4月18日，第20届上海国际车展期间，智能驾驶计算方案提供商地平线发布新一代BPU智能计算架构，纳什架构。

从2019年到2021年，地平线BPU（Brain Processing Unit）架构已经历了从伯努利1.0到伯努利2.0再到贝叶斯的三代进化，本次发布的纳什架构是第四代。

地平线联合创始人兼CTO黄畅介绍，BPU纳什是专门为大参数Transformer、大规模交互式博弈设计的，面向前沿算法优化，可以实现最佳的算法效率。另外，BPU纳什大幅提升了架构的可编程性，超异构计算架构显著增强算力多样性。

BPU是地平线打造征程芯片的核心技术，要介绍征程芯片的产品特色，必须要理解BPU。

01.

高效计算：真正商业价值与用户价值

一个时代有一个时代的计算架构，PC手机是CPU，云计算是GPU，地平线希望将BPU打造成智能汽车时代的最佳选择。

CPU和GPU作为强大的通用处理器，在深度学习领域时，其单位计算性能却并不具备优势。智驾计算芯片不仅需要保证计算性能，还要考虑功耗、时延和成本，开发专用芯片是提高效能的有效手段。

BPU就是这样一种专为高阶智驾设计的计算架构。其从用户场景出发定义计算架构和芯片，通过高效计算，更有效率地实现系统功能，为用户带来更极致智驾体验。

当前，大算力的芯片上车是大势所趋，但实际的用户体验和单纯顿算力并不成正比。不仅浪费了算力，还让用户承担“支付但享受不到”的成本。

余凯曾直言，L3级自动驾驶十年后恐怕也无法真正实现。眼下业内真正要做的是在合理的性价比下，做好高速和环线NOA这种封闭道路的智能驾驶体验，同时真正投入将城区的NOA做到可用。

从更长远的视角来看，地平线的十年愿景，是通过软硬结合使全系统的成本更加合理可控，每一辆车都可以搭载自动驾驶系统，覆盖99%以上道路场景，接管率小于10万公里/次，舒适度五星，且通行效率较人类驾驶提高10%。

据了解，目前业内几十到1000 Tops的芯片都可以实现高速NOA。而如何在够用的算力上，优化软件，数据闭环，去逼近用户体验的上限，才是当前行业发展的重中之重。

为此，地平线提出“智能计算的新摩尔定律”：真实计算效能=理论峰值计算效能 x 有效利用率 x 算法效率。常说的TOPS理论峰值算力之外，更应考虑真实计算效能。地平线将真实计算效能定义为每秒钟处理多少帧图像，即FPS，Frame Per Seconds。而不同计算架构的芯片，在跑相同算法实现功能时，FPS天生就会有很大的差别。

基于第三代BPU贝叶斯架构的征程5，峰值算力128 TOPS为算力，真实计算性能为1718 FPS，功耗仅为30 W。而英伟达Orin在峰值算力上虽有254 TOPS，但真实计算性能只有1001 FPS，而且功耗为45W。

得益于领先的高效计算性能，征程5与Orin被同样广泛地应用于个主流高端车型上。

02.

软硬结合：驱动计算架构“智能进化”

以数据为驱动、大规模并行运算的智能计算正取代逻辑计算，成为车载计算的核心。拥有深度学习和神经网络的智能算法，其性能会随数据量、模型复杂度增加持续优化，更好地满足自动驾驶的任务。这种智能计算需要专用的计算架构。

地平线BPU架构便是由数据驱动的智能计算架构，结合了算法、编译器和架构设计，依托软硬结合的技术路径，经数据驱动实现自动化验证，持续优化计算密度和能量效率，实现算法效率、灵活性和硬件效率的最优解，拥有“智能进化”持续迭代的能力。同时，可加速实现机器的自编程和应用自适应，让机器更自主、让开发更简单、让计算更智能。

黄畅曾表示：“过去把算法部署到硬件上，要很多适配，需要工程师深刻理解算法硬件和软件架构才能做到性能的提升。

BPU架构做到了把算法也引入到开发的过程中。在BPU下，不需要算法开发者再去理解硬件架构，优化每个算法和每条指令，机器自己就能解决这些问题。能大幅降低开发的门槛，并充分发挥性能。”

最新发布的BPU纳什架构更是在前三代基础上持续进化，在多项核心技术上实现突破性进展。

黄畅介绍，BPU纳什架构采用三级片上存储架构，可实现核间高效协同，从而优化大参数下的带宽瓶颈。同时，纳什架构具备多脉动立方加速引擎，引擎间数据的灵活流动也能实现高能效和低带宽占用。

数据变换引擎可灵活支持Transformer细小算子。浮点向量加速单元则具有通用、灵活的特性，也能满足关键算子精度需求。

而紧耦合异构计算单元可高效加速不同类型的数据处理，核内、核间、片间高效灵活的多向数据流动可实现计算动态调度与灵活调优。虚拟化技术能提升多任务并行处理能力，而数据驱动则可优化功耗，针对神经网络数据动态范围的特性，降低30%的功耗。

综上，从高斯、伯努利、贝叶斯到纳什架构，BPU始终作为地平线专为智能驾驶打造的计算架构，满足当前自动驾驶的功能诉求和未来发展需求，打造成征程2、征程3到征程5三代现象级芯片。

03.

数字基座：基于BPU的征程芯片正成为车企一致选择

当前，汽车智能化不断升级，不同的主机厂都对自身车型产品的核心智能竞争力提出了更高要求。使用具备根据智能驾驶场景定制开发的芯片架构，征程芯片在能效、成本、安全上天生拥有诸多优势，无疑为车企提供了足够有说服力的选择理由。

基于BPU智能计算架构，地平线已构建了国内最为完整、成熟芯片软硬件生态，依靠工具链和配套设施，实现了超300万片量产出货。BPU架构在提升实际效能的同时，地平线也降低了产业的开发成本与门槛，可有效加速智能驾驶的高效迭代。此外，地平线还正向主机厂开放BPU IP授权，帮助有需要的主机厂自研芯片。

一个时代有一个时代的计算架构。开放合作赋能生态，地平线此前致力于成为智能驾驶时代的"Wintel"，而在开放BPU IP授权后，地平线又向"ARM+Android"迈进了一步。

对于希望成为智能驾驶时代的底层计算服务商的地平线而言，BPU架构正是其所有商业、生态成绩与愿景背后的技术基础。

而对整个行业来说，地平线也有望凭借BPU将智能驾驶带入更快速发展的高效计算时代。