自主AI汽車芯片「一姐」出手，機(jī)器人終于有了專屬「小腦」

賈浩楠 發(fā)自 副駕寺
智能車參考 | 公眾號 AI4Auto

你有沒有發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的機(jī)器人好像越來越聰明了，能聊天、能跳舞、甚至還能跑馬拉松比賽。

不過，要是真讓他們?nèi)椭祟愖鳇c(diǎn)什么，比如準(zhǔn)備一桌飯菜、收拾一下客廳、或者最簡單的日常陪護(hù)……大部分機(jī)器人很難做到。

具身智能能展示、能炫技、甚至能競技，卻很難承擔(dān)精細(xì)復(fù)雜任務(wù)——問題不在“大腦”，而是出在“小腦”。

這次北京車展，終于出現(xiàn)了行業(yè)內(nèi)的第一個(gè)全棧解決方案：

累計(jì)出貨超1200萬顆、自主智能座艙、高性能MCU芯片“一姐”芯馳科技，沒有去卷通用GPU、萬億參數(shù)大模型，而是補(bǔ)上了機(jī)器人運(yùn)動控制這塊最容易被忽略、卻又最稀缺的短板。

為具身智能單獨(dú)打造的專屬“小腦”，才是機(jī)器人從“能思考”走向“能干活”的關(guān)鍵。

機(jī)器人的小腦，什么樣？

在北京車展上，芯馳一口氣端出了一整套機(jī)器人的底層芯片方案。

大腦R1、小腦D9-Max，以及專門給關(guān)節(jié)用的微控制器E3119-R。三顆芯片各司其職，配合起來才能讓一個(gè)機(jī)器人真正“動起來”。

簡單來說，大腦R1負(fù)責(zé)“想”——它跑大模型、理解環(huán)境、做任務(wù)規(guī)劃。比如你對機(jī)器人說“幫我把桌子上的水杯拿過來”，大腦要先聽懂這句話，再識別出水杯的位置、規(guī)劃好走過去拿起來的路徑。

這部分需要很高的AI算力，芯馳的R1就是干這個(gè)的，可以等效對照成智能汽車的算力芯片比如英偉達(dá)Orin、小鵬圖靈等等。

而每一個(gè)關(guān)節(jié)里面，都藏著一顆小芯片——E3119-R。它的任務(wù)就是驅(qū)動電機(jī)，讓關(guān)節(jié)按照指令轉(zhuǎn)動，同時(shí)把角度、力度、溫度等信息實(shí)時(shí)反饋回去，形成一個(gè)閉環(huán)。

同樣對應(yīng)到智能汽車，其實(shí)就是電機(jī)、轉(zhuǎn)向裝置、車內(nèi)空調(diào)等等一切執(zhí)行部件里的MCU控制器，這也是芯馳科技一直以來的強(qiáng)勢產(chǎn)品方案。

但光有大腦和執(zhí)行部件的配合還不夠。大腦規(guī)劃的只是一條粗線條的動作軌跡，具體到怎么邁腿、怎么彎曲手臂、手指用多大力氣去捏杯子——這些精細(xì)的實(shí)時(shí)控制，得交給“小腦”來處理。

芯馳的D9-Max就扮演這個(gè)角色。它接收大腦發(fā)來的指令，將其轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)的控制信號，然后通過一種叫EtherCAT的工業(yè)通信協(xié)議，快速、同步地把指令下發(fā)給全身幾十個(gè)關(guān)節(jié)。

這三顆芯片各司其職：大腦負(fù)責(zé)決策，小腦負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，關(guān)節(jié)負(fù)責(zé)執(zhí)行。聽起來分工明確，對吧？

但在這之前，大部分機(jī)器人方案，其實(shí)并沒有一個(gè)專門為“小腦”設(shè)計(jì)的芯片。

而都說智能汽車其實(shí)就是四個(gè)輪子的機(jī)器人，甚至被稱作物理AI落地第一載體，但“按圖索驥”，智能汽車的底層架構(gòu)中，從來不存在任何類似“小腦”的部分。

