中国的智能芯片和操作系统，能不能有所作为？3月26日，在2022百人会论坛上，地平线创始人余凯在演讲中抛出这一个让人振奋的问题。
智能汽车是我国发展智能芯片和操作系统的千载难逢机会。
回顾过去历代智能终端，从个人电脑到智能手机，都孕育出了巨大成功的科技公司，比如微软、英特尔、高通、苹果……
第三代智能终端，毫无疑问是智能汽车，这让中国企业迎来了前所未有的机遇。
智能汽车、电动车革命一开始，中国在整个消费端、产品端就主导了全球市场，成为全球发展智能电动汽车的风暴中心。
但回顾一下三代智能终端的发展，我们也要正视一个现象。
中国的企业在面向消费者的终端产品的创新，以及品牌的竞争力打造，其实都赢得很精彩。无论是PC时代的联想，手机时代的华为、小米、OPPO、VIVO。同样的，在智能汽车时代，这场战役一开打，就已经能看到这样的趋势。
但在操作系统和智能芯片的布局上，却亟待突破。比如在智能手机时代，获得巨大成功的操作系统是IOS、安卓，底层芯片供应商是ARM和高通，而中国企业毫无存在感。
在智能电动汽车时代，中国企业能打破这个困境吗？
基于这样的思考，地平线推演了自己的商业逻辑和商业使命，以及做出了三个关键的决策：基于AI时代的新摩尔定律，打造好用的芯片；搭建开源的车载操作系统；向车企授权芯片IP，帮助车企打造芯片。
地平线创始人余凯
01 后摩尔定律时代的思考
作为一个后进入者，踏进巨头林立的芯片市场，地平线必须要有创新的、差异化的打法。
在摩尔定律趋缓的情况下，余凯认为，不能再依靠提升晶体管的密度，提升计算性能。在人工智能时代，地平线提出一个新的标准，与其算力大不如算得快。也就是说，能不能在单位时间、单位成本里面去算更多的数据。
在“算的快”背后，有三个关键因素。
第一，峰值算力，也就是大家常说的峰值TOPS。
第二，算力资源的利用率。TOPS并不是唯一指标，算力资源的有效利用也十分关键，这则取决于架构设计、操作系统、编译器，以及动态运行库等。
第三，芯片架构能否适应软件算法的演化。未来的20年，人工智能的软件算法会持续地进化，芯片架构能否适应不断演进和创新的软件算法也至关重要。
余凯认为，这三个指标放在一起考虑，才是芯片企业应该追求的标准，地平线将之称为AI时代的新摩尔定律。
根据这样的创新指导思想，地平线设计了高性能的自动驾驶处理器架构—— BPU （brain processing unit）。
BPU采用了大量的创新型技术，包括高性能、低延迟的数据并发处理技术，用脉动阵列去提高数据并行的速度，用进程计算使得存储和计算不再那么泾渭分明，还有稀疏化等的优化。
余凯谈到，基于新摩尔定律设计的征程5芯片，和英伟达的Orin－X 芯片去比较的话，尽管地平线只用一半的芯片面积，一半的计算资源，但通过先进的神经网络来做计算的时候，依然能够得到相当高的计算性能。
而且，地平线的芯片架构，对越先进的神经网络，加速性能越高，往往可以用更低的功耗完成更多的数据计算。如果除以单位功耗的话，地平线跟英伟达的计算效率相比，是两倍到三倍的提升。
这对于自动驾驶是非常重要。自动驾驶车辆不像是数据中心，有无限的能源供给，以及非常好的散热的、冷却的系统。车辆上的工况非常恶劣，因此对于低功耗的高效计算非常重要。
02 打造开源的车载操作系统
在历史上，芯片跟OS其实从来不分。这也是地平线基于芯片打造操作系统的思考逻辑。
美国有一个“文泰来联盟”，就是Windows跟Intel组成的著名的Wintel 联盟。
微软的视窗操作系统，只配对英特尔的芯片。为什么两家商业公司要组成这种排他性的联盟？这是违反商业规律的。
但实际上，这不是一个偶然的现象，在整个信息产业的历史上，凡是最成功、最有广泛生态的操作系统，它往往选择一家芯片架构做紧密的联盟，余凯介绍。
包括PC时代Windows 跟 Intel的Wintel 联盟，智能手机时代的AA ——安卓跟ARM之间的联盟，以及在人工智能时代，英伟达自己的操作系统CUDA 跟其GPU架构的耦合。
为什么会有这样的现象？这主要是因为，只有软件跟硬件的高度协同才能保证计算高效，那么也就意味着，软件在一个芯片架构上优化得很好的时候，它很难迁移到另外一个芯片架构上，这是信息产业软件硬件发展的规律。
基于这个判断，地平线开始思考，如果要把征程芯片打造成中国自动驾驶芯片的底座，那么是不是需要给它配一个操作系统？这就是地平线布局操作系统的逻辑。
2021年，地平线提出要打造开源的实时操作系统——TogetherOS。
从命名就可以看出来，地平线所主张的理念：操作系统就是应该开放的、开源的大家一起参与的。
