谈谈华为MDC智能驾驶计算平台的优势和价值
来源：公众号“汽车电子与软件”
2020-06-23
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自动驾驶的发展走向已经从单车智能向车路协同严重倾斜，但是无论是单车智能还是车路协同，自动驾驶系统中一个高性能高算力的AI计算平台是必不可少的。一般认为，L2需要的AI计算力<10TOPS，L3需要的AI计算力为30~60TOPS，L4需要的AI计算力>100TOPS，L5需要的AI计算力为500-1000TOPS，目前可供选择的计算平台仅能满足部分L3、L4级别的自动驾驶所需，比如NVIDIA Driver Xavier、Tesla FSD HW3.0、传说中的Mibileye EyeQ5，以及本文要说的华为MDC。华为基于自身在ICT领域的长期积累，在芯片、5G以及操作系统等方面具备强劲的技术优势，基于此，自华为在2018年全连接大会上发布自动驾驶相关战略以来，其智能汽车领域的发展速度可谓一日千里。针对自动驾驶对计算平台的需求，华为推出MDC智能驾驶计算平台以及高阶自动驾驶全栈解决方案，包括MDC300和MDC600两个平台，分别对应L3和L4级自动驾驶，搭载鸿蒙内核操作系统，加之智能驾驶AI算法，最终形态将是车规级可量产的域控制器。行业内认同的域控制器架构硬件上包括AI算力部分，一般是GPU或TPU；系统规划部分，也就是我们常说的CPU部分；另有一部分负责车辆功能和冗余安全监控，这部分一般由MCU负责。对于华为MDC300而言，第一部分为是个华为昇腾310芯片，第二部分是华为鲲鹏芯片，第三部分是Infineon的TC397。MDC300算力在64Tops 左右，满足L3级自动驾驶算力需求。MDC 600，基于8颗昇腾310 AI芯片，同时还整合了CPU和相应的ISP模块，算力高达352TOPS。对比其他平台，Tesla FSD 的 HW3.0 有两个相同的计算单元构成，每个计算单元上面有 2 块运算芯片，每块算力位 36 Tops，设备总算力位 4 x 36 Tops = 144 Tops。但是由于采用的是双机热备的运行方式，实际可用的算力是 72 Top。NVIDIA Xavier的AI算力最大是30Tops，Orin控制器还未上市，不过公开的AI算力是200Tops。而Mobileye的EyeQ5只有24Tops算力。华为MDC除了统一的架构便于功能扩展和适配多种场景之外，还具备多种优势。作为一个开放的平台，华为MDC具备组件服务化、接口标准化、开发工具化的特性，软件方面除了华为自有的鸿蒙平台之外，还兼容Adaptive AUTOSAR和ROS，并且搭配配套的工具链，基于此平台，用户可快速开发、调试、运行自动驾驶算法与功能，适配不同级别的智能驾驶应用。另外，之前报道华为MDC，提到了一个词“三高一低”：高算力：搭载多颗华为最新发布的人工智能Ascend芯片，MDC600最高可提供352TOPS的算力，满足L4级别的自动驾驶需求。意味着可以接入与实时处理更多的外部传感器数据流（如摄像头、毫米波雷达、激光雷达、GPS等），为自动驾驶提供更安全可靠的计算力支持，能够应付处理更复杂路况。虽然NVIDIA GTC2020发布了安培架构，并且号称基于安培机构的A100算力可达2000Tops，不过这个性能怪兽要到2022年才出生，说不定一年后华为推出算力更强的平台产品，虽然算力不代表一切，但是没有足够的算力，肯定是搞不定自动驾驶的一切的。高安全：凝聚华为30年的ICT设备研发、设计、生产制造经验，端到端的冗余备份设计，规避单点故障；支持-40°C~85°C的环境温度，应对苛刻外部环境；遵从业界车规级可靠性与功能安全等级（如ISO 26262的ASIL D级）要求。