吉利马凯博士：超算如何赋能车企智能研发
文/（整理）顾翎羽
编辑/刘以秦
2023年9月20日，《财经》杂志在第23届中国国际工业博览会（上海）期间发起了中国首个企业智能化成熟榜单——“领跑100”，并开启企业智能化转型优秀案例征集活动。
吉利智能仿真技术专家马凯博士介绍了吉利汽车智能仿真HPC（高性能计算）应用实践。目前，吉利与联想共建了HPC超算中心，把超算应用在整个研发生命周期。举例来说，针对汽车众多属性中的安全性能属性，在汽车上市之前，吉利将基于超算中心强大算力对每款新品车型进行上万次的模拟仿真分析，尽可能仿真行车中可能出现的各种交通事故工况，确保汽车的安全可靠。
吉利汽车是中国首个登上全球算力Top500的中国车企，算力位居上榜中国制造业第一。为什么需要这么大的算力？马凯博士表示，仿真需要大量的计算资源，仍以汽车安全性能开发为例，在2020年前，进行一次整车碰撞仿真需要20-30个小时，针对一个分析问题工程师一周也只能迭代优化不超过10个方案。有了强大算力之后，吉利每天可以进行大量的工程优化迭代，在每一辆车上市之前，都能够实现超过12000多次的汽车安全碰撞仿真验证。此外，基于自建的超算中心，吉利可以从系统层、应用层等各方面进行性能调优。吉利超算中心相比传统的超算平台计算效率提升30%，并有望很快将计算效率进一步提升10%到30%。
（吉利智能仿真技术专家马凯博士）
以下是马凯博士的现场演讲。
我今天演讲的主题是汽车智能仿真HPC应用实践，聚焦的主要是研发领域数字化转型，当然，可能还没有达到研发领域数字化转型这个词所展现的这么大场景。我更聚焦的是研发领域里面智能仿真领域。吉利在今年上线跟联想共建的新的HPC超算中心，我们做了很多数字化应用。
我今天主要是讲三个方面：第一，吉利汽车研发介绍。第二，吉利汽车超算中心。第三，智能仿真HPC应用。
一、吉利汽车研发介绍
吉利控股集团成立于1986年，联想成立于1983年，在时间历程上两家企业是相近的。吉利汽车1997年进入汽车行业，致力于汽车研发、技术创新、人才培养等。
吉利控股集团当前资产总值超过5100亿元，已经连续12年位列世界500强排行榜了，目前在职员工超过12万人，集团一直致力于成为智能电动出行，以及能源服务科技型公司，目前集团的业务涵盖汽车上下游产业链，绿色运力，智能出行，以及数字科技等方面。
吉利控股集团拥有很多汽车品牌和业务单位，包括吉利、领克、极氪、沃尔沃、极星、远程商用车以及雷达新能源、礼帽出行、曹操出行等众多品牌。
吉利在全球都有研发中心的布局，在杭州、宁波、瑞典哥德堡、英国考文垂、德国法兰克福以及美国加州都有我们的设计中心及研发中心，目前研发设计人员超过2万人。
二、吉利汽车超算中心
吉利超算中心采用intel第四代SPR处理芯片，凭借强大的算力，我们在今年5月份德国举行的第61届全球算力Top500排行榜排名第185位，吉利汽车成为首个登上全球算力Top500的中国车企，算力位居中国上榜制造业的第一。
吉利为什么需要这么强大的算力？这样的算力是用来干什么？可能前面各位专家讲的都是从数字化、数据等等方面，其实研发也需要大量的数据，我们的数据是聚焦于仿真，我所说的仿真更多的是指CAE仿真，又叫计算机辅助工程，CAE仿真软件是被誉为工业软件领域皇冠上的明珠，不仅仅是皇冠，而且是皇冠上的明珠。
我最近也在新闻媒体上看到，国内很多技术或者软件、硬件存在被卡脖子的问题，CAE软件是被卡脖子比较严重的领域。
吉利超算中心部署在吉利科技集团旗下的长兴吉数科技有限公司，距吉利研发中心约200公里，我们通过专线互联，实现两地数据实时互通，其骨干网带宽超20G，延时低至5~6ms，为海量的研发数据提供高质量的传输桥梁。
