2018年6月4日，國內ADAS公司Maxieye智駕科技對外宣布，公司已推出第二代前裝量產(chǎn)前視產(chǎn)品IFVS-400，該產(chǎn)品基于低成本的ASIC芯片進行開發(fā)，采用深度學習算法，支持L2/ L3級的自動駕駛方案。

ADAS公司使用ASIC芯片，在業(yè)內并不多見，目前大部分初創(chuàng)的公司，在一些量產(chǎn)項目中，使用的大都是FPGA的方案，這主要是出于靈活、成本、車規(guī)等因素。

之所以選擇ASIC的方式，MaxieyeCEO周圣硯表示：ASIC先期開發(fā)周期較長，但FPGA或GPU+FPGA異構只是整個市場在2017年之前的“權宜之計”。到了2018年，F(xiàn)PGA的成本和計算優(yōu)勢相對減弱， ASIC的成本大約是其20%-30%左右。

隨著高通、TI、瑞薩、NXP等汽車電子巨頭均在2014年前后著手研發(fā)基于深度學習的處理器單元，他們普遍選擇ASIC路線。未來隨著ASIC的產(chǎn)銷量上升，價格、成本的優(yōu)勢會凸顯出來。

ASIC的長與短

ASIC（Application Specific Integrated Circuit）為專用集成電路，是泛指面向特定功能的芯片，比如專用的音頻、視頻處理器，具有體積小、功耗低、高可靠性、保密性強、計算性能高、計算效率高等優(yōu)勢。

在汽車行業(yè)，ASIC的傳統(tǒng)應用領域是三電控制、制動、加速、轉向控制，ABS、TSC、 ESP，以及各傳感器、傳感器接口等，主要的供應商由NXP（Freescale）、瑞薩、TI、ST等傳統(tǒng)巨頭提供。

ASIC更多的是面向特定用途或用戶的特定要求的全定制、半定制集成電路，研制成本比較高，從設計到流片的時間流程比較長（一般在半年以上）。

但是對于使用芯片的最終客戶來說，具有設計開發(fā)周期短、設計制造成本低、開發(fā)工具先進、標準產(chǎn)品無需測試、質量穩(wěn)定以及可實時在線檢驗等優(yōu)點。

設計并生產(chǎn)一顆ASIC的流程，大致為系統(tǒng)設計，詳細設計，RTL級編碼，RTL級仿真，利用綜合工具生成網(wǎng)表和SDF文件進行前仿真，布局布線，后仿真，樣片生產(chǎn)，協(xié)同軟硬件調試。

FPGA與之不同的是，在進行完綜合和編譯，生成網(wǎng)表后，如果沒有問題即可在FPGA母片上進行燒錄測試，進行系統(tǒng)級驗證。

相比較而言，F(xiàn)PGA實現(xiàn)比用ASIC實現(xiàn)可以節(jié)省一次后仿真和樣片的生產(chǎn)2個步驟，根據(jù)不同的設計和工藝廠家這2個步驟通常需要6周或更長時間，如果需要量產(chǎn)那么如果使用ASIC那么第一批量產(chǎn)芯片還需要5周或更長時間。

但如果樣片出錯就至少還需要6周或更長時間，所以從產(chǎn)品的時間成本上來看FPGA具有比較大的優(yōu)勢，它大量用于生產(chǎn)至少可以比ASIC快3個月的時間。

當然這一點的不同，也會造成另外一個問題：如ASIC一旦出錯，改動成本較高，需要推倒重來，這無論從成本還是在時間上，都需要耗費更多。

而FPGA則在沒有較大的改動下，只需要通過重新燒錄升級即可，在新產(chǎn)品推出的過程中，比ASIC擁有更多的靈活性。也因此，ASIC一般都是用于市場上已經(jīng)成熟穩(wěn)定的技術。

門陣列和標準單元

ASIC芯片主要由半導體廠家采用半定制的方法制造，常用的有門陣列（Gate Array）和標準單元（Standard Cell）兩種類型。門陣列和標準單元的內部結構不同，使用的制造技術也不一樣，因而他們的成本，生產(chǎn)時間，效率也不一樣。

