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汽車芯片的“自研陷阱”

01/16 13:10
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作者:徐珊珊,編輯:李墨天

2015年7月,硅谷知名黑客Geohot和馬斯克在弗里蒙特工廠秘密會(huì)面,前者狠狠拉踩了當(dāng)時(shí)特斯拉自動(dòng)駕駛芯片供應(yīng)商Mobileye,稱其“落后于時(shí)代”,并表示自己可以打造出便宜又可靠的智能駕駛系統(tǒng)。

Geohot因第一個(gè)破解iPhone一炮打響,后來(lái)還因?yàn)槠平釶S3吃過索尼的官司。面對(duì)這種頂級(jí)人才,馬斯克也不含糊,直接拋出百萬(wàn)美元合同,但Geohot十動(dòng)然拒。

不僅人沒招到,兩人的對(duì)話也被彭博社曝光[1],讓Mobileye大為光火。

次年初的一場(chǎng)財(cái)報(bào)電話會(huì)上,摩根士丹利分析師犀利發(fā)問:特斯拉是否在考慮自行設(shè)計(jì)芯片?一向人狠話多的馬斯克沉默許久,給出了一句“不予置評(píng)”的含糊回答。

當(dāng)時(shí),特斯拉與Mobileye的分手已成定局,但接替Mobileye的英偉達(dá),最終也只收獲了一段塑料友誼。2019年4月,伴隨特斯拉硬件平臺(tái)HW3.0發(fā)布,其自研的FSD芯片終于揭開了神秘面紗。

兩顆采用14nm工藝、集成了60億晶體管的FSD芯片,讓特斯拉實(shí)現(xiàn)了芯片的“獨(dú)立自主”,此時(shí)離他們第一次購(gòu)買Mobileye的產(chǎn)品,只過去了短短5年。

有了特斯拉的模范帶頭作用,國(guó)內(nèi)外的車企紛紛擼起袖子,將芯片自研提上日程。除了蔚小理為代表的新勢(shì)力軍團(tuán),比亞迪研究智駕芯片的消息頻繁見諸報(bào)端,豐田和現(xiàn)代看似和半導(dǎo)體八竿子打不著,也不約而同加入自主可控群聊。

以2025年為分界線,車企造芯的醞釀與蟄伏階段行近尾聲,接下來(lái)幾年,很可能是大量成果密集的落地與驗(yàn)證期。

機(jī)會(huì)面前埋伏著陷阱,陷阱也常常偽裝成機(jī)會(huì)。車企自研芯片,是奧德修斯式的苦盡甘來(lái),還是掉入一個(gè)喬裝打扮的陷阱?

分手的決心

特斯拉與Mobileye和英偉達(dá)的兩次分手,完美解釋了車企自研芯片的重要性。

特斯拉早期的自動(dòng)駕駛方案Autopilot高度依賴Mobileye提供的芯片和算法,但Mobileye交付給客戶的是一個(gè)“黑盒”,里面的算法無(wú)法更改。馬斯克雖然不喜歡,但當(dāng)時(shí)Mobileye市場(chǎng)份額接近壟斷,奔馳寶馬都在用,你愛買不買。

為了提升輔助駕駛性能,特斯拉嘗試在內(nèi)部開發(fā)視覺算法Tesla Vision。Mobileye得知后試圖阻止,甚至用斷供和漲價(jià)威脅。結(jié)果是極限施壓玩脫,特斯拉移情英偉達(dá)。

英偉達(dá)的方案是只提供芯片,由車企自行研發(fā)算法。面對(duì)特斯拉這個(gè)大客戶,英偉達(dá)不僅給了很大折扣,黃仁勛也沒少曬自己的特斯拉座駕,但雙方的合作不滿三年,就被特斯拉的自研方案取代。

拋開地緣政治等宏觀因素,單純從技術(shù)層面考慮,“自主可控”的優(yōu)勢(shì)可以總結(jié)為兩點(diǎn):