我们把超算应用在汽车整个的研发生命周期，当然也包括用户的使用阶段。这里主要强调的是研发阶段。研发阶段包括了概念开发、工程开发、产业化。概念开发就是车可能只有一些简单的造型和想法，我们会通过一些概念开发，把车的大体结构开发出来，在大体的结构上会进行详细的工程开发，工程开发会涉及到很多的仿真领域，比如说流体仿真、碰撞仿真、NVH仿真、联合仿真、涉水仿真、风照仿真、光学仿真等等，这些仿真就是大量使用了HPC。
三、智能仿真HPC应用
这里举两个详细的例子。
第一个就是整车碰撞仿真，这个领域涉及到的是汽车安全，汽车安全一直是吉利汽车研发的重点中的重点。因为汽车安全虽然是普通消费者看不到的，但是看到的时候却是一个保命的功能。
汽车安全会涉及到整车碰撞安全，比如在道路交通上会碰撞到一些隔离墩、汽车，对于现在的新能源汽车电池包都在底部，也会涉及到电池包刮底的工况，这些都会对汽车的安全造成很大的威胁。
当车辆一旦发生碰撞之后，我们要保障车内人员的安全。这需要结合整车结构开发，以及约束系统的开发，包括安全气囊、安全气帘、安全带以及座椅等一些保护措施，可以把乘员更好的保护住，以减轻伤害。
还有就是车外行人保护，汽车撞到行人时，我们不但要保护车内乘员的安全，还要保护道路交通其他参与者的安全。
这些所有的工作，不是等到汽车设计好了，样车制造好了，再通过试验去验证它。事实上，在前期，我们已经通过HPC上面的大量CAE仿真，实现了对这些所有情况的仿真。这些仿真会跟实际物理的验证高度吻合。因为CAE仿真是基于物理模型的，是技术密集型+资源密集型的，资源密集型就是要消耗大量的HPC。
依托HPC强大的算力，我们可以实现仿真和试验间的虚实验证双循环。就是我提到的仿真跟物理实际的对标，我们在做了仿真开发的同时，也会进行大量的试验。试验是用来验证我们的仿真对不对，以及发现仿真中没有预测到的问题。
基于算力，在汽车上市之前，我们都会在HPC上面针对每一辆的车碰撞安全性能进行上万次的仿真，仿真各种工况下的问题，实现仿真驱动设计。
这里面我分享一个实际的事故，是在网上论坛里面截出来的帖子。我们的一位客户开的是极氪X，他以100多公里每小时的速度撞到了路灯杆，这个速度是非常危险的，极氪X作为一辆纯电动汽车，我们既要保护乘员安全，还要保证新能源电安全。这个事故仅仅造成了客户手臂甩到了中控屏上，有轻微的骨折，其他方面都没有问题。
在我们前期的仿真里面都可以找到这些对应的工况，这边图片展示的工况对应的是中心柱撞，其实就是考虑汽车直接撞到柱子之后的工况。另外还有一个侧面柱碰工况，这个考虑车辆发生侧滑撞到柱子的工况。
汽车仿真针对大量的现实场景，都是为了保证车辆的安全、经济、结实、耐用，还有像新能源汽车考虑到的续航等等，都是通过仿真支撑研发的。
第二个，是一个CFD的例子，CFD是计算流体动力学。我们在每一辆车上市之前也会开展超过千余次的CFD仿真，目的就是为了让结构设计更流畅。流畅会带来什么样的好处呢？其实不管从仿真的数据还是说试验的数据，我们可以发现当车速达到80公里每小时的时候，空气阻力达到了总体阻力的50%，当达到120公里每小时的时候，空气阻力达到了总阻力的80%。
空气阻力会耗费掉很多的能源，以及影响车辆在高速行驶当中的一些空气动力学的性能，我们也会在HPC的超算平台上，前期进行大量的仿真。
这里只是举了两个例子，其它还有NVH仿真，针地的是汽车噪声等场景；还有强度耐久，特别是像早期自主品牌汽车刚发展的时候，我们可能会发现国产汽车外观都很好，但是开几年之后就这响那响，其实就是耐久和NVH的问题。但是这些年我们再买国产汽车会发现，这些问题都没有了。
一方面是整体研发实力的提升，还有就是国产汽车也在逐步从低端走向中端、高端，带来一些品质需求上的提升。
