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【摘要】在人工智能的东风下,机器人行业日益火热,智驾行业、AI行业的巨头们纷纷跨界布局。

而智能化的浪潮下,传统机器人的计算、感知、决策能力都需要提升,高性能的机器人计算芯片作为实现高效边缘智能计算的核心硬件,成为了机器人智能化的关键。

目前机器人芯片赛道中,地瓜机器人和瑞芯微两家公司你争我赶,各有优势。

新兵地瓜机器人背靠自动驾驶巨头,已经推出旭日5高性能计算芯片和整套开发者套件,正在开拓火热的割草机器人、泳池清洁机器人等场景,未来有望独立融资,估值目前约两亿美元。

瑞芯微作为芯片行业20多年的老将,量产经验丰富,单芯片BOM成本远低于地瓜机器人,得到了多位业内人士看好。

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以下是正文:

01走向智能化的关键——机器人芯片

2024年年初,国内智驾领军企业地平线拆分了其机器人事业部,成立了独立子公司“地瓜机器人”,后续或将独立融资。

AI四小龙之一的商汤科技,这两年也频频出手投资机器人赛道,在软件和硬件上全面布局。

激光雷达巨头之一速腾聚创也在财报中表示了公司对机器人业务的高度重视,2025年机器人领域的出货量有望突破六位数。

这些迹象都显示,在智驾行业格局逐步走向稳定后,资本已经将目光转向下一个蓝海——机器人。

而机器人行业与智能汽车行业在产业链上具有高度协同拓展空间,更是为已经在新能源汽车行业有所成就、想要寻找第二增长曲线的公司带来了极大的便利,软件技术和硬件设备迁移较为容易。

比如芯片和计算平台上,两者都依赖高性能的芯片和计算平台来处理大量的感知数据,并进行决策。智能驾驶需要强大的芯片支持以实现自动驾驶算法的实时运行,机器人也需要类似的芯片及计算平台来处理视觉、听觉等多模态数据,以完成各种动作和任务的决策控制。

又比如,感知与识别技术上,智能驾驶中的环境感知、目标识别等技术与机器人的视觉感知、物体识别等技术相通。两者都需要运用计算机视觉算法对图像和视频数据进行处理,提取有用信息,都需要对不同传感器的数据进行融合,以更准确地感知和理解周围环境。

硬件上也一样,智能驾驶与机器人都需要各类传感器来感知环境。如摄像头可捕找视觉信息,帮助智能驾驶系统识别道路、交通标志和车辆等,同样也能让机器人感知周围物体、人物的形态与位置。

毫来波雷达、超声波需达等传感器,在智能驾驶中用于检测车辆与周边物体的距离,在机器人中可辅助其进行避障和空间定位等。

所以说各类科技公司都在涌入智能机器人的各个细分赛道。

在过去的机器人中,芯片并没有占据那么重要的地位。扫地机器人、割草机器人、机械臂等产品主要基于控制系统,不需要太大算力。

但随着人工智能技术的飞速发展,这些品类的机器人都需要做智能化升级。芯片作为机器人的“大脑”,就必须具备强大的计算、感知、决策能力,要能满足深度学习网络结构的深化带来的庞大的计算与存储需求。

因此高性能的机器人计算芯片作为实现高效边缘智能计算的核心硬件,成为了突破当前困境的关键方案。

目前纯国产机器人核心芯片的自主研究仍处于起步阶段,目前仅有地瓜、瑞芯微几个核心厂商在寻求新架构的突破。

不过由于目前智能机器人,尤其是最受关注的人形机器人尚不成熟,芯片价值量的估测比较困难。并且因为人形机器人的差异很大,成本构成也各不相同。

有业内人士简单进行了对比估计,以成熟的手机行业为例,一台六七千元的旗舰智能手机,芯片的成本大概是100~150美元,占比约为1/6;汽车行业中域控制器的占比也差不多,但略低一点。未来当机器人走向标准化的时候,预计芯片的占比大约是1/10左右。

02地瓜机器人的源起与发展

一直以来,地平线以自动驾驶出名。但实际上,机器人一直是地平线的初心,毕竟地平线的全名都还是地平线机器人(Horizon Robotics)。自成立初期,地平线就专门成立了AIoT事业部,探索自动驾驶之外的落地场景。

在几经业务调整后,AIoT事业部在2021年逐渐将业务中心聚焦在机器人领域,推出了旭日系列芯片、操作系统、开发者套件等产品。

2023年7月时,AIoT 团队负责人王丛曾表示,旭日芯片已覆盖 10 种不同的机器人品类,包括扫地机器人、儿童陪伴机器人、服务机器人等,累计出货量400万颗以上。

次年初,在大语言模型持续的东风吹拂下,地平线分拆 AIoT 团队,地瓜机器人正式成立。地瓜机器人本身不生产机器人,而是目标做机器人领域的“Wintel”——一个集成了软件与硬件的操作系统公司。

