導讀：雖然Mobileye在L3/L4領域被英偉達和高通壓制，但目前市場主流還是L2，L3/L4的出貨量目前還很低，Mobileye在L2的市場占有率在75%以上。2021年出貨量高達2810萬片，絕對的霸主地位。
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L2+時代，被英特爾收購的Mobileye不再以芯片單打獨斗，而是借助英特爾的強大實力，開拓更廣的產品線來為客戶提供全套解決方案。英特爾在光電子領域耕耘多年，光收發器技術全球領先，激光雷達本質上就是個光收發器。在射頻領域，英特爾也有足夠的技術積累，WiFi6和5G領域皆有相關產品，做毫米波雷達芯片更是得心應手。同時Mobileye也推出了EyeQ6系列芯片。
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EyeQ6H與Mobileye之前的芯片比最大不同是加入了兩個GPU，一個是很小規模的ARM MALI GPU，算力僅為64GFLOPS，估計是雙核的MALI G78AE，運行頻率500-600MHz之間，預計用于ADAS的AR圖像疊加輸出。另一個GPU不明，可能是Imagination的BXS 1024 MC-2，算力1000GFLOPS，主要是應對OCL，應該是OpenCL，OpenCL是GPGPU的API，OpenCL類似于另外兩個開放的工業標準OpenGL (跨平臺圖形API) 和OpenAL (跨平臺音效API)，這兩個標準分別用于三維圖形和計算機音頻方面。OpenCL擴充了GPU圖形生成之外的能力。OpenCL由非盈利性技術組織Khronos Group掌管。應該是做立體視覺中的計算量最大的立體匹配用的。順便說一下，計算機視覺領域的關鍵庫OpenCV是英特爾主導并開源的，英特爾無處不在，早在1999年，英特爾就開始做OpenCV的前期工作了。
CPU方面還是MIPS的架構，還是EyeQ5的I6500-F架構，特色是多線程，EyeQ6H是8核32線程。ARM架構除了極罕見的A65AE外，都是單線程架構。x86架構通常都是多一倍的線程，一般是4核8線程這樣，只有MIPS，從2005年引入多線程以來，一直以此為賣點。
MIPS成立于1984年，是最早提供RISC CPU IP的公司，主打的實時應用，特別是互聯網實時應用，網絡打印機、路由器、網關領域是MIPS的核心領域，注重性能而對功耗不太在意。但這些領域缺乏增長，股東看不到增長就要出售公司。2018年MIPS經過兩度轉手，最終落到了AI初創企業Wave Computing手里。不過好景不長，在收購第二年，Wave Computing就申請破產重組，最終還是活過來了，2020年11月，Wave將RISC-V支持加入MIPS核心，此舉并不意味著Wave全面倒向RISC-V，MIPS仍然有龐大的用戶基礎，維持穩定的現金流沒有問題，在2019年采用MIPS架構的芯片就有10億片出貨。汽車領域客戶不少，包括電裝、NXP、奔馳投資的Valens、Microchip。
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簡單說一下多線程，我們說的多線程一般是SMT，Simultaneous Multithreading，它還有一個名字超線程（Hyper-Threading），業內也叫線程級并行，線程級并行是一種顯式并行，也就是程序員要寫多線程程序。隨著單核性能的不斷提升，后端執行資源也越來越豐富，這種執行端口閑置的情況就會越來越明顯，造成資源浪費。這時候，為了將這些資源物盡其用，同步多線程SMT就應運而生了。SMT的思路是這樣的，既然一個任務填不滿后端的資源，那么我們就找不止一個任務來填就好了，不同任務之間的相互依賴和沖突情況很低，放到一起來執行正合適去填滿后端資源。
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即一個物理核心虛擬出多個邏輯核心，一般是一個物理核心虛擬出兩個邏輯核心，即英特爾和AMD的SMT2。而MIPS是SMT4，在常規指令譯碼后多了4個線程級邏輯單元，實際物理上不存在，要靠軟件來實現。上圖是I6400的微架構圖，I6500與之類似。
天下沒有免費的午餐，SMT技術帶來多線程性能提升的同時，勢必也會有一些負面的影響。首先是上下文轉換的開銷，一個物理核心如果引入多個線程，那么是要協調、隔離多個線程的，任務的轉換之間會產生額外的開銷。所以最理想情況下，如果一個核心有兩個線程，那么兩個線程的總執行時間會更快，但細分到每一個線程的執行時間，會比分別執行來的慢一些。其次是資源沖突，最典型的沖突就是緩存的沖突，一個線程可以用100%的緩存，而超過一個線程使用同一個緩存，可用緩存就不是100%，會導致大量開銷極大的緩存-內存換入換出。只要有一個線程是非常吃緩存的，那么加入SMT不但不會提升總的執行效率，反而會降低整體效率。SMT非常忌諱不同線程的資源沖突，一但沖突SMT就很容易引入反面效果。比如在很多云服務器、HPC服務器上，SMT通常是關閉的，就是因為資源沖突。再次是線程安全問題，兩個線程在同一個核心內執行，是需要嚴格隔離它們的上下文的，線程A不能訪問修改其他線程的資源。線程隔離是一個非常復雜和繁瑣的過程，若隔離不徹底，會導致執行錯誤、以及隱私泄漏的問題。最后是功耗，加入SMT后單核的能耗比會有些許倒退。由于引入SMT會導致核心設計更加復雜，靜態功耗、漏電會更難控制，這對于移動設備是致命的。這也是為什么SMT在PC和服務器上大行其道這么多年，手機上幾乎看不到的原因。
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上圖為I6500F的一致性管理，這是異構計算的先決條件，一致性特別是緩存一致性。
