特斯拉官宣超60万辆车配备自研全自动驾驶芯片,相应功能很快上线

昨日晚间,特斯拉官方微博称,旗下目前已经有超过 60 万辆汽车配备了完全自动驾驶芯片。
该款特斯拉自研的专用芯片拥有 60 亿颗晶体管,每秒能完成 144 万亿次计算,能同时处理每秒 2300 帧的图像。而每辆选配的特斯拉将搭载两颗该芯片,同时处理相同的数据,这意味着汽车能够处理有关计算或图像方面的多一倍的数据,将极大地提高车辆的安全性能。
还是马斯克算得一笔好账,随着特斯拉单车降价不断亲民,作为附加值抬升机——价值 6.5 万元的「完全自动驾驶」服务正在向我们驶近。

撰文 | 凡雪

编辑 | 四月

Cybertruck 的朋克科幻风尚未平息,「钢铁侠」马斯克尬舞的消息便又霸榜媒体 头条,热搜上的「钉子户」,特斯拉名副其实。

昨日晚间,据特斯拉官微宣称,旗下目前已有超过 60 万配备「完全自动驾驶芯片」的车辆,这些车辆每天创造 2 千万英里的行驶数据,为特斯拉庞大的神经网络提供训练数据,帮助神经网络不断「学习」。

消息一经发布,「特斯拉 自动驾驶芯片」再次成为热搜关键词。

特斯拉自研的专用芯片拥有 60 亿颗晶体管,每秒能完成 144 万亿次计算,能同时处理每秒 2300 帧的图像。每辆选配的特斯拉将搭载两颗该芯片,同时处理相同的数据。特斯拉称,这保证了其行动过程中的低时延特性,更好地确保系统不会发生失误,极大地提高了安全性能。

上周,特斯拉首席执行官埃隆·马斯克在 Twitter 上表示,完全自动驾驶将「很快」推出。事实上,这个承诺本应该在去年年底兑现。马斯克曾不止一次强调虽然这项功能几乎可以实现 L4 级自动驾驶,但也不排除少数情况需要驾驶员手动干预。并且,这项功能需要接受政府的监管。

现在看来,马斯克虽然没有再次允诺时间节点,以免打脸,但「很快」这个词或许并不虚,值得期待。

「这个功能非常宝贵,它将为特斯拉增加数万美元的价值,并使该汽车能够通过特斯拉网络出租车服务为车主赚钱」。马斯克说道。

在特斯拉单车降价不断亲民的同时,作为附加值抬升机的「完全自动驾驶」功能正在向我们驶近。根据特斯拉官网信息,「完全自动驾驶能力」选装价格为 46300 元,但如果在交付后安装,价格则会上涨到 6.5 万元。

从外包到自研:自研芯片为特斯拉L5级自动驾驶铺路

作为电动汽车中最会做自动驾驶的品牌而言,成熟的智能驾驶技术是特斯拉的核心。

一般来说,智能辅助驾驶系统涵盖三个方面,分别为感知层,通过传感器感知车身周围环境;决策层,通过感知层收集的信息作出相应的决策(涉及芯片/算法);执行层,通过接收传感器的实时信息、以及芯片/算法得出的决策信号从而采取包括刹车/警示等在内的行车行动。

这三大层面中,决策层起着「中枢」作用,不可小觑,这也是特斯拉一直在自动驾驶芯片不断布局的原因。

目前,特斯拉已经发布了多个自动驾驶功能。Autopilot 功能适用于高速公路驾驶,车辆可以在高速路上自动辅助导航驾驶,在高速路上也能自动辅助变道。Smart Summon 召唤功能可允许车辆在停车场低速行驶到指定位置。

其中,特斯拉的 Autopilot 自动辅助驾驶系统通过先普及硬件,配备 L2 以上级别的传感器、芯片算法及零配件,再通过 OTA 利用移动通信空中接口对 SIM 卡数据及应用进行远程管理升级解锁软件,实现自动变道、自适应巡航等具体功能。

特斯拉对软件、硬件两方面都拥有绝对的把控权,让其能够推动技术不断迭代,实现功能完善和开拓新的功能。软件硬件两条腿交替向前走,推动整体功能平稳提升。

硬件方面,一共有三次升级,HW1.0 到 HW2.0 主要通过增加传感器数量和深度学习功能使感知力大幅提升。HW2.0 到 HW3.0 主要针对芯片进行了两次升级,基本实现了 L5 完全自动驾驶级别所需的计算能力。

特斯拉在第一代硬件 HW1.0 时采用 Mobileye 视觉识别芯片,信息收集阶段主要依靠 Mobileye 的图像识别技术,数据来自于车顶的 Mobileye 摄像头,车首的雷达和周边雷达只是提供辅助信息。

HW2.0 使用 NVIDIA 的 Drive PX 2 芯片,主板的整体集成度并不高,有大片留白。

HW2.5 芯片整体集成度空前提高,在之前主板构造的基础上增加了 4 块 CPU,集成度上的飞跃带来算力的跃升,基本达到了 Drive PX 2 的理论算力水平。

到了 HW3.0,特斯拉开始启用自主研发的自动驾驶芯片 FSD,「全自动驾驶计算机」(full self-driving computer,以下称 FSD),在计算层拥有了完全掌控力。FSD 采用双芯片设计,算力达到了 144TOPS,对比 HW2.5 性能提高了 21 倍,而功耗仅提高了 25%。远超英伟达的 Drive Xavier 的理论性能值 21 TOPS,高达 7 倍。

这标志着在计算层的芯片和算法上,目前特斯拉已拥有一定的先发优势——HW3.0 已经完全能够应对 L5 级别自动驾驶所需的感知层数据量和计算能力,成为特斯拉自动驾驶技术的核心竞争力。

解构FSD芯片优势:完全自动驾驶如何实现?