在这个目标下,地瓜机器人很快推出了面向通用机器人市场的旭日5智能计算芯片、RDK智能机器人开发者套件。

具体而言,旭日5采用了12nm制程工艺,基于BPU贝叶斯架构而来,具有高集成度,低功耗的特点,拥有10 TOPs算力,并提供CPU、BPU、GPU、DSP四合一异构加速,满足不同算法的加速需求,且完成全栈计算任务的功耗仅为3W。同时旭日5也支持当下主流的海量算法,例如AI双目深度算法、AI特征提取算法、AI光流追踪算法和Transformer等,同时也支持丰富的CV硬件加速算子。

当它被应用在扫地机、割草机等消费级机器人时,既可以满足它们对智能化升级的性能需求,也可以满足对功耗的严格控制。

RDK智能机器人开发者套件的推出则是公司为了帮助机器人公司减少重复性工作,构建机器人生态圈的一步大棋。因为目前智能机器人行业还处于硬件成熟度低、算法尚未收敛、底层工具重复造轮普遍的松散发展阶段,面临效率低、成本高的困境。一个通用的开发平台能将机器人开发的核心环节形成一个模块,降低客户在适配优化、算法测评时的耗费的精力与财力,让客户将更多研发投入到机器人核心技术上。

目前,地瓜机器人的芯片应用比较多的领域是割草机器人,2024年年初起,包括九号、科沃斯、松灵、追觅等旗下割草机器人的海外销量明显增加,订单量均达到数万台。其中九号预计全年销量为10万台量级。

割草机器人有一定的技术和产品壁垒,实际场景应用精细分散,对机器人的感知能力、决策和规划能力、续航能力要求都较高,因此对高性能的芯片比较刚需。

除了割草机器人,地瓜还在做泳池清洁机器人和扫地机器人。不过扫地机器人国内市场十分内卷,出货量基本稳定了,不是主要面向市场。

背靠地平线,地瓜机器人是智能机器人芯片行业中引人注目的新兵。但它注定也要面对芯片行业传统老将的严防死守。

03芯片老兵瑞芯微的“降维打击”?

瑞芯微成立于2001年,最初,瑞芯微靠复读机和MP3、MP4芯片起家,高峰时刻,复读机芯片市场占有率一度达到了80%,随后又进军了安卓及平板电脑芯片市场。

经过二十多年在芯片市场的耕耘,瑞芯微已经形成了非常全面的产品体系。前几年扫地机器人兴起时,公司就曾推出四套智能扫地机器人芯片级解决方案——RK3399、RV1108、RK3326及RK3308,并成功吸引了扫地机器人巨头之一科沃斯成为公司客户。

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相较于地瓜这类机器人芯片行业新兵,在经过手机等IT产品的量产考验后,瑞芯微在芯片设计和产品量产上有着丰富的经验,芯片架构也更适配机器人行业,因此得到了多位业内人士的看好。

一方面,瑞芯微自研和优化了许多核心IP,比如公司的NPU IP已经迭代至第4代,可以基本满足基于transformer架构的大模型需求。而且在经过这么多产品之后,公司也深知如何组合NPU、GPU、DSP、CPU这些IP,并根据品类进行优化。

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另一方面,不同于选择T家12nm的地瓜机器人,瑞芯微选择了三星8nm工艺,晶圆面积也较小。虽然说三星的技术和良率都稍次于台积电,但对于机器人芯片完全够用,且合作模式对芯片设计公司更友好。

而这些量产经验和IP选择都会充分体现在产品成本上,据业内人士透露,瑞芯微单芯片BOM成本能做到4-5美金,而地瓜由于多用外采IP,制程也更先进,BOM大概在10美金左右。

不管BOM成本如何,鉴于机器人市场目前较低的出货量基数,行业玩家的主要矛盾,其实还不是降低成本,而是率先构建生态平台,为各行各业的参与者提供一个通用的开发平台,在这一点上,地瓜受益于其创立背景,或更有优势。

不过从汽车到机器人行业,市场格局、集中度和参与者的需求完全不同,如何打造一个适应机器人市场的生态与销售团队,考验管理层的智慧和公司的组织战斗力。

04结语

其实智能机器人芯片市场还是处于起步阶段,规模相对较小,产品单价亦未达到较高水平,像割草机器人芯片的单价在20-30美金,相较于BOM成本,利润空间其实颇为充足,说明市场竞争目前尚不激烈。

现在的智能机器人行业,尤其是人形机器人,就像是2014-2015年自动驾驶行业,技术成熟程度、市场接受程度都还有待提高。

但相信在汹涌澎湃的智能化浪潮下,高性能的机器人芯片未来发展空间必然不可限量。

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