這就引出了一個(gè)有意思的問題：為什么非得給具身智能單獨(dú)做一顆“小腦”芯片？

直接用一顆強(qiáng)大的CPU或者GPU不行嗎？

為什么機(jī)器人需要一顆專屬的“小腦”？

要回答這個(gè)問題，得先搞清楚機(jī)器人的底層架構(gòu)。

今天的具身智能機(jī)器人，無論外形多酷、宣傳多炫，拆開來看都遵循一個(gè)基本的“大腦+小腦+身體”三層結(jié)構(gòu)。

大腦負(fù)責(zé)感知、理解、決策，也就是“想清楚要干什么”。

因?yàn)闄C(jī)器人本身的工作場景環(huán)境、邊界條件比智能汽車復(fù)雜得多，所以更需要一個(gè)小腦負(fù)責(zé)運(yùn)動控制、實(shí)時(shí)響應(yīng)、人機(jī)交互，也就是“穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)貓?zhí)行”。

身體則是電機(jī)、減速器、傳感器這些硬件。

大腦的任務(wù)特點(diǎn)前面已經(jīng)說過，主要就是跑多模態(tài)大模型，聰明程度的最直觀體現(xiàn)是AI算力，所以行業(yè)里一窩蜂地卷算力，只不過受制于機(jī)器人本身承載能力和電池能量密度，現(xiàn)在還在百十來TOPS徘徊。

但小腦的任務(wù)完全不一樣。它要求的是實(shí)時(shí)性和確定性。

舉個(gè)例子：機(jī)器人用手指捏一個(gè)雞蛋，大腦只負(fù)責(zé)說“捏”，但小腦必須精確控制捏下去的力量和時(shí)間，慢了零點(diǎn)幾秒或者用力過猛一點(diǎn)點(diǎn)，雞蛋就碎了。

這種任務(wù)不追求大算力，而是追求“每一次響應(yīng)都不能晚、每一個(gè)動作都必須準(zhǔn)”。

這就導(dǎo)致一個(gè)尷尬的局面：最適合大腦的GPU，恰恰不太適合小腦。因?yàn)镚PU的設(shè)計(jì)目標(biāo)是“同時(shí)算很多筆賬”，而小腦要的是“每一筆賬都按時(shí)算完”。

用一顆通用GPU去跑小腦的任務(wù)，就像讓一個(gè)數(shù)學(xué)家去擰螺絲——不是不能干，但效率低、成本高、還不穩(wěn)定。

機(jī)器人公司是怎么解決小腦問題的呢？最常見的方式是“拼盤式”方案：

買一顆高性能SoC做運(yùn)動控制，買一顆通用SoC跑人機(jī)交互界面，再買一顆獨(dú)立的MCU做EtherCAT主站控制器。

三顆芯片來自不同供應(yīng)商，通過電路板上的走線連在一起。

看起來各司其職，實(shí)際用起來問題一大堆：

第一，通信延遲大。芯片之間通過外部總線傳輸數(shù)據(jù)，動不動就是幾十微秒甚至毫秒級的延遲。對于需要幾十個(gè)關(guān)節(jié)同步運(yùn)動的機(jī)器人來說，這種延遲會讓動作變得僵硬、不協(xié)調(diào)。
第二，開發(fā)周期長。三顆芯片來自不同廠家，底層軟件、開發(fā)工具、協(xié)議棧都不一樣。機(jī)器人公司要做大量的適配和聯(lián)調(diào)工作，一個(gè)項(xiàng)目折騰一兩年是常事。
第三，成本高。三顆芯片加在一起，物料成本不低，而且占用了更多的PCB面積和電源。
第四，出問題不好排查。機(jī)器人跑著跑著突然一個(gè)關(guān)節(jié)不聽話了，到底是運(yùn)動控制算錯了，還是通信芯片丟包了，還是交互系統(tǒng)搶占了總線資源？