通过HPC的仿真计算我们也取得了很多的成绩，比如说极氪009，它的风阻系数是0.27，目前是同级别MPV车型里面领先的数值。
另外就是安全，像领克09、星越L、smart等都取得了不错了安全测试成绩。最近我们smart精灵1号也拿到了C-NCAP（中国新车评价规程）五星安全认证。
目前，为了推动用数字化技术实现仿真替代试验，吉利内部也开展了大量基于仿真置信度的能力体系建设工作，仿真置信度涉及很多方面，最低层级就是没有仿真能力。高一个层级是仿真结果仅能作为一个参考。再高一个层级，仿真是可信的，但是仍需要大量的试验。再高一个层级就是通过大量的仿真只需要配合少量的试验，当然还有更高层级的，就是说完全不需要试验了，完全只用仿真，仿真是百分之百可信的。
这些是我们做的仿真工作。那么为什么仿真需要这么强的算力呢？因为CAE仿真往往需要大量的计算资源，在2020年前，进行一次整车碰撞仿真需要20-30个小时，针对一个分析问题工程师一周也只能迭代优化不超过10个方案。有了强大算力之后，吉利每天可以进行大量的工程优化迭代，在每一辆车上市之前，都能够实现超过12000多次的汽车安全碰撞仿真验证。
此外，基于自建的超算中心，吉利可以从系统层、应用层等各方面进行性能调优。像以前我们租赁HPC时对很多软硬件的把控还是有限的，但是针对自建HPC，我们对这方面的把控能力以及投入的资源都有大幅度提升。吉利的超算平台相比传统的超算平台计算效率提升了30%，并有望很快将计算效率进一步提升10%到30%。这里说的性能提升是指在现有硬件基础上，计算效率进一步提升10%到30%。
在HPC平台上我们也部署了最近比较火热的大语言模型，目前大言语模型会对仿真技术、仿真模型以及仿真问题做智能分析，反馈给工程师，给工程师做指导。这样工程师仿真技术门槛明显降低了，可以进一步提升研发效率。
在产品方面，基于超算赋能的智能研发，我们的目标是要造出“全域安全、极低风阻、智静NVH、可靠耐用、健康可持续”的好车。在技术方面，结合HPC强大算力以及在HPC上部署算法，通过HPC产生大量的研发数据，进行一些前瞻技术的研究和布局；通过智能化，数字化的工作来提升产品持续竞争力。
注：此文为吉利智能仿真技术专家马凯博士2023年9月20日在“领跑100”企业智能化优秀案例征集及年度评选发布会上所作的主旨演讲，并经作者阅定。
深度绑定吉利，港科大博士冲刺首个IPO
公司因为吉利公司面貌大改，4年间两次冲击上市。
时隔四年，港科大博士再次冲刺自己的第一个IPO。
2月1日，广东晶科电子股份有限公司（以下简称“晶科电子”）向港交所提交上市申请书，计划冲击港股市场。而在2020年5月，晶科电子曾撤回科创板的上市申请。
如今，晶科电子再度冲击上市，其背后的港科大博士肖国伟也再次接近自己的第一个IPO。虽然出生在中国香港，肖国伟却曾在内地大学任教多年，返港读博后开始创业，最终选择来到广州正式开启创业历程。
晶科电子是国内第三大国产高端照明行业器件和模组厂商，但这并不是他创业的终点。目前肖国伟还创办了两家芯片设计公司芯聚能和芯粤能，前者是一家功率半导体元器件研发商，目前融资轮次在C+轮，后者是一家集成电路设计厂商，当前在A轮。
值得注意的是，肖国伟的创业生涯，已经与吉利汽车深度绑定。
港科大博士创业，已与吉利深度绑定
肖国伟，1968年出生于中国香港。上世纪90年代（1990年至1997年），肖国伟来到内地，在西安交通大学电子工程系任教，最后职位为讲师。
然而在1998年，30岁的肖国伟选择回到香港读博，这其中也可以看出其作为创业者体现出来的勇于攀登的素质。
