自动驾驶汽车发展趋势分析

我国汽车行业发展趋势正朝着电动化、智能化、网联化发展。当前,我国自动驾驶技术正处在关键发展阶段,应当加大技术攻关,加强推广应用,为自动驾驶技术更好造福人民贡献力量。

如今,自动驾驶汽车成为人们关注的议题之一。我国汽车行业发展趋势正朝着电动化、智能化、网联化发展,新能源电动汽车推广应用前景广阔。据统计,2022年1-3月新能源汽车产销分别完成129.3万辆和125.7万辆,同比均增长 1.4 倍,截至 3 月底,全国新能源汽车保有量达 891.5 万辆,占汽车总量的 2.90%。其中纯电动汽车保有量 724.5 万辆,占新能源汽车总量的 81.27%。我国汽车行业电动化迅速发展的态势某些程度上预示着汽车行业智能化、网联化发展也蕴含着强劲动力。下面,本文围绕“自动驾驶汽车概念介绍”“自动驾驶汽车所需芯片的特征”“自动驾驶汽车‘缺芯’现状原因分析”“解决自动驾驶汽车“缺芯”问题路径探索”“自动驾驶汽车对生产生活的意义”“自动驾驶汽车发展现状”“自动驾驶汽车发展趋势分析”等方面对自动驾驶汽车发展情况进行介绍。

一、自动驾驶汽车概念介绍

自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车,是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在部分人工干预或完全没有人工干预的情况下自由安全的驾驶机动车辆。自动驾驶汽车行驶情况示意图如图一所示。

自动驾驶汽车发展趋势分析
图一 自动驾驶汽车行驶情况示意图

二、自动驾驶汽车所需芯片的特征

在自动驾驶汽车中,芯片的地位举足轻重,是自动驾驶汽车的“核心枢纽”。自动驾驶大算力芯片更是促使自动驾驶汽车保持较高、较稳定性能的重要因素。

当前,自动驾驶汽车大算力芯片正在成为许多企业争相开辟的市场。在英伟达召开的2022年GTC(全球商品交易中心)大会上,英伟达首席执行官黄仁勋宣布英伟达自动驾驶芯片Orin于本月正式投产销售。官方信息显示,英伟达Orin芯片算力可达254TOPS。与此同时,英伟达还公布了Atlan芯片,而该芯片的目标算力是1000TOPS,计划于2025年交付。除了英伟达,算力突破100TOPS的芯片陆续问世,比如已发布单颗芯片最高算力可达128TOPS的地平线征程5单颗芯片最高算力可达176TOPS的Mobileye EyeQ Ultra等。

自动驾驶汽车大算力芯片获得市场青睐的同时,业内人士也提出要重视自动驾驶大算力芯片的算力效率。地平线创始人余凯多次表示,地平线不单纯追求芯片的物理算力,而更看重其计算效率。对比地平线征程5和英伟达Orin-X,地平线只用一半的芯片面积和一半的计算资源,依然能够得到相当高的计算资源[1]。这表明自动驾驶大算力芯片在有相同算力的前提下,地平线自动驾驶大算力芯片性能相对更好,芯片性价比相对较高。

总而言之,自动驾驶大算力芯片的算力大小和计算效率都是自动驾驶行业关注的重点,大算力芯片拥有更大算力或拥有更高计算效率都是相关制造企业占领更多市场的优势因素。自动驾驶大算力芯片实物图如图二所示。

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图二 自动驾驶大算力芯片实物图

各品牌推出较新的自动驾驶大算力芯片整理如下:

1、华为“晟腾”系列

2021年华为推出MDC810,面向L4-L5级别的乘用车和RoboTaxi自动驾驶应用,采用泰山核心+晟腾AI芯片的组合,运算能力达400TOPS。

2.地平线“征程”系列

2021年7月后,地平线推出的Matrix5计算平台将使用4颗征程5芯片,等效算力将高达512TOPS。此外,据悉规划中采用7nm工艺的征程6芯片,单芯片算力将达到400TOPS。

3.黑芝麻“华山”系列

2020年年底,黑芝麻智能发布基于两颗华山二号A1000芯片的级联方案打造的FAD(Full Autonomous Driving)全自动驾驶计算平台,算力可达80TOPS-140TOPS,可以满足L2+/L3级智能驾驶场景的需求。