具身智能之前不是沒有小腦方案，只不過芯馳科技是首次拿出了一個(gè)高集成度的小腦。

D9-Max把運(yùn)動控制、EtherCAT通信主站、人機(jī)交互三個(gè)模塊做到了同一顆芯片里，一個(gè)全能型的項(xiàng)目經(jīng)理全部搞定——內(nèi)部溝通成本幾乎為零，響應(yīng)速度從微秒級降到納秒級。

比如，D9-Max里面集成了8核CPU、8TOPS的NPU、以及專門的Vision DSP來做運(yùn)動控制算法；同時(shí)內(nèi)置了EtherCAT主站控制器，抖動控制在正負(fù)5微秒以內(nèi)，能穩(wěn)定地驅(qū)動上百個(gè)關(guān)節(jié)。

另外還單獨(dú)辟出4個(gè)CPU核心和一個(gè)GPU，用來跑人機(jī)交互界面，比如顯示屏、語音助手、攝像頭預(yù)覽等。三個(gè)功能在硬件上互通、在軟件上統(tǒng)一調(diào)度，互不干擾又高效協(xié)同。

這是行業(yè)內(nèi)第一款把“運(yùn)動控制+實(shí)時(shí)通信+人機(jī)交互”三合一的高集成度小腦芯片。

它的出現(xiàn)，讓機(jī)器人公司第一次可以不用去拼湊小腦，而是像搭積木一樣，用一顆芯片搞定具身智能的“小腦子系統(tǒng)”。

一顆小腦芯片，能改變什么？

小腦芯片這么關(guān)鍵，為什么之前沒人做？

為什么又是芯馳科技，而非那些算力芯片巨頭率先做到？

答案藏在它的“出身”里——芯馳是做車規(guī)級芯片起家的，而且做的是車?yán)锩孀铍y的那類：智能座艙和高性能MCU。

這可能和普通用戶認(rèn)知相悖，最難的不應(yīng)該是通用GPU嗎？

不過從技術(shù)角度出發(fā)，事實(shí)并非如此。

智能汽車的電子電氣架構(gòu)在過去十年經(jīng)歷了從幾十個(gè)分散的ECU到域控制器、再到中央計(jì)算平臺的劇烈演進(jìn)。一輛智能汽車?yán)铮撔酒?fù)責(zé)交互和娛樂，智駕芯片負(fù)責(zé)感知和規(guī)劃，車控MCU負(fù)責(zé)剎車、轉(zhuǎn)向、懸架這些安全關(guān)鍵的運(yùn)動控制。

這三者必須實(shí)時(shí)協(xié)同、絕不出錯。

通用GPU大規(guī)模并行計(jì)算的需求，反而容易實(shí)現(xiàn)，堆算力做優(yōu)化就行，這也是為什么自研計(jì)算芯片的自動駕駛公司、車企越來越多。

而真正的運(yùn)動控制芯片，反而需要邏輯運(yùn)算、乘加運(yùn)算、通信等等多種模塊。

芯馳正是在這場汽車架構(gòu)革命中成長起來的。

它的X9系列智能座艙芯片累計(jì)出貨超過500萬片，穩(wěn)坐本土第一；

它的E3系列高性能MCU已經(jīng)用在電驅(qū)、線控底盤、動力域控等核心部位，累計(jì)出貨也已經(jīng)超過了500萬片。

智能汽車賽道的經(jīng)驗(yàn)，給芯馳積累了三項(xiàng)機(jī)器人小腦需要的能力：

第一，實(shí)時(shí)性與確定性的工程能力。汽車電機(jī)控制的電流環(huán)響應(yīng)要求是納秒級，芯馳的E3620芯片早已做到。把它用在機(jī)器人關(guān)節(jié)上，屬于技術(shù)下放，游刃有余。

第二，功能安全與冗余設(shè)計(jì)的體系化思維。車規(guī)芯片必須通過ISO 26262功能安全認(rèn)證，這意味著芯片內(nèi)部有鎖步核、內(nèi)存ECC保護(hù)、硬件安全島等一系列機(jī)制。芯馳把這些設(shè)計(jì)直接帶到了機(jī)器人芯片里，讓小腦天然具備高可靠性。