門陣列是一種用掩膜版編程的集成電路設計技術，包括COMS門陣列，射極耦合邏輯（ECL）門陣列，BiCMOS門陣列，數(shù)字和模擬兼容門陣列。半導體廠家預先在芯片上制備邏輯門或元件的規(guī)則陣列，一直加工到互連線光刻之前一道工序，這樣的半成品芯片被稱為門陣列母片。

然后，廠家根據(jù)客戶的要求，設計互連線版圖并進行制版及光刻加工，芯片就成為一個滿足用戶要求的專用集成電路。

門陣列母片可以大量生產(chǎn)，只需改變互連線版圖，即可適應多品種的要求。通常編程的工藝層只限于最后的互連線（單層或多層布線層）。門陣列設計技術的優(yōu)點是周期短，成本低，成功率高，可靠性好；但也存在著設計不夠靈活，門的利用率低，功耗較大等缺點。

標準單元是目前使用較多的一種半定制芯片。半導體廠家預先設計好具有一定邏輯功能的單元電路（如觸發(fā)器，加法器，計數(shù)器和RAM等），并且這些單元電路的布局布線工作已經(jīng)完成，經(jīng)過嚴格的測試，能保證邏輯功能和良好的時序功能，然后以標準單元庫的形式提供給設計者。

ASIC設計者能把這些已經(jīng)具有一定功能的單元連接到一起實現(xiàn)所需要的功能，盡可能以最優(yōu)化的方式布局布線到晶片上。

與門陣列不同的是，盡管這些標準邏輯單元已經(jīng)預先設計好，但并不預先放到晶片中（因為廠家事先不知道設計者的設計情況，沒有一種通用的方式?jīng)Q定各種邏輯單元使用的數(shù)量和具體的擺放位置）。因而標準單元設計沒有母片的概念。每塊晶片都是根據(jù)設計者的需求臨時制作的，晶片內部最基本的晶體管都是現(xiàn)場刻制的。

所以，標準邏輯單元的生產(chǎn)周期較門陣列較長。由于標準單元的每一層掩膜都是根據(jù)不同用戶的需求定制的，用戶不能共享開發(fā)成本，因而標準單元專用集成電路的試制費比門陣列專用集成電路要高。

標準單元結構的優(yōu)點是晶片體積小，可以支持很復雜的設計，批量生產(chǎn)單片成本低，用戶定制性好。對于門陣列來說，母片是事先生產(chǎn)好的，晶片尺寸已經(jīng)固定下來，片內的資源均勻分布在片內，許多資源可能得不到充分利用。

但是，對于標準單元來說，只有需要的標準單元才會被放置到晶片中，所以晶片的尺寸越小，每塊晶圓能夠切割的晶片數(shù)量就越多，單片的成本越低。這是在大批量生產(chǎn)時標準單元結構專用集成電路的優(yōu)勢。

ASIC還站在前哨

2017年底，蔚來汽車在發(fā)布的第一款自動駕駛量產(chǎn)車型ES8上，選擇了Mobileye EyeQ4芯片，其最高運算速率為2.5萬億次/秒，功耗為3W，該芯片屬于ASIC芯片。

EyeQ4使用了一組工作在1GHZ的工業(yè)級四核MIPS處理器，以支持多線程技術對數(shù)據(jù)的控制和管理；多個專用的向量微碼處理器（VMP），用來應對ADAS相關的圖像處理任務；一顆軍工級MIPS Warrior CPU位于次級傳輸管理中心，用于處理片內片外的通用數(shù)據(jù)。

同年，馬斯克在一個場合透露了“特斯拉正在造自己的芯片”的消息，馬斯克明確稱”吉姆正在開發(fā)專門的AI硬件。而這個“專門的AI硬件”指的很可能就是ASIC芯片。