2021年4月,黑芝麻智能发布了华山二号A1000 Pro并于同年7月流片成功,算力196TOPS。

4.英伟达“Orin、Xavier”系列

2019年,英伟达再次发布新一代自动驾驶智能芯片Orin,支持L2-L5级别的自动驾驶应用,算力达200TOPS。

2021年,英伟达在“GTC 2021”发布了最新自动驾驶芯片Atlan,单颗芯片算力将达到1000TOPS,Atlan芯片计划于2023年向开发者提供样品,2025年大量装车[2]。

还有部分品牌大算力芯片因为篇幅原因未能列举在上。读者如感兴趣,可以在网络上寻找有关资料阅读。

三、自动驾驶汽车“缺芯”现状原因分析

2020年下半年以来,全球芯片制造产能持续紧张,汽车“缺芯”成为摆在全球汽车厂商面前的难题。今年2月,通用汽车宣布,位于美国、加拿大、墨西哥的3家工厂停产,韩国一家工厂产量减半。今年1月以来,本田、日产等汽车公司宣布减产,其在日本国内的部分生产线一度陷入停顿。芯片短缺对欧洲汽车业影响也不断加剧。据德国媒体报道,大众、奥迪汽车均因芯片短缺出现不同程度停产,下面将对汽车“缺芯”现状进行分析。

1.智能汽车发展速度快且芯片需求量大

据统计,一辆传统汽车需要100-1000颗芯片;而一辆智能电动汽车需要芯片数量为1500-2000颗,智能电动汽车对芯片的需求是传统汽车的10倍左右,再加上当前汽车行业在朝着电动化、智能化、网联化方向发展,智能电动汽车发展速度更快,保有量占汽车总保有量比重不断增大,使得汽车行业芯片需求量增加。

2.新冠肺炎疫情影响大型芯片企业正常生产

全球汽车芯片市场供应的大体关系为“芯片企业-零部件供应商-整车厂商”,且内部长期被恩智浦、英飞凌、瑞萨电子等头部企业垄断。这些大型芯片供应商一旦出现芯片供应问题,将会影响全球芯片使用。新冠疫情传染性强、变异快,极大影响人们正常生产生活的秩序,也给汽车芯片生产提带来很大负面影响。比如去年8月份发生的博世中国总部讨要芯片事件,就是因为那时马来西亚因为疫情不得不停产停工,而该地区拥有超过50家半导体厂家,这些厂家受疫情停工影响,自动驾驶汽车芯片产量大幅下降,导致“缺芯”现象比较严重[3]。

3.我国芯片制造技术尚不成熟

我国汽车自动驾驶芯片自主研发不足、供应高度依赖国外、产业链发展滞后,成为新冠疫情全球流行背景下我国芯片不能自给自足的重要原因。比如我国国内多家车企生产自动驾驶汽车多选用进口芯片而非国产芯片,选用的进口芯片品牌包括英伟达、Moblileye等,而选用的国产芯片品牌有地平线、黑芝麻智能等,但是车企选择用国产自动驾驶芯片的数量相对较少。我国汽车芯片占全球汽车芯片市场份额仅有3%,表明我国芯片技术还有广大发展空间。全球汽车芯片企业市场份额占比情况如图三所示。

自动驾驶汽车发展趋势分析
图三 全球汽车芯片企业市场份额占比情况 (图片来源:百度百科)

4.芯片企业缩小车规级芯片生产规模

疫情防控常态化背景下,市场对消费级数码产品和家用小电器需求日益提升,加之生产该类产品所需要的芯片综合利润更高,因此芯片制造厂商花更多人力、物力和财力生产该类产品,车规级芯片产量就越来越少。以台积电为例,目前全球最紧缺的车规级MCU芯片70%都产自台积电,但该类产品利润微薄,企业为追求更高利润,将会削减车规级芯片产量,转而生产其他利润高的芯片。

四、解决自动驾驶汽车“缺芯”问题路径探索

1.推动自动驾驶芯片国产化

针对我国芯片技术水平亟待提升的现状,全国人大代表、上汽集团董事长陈虹建议,加强政策保障促进国产大算力芯片发展。他认为,随着汽车智能化、网联化程度加深,汽车对自动驾驶大算力芯片的需求还将进一步提升。为此,他建议通过政策引导,多方协同,建立车规级芯片统一的技术规范和标准并成立第三方检测认证平台;建议国家牵头设立专项资金,鼓励芯片企业、汽车企业共同参与,加快提高国产大算力芯片的研发、制造和应用能力,健全国产大算力芯片研发人才的培养机制,推动国产自动驾驶芯片可持续发展。