肖国伟的创业可以追溯到2003年2月，彼时，肖国伟与陈正豪同香港科技大学研究人员在香港通过微晶先进光电开始从事LED芯片和产品研发业务。2006年8月，微晶先进光电在中国广州成立了晶科电子，肖国伟也正式开启了自己的创业生涯。
晶科电子最早做倒装蓝光LED芯片，之后陆续进入到TCL、飞利浦、三星等国内外LED终端大厂的供应链，直到科创板IPO时，其还在专注于 LED 封装及应用产品领域，主营业务LED 封装器件及其应用产品的研发、生产和销售。
到了2018年10月，晶科电子与吉利控股共同成立领为视觉。彼时，领为视觉由浙江吉创汽车零部件有限公司持股51%，晶科电子持股49%。浙江吉创汽车零部件有限公司为领为视觉的控股股东，而浙江吉利汽车实业有限公司持有浙江吉创汽车零部件有限公司100%的股权。
值得注意的是，领为视觉为吉利汽车配套开发前沿的 LED 车灯，为晶科电子的车用照明市场业务奠定了基础。
据招股书，领为视觉主要经营车用 LED 智能照明灯具、机动车可视化产品及配件、车用电子电气产品的研发、设计、制造、销售业务；属于晶科电子主营业务的下游行业。
在领为视觉成立的时期，国内LED上游面临产能过剩的问题，中下游则竞争激烈，领为视觉成为晶科电子转型的重要机会。
2021年9月，晶科电子收购领为视觉的控股权益，并自此将其业绩合并入账，由此正式涉足汽车智能视觉领域。
不过，近年来肖国伟还在继续扩张自己的创业版图。招股书显示，肖国伟目前还担任芯聚能及芯粤能两家硅芯片开发商及制造商的董事长。
据天眼查信息，芯聚能创立于2018年11月，主营业务为碳化硅基和硅基功率半导体器件及模块的研发、设计、封装、测试和销售，主要产品包括车规级功率模块、工业级功率模块和分立器件等，产品可广泛应用于新能源汽车领域和工业领域。
芯聚能目前已完成C+轮融资，而吉利控股是其天使轮及C轮融资的投资方。其他投资方还有北汽产投、钟鼎资本、美的、大众、招商资本等市场资本及产业资本等。
芯粤能成立于2021年5月，是一家面向车规级和工控领域的碳化硅芯片制造和研发企业，产品主要包括碳化硅SBD/JBS、MOSFET等功率器件，主要应用于新能源汽车、工业电源、智能电网以及光伏发电等领域。目前，芯粤能仅完成来自吉利控股的1轮融资，主要人员中，吉利控股总裁安聪慧担任副董事长。
肖国伟与吉利的深度合作，晶科电子正在汽车智能视觉业务方向拓展，这也透露出其创业生涯的新方向。
转投港交所，冲刺首个IPO
据公开信息，晶科电子曾在新三板挂牌，于2019年2月自新三板摘牌。2019年12月20日，晶科电子提交科创板上市申请，计划募资2.39亿元，在2020年5月31日，晶科电子选择撤回申请。
在科创板IPO申请期间，上交所曾向晶科电子发出首轮问询，针对其关联交易、采购渠道单一及客户集中、产品毛利率低于行业平均等问题提出疑问。但晶科电子并未进行回复。
对于撤回科创板IPO的原因，晶科电子在招股书中表示，“考虑到高端照明及智能汽车照明业务还处于相对早期阶段以及本集团战略发展的需要”。
虽然是二次冲击IPO，但此时的晶科电子已经模样大改。
据晶科电子科创板招股书信息，其主营业务为 LED 封装器件及其应用产品的研发、生产和销售，主要产品包括 LED 照明器件和模组、LED 背光源器件和模组等，主要用于通用照明、室内商业照明、新型显示、UV/IR 特种照明、植物照明、智能照明和车用照明等领域。
而港交所招股书信息显示，晶科电子的收入组成包括汽车智能视觉、高端照明及新型显示三大板块，晶科电子也是国内产业链中率先实现垂直整合的汽车整灯供货商之一，实现了从车规级LED器件和模块到智能照明系统的全链条覆盖。
业绩方面，2021年、2022年以及2023年前9个月，晶科电子收入分别为13.88亿元、14.11亿元及13.39亿元；净利润分别为7800万元、3910万元4960万元。