一是通過軟件構(gòu)建差異化優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)駕駛是一項(xiàng)硬件趨同,差異化更多依賴軟件能力的技術(shù),因此車企有足夠的理由自行研發(fā)自動(dòng)駕駛算法,這也是Mobileye在近幾年不斷被車企拋棄的原因之一。

二是專用芯片的效率更高。英偉達(dá)在汽車領(lǐng)域異軍突起,要?dú)w功于在GPU市場(chǎng)練就的算力大法。但通用芯片普遍有個(gè)問題:效率不高。

按照李想的說(shuō)法,特斯拉的兩顆FSD芯片方案,紙面算力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如兩顆英偉達(dá)OrinX,但兩者的“有效算力”基本一樣。原因在于FSD芯片自產(chǎn)自用,可以和自家的純視覺算法更有效耦合。但英偉達(dá)不是只做特斯拉的生意,芯片設(shè)計(jì)上必然會(huì)為了通用性犧牲。

時(shí)至今日,特斯拉的FSD芯片只迭代過一次制程,芯片設(shè)計(jì)還是原汁原味,但對(duì)應(yīng)的算法已經(jīng)更新了無(wú)數(shù)次。

更深層的原因在于,如果輔助駕駛乃至自動(dòng)駕駛逐漸普及,那么“芯片+算法”構(gòu)成的系統(tǒng),就類似于“CPU+操作系統(tǒng)”之于PC,成為決定產(chǎn)品差異性的關(guān)鍵因素。

對(duì)車企來(lái)說(shuō),不能將核心軟硬件握在手里,等于把“產(chǎn)品定義權(quán)”和與之對(duì)應(yīng)的附加值拱手讓人。

2007年iPhone發(fā)布會(huì)上,喬布斯引用了Alan Kay的一句話:真正在意軟件的人,應(yīng)該自己造硬件。

按照喬布斯的規(guī)劃,硬件是蘋果產(chǎn)品的大腦和肌肉,軟件則是靈魂。繼任者庫(kù)克遵循這一規(guī)劃,一步步打造了一個(gè)望而生畏的芯片產(chǎn)品線。

早期的輔助駕駛有點(diǎn)像筆記本電腦上的攝像頭,主打一個(gè)“又不是不能用”,因此Mobileye這類成熟方案,更有利于快速推向市場(chǎng)。但當(dāng)輔助駕駛能力開始深度影響購(gòu)車決策,車企便有足夠的動(dòng)力構(gòu)建自身的產(chǎn)品差異性。

有蘋果教科書級(jí)別的造芯史擺在手邊,有特斯拉大干五年實(shí)現(xiàn)自主可控的參考教材,車企難免會(huì)產(chǎn)生“我行我上”的沖動(dòng)。

脆弱的根基

2022年9月,通用汽車旗下自動(dòng)駕駛公司Cruise公開了一款代號(hào)“Horta”自動(dòng)駕駛芯片。按照Cruise的設(shè)想,這款芯片會(huì)在2025年裝進(jìn)無(wú)人車Origin里。

看著團(tuán)隊(duì)多年研發(fā)投入修得正果,Cruise硬件負(fù)責(zé)人Carl Jenkins向媒體哭訴[3],由于采購(gòu)規(guī)模太小,根本沒有議價(jià)權(quán),只能花大價(jià)錢從“一家知名供應(yīng)商(英偉達(dá))”那里采購(gòu)GPU:

“我們的車型數(shù)量很少,沒有和芯片商談判的權(quán)利。因此,我們必須掌握自己的命運(yùn)?!?/p>

事實(shí)證明,掌握Cruise命運(yùn)的不是自研芯片,而是大股東通用。去年底,通用宣布放棄Robotaxi的研發(fā),停止向Cruise注資,芯片和無(wú)人車成為鏡花水月。

芯片設(shè)計(jì)是一場(chǎng)挑戰(zhàn)物理學(xué)的浪漫冒險(xiǎn),但也是一沓能把公司干倒閉的賬本。

根據(jù)IBS測(cè)算,設(shè)計(jì)一顆7nm芯片的平均成本大約2.17億美元,一顆5nm芯片要花費(fèi)4.16億美元。流片一次算作5000萬(wàn)美元,那么車企試錯(cuò)成本高達(dá)4.6億美元。