地平線也在2017年年底推出了ASIC人工智能專用芯片，其中針對中自動駕駛專用芯片征程1.0，由晶圓代工伙伴臺積電先進工藝制程生產(chǎn)。NPU（Neural Processing Unit）能效可以提升2-3個數(shù)量級（100-1000倍左右），具有高性能、低功耗、低成本等特點。

國內外廠商在零星的推出自動駕駛的ASIC芯片，而傳統(tǒng)的汽車芯片廠商，卻并沒有急于宣布進入這個藍海。

在芯片行業(yè)內工作多年的人士告訴《高工智能汽車》，ASIC的優(yōu)勢，主要在于應用于成熟穩(wěn)定的技術，不需要不斷升級更新，同時在使用使用量上要有保證，才會體現(xiàn)出成本、可靠性的優(yōu)勢。

在目前技術條件下，用于自動駕駛的算法、控制類ASIC芯片還尚處早期，這主要是源于自動駕駛的算法在一直更新，演進，尚未定型。

而未來自動駕駛的應用中，更強調的是集成性，各個固定的自動駕駛算法可能會以IP核的形式嵌入到中央處理系統(tǒng)中。

FPGA的力挺者

為了重申其于汽車產(chǎn)業(yè)的長期投入，以及看好FPGA將在自動駕駛領域發(fā)揮重要作用，全球最大的FPGA供應商之一賽靈思(Xilinx)近年來不斷加大市場的培育力度。

盡管在此之前，F(xiàn)PGA更多用于車載信息娛樂系統(tǒng)，但賽靈思堅定認為，F(xiàn)PGA最適合用于處理越來越復雜的ADAS和自動駕駛。

而在在ADAS領域，賽靈思的FPGA也到了不少初創(chuàng)公司的采用，并用于處理來自各種車身傳感器(包括攝像頭、毫米波雷達等)的數(shù)據(jù)。FPGA可利用其DSP與平行架構，提供極其適合神經(jīng)網(wǎng)路加速的運算能力。

賽靈思曾經(jīng)對外宣稱自己在車用視覺處理市場占有率排名第二，僅次于Mobileye，盡管雙方的市場份額存在著巨大差距。不過，賽靈思表示，目前公司與Bosch、Magna和Continental等多家汽車一級零部件供應商都有合作。

在中國市場，賽靈思也在開拓ADAS初創(chuàng)公司的市場。

近日，AI初創(chuàng)公司深鑒科技宣布已經(jīng)完成面向自動駕駛/高級輔助駕駛領域的技術整合及商業(yè)布局，實現(xiàn)了方案落地及訂單轉化，其推出的正是基于賽靈思FPGA的車載深度學習處理器平臺DPhiAutoTM。

而在今年初的CES展上，另一家ADAS初創(chuàng)公司MINIEYE發(fā)布了基于賽靈思FPGA的前裝產(chǎn)品X1，目前已經(jīng)進入多家車廠、Tier1的供應商體系，今年將于量產(chǎn)車型上搭載。

MINIEYE表示，選用FPGA芯片是因為其具有高計算性能，更適合深度學習；同時也是車規(guī)級已量產(chǎn)的芯片，研發(fā)更加成熟，成本具有競爭力，功耗也能大幅降低。

同時，為了彌補單一FPGA的限制，除了此前推出的集成ARM處理器的車規(guī)級級Zynq UltraScale+ MPSoC系列，賽靈思還在近期推出了繼FPGA之后另外一種全新的產(chǎn)品類型：ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platform，自適應計算加速平臺）。

賽靈思表示，它將遠遠突破FPGA的極限，并將能夠與 CPU、GPU 以及FPGA相并列。ACAP 的核心是新一代 FPGA 架構，它結合分布式存儲器和硬件可編程的 DSP 模塊、一個多核 SoC 以及一個或多個軟件可編程而又具備硬件靈活性的計算引擎，并通過片上網(wǎng)絡（NoC）實現(xiàn)互連。

當然，現(xiàn)在要對FPGA和ASIC作出什么結論還為時過早，對于各大芯片公司來說，這是一場圍繞成本、功耗和性能的硬仗。