《智能網(wǎng)聯(lián)汽車視覺感知計(jì)算芯片技術(shù)要求和測(cè)試方法》

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智能網(wǎng)聯(lián)汽車視覺感知計(jì)算芯片技術(shù)要求和測(cè)試方法

1范圍

本文件規(guī)定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車視覺感知計(jì)算芯片的技術(shù)要求和計(jì)算性能測(cè)試方法。

本文件適用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車視覺感知計(jì)算芯片的設(shè)計(jì)開發(fā)參考和計(jì)算性能的測(cè)試評(píng)價(jià)。

本文件所提到的視覺感知芯片的計(jì)算性能測(cè)試方法，其他領(lǐng)域的視覺感知芯片計(jì)算性能測(cè)試可參考

采用。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T2900.13-2008電工術(shù)語可信性與服務(wù)質(zhì)量

GB/T2900.66-2004電工術(shù)語半導(dǎo)體器件和集成電路

GB/T5080.1-2012可靠性試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)條件和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)原理

GB/T5271.1-2000信息技術(shù)詞匯第1部分基本術(shù)語

GB/T5271.28-2001信息技術(shù)詞匯第28部分：人工智能基本概念與專家系統(tǒng)

GB/T18305-2016質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)汽車生產(chǎn)件及相關(guān)服務(wù)件組織應(yīng)用GB/T19001-2008特別要求

GB/T28046.1-2011道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第1部分：一般規(guī)定

GB/T28046.2-2011道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第2部分：電氣負(fù)荷

GB/T28046.3-2011道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第3部分：機(jī)械負(fù)荷

GB/T28046.4-2011道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第4部分：氣候負(fù)荷

GB/T34590-2017道路車輛功能安全

GB/T38187-2019汽車電氣電子可靠性術(shù)語

T/CSAE222—2021純電動(dòng)乘用車車規(guī)級(jí)芯片一般要求

T/CESA1120-2020人工智能芯片面向邊緣側(cè)的深度學(xué)習(xí)芯片測(cè)試指標(biāo)與測(cè)試方法

AEC-Q001Rev-DGuidelinesforpartaveragetesting

AEC-Q002Rev-AGuidelinesforstatisticalyieldanalysis

AEC-Q003Guidelinesforcharacterizationofintegratedcircuits

AEC-Q004ZerodefectsGuideline

AEC-Q100Rev-HFailuremechanismbasedstresstestqualificationforintegratedcircuits

3術(shù)語和定義

GB/T2900.66-2004、GB/T5271.1-2000、GB/T18305-2016和GB/T34590.1-2017界定的以及下

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列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

智能網(wǎng)聯(lián)汽車intelligentandconnectedvehicle；ICV

搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車

與X（車、路、人、云等）智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可

實(shí)現(xiàn)“安全、高效、舒適、節(jié)能”行駛，并最終可實(shí)現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。

3.2

車規(guī)級(jí)芯片automotivegradechip

滿足汽車質(zhì)量管理體系，符合可靠性和功能安全要求的集成電路。

[來源：T/CSAE222—2021，定義3.5]

3.3

視覺感知計(jì)算芯片visualperceptioncomputingchip

主要用于執(zhí)行視覺感知計(jì)算任務(wù)的芯片，主要用于智能駕駛，人機(jī)交互。本文件中視覺感知計(jì)算芯

片屬于車規(guī)級(jí)芯片。

3.4

汽車安全完整性等級(jí)automotivesafetyintegritylevel；ASIL

四個(gè)等級(jí)中的一個(gè)等級(jí)，用于定義相關(guān)項(xiàng)或要素需要滿足的GB/T34590中的要求和安全措施，以

避免不合理的風(fēng)險(xiǎn)，其中，D代表最高嚴(yán)格等級(jí)，A代表最低嚴(yán)格等級(jí)。

注：QM不是一個(gè)ASIL等級(jí)。

[來源：GB/T34590.1-2017，定義2.6]

3.5

系統(tǒng)性故障systematicfault

以確定的方式顯現(xiàn)失效的故障,只有通過使用流程或設(shè)計(jì)措施才有可能防止其發(fā)生。

[來源：GB/T34590.1-2017，定義2.131]

3.6

預(yù)期功能安全safetyoftheintendedfunctionality；SOTIF

由功能不足、或者由可合理預(yù)見的人員誤用所導(dǎo)致的危害和風(fēng)險(xiǎn)。

3.7

汽車信息安全vehiclecyber-security

汽車及其功能被保護(hù)，以使其電子電氣組件不受威脅的狀態(tài)。

[來源：GB/T40861-2021，定義3.1]

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3.8

可靠性reliability

產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。可通過可靠度、

失效率、平均無故障間隔等來評(píng)價(jià)。

3.9

失效failure

執(zhí)行要求的能力的喪失。

[來源：GB/T38187-2019,定義1]

