽車時代，這場戰役一開打，就已經能看到這樣的趨勢。
但在操作系統和智能芯片的布局上，卻亟待突破。比如在智能手機時代，獲得巨大成功的操作系統是IOS、安卓，底層芯片供應商是ARM和高通，而中國企業毫無存在感。
在智能電動汽車時代，中國企業能打破這個困境嗎？
基于這樣的思考，地平線推演了自己的商業邏輯和商業使命，以及做出了三個關鍵的決策：基于AI時代的新摩爾定律，打造好用的芯片；搭建開源的車載操作系統；向車企授權芯片IP，幫助車企打造芯片。
地平線創始人余凱
01 后摩爾定律時代的思考
作為一個后進入者，踏進巨頭林立的芯片市場，地平線必須要有創新的、差異化的打法。
在摩爾定律趨緩的情況下，余凱認為，不能再依靠提升晶體管的密度，提升計算性能。在人工智能時代，地平線提出一個新的標準，與其算力大不如算得快。也就是說，能不能在單位時間、單位成本里面去算更多的數據。
在“算的快”背后，有三個關鍵因素。
第一，峰值算力，也就是大家常說的峰值TOPS。
第二，算力資源的利用率。TOPS并不是唯一指標，算力資源的有效利用也十分關鍵，這則取決于架構設計、操作系統、編譯器，以及動態運行庫等。
第三，芯片架構能否適應軟件算法的演化。未來的20年，人工智能的軟件算法會持續地進化，芯片架構能否適應不斷演進和創新的軟件算法也至關重要。
余凱認為，這三個指標放在一起考慮，才是芯片企業應該追求的標準，地平線將之稱為AI時代的新摩爾定律。
根據這樣的創新指導思想，地平線設計了高性能的自動駕駛處理器架構—— BPU （brain processing unit）。
BPU采用了大量的創新型技術，包括高性能、低延遲的數據并發處理技術，用脈動陣列去提高數據并行的速度，用進程計算使得存儲和計算不再那么涇渭分明，還有稀疏化等的優化。
余凱談到，基于新摩爾定律設計的征程5芯片，和英偉達的Orin－X 芯片去比較的話，盡管地平線只用一半的芯片面積，一半的計算資源，但通過先進的神經網絡來做計算的時候，依然能夠得到相當高的計算性能。
而且，地平線的芯片架構，對越先進的神經網絡，加速性能越高，往往可以用更低的功耗完成更多的數據計算。如果除以單位功耗的話，地平線跟英偉達的計算效率相比，是兩倍到三倍的提升。
這對于自動駕駛是非常重要。自動駕駛車輛不像是數據中心，有無限的能源供給，以及非常好的散熱的、冷卻的系統。車輛上的工況非常惡劣，因此對于低功耗的高效計算非常重要。
02 打造開源的車載操作系統
在歷史上，芯片跟OS其實從來不分。這也是地平線基于芯片打造操作系統的思考邏輯。
美國有一個“文泰來聯盟”，就是Windows跟Intel組成的著名的Wintel 聯盟。
微軟的視窗操作系統，只配對英特爾的芯片。為什么兩家商業公司要組成這種排他性的聯盟？這是違反商業規律的。
但實際上，這不是一個偶然的現象，在整個信息產業的歷史上，凡是最成功、最有廣泛生態的操作系統，它往往選擇一家芯片架構做緊密的聯盟，余凱介紹。
包括PC時代Windows 跟 Intel的Wintel 聯盟，智能手機時代的AA ——安卓跟ARM之間的聯盟，以及在人工智能時代，英偉達自己的操作系統CUDA 跟其GPU架構的耦合。
為什么會有這樣的現象？這主要是因為，只有軟件跟硬件的高度協同才能保證計算高效，那么也就意味著，軟件在一個芯片架構上優化得很好的時候，它很難遷移到另外一個芯片架構上，這是信息產業軟件硬件發展的規律。
基于這個判斷，地平線開始思考，如果要把征程芯片打造成中國自動駕駛芯片的底座，那么是不是需要給它配一個操作系統？這就是地平線布局操作系統的邏輯。
2021年，地平線提出要打造開源的實時操作系統——TogetherOS。
從命名就可以看出來，地平線所主張的理念：操作系統就是應該開放的、開源的大家一起參與的。
同時，地平線也認為，操作系統是不應該掙錢的，它就是應該作為一個公共的技術資源，大家一起攜手去推進、打造的操作系統生態。
這樣一來，在地平線的征程芯片之上，既可以支持了現在主流的 Linux 、QNX、安卓、阿里 OS、鴻蒙等主流的操作系統，同時也專為智能汽車去打造一個開放開源的、不帶商業目的 TogetherOS。