晶科电子的终端客户包括所有的全球五大电视品牌、全球十大LED照明厂商的50%、十大一级汽车整灯供货商的70%及五大内资汽车主机厂的40%。其中，对于晶科电子转型起到至关重要的合作伙伴，则是大客户吉利汽车。
根据灼识咨询的资料，以收入计，晶科电子在2022年及2023年前9个月在中国高端照明行业器件和模块内资厂商中排名第三，在中国中高端汽车智能视觉行业内资厂商中排名第五；以收入计，晶科电子于2022年及2023年前9个月在中国液晶电视背光显示行业内资厂商中分别排名第五及第四。
这种变化的出现，离不开吉利。
随着吉利与晶科电子合作的领为视觉的建成，晶科电子开始从传统LED厂商向融合LED+技术的智能视觉产品及系统提供商转型，其汽车智能视觉板块业绩也逐渐扩大，该业务主要包括汽车的智能大灯以及车规级LED器件及模组。
招股书显示，2021年、2022年及2023年前9个月，晶科电子来自汽车智能视觉的收入分别为7430万元、4亿元、5.26亿元，分别占同期总收入的5.3%、28.3%及39.3%。晶科电子在汽车智能视觉的客户包括吉利汽车、领克、极氪、精灵、路特斯、广汽、长安汽车、理想汽车、马瑞利等，上述客户中不少都在吉利汽车旗下。
招股书显示，2021年、2022年及2023年前9个月，晶科电子来自吉利系企业的收入分别为5060万元、3.5亿元及4.83亿元，分别占同期总收入的3.6%、24.8%及36.1%。
晶科电子也和肖国伟的创业生涯一样，与吉利深度关联。如今晶科电子二度冲刺IPO，这位港科大博士能否顺利收获自己的第一个IPO呢？
本文源自直通IPO
博士带队，吉利撑腰，国产车芯到手10个亿
记者｜周琦
编辑｜江昱玢
汽车正从交通工具，演变成一台具备移动功能的服务器。
汽车智能化的核心是车规级芯片，控制导航、变速巡航等指令，其国产化率目前不足5%。
去年年底，芯擎科技推出国内首款7nm（纳米）车规级智能座舱多媒体芯片“龍鷹一号”。今年下半年，该芯片将实现量产，部署到吉利旗下品牌的新车中。
“龍鷹一号在设计、工艺和性能等方面，实现了国产技术领域突破。”芯擎科技董事兼CEO汪凯博士在接受《21CBR》记者采访时表示。
芯擎还很年轻，2018年，由吉利控股集团投资的亿咖通科技、半导体IP厂商安谋中国等共同出资成立。
近日，公司完成近十亿元A轮融资，为今年上半年，汽车芯片设计领域在国内斩获的最大单笔融资。
7nm起点
汪凯在芯擎科技成立初期，就立志要做7nm芯片。
原因很简单——“芯片国产化不能只取代传统车规芯片，还要驱动市场需求，做真正满足产业升级的产品。”
汪凯毕业于美国伊利诺伊大学，获电气工程和计算机科学博士学位，在半导体行业拥有超25年的从业经验，曾任华芯通半导体CEO、国际顶级半导体公司Sandisk全球销售副总裁及亚太区总裁等。
随着智能汽车的演进，屏幕数量越来越多、分辨率越来越高，保障每一块屏幕流畅运行不卡顿，对芯片性能具有极高要求。
注：车机测试画面仅用于展示开发效果，版权归所有权人
从算力和功耗角度看，7nm制程是高算力车规级芯片的必然趋势，能帮助汽车车机性能达到手机水准。
当前市场应用的主流产品以7nm为主，包括众多造车新势力在内的车企们，正将目光转向高算力的智能座舱芯片。没有7nm，很难进入车企下一代产品的配套体系内。
一同入局的竞争者非常多，大部分厂商选择16nm或28nm的工艺制程，极少国产厂商采用7nm工艺制程，更别提一家初创企业了。
“在车规级智能座舱芯片领域，7nm工艺制程代表了目前行业的领先水平。”汪凯回忆道，“当时还被友商感慨，（芯擎）胆子真大！”
芯擎要克服研发、设计、流片等诸多困难，包含芯片架构、工艺节点、带宽、存储等问题。