首先,FSD 主板设计的最大特点是双芯片设计形成冗余,减少了功能区故障隐患,同时提高了图像处理的安全与精准性。

根据马斯克的说法,FSD 芯片主板做了完整的冗余,也就是说 HW3.0 的每一个功能区都可以损坏,而整套硬件依然可以保持正常工作。

同时,主板内部设置了两个处理器,同一块板卡上的两颗芯片的供电和数据通道都是独立且互为备份的。两颗芯片对同样的数据进行分析,相互验证、比对分析,再得出最终结论,极大地提高了图像处理的安全和准确性。

其次,FSD 的核心优势在于强大的图像处理和高速传输数据能力。

从单个处理器来看,FSD 处理器由一块负责通用数据处理的中央处理器 CPU、一块负责图形处理的 GPU、两块负责深度学习和预测的神经处理单元 NPU 和一块内置图像处理器 ISP 组成。

GPU 和 ISP 构成了智能驾驶 AI 芯片的主角,GPU 单元为图形处理单元,工作是协助核心处理器完成图形和动画的渲染,让用户能在屏幕上获取有效信息。图像处理器 ISP 的作用主要是将摄像头产生的原始 RGB 三原色数据转化成复杂的图像信息。

此外,FSD 的数据传输速度也远超过现在特斯拉配备的 8 摄像头传感器所产生的数据,为之后的特斯拉向 L5 级别自动驾驶升级预留了足够的数据传输空间。

值得一提的是,FSD 神经处理单元 NPU 储存芯片容量巨大、带宽速度极快。NPU 负责根据深度学习模型对 ISP 产生的图像数据作出处理——但在此之前,这些数据将会存储在 SRAM 内。

静态随机存取存储器可以简单地将它理解为比运行内存速度快很多,同时成本也高很多的存储芯片,一般被应用在处理芯片的 1-3 级缓存上。FSD 现在拥有 32MB 的缓存,巨大的 SRAM 容量总结为 FSD 芯片对比市场上同类芯片的最大的优势。

另外,特斯拉芯片总工程师 Pete Bannon 表示,处理全自动驾驶的缓存带宽至少要达到 1TB/秒,而 FSD 芯片的 SRAM 实际上能提供 2TB/秒的带宽。

从「中国制造」到「中国设计」:利润空间不断抬升


作为目前全球销量最大的电动车企,2018 年特斯拉共交付电动车 24.5 万辆,占 2018 年全球电动车总销量 12.3%,高于比亚迪/北汽新能源等传统车企。

由此可见,打破产量瓶颈后,特斯拉的技术优势转化销量优势。今年特斯拉实现本土化后,降本空间提高,原材料、人工、运费、关税都有折价空间,毛利率有望进一步提高。

除了利润空间有较大幅度提高,据国外媒体报道,Ark Investment Management 投资管理公司分析师塔莎·基尼(Tasha Keeney)今日表示,在未来五年内,特斯拉股价有望达到每股 6000 美元。

由于特斯拉芯片自研,摆脱了依靠英伟达、Mobileye 等国际巨头的一直以来的控制,其他核心原材料电芯、传感器也都具有一定折价空间。

传感器采用视觉主导方案,毫米波 雷达/车载摄像头/超声波雷达的合计功能可达到等同于或高于激光雷达的水平。而从价格比较方面来看,毫米波雷达/车载摄像头/超声波雷达相较激光雷达存在明显折价,因此有效压缩了传感器成本。

由上图可见,成本占比最高的是原材料成本,据 Morgan Stanley 测算,目前原材料约占营业成本的 50% 以上,未来随着特斯拉的生产重心向中国转移,人力运输成本压缩,原材料占比将进一步提高到 70% 以上。

2020 年 1 月 7 日,特斯拉在上海正式交付了首批国产 model3,售价从 35.38 万元一口气降至 29 万起。从开工到交付,只用了短短一年的时间。

1 月 15 日,一句「打造原创『中国风』特斯拉,让最美中国艺术融入面向未来的特斯拉」——简短的人才招募口号背后是其在华布局的巨大野心,特斯拉宣布,上海超级工厂 10 个月落成,迎来期待已久的「中国制造」特斯拉,为实现由「中国制造」向「中国设计」的转变,特斯拉将在中国设立设计研发中心,招募优秀设计人才,打造原创「中国风」特斯拉,并面向全球发售。

马斯克畅想的中国市场版图是「未来也许会有更多的 Model 系列在这里生产,甚至有可能有由中国设计的特斯拉诞生」,然而机遇究竟几何,也许特斯拉还有很长的路要走。

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