由于芯片從0到1的環(huán)節(jié)不產(chǎn)生任何收入甚至現(xiàn)金流,因此對(duì)大部分企業(yè)來(lái)說(shuō),相比技術(shù)難題,手里的現(xiàn)金儲(chǔ)備能不能扛過漫長(zhǎng)的研發(fā)與驗(yàn)證周期,才是關(guān)鍵問題。

流片成功就像電影過審,拿完龍標(biāo)還得看票房成績(jī)。芯片研發(fā)的目的不是在匯報(bào)驗(yàn)收后束之高閣,因此,芯片需要足夠大的終端產(chǎn)品銷量攤薄成本,才有可能實(shí)現(xiàn)正向回報(bào)。

初代iPhone研發(fā)時(shí),喬布斯曾勸說(shuō)英特爾為蘋果開發(fā)手機(jī)芯片,結(jié)果價(jià)格沒談攏。CEO歐德寧事后痛徹的悔恨,完美詮釋了這條行業(yè)鐵律[5]:誰(shuí)能想到iPhone的銷量會(huì)是預(yù)計(jì)的100倍?

當(dāng)年OPPO的芯片團(tuán)隊(duì)哲庫(kù)面臨的問題就在于,將芯片研發(fā)成本按照手機(jī)銷量分?jǐn)?,?huì)導(dǎo)致產(chǎn)品成本反而高于外部采購(gòu),必須漲價(jià)才能維持原本的產(chǎn)品利潤(rùn)率,很可能導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力被削弱。

芯片公司富可敵國(guó)的原因不是因?yàn)樾酒u的貴,恰恰是因?yàn)樾酒u的便宜。任何試圖自研的企業(yè)恐怕都要捫心自問:自己有沒有足夠的出貨量。

特斯拉第一代FSD芯片歷時(shí)18個(gè)月設(shè)計(jì)完成,從立項(xiàng)到量產(chǎn)裝車用了三年時(shí)間,當(dāng)時(shí),特斯拉已經(jīng)是全球銷量第一的新能源車企(36.78萬(wàn)輛)。

除了當(dāng)前百萬(wàn)規(guī)模的銷量,特斯拉還有采用自研方案的數(shù)據(jù)中心來(lái)分?jǐn)偝杀?,這是大多數(shù)躍躍欲試上馬自研的車企所不具備的。按照地平線CEO余凱的說(shuō)法,“賺錢的速度比造車還慢”[4]。

按照行業(yè)估算,臺(tái)積電5nm代工價(jià)格是每片晶圓1.6萬(wàn)美元,接單至少2.5萬(wàn)片,一次性代工費(fèi)用大約4億美元。

若一年賣出20萬(wàn)顆芯片,分?jǐn)偟矫款w芯片的研發(fā)與制造成本就超過4000美元,若一年賣100萬(wàn)顆芯片,單顆芯片分?jǐn)偟某杀驹?00美元左右。即便這樣,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過英偉達(dá)的OrinX。

自動(dòng)駕駛芯片的生命周期長(zhǎng)達(dá)3-5年,車企不僅要證明其投入產(chǎn)出比符合商業(yè)邏輯,更要不斷加碼投資,確保下一代芯片產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。因此,即便強(qiáng)如蘋果和特斯拉,在卷起袖子自研之前,也都要積累足夠多的產(chǎn)品出貨量。

當(dāng)越來(lái)越多身陷價(jià)格戰(zhàn)的車企試水造芯,段永平那句“改正錯(cuò)誤越早越好,不管多大的代價(jià)都是最小的代價(jià)”,含金量恐怕還將繼續(xù)提高。

巨人的肩膀

車企造芯的決心轟轟烈烈,但時(shí)至今日,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)駕駛芯片研發(fā)量產(chǎn),并大規(guī)模裝車的車企,只有特斯拉一個(gè)。