3.10

精度保持下的平均幀率meanaccuracy-guaranteedprocessingspeed；MAPS

針對(duì)視覺感知計(jì)算任務(wù)，在精度有保障范圍內(nèi)的平均處理速度。該指標(biāo)的計(jì)量單位為FPS（處理圖

像數(shù)量/秒），即每秒可處理的圖像幀數(shù)。

3.11

精度accuracy

與具體任務(wù)和評(píng)估指標(biāo)相關(guān)的模型推理的準(zhǔn)確性度量。

3.12

幀率framerate

以幀稱為單位的位圖圖像連續(xù)出現(xiàn)在顯示器上的頻率（速率），在本標(biāo)準(zhǔn)中代表吞吐率，單位是FPS。

3.13

測(cè)試數(shù)據(jù)集testdata

獨(dú)立的數(shù)據(jù)集，用于調(diào)參后模型的無偏估計(jì)。

[來源：ISO/IECTR29119-11-2020，定義3.1.75]。

3.14

前N正確率top-N

圖像識(shí)別算法給出前N個(gè)答案中有一個(gè)是正確的概率，N常取值為1或5。

3.15

批次大小batchsize

一個(gè)批次中的樣本數(shù)。批次大小在訓(xùn)練和推理期間通常是固定的。

[來源：T/CESA1120-2020，定義3.12]。

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4縮略語

下列縮略語適用于本文件：

AI人工智能ArtificialIntelligence

AEC-Q汽車電子委員會(huì)測(cè)試認(rèn)證規(guī)范AutomotiveElectronicsCouncilTestQualification

ASIL汽車安全完整性等級(jí)AutomotiveSafetyIntegrityLevel

ASPICE汽車軟件過程改進(jìn)的能力和測(cè)定AutomotiveSoftwareProcessImprovementand

CapacityDetermination

BIT內(nèi)置測(cè)試Built-inTest

DFMEA設(shè)計(jì)失效模式及影響分析DesignFailureModeandEffectsAnalysis

FPS每秒處理圖像幀數(shù)FramePerSecond

MAPS精度保持下平均幀率MeanAccuracy-guaranteedProcessingSpeed

PAT零件平均測(cè)試PartAverageTesting

DUT被測(cè)設(shè)備DeviceUnderTest

ATE自動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備AutomaticTestEquipment

5技術(shù)要求

5.1環(huán)境可靠性要求

5.1.1車規(guī)級(jí)芯片（也可簡(jiǎn)稱“芯片”）的應(yīng)用環(huán)境應(yīng)涵蓋車輛及其電子控制單元的制造、運(yùn)輸和使用

環(huán)境，主要包括溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、熱應(yīng)力和電氣環(huán)境。其它應(yīng)用環(huán)境還包括電磁場(chǎng)、光照、氣壓、

水、粉塵以及化學(xué)氣體和試劑等。視覺感知計(jì)算芯片的工作環(huán)境溫度等級(jí)選擇可根據(jù)其具體應(yīng)用環(huán)境進(jìn)

行選擇，根據(jù)在車輛上搭載位置，將汽車芯片的工作環(huán)境溫度分為4個(gè)等級(jí)，分別為：

a)Grade0：-40℃to+150℃；

b)Grade1：-40℃to+125℃；

c)Grade2：-40℃to+105℃；

d)Grade3：-40℃to+85℃

注：該部分等級(jí)按AEC-Q100等級(jí)劃分。

5.1.2視覺感知計(jì)算芯片環(huán)境可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括：

a)環(huán)境應(yīng)力加速驗(yàn)證，主要包括的項(xiàng)目有：預(yù)處理試驗(yàn)PC，有偏溫濕度或有偏高加速應(yīng)力試驗(yàn)

HAST，溫度循環(huán)試驗(yàn)UHAST,功率溫度循環(huán)試驗(yàn)PTC，高溫存儲(chǔ)試驗(yàn)HTS；

b)加速壽命模擬驗(yàn)證，主要包括的項(xiàng)目有：高溫工作壽命試驗(yàn)HTOL，早期壽命失效EFR；

c)封裝驗(yàn)證，主要包括的項(xiàng)目有：可焊性試驗(yàn)SD，錫球推力試驗(yàn)SBS，物理尺寸試驗(yàn)PD；

d)芯片晶圓可靠性驗(yàn)證，主要包括的項(xiàng)目有：電遷移EM,電介質(zhì)擊穿TDDB,熱電子注入效應(yīng)