汪凯举了个例子，“车规级7nm芯片的安全标准非常高，手机可以死机，但汽车必须有侦测和处理错误的机制，需要满足AEC-Q100、ISO 26262等功能安全标准。”
想靠7nm打开市场，芯擎站在了高起点上。
汪凯带领团队专注于自主研发，提高芯片设计软硬件一体化的核心技术能力。
包括硬件加速器、硬件信息安全处理模块、图像处理等，芯片级安全如功能安全和信息安全等；优化多核架构和易构计算方面，提供高速互联和高速接口，低功耗及电源管理，含实时操作系统，快速启动技术和虚拟化技术。
令他骄傲的是，经过两年多的埋头苦干，龍鷹一号芯片于去年实现了一次流片即成功。回片抵达上海实验室后，10分钟CPU启动，半小时内被顺利点亮，24小时全速打通，48小时多核操作系统实现稳定运行。
团队协力
“（芯片成功研发）有自身和外部双重原因。”汪凯分析道。
公司团队70%以上拥有硕士或博士学历，研发人员大多有10-15年飞思卡尔、AMD、高通等头部芯片企业研发经历。目前，芯擎工程师数量超300。
除了自研的核心算法和IP，芯擎还与多位合作伙伴合作开发项目，从需求定义、车载系统设计，到集成测试，形成从产品定义到市场应用的闭环模式，发挥产业链上下游协同效应。
“龍鷹一号在两年多时间内，完成适配研发并快速走向量产，得益于吉利、亿咖通科技、安谋中国、一汽等的鼎立支持和通力合作。”汪凯表示。
“龍鷹一号”能为智能座舱应用做什么？
它能让消费者在新能源汽车里，操控有限空间的多块显示屏，实现流畅的车机运行和操作体验。简言之，主驾驶开车、导航，同时副驾驶玩电子游戏，后排看电影、智能语音通话等。
以游戏功能为例，其GPU渲染算力和多种图形硬件加速单元，在高清视频流畅播放的同时，支持3D游戏迅捷平滑操作，高带宽、低延迟的LPDDR5内存带宽，保证多屏之间数据的实时交换。
汪凯告诉《21CBR》，该芯片集成87层电路、88亿颗晶体管，芯片内置8个CPU（中央处理器，整数计算力可达90K）、14个GPU（图形处理器，浮点计算能力可达900G）、可编程NPU内核，INT8算力达8TOPS，并拥有强大的VPU、ISP、DPU、DSP集群。
龍鷹一号内置符合国密算法的信息安全引擎，保障用户的信息安全需求；内置功能安全岛，安全级别可达ASIL-D，实时监控系统运行。
从芯片硬件层面，保证仪表盘的功能安全显示、与车身的功能安全通信，“这是市场上一些现有的国外解决方案所不具备的。”汪凯介绍。
资本加持
今年7月，芯擎科技完成近十亿元A轮融资，由红杉中国领投，东软资本、博世旗下博原资本、中芯聚源等跟投。资金计划用于现有产品的批量供货以及车规级、高算力车载芯片下一阶段的研发和部署。
早在3月，芯擎科技已获得来自一汽集团的战略投资。
背靠吉利、一汽等产业股东和战略投资方，芯擎科技在产品研发和商业化上具备天然优势。
龍鷹一号在量产车型测试和验证的各项工作已陆续完成，有望于今年下半年量产，将直接部署到吉利旗下品牌新车中，后续有更多搭载该芯片的国产品牌车落地。
“芯擎还将为客户提供贴身服务，已准备好参考设计平台，降低客户化设计难度，方便开发，支持客户快速验证和实现量产。”汪凯说。
下一步，芯擎科技将加速布局车规级高端处理器市场。
通过智能座舱芯片、自动驾驶芯片、车载中央处理器芯片三条产品线，覆盖智能汽车应用全场景，如L2+至L5级别的自动驾驶系统、车载中央处理器等。
“下一代产品研发工作已展开，预计2024年商用。”汪凯透露。
高算力和研发设计挑战，对团队提出更高要求。
“将持续深耕智能汽车高端处理器领域，不断吸收和培养国际尖端人才，加强核心技术的创新能力，把科技的命脉掌握在自己手中。”汪凯对提高车载芯片的国产替代率充满信心。