如果按馬斯克的說(shuō)法,特斯拉是一家“人工智能公司”,那么這個(gè)數(shù)字就是零。

芯片越往上設(shè)計(jì),就越離計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、數(shù)學(xué)這幾門科學(xué)越近,人才的重要性就越來(lái)越高。

2019年,蘋果把一家名為Nuvia的芯片公司告上了法院,公司創(chuàng)始人是在蘋果工作了近十年的芯片架構(gòu)師Gerard Williams,參與了從A7到A13處理器的開發(fā),以及M1芯片的設(shè)計(jì)。至于訴訟理由,是科技公司打官司常見的“竊取商業(yè)秘密”。

在蘋果的同行看來(lái),起訴書毫無(wú)疑問是在暗示Nuvia頂尖的芯片設(shè)計(jì)能力。官司還沒打完,Nuvia的人才、技術(shù)和專利被手速最快的高通以14億美元打包帶走。

而根據(jù)研究機(jī)構(gòu)Semianalysis的說(shuō)法,自從Williams離職,A系列芯片就顯示出性能提升不足,有限的進(jìn)步全靠臺(tái)積電的刀法。

在計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體的發(fā)源地硅谷,天才芯片架構(gòu)師比全世界任何地方都要多,但終究沒有富余到“你不干有的是人干”的程度。因此,財(cái)力雄厚的汽車公司在拋出橄欖枝之前,恐怕也得問自己一個(gè)問題:

為什么他們要放棄頂級(jí)半導(dǎo)體公司的工作機(jī)會(huì),去汽車公司做芯片?

馬斯克本人雖然畫大餅成癮,但在招聘市場(chǎng)上的確可以轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的影響力。按照BusinessInsider的說(shuō)法,特斯拉員工的基本薪資普遍低于高科技公司和汽車業(yè)同行,相比股票激勵(lì),一些人選擇加入特斯拉,恰恰是因?yàn)轳R斯克有足夠的號(hào)召力。

自動(dòng)駕駛公司元戎啟行CEO周光曾在一次采訪中直白的說(shuō)[7]:馬斯克的優(yōu)勢(shì)在于有資源,有號(hào)召力。除了Elon,誰(shuí)還能把Kapathy叫過去?像我,讓我匯報(bào)給一個(gè)傻子,我才不愿意。

周光口中的Andrej Karpathy出生在斯洛伐克,15歲隨父母移民加拿大,在斯坦福的導(dǎo)師是李飛飛,畢業(yè)后參與創(chuàng)辦OpenAI,2017年被馬斯克厚著臉皮挖到了特斯拉,直接向自己匯報(bào)。

頂尖人才尋找的并不是一份工作,而是一個(gè)值得托付偉大事業(yè)的地方。那么,星艦助推器被機(jī)械臂穩(wěn)穩(wěn)夾住的瞬間,正在地球與火星之間的軌道上漂流的Roadster,以及跑車?yán)锬菈K印著“Made on Earth by humans”的電路板,就是完美的招聘廣告。

在宇宙漂流的特斯拉Roadster,一塊電路板上寫著“Made on Earth by humans”

特斯拉FSD芯片的靈魂人物是芯片大神Jim Keller,其成名作包括AMD Athlon、蘋果A4、AMD Zen架構(gòu)等等。除了擅長(zhǎng)設(shè)計(jì)芯片,Jim Keller也擅長(zhǎng)跳槽,在DEC、蘋果、AMD、英特爾都短暫任職。

接班Jim Keller的是他在蘋果的老同事Peter Bannon,曾主導(dǎo)蘋果A4到A5處理器的開發(fā),現(xiàn)在還兼任特斯拉Dojo項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。馬斯克雖然嘲諷蘋果只會(huì)招被特斯拉開除的人,但自己挖起蘋果的墻角一點(diǎn)不含糊。

坊間傳言,馬斯克成立xAI的一大原因在于,手下大員接二連三跳槽去OpenAI和DeepMind,面對(duì)想離職去搞大模型的人,馬斯克會(huì)采取兩步走策略:先說(shuō)服對(duì)方留在特斯拉,不答應(yīng)就再發(fā)一份xAI的offer[8]。