2.规范自动驾驶芯片市场

针对自动驾驶芯片市场现状,全国人大代表、广汽集团董事长曾庆洪建议,一是要保供稳供,梳理关键领域芯片供需情况,引导国外汽车企业来华投资,建立芯片及重要原材料应急储备机制;二是要稳定市场,加强执法监督,调控原材料价格,缓解企业压力;三是强化政策引导,加快汽车芯片整体产业链布局。

五、自动驾驶汽车对生产生活的意义

1.减少交通事故伤亡

据世界卫生组织统计,每年,全球有125万人死于交通事故,有20至50万人在交通事故中受伤。交通事故也是15-29岁人群的主要死因。人类需要找到减少交通事故伤亡的可行办法,而自动驾驶技术提供了解决方案。自动驾驶汽车具有敏锐的感知力,可以在不到一毫秒的时间开始刹车,而人类驾驶员则需要一秒左右的时间。自动驾驶汽车运行稳定,一般不会发生故障,而人类驾驶员可能受到手机或其他电子产品的影响,开车时不能集中注意力。据世界卫生组织统计,驾驶中使用手机发生事故的概率是驾驶中不使用手机发生事故概率的4倍。由此可见,自动驾驶技术对维护人民生命财产安全具有重要意义。

2.保护生态环境

为节省运营成本,自动驾驶汽车几乎都是电动汽车,而电动汽车环保性能远优于传统汽车,因为电动汽车几乎没有尾气污染。当前,我国高度重视环境保护工作,制定双碳目标,推动高质量发展。自动驾驶汽车与国家双碳目标高度契合,具有重要战略意义。

3.节省驾驶员时间

当自动驾驶系统达到4、5级甚至只需要达到3级时,驾驶员就可以解放双手和大脑,把时间花在工作、娱乐和社交上,将宝贵时间节省给有意义的事情。“这将为美国人每年节省总计300亿小时的时间”博士顿咨询表示。

4.节省出行时间

自动驾驶汽车能根据实时路况自动调整行驶路线,在最短时间内把你送到目的地。这意味着你每天都可以节省相当长时间用于处理工作和生活的事务,更从容处理工作和生活中的问题。

5.节省人力成本

自动驾驶汽车可以使卡车司机驾驶压力大幅减小,为卡车司机减负,降低司机的劳动成本。但必须看到,降低司机的劳动成本不代表自动驾驶将取代卡车司机。比如卡车司机需要在行驶途中观察车辆状态,需要在必要时手动驾驶卡车,需要在行驶过程中注意维护货物的状态,需要交过路费,这些事务单凭自动驾驶卡车很难完成或者完成起来有一定风险[4]。

六、自动驾驶汽车发展现状

智能化和网联化是汽车厂商差异化竞争布局的重要方向,其中自动驾驶技术更是智能化、网联化推动下逐渐形成的非常重要的技术成果。根据2020年工信部制定的标准,根据在执行动态驾驶任务中的角色分配以及有无设计运行条件限制,将驾驶自动化分为0-5级。其中L3级别自动驾驶是指:在自动驾驶系统所规定的运行条件下,车辆本身就能完成转向和加减速以及路况探测及反应任务,是目前自动驾驶技术实现的最高水平[5]。驾驶自动化等级与划分要素的关系如表一所示。

分级名称车辆横向或纵向运动控制动态驾驶任务接管设计运行条件
0级应急辅助驾驶员驾驶员有限制
1级部分驾驶辅助驾驶员与系统驾驶员有限制
2级组合驾驶辅助系统驾驶员有限制
3级有条件自动驾驶系统动态驾驶任务接管用户(接管后成为驾驶员)有限制
4级高度自动驾驶系统系统有限制
5级完全自动驾驶系统系统无限制
表一 驾驶自动化等级与划分要素的关系(资料来源:公开资料整理)

虽然自动驾驶汽车发展势态良好,但因为我国自动驾驶技术比较薄弱,所以在传感器感知、控制决策、车辆交互、路况识别等核心技术方面都存在瓶颈。目前,要达到L4等级以上的自动驾驶目前来说技术依然不成熟,而L2级高级驾驶辅助驾驶水平的ADAS系统已经成熟,L2级高级驾驶辅助驾驶水平的自动驾驶也逐步量产,预计L4等级的自动驾驶将会在2025年以后逐步向市场推广。根据预测,经过一段时间发展,我国自动驾驶将会逐步由L1、L2级占主导过渡到L3级占主导,L4、L5级明显增加,L1、L2级逐渐减少的情况。2020-2030年我国自动驾驶市场渗透率变化如图四所示。