在TogetherOS 之上，可以支持各種各樣的應用軟件，地平線也提供各種開發工具、工具鏈以及云端的訓練，包括數據管理及仿真平臺。
03 向車企開放芯片IP
有了操作系統，地平線還覺得不夠。
余凱談到，作為新一代創業者，一定要把開放這件事情去不斷地推進。地平線在進一步地思考能不能做得更加的開放。
以芯片＋算法＋工具鏈＋開發平臺為核心，支持合作伙伴開發智能駕駛解決方案，這是地平線當前的商業模式。
在這個基礎上，地平線計劃將開放踐行到底，支持車企自主開自動駕駛芯片。
這意味著，地平線要拿出其最核心的BPU技術架構提供支持。也就是說，地平線要提供BPU的IP授權，包括整個BPU軟件支持包以及參考設計等，以及各種技術支持。
這就有點像ARM模式，余凱認為，ARM是一個很值得學習的公司，它推進了物聯網時代和智能手機時代，全球的產業創新和進步。
地平線計劃支持一部分車企自研的芯片，同時提供地平線自己的征程芯片，因為并不是所有的車企都要開發自己的芯片。
BPU IP授權帶來的好處，就是提升車企的差異化競爭力，加快研發創新的速度。
余凱把芯片公司與車企的合作模式，進行了總結。
第一種是Mobileye模式。Mobileye把芯片架構、芯片以及操作系統，還有智能駕駛的軟硬件系統，全部開發完了以后交付給車企。
也就是說，這是一個黑盒系統，車企的整車開發完全沒有參與自動駕駛技術的開發過程。在過去20年時間里，這個模式是成功的。因為那個時候，智能駕駛并不像今天這樣呈現出你追我趕、百舸爭流的創新趨勢。
但今天這種協同方式顯然是不夠的，為什么？如果把BPU、SOC、操作系統、自動駕駛的軟件系統所需要的時間，以及交付到整車開發后所需要的時間加在一起，整個開發周期會需要6－7年的時間，這將會導致車企的創新速度遠遠落后于競爭對手。
第二種是英偉達模式，英偉達把GPU架構開發成芯片，然后包上自己的操作系統 CUDA， 再去讓業界開發自動駕駛的軟硬件系統。
在這個合作模式里面，其實是整車開發是參與了自動駕駛的開發過程，甚至是主導。這種模式下，自動駕駛的創新實際上是跟整車開發是一起的，也就有了更強的創新協同。
第三種就是地平線提出的Together OS 模式，把BPU跟SOC開發完了以后，中間的底層軟件通過開源OS開放的模式跟整車一起系統開發。
那么，整車開發不光包括整個自動駕駛的應用軟件，而是也深入到操作系統的底層，能夠更高效地調用操作系統之下的各種資源。
余凱以地平線和理想汽車的合作舉例，雙方達成合作是在2020年的年底，理想汽車在2021 年5月就已經量產，從項目啟動到量產也就是七八個月的時間。
之所以量產的協同速度能那么快，就是以一個非常接近這種模式的方式在開發。
第四種就是BPU授權模式。BPU授權模式意味整車開發可以完全的跟從芯片到操作系統、到整個自動駕駛的軟硬件系統，實現高度的協同，完全的透明。這對整車迭代的速度產生質的飛躍，這就是特斯拉的迭代速度。
特斯拉實際上就是在做芯片和整車打通的事情，國內一些玩家其實也在追求這樣的一個迭代的速度。
在智能汽車時代，整個用戶的體驗邏輯和以前傳統燃油車時代迭代邏輯已經完全不同。以前是面向供應鏈優化流程導向的形態，現在已經變成越來越像手機這樣的市場。那么意味著，如果能像蘋果一樣，領先競爭對手6個月，而且持續領先，就贏了。
因此，地平線認為，保持高效就是在智能汽車時代，打造開放創新生態的重要意義。
04 ARM是一個好榜樣
余凱談到，ARM是一個非常值得學習榜樣，他們走出了和傳統的芯片公司不一樣的路線，開放自己芯片的架構授權，加速了整個產業迭代速度、縮短了迭代周期、降低了研發成本，讓專業的人干專業的事情。
同時，計算架構IP授權模式也加速芯片產業發展。依托ARM IP授權和生態，芯片平均設計開發成本降低50％。
這造就了ARM＋安卓在智能手機領域的繁榮生態，以及整個物聯網的創新生態。地平線也希望打造智能汽車時代的”Wintel＂和“AA”——“Window＋Intel”，“ARM＋Android”。
可以預見，路還有很長要走，但地平線表達了開放到底的決心，這對于智能汽車創新生態的發展，將是非常重要的推動。