大部分汽車公司的難題在于,它們既沒有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的輝煌履歷,也沒有能與頂級(jí)芯片公司媲美的資源,更不擅長(zhǎng)管理與激勵(lì)那些看似離經(jīng)叛道的天才。

Jim Keller在FSD芯片設(shè)計(jì)完成后激流勇退,馬不停蹄的跳槽到英特爾。他在離開時(shí)說(shuō):My lifelong passion has been developing the world’s best silicon products(我畢生的熱情所在,是開發(fā)世界上最好的芯片)。

跟這種人談“比待遇越比心胸越窄,講奉獻(xiàn)越講境界越高”,是沒有任何意義的。

尾聲

2005年,安卓系統(tǒng)的締造者Andy Rubin為首的8人團(tuán)隊(duì)飛赴韓國(guó)首爾,與三星洽談投資合作。當(dāng)時(shí)安卓系統(tǒng)尚在Demo階段,但三星手機(jī)業(yè)務(wù)一把手李基泰高度重視,囑咐團(tuán)隊(duì)務(wù)必落地。然而,三星還是把這個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最大的戰(zhàn)利品拱手讓給了谷歌。

當(dāng)時(shí),三星手機(jī)團(tuán)隊(duì)以高規(guī)格接待了Andy Rubin一行,但聽說(shuō)安卓團(tuán)隊(duì)只有8個(gè)人時(shí),三星高管的反應(yīng)是“笑了”,禮貌的詢問“你們是不是在做夢(mèng)”,并表示“我們有300個(gè)人在做操作系統(tǒng)”。

后來(lái)Andy Rubin參與了一次谷歌組織的內(nèi)部演示,谷歌的回應(yīng)是[9]:不好意思打斷一下,我們想把你們買下來(lái)。

安卓在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大放異彩,有谷歌慧眼識(shí)珠,恐怕也得感謝三星不買之恩。所謂隔行如隔山,當(dāng)電動(dòng)車越來(lái)越像消費(fèi)電子產(chǎn)品,老牌燃油車企相繼在Corner Case面前陰溝翻船,產(chǎn)業(yè)鏈的附加值開始結(jié)構(gòu)性的遷移。

汽車生產(chǎn)線可以拔地而起,產(chǎn)值、規(guī)模、市占率這些參數(shù)可以輕而易舉的統(tǒng)計(jì),但芯片和它背后的計(jì)算機(jī)科學(xué)很難用論文和專利這類指標(biāo)衡量,它更關(guān)乎對(duì)科學(xué)的尊重,和對(duì)天才與汗水合理的定價(jià)。

黃仁勛說(shuō)自己從來(lái)不關(guān)注市場(chǎng)份額,這有一定道理。因?yàn)樗懈呖萍脊咀钪匾母?jìng)爭(zhēng)力,是對(duì)頂尖人才的吸引力。

塑造它的方法有很多,但肯定不包括“天道酬勤”和“上善若水”的牌匾。

參考資料

[1] The First Person to Hack the iPhone Built a Self-Driving Car In His Garage,Bloomberg

[2] Tesla responds to Mobileye’s comments on Autopilot, confirms new in-house ‘Tesla Vision’ product,Electrek

[3] Upset by high prices, GM's Cruise develops its own chips for self-driving cars,Reuters

[4] 地平線余凱:復(fù)盤造芯這六年,賺錢速度比造車還慢,未來(lái)汽車日?qǐng)?bào)

[5] 蘋果造芯:失敗、蟄伏、蓄力,然后打贏所有人,遠(yuǎn)川研究所

[6] 當(dāng)蘋果芯片跌落神壇,智東西

[7] 對(duì)話元戎啟行周光:今天的自動(dòng)駕駛是模型拖后腿,云見Insight

[8] 不是鄭小康,微博

[9] 安卓傳奇,Chet Haase

編輯:李墨天

視覺設(shè)計(jì):疏睿

責(zé)任編輯:李墨天

研究支持:何律衡

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