HCI,負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性NBTI,應(yīng)力遷移SM；

e)電性驗(yàn)證，主要包括的項(xiàng)目：應(yīng)力測(cè)試和試驗(yàn)前后功能/參數(shù)TEST,靜電放電人體模式HBM，

靜電放電帶電器件模式CDM，閂鎖效應(yīng)Latchup，電分配ED故障等級(jí)FG,特性描述CHAR；

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f)缺陷篩查測(cè)試，主要包括的項(xiàng)目有：過程平均測(cè)試和試驗(yàn)PAT，統(tǒng)計(jì)式良率分析SBA。

5.1.3環(huán)境可靠性試驗(yàn)應(yīng)符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的采樣要求和流程，并在滿足環(huán)境可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)

試能力的CNAS-CL01-2018要求的合格實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。用于驗(yàn)證環(huán)境可靠性試驗(yàn)結(jié)果的測(cè)試程序應(yīng)覆蓋

主要功能性能指標(biāo)。其中，功能性能指標(biāo)來自芯片的產(chǎn)品規(guī)格書。

5.1.4芯片供應(yīng)商提供AEC-Q100測(cè)試報(bào)告，測(cè)試報(bào)告應(yīng)包括必要的試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試條件、樣品量和測(cè)

試結(jié)果。針對(duì)加速生命周期模擬測(cè)試(HTOL)，在報(bào)告中標(biāo)明測(cè)試時(shí)的電壓加速條件、環(huán)境溫度（Ta）和

結(jié)溫(Tj)。

5.1.5車規(guī)級(jí)芯片供貨周期內(nèi)的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)覆蓋車輛的設(shè)計(jì)壽命。芯片供應(yīng)商與芯片使用方應(yīng)結(jié)合車

輛電子控制單元的任務(wù)曲線計(jì)算確認(rèn)芯片的任務(wù)剖面。

5.1.6當(dāng)芯片的構(gòu)成要素發(fā)生變更時(shí)，應(yīng)按AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)中3.2的要求再次驗(yàn)證。

5.2功能安全要求

5.2.1為避免系統(tǒng)性故障，車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)品的功能安全要求應(yīng)貫穿產(chǎn)品的全生命周期，參考GB/T34590

標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)要求。

5.2.2視覺感知計(jì)算芯片可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇對(duì)應(yīng)的ASIL等級(jí)。

5.2.3功能安全管理應(yīng)包括：

a)組織層面的獨(dú)立于項(xiàng)目的功能安全管理：芯片供應(yīng)商應(yīng)建立符合GB/T34590要求的功能安全

管理體系；

b)針對(duì)項(xiàng)目的特定安全生命周期內(nèi)的功能安全管理：在芯片的整個(gè)開發(fā)過程中，應(yīng)對(duì)安全生命周

期內(nèi)的各項(xiàng)安全活動(dòng)實(shí)施功能安全管理，主要安全活動(dòng)包括芯片開發(fā)、芯片生產(chǎn)等。

5.3質(zhì)量管理體系及質(zhì)量控制要求

5.3.1芯片供應(yīng)商的質(zhì)量管理體系應(yīng)符合GB/T18305的要求及質(zhì)量控制，見資料性附錄D。

5.3.2量產(chǎn)期間中對(duì)制造過程至少每3個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次可靠性周期性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目為AEC-Q100測(cè)試

組A中要求的項(xiàng)目。周期性可靠性樣品計(jì)劃基于周期內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品，按供需雙方要求抽樣。

5.4計(jì)算性能要求

5.4.1視覺感知計(jì)算芯片的算力和對(duì)應(yīng)的算法應(yīng)能支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車具備準(zhǔn)確且實(shí)時(shí)的感知能力。

5.4.2視覺感知計(jì)算芯片設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮視覺感知計(jì)算時(shí)的精度和速度，測(cè)試方法按6計(jì)算性能測(cè)

試方法進(jìn)行。

5.5其他要求

5.5.1芯片的質(zhì)量控制考慮設(shè)計(jì)和制造過程，還應(yīng)考慮原材料采購和出廠后的電子裝聯(lián)過程。

5.5.2芯片的預(yù)期功能安全可參考ISOPAS21448:2019相關(guān)要求。

5.5.3芯片的信息安全可參考ISO21434:2021的相關(guān)要求。

6計(jì)算性能測(cè)試方法

6.1MAPS測(cè)試方法

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MAPS測(cè)試方法是指在精度有保障范圍內(nèi)的平均處理速度，在視覺感知計(jì)算任務(wù)中，該指標(biāo)的計(jì)量