在一個多處理器系統中，緩存和內存池可能對同一份數據有多份副本，如何保證這些副本的一致性（Coherency）是個必須嚴肅對待的問題。可以純軟件來處理這個問題，利用Cache操作指令，但開銷巨大十分復雜，而且操作系統的內存模型就需要全部改變，這對X86體系甚至絕大多數體系而言都是不能接受的。所以絕大多數計算機體系都是靠硬件來完成Cache Coherency的，硬件會自動保證各個副本的一致性，無需軟件操心。常規的做法是加一個Snoop偷窺過濾器。在內存控制器端的CacheAgent(CA)，在L3 Cache端，他們都在Ring bus上監聽和發送snoop消息。這種模型叫做Bus snooping模型，與之相對的還有Directory模型。考慮到I6500是2016年的產品，可能還是Snoop偷窺過濾器。
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I6500的ACE 一致性編織比較適合異構計算，就是CPU、GPU和AI混合。
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I6500-F看對應ISO26262即功能安全，至少可以達到ASIL-C級。 高性能GPU方面，只有1000GFLOPS，估計Mobileye會采用MIPS老東家Imagination的產品，不需要用到英特爾的GPU架構。Imagination有一系列針對車載領域的GPU，即IMG-B系列，這是2020年10月才推出的產品系列，也是Imagination放棄PowerVR的GT系列序號，改為A和B兩大系列，A系列于2019年12月發布，主打高性能應用，B系列主打低功耗應用。IMG BXT/BXS-32-1024 MC2 GPU比較符合，通常車載GPU運行頻率不高，大致在450-650MHz之間，IMG BXT/BXS-32-1024 MC2性能為2048 FP32 FLOPs/Clock，500MHz頻率下，性能即1024GFLOPS。但未見Imagination公布與Mobileye的合作新聞，也有可能采用了英特爾自己的GPU架構，不過有點大材小用了。 其中BXS系列是針對車載領域設計的，能夠滿足ISO26262的要求。
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Imagination聲稱其采用了一項Tile Region Protection即TRP的技術，足以應對苛刻的功能安全。 再來看ARM MALI的GPU。 ARM的GPU設計項目最早從上個世紀90年代末期開始，由挪威科技大學開始開展，隨后在2001年，這個項目的Mali小組成員從研究中脫離出來，成立了一個名為Falanx Microsystems的公司。Falanx公司的人員剛開始瞄準的是PC圖形市場，但當時已經是后3DFX時代，群雄并起，包括S3、Rendition、Revolution以及Imagination等公司最后都失敗了，最終Falanx無法籌集到足夠的資金，被迫放棄了PC圖形市場。 在那個“緊迫期”，由于資金有限和PC圖形硬件極高的研發成本，Falanx最終決定轉向移動SoC GPU設計。因為移動GPU設計更簡單且較容易成功。Falanx的產品Mali GPU也迎來了第一個客戶—美國Zoran公司，使用了Mali-55作為他們Approach 5C SoC芯片的GPU，這顆芯片還被用在LG's Viewty這樣廣受歡迎的手機產品中。即使如此，Falanx還不滿足，最終在2006年迎來了他們的“大魚”。鑒于SoC市場持續增長以及將帶來的移動計算大潮，ARM公司終于決定買下Falanx，組建自己的GPU事業部，并聯合ARM的CPU一起推動整個產業的增長。ARM作為一個處于上升期、資金充裕的公司，完全有能力給Falanx充足的資金和研發資源來實現夢想。 ARM第一代微架構Utgard（北歐神話人物：烏特加德）。這一代架構出來的比較早，主要是圖形加速IP。可以追溯到2007年的mali-200。不過最讓人驚訝的是mali-4xx系列，現在很多電視芯片都還在用這個IP。比如小米的智能電視，還有很多是mali-4xx系列的。第二代微架構Midgard（北歐神話人物：米德加德）。Midgard這一代GPU開始屬于同一著色器的架構，也就是上面說的vertexshader和fragment shader已經統一在一起了，相當于同一個shader計算單元可以處理多種著色器。當然也開始支持通用計算。特別是對OpenCL的支持。第三代微架構Bifrost（北歐神話中連接天宮和大地的：彩虹橋）。第四代微架構Valhall（北歐神話中的瓦爾哈拉神殿，是戰死的勇士死后進入奧丁神的神殿）是2019年第二季度推出來的。該系列是基于超標量實現的。
常見蘋果、高通與ARM MALI GPU參數對比
資料來源：佐思汽研
ARM MALI G78AE GPU是ARM首款針對車載領域開發的GPU IP，目標是ASIL-D級標準。
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MALI G78AE框架圖如上，主要是加入了靈活分區功能，能夠提高效率與安全性。
ARM MALI G78AE簡介
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EyeQ6L是目前Mobileye主力產品EyeQ4的替代者，也采用7納米設計，CPU是2核8線程，OCL算力是720GFLOPS。相比EyeQ4，其面積小了45%，這就意味著硬件成本低了45%，其價格可以低于30美元，比初創企業的競品成本還要低。AI算力有5TOPS，用于L2+綽綽有余。
Mobileye系統最大優點是產品成本低，開發周期很短，開發費用極低，絕大部分功能都經過驗證，沒有風險。而缺點是系統非常封閉，難以搞特色功能，迭代困難，出了問題，較難改進或提升。對于傳統車廠而言，Mobileye基本是唯一選擇，對于總想與眾不同的新興造車廠家來說就有點無法適應。然而新興造車企業畢竟還是極少數。Mobileye霸主地位至少五年內穩如泰山。
來源：佐思汽車研究 ，作者周彥武
