2021年对特斯拉来说,注定是不平凡的一年。虽然经历了4月份的“车顶维权”事件,但这丝毫不影响其市值的飙升。10月份,在赫兹环球(HertzGlobal)宣布将购买10万辆特斯拉电动汽车之后(该消息后来遭到否认),特斯拉的市值首次突破1万亿美元,超过了通用、福特、丰田、大众、宝马等11家汽车制造商的总和。
不仅如此,在全年销量方面,作为“话题王”的特斯拉也没有让“吃瓜群众”失望,不仅以全年销量增长完美收官,更是创造了交付了93.6万辆汽车,销量大幅增长87%的新纪录。仅第四季度,特斯拉就交付了超过30.8万辆汽车,比去年同期增长了71%,用实力碾压了此前华尔街分析师所作出的四季度交付量约为26.6万辆,全年约为85.5万辆的预测。
同样是纯电动汽车,为何特斯拉如此优秀?
最强自动驾驶芯片
首先要说的当然就是特斯拉FSD系统中最重要的FSD芯片,可以说,芯片研发是特斯拉实现自动驾驶的关键。特斯拉独有的自动驾驶技术路线使得市面上的芯片很难满足他的需求。
早前在2014年的时候,特斯拉还是使用的Mobileye新一代辅助驾驶芯片EyeQ3,但自从2016年特斯拉ModelS撞卡车事件发生后,特斯拉与Mobileye分道扬镳,并转向了英伟达DrivePX2的怀抱。但即便是号称超级车载电脑的DrivePX2也没能成为马斯克眼中的“完美自驾芯片”,依然存在着高成本、高功耗,算力还无法完全满足需求这三个问题。想要实现马斯克理想中的FSD,自研芯片可以说是必然趋势,因此特斯拉也成为了第一个专门为自动驾驶开发芯片的OEM。
FSD芯片全称为fullself-driving芯片,该芯片的设计和规划始于2016年,也就是说当还在与英伟达处于“甜蜜期”的时候,特斯拉就已经开始悄悄自研芯片了。
FSD芯片项目由半导体业界传奇人物、有着硅仙人之称的吉姆·凯勒以及PeteBannon还有其他架构师牵头,并于2019年4月正式发布。PeteBannon在发布会上透露了芯片研发的过程,我们也由此知道,FSD芯片开发过程经过18个月,于2017年8月第一版流片,2017年12月芯片返回,点亮,最终在2019年3月和4月分别在ModelS&X以及Model3上批量交付。
作为一款专为特斯拉服务的自动驾驶产品,FSD芯片的需求主要有以下几点,依次是功耗,算力,Barchsize(latency),安全性。在安全性方面,FSD芯片做了大量的冗余设计,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,因此板卡上的任何部分出现故障都不会影响基本的汽车行驶。
从架构上来看,FSD芯片不但有传统的CPU和GPU部分,还加入了特别定制的NNP(NeuralNetworkProcessor)、ISP等部分,共同组成了一个庞大的SoC芯片。其中CPU采用的是Cortex-A72架构,三组、每组4个核心,一共有12个核心,最高运行频率为2.2GHz,这部分处理器核心用于通用的计算和任务。GPU方面,特斯拉设计了一个支持FP32和FP64的GPU模块,主频最高1GHz,最高计算能力约为600GFLPS。
而NNP是整个芯片自研中最重要的部分。每颗芯片有两个NNP,每个NNP有一个96x96个MAC的矩阵,32MBSRAM,工作在2GHz。所以一个NNP的处理能力是96x96x2(OPs)x2(GHz)=36.864TOPS,单芯片72TOPS,板卡144TOPS。
FSD芯片刚推出来时采用的是三星14nm工艺,面积为260平方毫米,封装了大约60亿个晶体管。不过此前有媒体报道,三星电子已经开始为特斯拉高级辅助驾驶系统FSD生产芯片,主要是HW4.0芯片的代工合同,采用7nm制程工艺。
FSD芯片生命力到底有多长久呢?从2019年推出至今,比HW3.0版Model3更晚的车型都已切换计算芯片,FSD芯片却仍将承载特斯拉新的视觉神经网络、更复杂场景下庞大的计算量。甚至特斯拉2021年新推出的机器人TeslaBot,他的“大脑”也依旧是这款2019年发布的FSD芯片。
虽然FSD芯片可能不是最领先的自动驾驶芯片,但却无疑是最适合特斯拉的芯片。在这里,笔者不经感叹下,“吉姆·凯勒出手,必是精品”。
通往纯视觉的超算
目前全球自动驾驶领域分为两种流派:视觉主导路线和激光雷达主导路线。毫无疑问,坚持“纯视觉感知才是通往真实世界AI的道路”的特斯拉就是不二的视觉党派,以摄像头为主导,配合深度学习,多传感器冗余,实现360°全天候监测。
此前的特斯拉还是走视觉主导雷达配合的路线,但随着自动驾驶技术的快速更迭,特斯拉开始向纯视觉路线迈进。2021年7月,特斯拉FSDBetaV9.0版本在北美地区进行发布,而这版本最大的特点就是不依赖于雷达传感器,使用了摄像头和AI智能算法的纯视觉自动辅助驾驶技术路线。
诚然,仅用摄像头的纯视觉路线确实有着不小的优点。例如,摄像头成本比激光雷达低得多,这无疑降低了自动驾驶汽车的成本,与特斯拉想要成为“跑遍大马路的平民汽车”的目标不谋而合。不仅如此,摄像头适应性更好,不会被雾、雪、雨等天气干扰。而从形态上看,摄像头还可以轻松融入汽车的设计中并隐藏结构中,从而不影响汽车外形。
但摄像头也有着它致命的弱点,那就是仅能将原始图像数据反馈给系统,没办法直接提供物体精确距离和位置,所以时常会出