华为MDC智能驾驶计算平台已经于2020年1月16日通过了德国莱茵颁发的ISO26262功能安全管理认证，达到ASIL-D级标准。高能效：领先业界的端到端1TOPS/W的高能效（业界一般为0.6TOPS/W）。高能效的主要价值，不仅在于节能和延长续航里程，还可以实现同等算力下功耗温度更低，提升电子元器件的可靠性，且无需配置风扇散热或水冷散热等易损部件，减小体积，降低对车辆现有结构的影响。确定性低时延：MDC硬件平台搭载实时操作系统，高效的底层软硬件一体化优化集成，内核调度时延低于10us，内部节点通信时延小于1ms，为客户的端到端自动驾驶带来小于200ms的低时延（业界一般是400~500ms），提升自动驾驶过程中的安全性。基于MDC智能驾驶计算平台，华为推出高阶自动驾驶全栈解决方案（ADS）：Autonomous Driving Solution， ADS为中国道路和交通环境设计、以用户驾乘体验为目标的全栈（Full Stack）自动驾驶系统。华为ADS全面整合芯片、算法和海量数据三个层面能力，支持灵活的功能特性组合，满足L4~L2+级不同自动驾驶级别需求，并且根据需求投入规模化量产。华为高阶自动驾驶全栈解决方案（ADS）已经于2020-03-24拿到德国莱茵颁布的功能安全证书。除了硬件之外，软件方面MDC的底气是华为自研鸿蒙操作系统，鸿蒙OS的内核在2020年3月26日取得功能安全认证证书。虽然尚不知这一操作系统的具体情况。但是根据目前的消息看，作为国内首个获得ASIL-D认证的操作系统内核，鸿蒙应该不会让大家失望。在鸿蒙可供使用之前，华为MDC能够很好的支持Adaptive AUTOSAR标准体系架构，并且兼容MBD（Model-Based-Design：基于模型设计），开发工作流程更加贴近传统主机厂软件开发工程师所熟悉的套路，能够与现有的 ASPICE 软件开发流程更好地整合，便于车企传统研发工程师快速的基于MDC开展自动驾驶相关软件算法的开发和测试，从这一点上来看华为MDC具有一定的生态优势。说道MBD，不得不提一下快速原型开发，快速原型对于新能源汽车电控领域来说是很红火的存在，它可以让工程师脱离于硬件和底层软件的束缚而直接在Simulink环境下搭建车辆控制策略模型，并仿真测试。这一开发流程的实施，大大的加快了新能源汽车的上市推广步伐。这一模式是否可以在自动驾驶领域进行推广？据说MathWorks正在积极开展相关的功能开发，作为快速原型开发的中间件——底层软件的Simulink函数封装库，可以将其看做一个工具，目前国内创业公司天津优控智行已经开发出了称为EcoCoder-AI这样一款工具软件，可用于自动驾驶域控制器的快速原型开发，据说已经基于NVIDIA Xavier部署成功并且实现基本功能，目前免费，感兴趣的可以试试。不妨假设，华为MDC基于 Adaptive AutoSAR 架构、开发工具链以及自动驾驶MBD算法能够通过 ASIL-D 功能安全认证，那么基于华为 MDC 的自动驾驶系统将成为世界首个符合 ISO26262 ASIL-D 标准的商用自动驾驶系统。总结而言，华为 MDC是华为面向智能驾驶推出的对标特斯拉 FSD、英伟达 DRIVE 的高级别自动驾驶域控制器系列，核心优势在于全自研芯片，高算力、高可靠、高能效和低延时，目标是可供量产的车规级自动驾驶域控制器。MDC能够支持目前 L3+以上可能需要的传感器类型的接入以及整车网络接入，软件系统支持Adaptive AUTOSAR和ROS，具备跨域兼容性便于很快上手。其模型加速性能和总线传输性能均可适应L3 及以上级别自动驾驶功能开发应用需求。除了MDC本身的产品力之外，其使用方式贴近传统汽车研发工程师所熟悉的MBD和ASPICE开发工作流程，这是其他平台无法比拟的优势。用郭继舜博士的话来说，即使我们用最高标准来审视华为MDC，即使我们用全世界最先进的硬件来做对标，它依然有很好的竞争力和量产可用性。