自动驾驶汽车发展趋势分析
图四 2020-2030年我国自动驾驶市场渗透率变化(资料来源:公开资料整理)

从市场竞争格局看,自20世纪70年代开始,美、英、法、德等发达国家开始投入研究无人驾驶汽车且取得一定进展。而中国也在不断加大对自动驾驶汽车的研究力度,国内诸多车企、互联网企业更是纷纷加入布局,以强强联合、优势互补等方式力求在该领域获得更多优势。目前中美是全球两个最主要的自动驾驶技术研发国,就融资规模来看中美两国在自动驾驶行业的融资量占到全球的92%。但因为其潜在风险的存在,国家对其发展也有所保留。例如不成熟自动驾驶技术、责任划分不明确、司机失业、数据信息泄露等,这些都将成为阻碍其发展的挑战。2019年全球自动驾驶行业融资金融地区分布如图五所示[5]。

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图五 2019年全球自动驾驶行业融资金融地区分布(资料来源:公开资料整理)

从自动驾驶汽车推广应用情况看,我国自动驾驶技术尚未取得理想落地效果。《道路交通安全法》第19条规定“驾驶机动车,应当依法取得机动车驾驶证”,这表明在现行法律框架内,自动驾驶汽车推广和应用还没有明确的法律依据。现在,自动驾驶汽车仅能在限定路段试运营,还需要在车上配备安全员。全国政协委员、百度董事长兼首席执行官李彦宏表示,当前,我国自动驾驶已进入落地关键期,技术已并跑乃至领跑全球,但我国高等级自动驾驶汽车发展仍面临不能入市、不能上牌、不能完全无人化等情况,很大程度上阻碍我国自动驾驶技术落地进程。自动驾驶技术不能落地也给相关企业带来困境[6]。相关企业负责人表示:“研发自动驾驶技术企业的研发成本占整个公司成本的80%,这是不可避免的。“正如该负责人所言,自动驾驶企业往往面临高研发成本,在商业落地之前会有很长一段时间没有收入,不少研发能力很强的公司不能撑过这个阶段。自动驾驶公司如何把控成本和研发周期,保存实力、撑到商业化落地的那一天成为了广受关注的一个问题。易观分析汽车出行行业高级分析师何奇表示:“自动驾驶公司在还未商业变现的情况下,基本都是‘烧钱’赌未来。”可见,自动驾驶汽车尚未有效落地给自动驾驶技术研发企业带来严重负担,抑制该行业的持续健康发展。要统筹分析国内、国际局势,把握时机,用对方式方法,促进自动驾驶技术尽快落地,使人民生活质量得到提高,自动驾驶技术研发企业可以健康生存发展。

七、自动驾驶汽车发展趋势分析

从企业竞争格局看,三大自动驾驶服务商百度、蘑菇车联与华为特点各异。百度深耕多年,是”单车智能+网联智能“路线的坚定践行者,在国内多地落地自动驾驶项目,以广州黄埔区开发区的智慧交通项目为代表。蘑菇车联强调“车路云一体化”整体方案,进场晚,但成长速度快,在衡阳落地了国内规模最大的自动驾驶项目。华为硬件能力突出,更侧重于构建智慧交通体系并落地多个城市,长沙智慧交通作为标杆项目目前已实现部分车辆智能升级。从总体看,智慧交通项目落地速度正在加快,并且规模还在不断膨胀。预计三家企业还要继续就自动驾驶项目展开城市资源的竞争,自动驾驶项目有蓬勃发展的良好态势。