單位為FPS，即每秒可以處理的圖像幀數(shù)，見圖1所示。

圖1MAPS測(cè)試架構(gòu)圖

6.2測(cè)試環(huán)境

MAPS測(cè)試方法所需要的測(cè)試環(huán)境如下：

a)模型庫：驗(yàn)證視覺感知計(jì)算芯片計(jì)算性能的一組模型集合，一種任務(wù)類型對(duì)應(yīng)一組模型庫。MAPS

所限定的模型精度范圍通過模型庫來限制，各類型測(cè)試模型應(yīng)不少于5個(gè)；

b)數(shù)據(jù)集：驗(yàn)證視覺感知計(jì)算芯片計(jì)算性能的一組圖片集合，包含圖片和圖片信息標(biāo)注文件，一

種任務(wù)類型對(duì)應(yīng)一組數(shù)據(jù)集，可以是開源數(shù)據(jù)集，也可以是特定場(chǎng)景的私有數(shù)據(jù)集，如

ImageNet分類、Voc檢測(cè)、Coco檢測(cè)等；

c)被測(cè)設(shè)備（DUT）：一般為待測(cè)視覺感知計(jì)算芯片及支撐芯片運(yùn)行軟硬件系統(tǒng)；

d)測(cè)試程序：運(yùn)行在DUT上或服務(wù)器上，能根據(jù)給定的數(shù)據(jù)集對(duì)模型庫中不同模型進(jìn)行精度和速

度驗(yàn)證，并能輸出對(duì)應(yīng)的模型精度值和速度值（幀率）；

e)結(jié)果分析工具：運(yùn)行在服務(wù)器上，能夠根據(jù)所有測(cè)試模型的精度值和幀率值繪制出MAPS折線

圖，輸出MAPS值。

6.3測(cè)試流程

6.3.1測(cè)試準(zhǔn)備

a)準(zhǔn)備測(cè)試程序，應(yīng)包含模型幀率測(cè)試腳本（運(yùn)行在DUT上，測(cè)試模型推理性能）、模型精度測(cè)

試腳本（運(yùn)行在DUT上，測(cè)試模型推理結(jié)果）、模型精度評(píng)測(cè)腳本（運(yùn)行在服務(wù)器上，根據(jù)數(shù)

據(jù)集標(biāo)注文件和DUT精度測(cè)試日志，評(píng)測(cè)模型精度）；

b)準(zhǔn)備測(cè)試數(shù)據(jù)集，應(yīng)包含測(cè)試圖片和圖片信息標(biāo)注文件；

c)準(zhǔn)備測(cè)試模型庫，要求所有模型均可在DUT上進(jìn)行推理；

d)部署測(cè)試環(huán)境，將模型幀率測(cè)試腳本、模型精度測(cè)試腳本、測(cè)試模型及測(cè)試數(shù)據(jù)集部署到DUT

上，并將模型精度評(píng)測(cè)腳本部署到服務(wù)器上。

6.3.2測(cè)試實(shí)施

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a)模型幀率測(cè)試：在DUT上執(zhí)行模型幀率測(cè)試腳本，遍歷模型庫，完成所有模型測(cè)試后統(tǒng)計(jì)各模

型對(duì)應(yīng)的幀率；

b)模型精度測(cè)試：在DUT上執(zhí)行模型精度測(cè)試腳本，遍歷模型庫，完成所有模型測(cè)試后使用精度

評(píng)測(cè)腳本計(jì)算各模型在相應(yīng)數(shù)據(jù)集上的推理精度；

c)計(jì)算MAPS值：根據(jù)所有測(cè)試模型的幀率和精度值，使用結(jié)果分析工具繪制MAPS折線圖，根據(jù)

實(shí)際使用場(chǎng)景需求選擇精度上下限并輸出MAPS值。

6.4測(cè)試評(píng)價(jià)指標(biāo)

6.4.1幀率

幀率計(jì)算公式：

平均前向推理速率總測(cè)試樣本數(shù)量總預(yù)測(cè)時(shí)間（1）

式中:

=/

總測(cè)試樣本數(shù)量——測(cè)試數(shù)據(jù)集中樣本的總數(shù)量；

總預(yù)測(cè)時(shí)間——被測(cè)系統(tǒng)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在測(cè)試數(shù)據(jù)集上完成測(cè)試所使用的總計(jì)算時(shí)間。

6.4.2精度

針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景，精度包括top-1、top-5算法準(zhǔn)確率、mAP、mIoU、F-Score、FAR、FRR、

Identificationrate、WER、SER、Precision和Accuracy等指標(biāo)。

模型精度測(cè)試中涉及的模型精度在不同應(yīng)用場(chǎng)景中應(yīng)進(jìn)行區(qū)別性測(cè)試。

6.4.3MAPS值

在不同精度點(diǎn)上選擇最優(yōu)的FPS值（選取規(guī)則參考附錄C.2.8），將這些點(diǎn)繪制在以幀率為橫坐標(biāo)，

精度為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系內(nèi)，順序連接這些最優(yōu)FPS對(duì)應(yīng)點(diǎn)，繪制出一條折線。MAPS的計(jì)算公式為：

（2）

?1

式中：????=