同时，地平线也认为，操作系统是不应该挣钱的，它就是应该作为一个公共的技术资源，大家一起携手去推进、打造的操作系统生态。
这样一来，在地平线的征程芯片之上，既可以支持了现在主流的 Linux 、QNX、安卓、阿里 OS、鸿蒙等主流的操作系统，同时也专为智能汽车去打造一个开放开源的、不带商业目的 TogetherOS。
在TogetherOS 之上，可以支持各种各样的应用软件，地平线也提供各种开发工具、工具链以及云端的训练，包括数据管理及仿真平台。
03 向车企开放芯片IP
有了操作系统，地平线还觉得不够。
余凯谈到，作为新一代创业者，一定要把开放这件事情去不断地推进。地平线在进一步地思考能不能做得更加的开放。
以芯片＋算法＋工具链＋开发平台为核心，支持合作伙伴开发智能驾驶解决方案，这是地平线当前的商业模式。
在这个基础上，地平线计划将开放践行到底，支持车企自主开自动驾驶芯片。
这意味着，地平线要拿出其最核心的BPU技术架构提供支持。也就是说，地平线要提供BPU的IP授权，包括整个BPU软件支持包以及参考设计等，以及各种技术支持。
这就有点像ARM模式，余凯认为，ARM是一个很值得学习的公司，它推进了物联网时代和智能手机时代，全球的产业创新和进步。
地平线计划支持一部分车企自研的芯片，同时提供地平线自己的征程芯片，因为并不是所有的车企都要开发自己的芯片。
BPU IP授权带来的好处，就是提升车企的差异化竞争力，加快研发创新的速度。
余凯把芯片公司与车企的合作模式，进行了总结。
第一种是Mobileye模式。Mobileye把芯片架构、芯片以及操作系统，还有智能驾驶的软硬件系统，全部开发完了以后交付给车企。
也就是说，这是一个黑盒系统，车企的整车开发完全没有参与自动驾驶技术的开发过程。在过去20年时间里，这个模式是成功的。因为那个时候，智能驾驶并不像今天这样呈现出你追我赶、百舸争流的创新趋势。
但今天这种协同方式显然是不够的，为什么？如果把BPU、SOC、操作系统、自动驾驶的软件系统所需要的时间，以及交付到整车开发后所需要的时间加在一起，整个开发周期会需要6－7年的时间，这将会导致车企的创新速度远远落后于竞争对手。
第二种是英伟达模式，英伟达把GPU架构开发成芯片，然后包上自己的操作系统 CUDA， 再去让业界开发自动驾驶的软硬件系统。
在这个合作模式里面，其实是整车开发是参与了自动驾驶的开发过程，甚至是主导。这种模式下，自动驾驶的创新实际上是跟整车开发是一起的，也就有了更强的创新协同。
第三种就是地平线提出的Together OS 模式，把BPU跟SOC开发完了以后，中间的底层软件通过开源OS开放的模式跟整车一起系统开发。
那么，整车开发不光包括整个自动驾驶的应用软件，而是也深入到操作系统的底层，能够更高效地调用操作系统之下的各种资源。
余凯以地平线和理想汽车的合作举例，双方达成合作是在2020年的年底，理想汽车在2021 年5月就已经量产，从项目启动到量产也就是七八个月的时间。
之所以量产的协同速度能那么快，就是以一个非常接近这种模式的方式在开发。
第四种就是BPU授权模式。BPU授权模式意味整车开发可以完全的跟从芯片到操作系统、到整个自动驾驶的软硬件系统，实现高度的协同，完全的透明。这对整车迭代的速度产生质的飞跃，这就是特斯拉的迭代速度。
特斯拉实际上就是在做芯片和整车打通的事情，国内一些玩家其实也在追求这样的一个迭代的速度。
在智能汽车时代，整个用户的体验逻辑和以前传统燃油车时代迭代逻辑已经完全不同。以前是面向供应链优化流程导向的形态，现在已经变成越来越像手机这样的市场。那么意味着，如果能像苹果一样，领先竞争对手6个月，而且持续领先，就赢了。
因此，地平线认为，保持高效就是在智能汽车时代，打造开放创新生态的重要意义。
04 ARM是一个好榜样
余凯谈到，ARM是一个非常值得学习榜样，他们走出了和传统的芯片公司不一样的路线，开放自己芯片的架构授权，加速了整个产业迭代速度、缩短了迭代周期、降低了研发成本，让专业的人干专业的事情。
同时，计算架构IP授权模式也加速芯片产业发展。依托ARM IP授权和生态，芯片平均设计开发成本降低50％。
这造就了ARM＋安卓在智能手机领域的繁荣生态，以及整个物联网的创新生态。地平线也希望打造智能汽车时代的”Wintel＂和“AA”——“Window＋Intel”，“ARM＋Android”。
可以预见，路还有很长要走，但地平线表达了开放到底的决心，这对于智能汽车创新生态的发展，将是非常重要的推动。