从国家层面支持看,我国制定《“十四五”国家信息化规划》,为自动驾驶汽车接下来一段时间的发展提供根本指引。十四五时期国内自动驾驶发展规划如表二所示。

主题内容
加快自动驾驶技术研发包括加快关键共性技术攻关、完善测试评价方法和测试新技术体系、研究混行交通监测和管控方法、持续推进行业科研能力建设等,引导创新主体围绕融合感知、车路交互、高精度时空服务、智能路侧系统、智能计算平台等进行攻关,不断健全技术体系。
提高道路基础设施智能化水平包括加强基础设施智能化发展规划研究、有序推进基础设施智能化建设等,推动基础设施数字转型、智能升级,促进道路基础设施、载运工具、运输管理和服务、交通管控系统等互联互通。
推动自动驾驶技术试点包括支持开展自动驾驶载货运输服务、稳步推动自动驾驶客运出行服务、鼓励自动驾驶新业态发展等,鼓励按照从封闭场景到开放环境、从物流运输到客运出行的路径,深化技术试点示范。
健全自动驾驶支持体系包括强化安全风险防控、加快营造良好政策环境、持续推进标准规范体系建设等,主动应对由自动驾驶技术应用衍生的安全问题。优化政策和标准供给,支持产业发展。
表二 十四五时期国内自动驾驶发展规划(资料来源:公开资料整理)

自动驾驶汽车是国民经济潜在增长的新代表,也是国家工业制造领域与新技术融合的表现。当前,智能自动驾驶汽车的发展空间越来越大,且随着该类汽车的渗透,未来汽车市场中无人驾驶汽车的比例还会持续增加,十四五时期将会是国内自动驾驶市场发展的关键阶段。特别是在该领域突破技术瓶颈之后,必然会取代更多的封闭路网地区,无人化港口、货场也将成为主流趋势,景区摆渡车辆将以无人驾驶为最终形态,为游客带来更新颖的体验。城市公共建设中,初期,自动驾驶公共汽车、出租车、私家车会在道路上混行后期或将形成自动驾驶车辆独占路权,非自动驾驶车辆不允许上路行驶的形势[5]。

资本为自动驾驶赛道注入发展活力,智慧交通为自动驾驶技术打通应用壁垒。短期来看,自动驾驶行业与智慧交通融合发展成为大势所趋。从市场发展规模来看,亿欧智库预测2030年中国智慧交通市场规模将达到10.6万亿元。随着车端、路端、云端智能布局持续完善,C端需求将被逐渐释放,同时伴随着自动驾驶市场机制的形成,产业链愈加成熟,智慧交通市场未来呈现稳定增长态势。

包含5G、人工智能、轨道交通、特高压、大数据中心、工业互联网与充电桩的新基建概念,与包含智慧路网、智慧出行、智慧装备、智慧物流与智慧管理的智慧交通概念,在高级自动驾驶领域形成了核心重叠。中国已走出自己的“智慧化”发展道路。展望未来,“车路云一体化”将在自动驾驶商业化落地方面发挥重要作用,在公共服务端、车路协同端、智慧交通网络端产生有效交互作用,为高级自动驾驶技术的真正落地保驾护航[7]。

八、小结

当前,我国坚持构建”资源节约型、环境友好型“社会,推动高质量发展,表明党和国家推进保护环境工作的坚定决心。自动驾驶汽车多为电动汽车,污染小,符合国家环境保护战略。自动驾驶汽车具备智能化、网联化特征,充分运用5G、人工智能、大数据等高新技术,结合汽车电动化,可以大幅提高人民乘车体验,提升人民生活质量,体现党坚持以人民为中心的发展思想和推动高质量发展的决心。我们应该坚定支持中国自动驾驶汽车研发推广应用,为国家环境保护战略和人民出行安全贡献力量。

九、参考文献

[1]新浪财经. 起底自动驾驶芯片背后的秘密 “大算力”芯片成宠儿[EB/OL]. 2022-04-02/2022-05-07.

[2]搜图网. 自动驾驶芯片有哪些?[EB/OL]. 2022-03-23/2022-05-07.

[3]车界江湖car. 困扰车企的“缺芯”危机,背后真相到底是什么?[EB/OL]. 2022-02-10/2022-05-07.

[4]雷峰网leiphone. 自动驾驶商业化后,我们的日常生活会受到哪些影响?[EB/OL]. 2018-04-23/2022-05-07.

[5]华经产业研究院-华经情报网. 2021年我国自动驾驶行业发展现状与未来发展前景分析,真正的自动驾驶距离我们还有多远?[EB/OL]. 2022-01-18/2022-05-07.

[6]新浪财经. 智能网联汽车的关键一役:自动驾驶如何尽快落地?[EB/OL]. 2022-03-08/2022-05-07.

[7]ZhouWei. 自动驾驶行业发展现状 自动驾驶行业发展趋势[EB/OL]. 2022-04-13/2022-05-07

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专用车时代原创内容,作者:向恩荣,该文章不代表专汽通立场。转载请注明出处:http://www.spvtime.com/211612/

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