第三，復(fù)雜異構(gòu)通信協(xié)議的處理經(jīng)驗(yàn)。汽車已經(jīng)從CAN總線演進(jìn)到CAN-XL、10BASE-T1S以太網(wǎng)、TSN時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)，芯馳的E3系列MCU早就支持這些協(xié)議。當(dāng)機(jī)器人行業(yè)開始采用EtherCAT作為主流實(shí)時(shí)總線時(shí)，芯馳能迅速把EtherCAT主站集成到D9-Max中，并把抖動控制在微秒級。

芯馳進(jìn)入機(jī)器人領(lǐng)域，不是從零開始，而是把經(jīng)過幾百萬輛車驗(yàn)證過的技術(shù)棧，平移到一個(gè)新場景。

從更宏觀的視角看，芯馳的小腦方案正在做一件很有價(jià)值的事：讓機(jī)器人開發(fā)從“手工作坊”走向“規(guī)模化量產(chǎn)”。

今天的機(jī)器人行業(yè)，很像十年前的新能源格局，或者更早的智能手機(jī)江湖——方案五花八門、接口各不兼容、開發(fā)周期漫長。

一家創(chuàng)業(yè)公司做出一臺原型機(jī)可能只需要幾個(gè)月，但要把它變成能穩(wěn)定量產(chǎn)、能通過安全認(rèn)證、能把成本降到可接受水平的產(chǎn)品，通常需要一兩年甚至更久。

芯馳的全棧方案，尤其是這顆三合一的小腦芯片，相當(dāng)于為機(jī)器人行業(yè)提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的“底盤”。

整機(jī)廠商不需要再自己折騰芯片選型、驅(qū)動開發(fā)、協(xié)議棧適配、安全認(rèn)證這些底層瑣事，而是可以像搭樂高一樣，直接在這個(gè)底盤上搭建自己的機(jī)器人和應(yīng)用。

同時(shí)，高集成度帶來的成本下降也是實(shí)實(shí)在在的。一顆芯片替代原來三顆芯片，PCB面積變小，電源管理簡化，供應(yīng)鏈管理從找三家供應(yīng)商變成找一家。

芯馳給出的預(yù)估，這套方案能讓機(jī)器人整體的核心算力部分的BOM成本降低30%以上。在價(jià)格戰(zhàn)一觸即發(fā)的機(jī)器人賽道上，這是決定生死的差異化優(yōu)勢。

對于芯馳，或其他投身AI浪潮的芯片玩家來說，這套機(jī)器人全棧方案也意味著一個(gè)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

汽車市場增速放緩是每個(gè)人都看得見的事實(shí)，而具身智能被普遍認(rèn)為是一個(gè)比汽車更大的賽道——它不只是人形機(jī)器人，還包括工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、無人機(jī)、智能家居設(shè)備……所有的物理世界智能體，都需要完整的底層計(jì)算平臺方案。

而“恰好”，具身智能、物理AI產(chǎn)品的軟件算法、算力平臺基礎(chǔ)架構(gòu)，和智能汽車完全一致，可以等效遷移。

芯馳的這一步，正是從“AI汽車芯片方案”向“通用智能計(jì)算平臺”的躍遷。

所以，芯馳的“三合一”小腦方案，最大的價(jià)值不是某一行技術(shù)參數(shù)有多漂亮，而是一種系統(tǒng)級的集成范式。

它把汽車電子領(lǐng)域用了十年才磨出來的安全、實(shí)時(shí)、可靠、高集成度的工程方法論，系統(tǒng)性地注入了一個(gè)還處在混沌初開階段的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。

當(dāng)未來的機(jī)器人真正走進(jìn)工廠、家庭和街頭，能夠穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)貛湍愀苫疃皇莾H僅在商超、晚會場景表演才藝時(shí)，也許我們會想起：

這件事的起點(diǎn)，是一家做汽車芯片的公司，在所有人追逐具身智能“更強(qiáng)大腦”的時(shí)候，默默地給機(jī)器人補(bǔ)上了“小腦”的拼圖。