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特斯拉智能化路上的左腦+右腦

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時間:1900/1/1 0:00:00

“種一棵樹最好的時間是十年前,其次是現在。”特斯拉在去年3月發布了基于英特爾凌動(Apollo Lake)芯片的新版多媒體控制器MCU 2(媒體控制器單元),并在今年4月發布了其自主研發的SOC(片上系統)自動駕駛硬件HW3(FSD),以支持未來全自動駕駛所需的計算能力。多媒體控制器MCU和Autopilot ECU共同構成了特斯拉的大腦,這兩個硬件的最新版本已經開始在今年4月下旬生產的Model 3和5月下旬生產的Model S/X上使用。在Model 3中,特斯拉將MCU和Autopilot ECU分成兩層,放入同一個外殼中(如下圖),使得原來的娛樂域和Autopilot域這兩個部分就像左腦和右腦的關系,在物理上結合起來形成了車載大腦部分。

Tesla, model 3, ram, model s

如上圖,上板是媒體控制器,使用英特爾凌動E3950的4核2.0Ghz x86架構處理器,運行特斯拉基于Linux的操作系統,控制大屏的信息娛樂功能(特斯拉尚未根據GPL開源協議開放Model 3的Linux修改代碼)。

Tesla, model 3, ram, model s

下板為Autopilot ECU,HW3版由兩塊特斯拉研發的FSD芯片組成。兩個SOC由兩組獨立的電源供電,共享所有攝像機輸入的超聲波雷達等傳感器數據,并行計算,互相檢查安全冗余。

Tesla, model 3, ram, model s

FSD芯片由三星的14納米技術制造。如下圖所示,一個SOC集成了三個基于ARM Cotex-A72架構的4核(共12核)2.2GHz CPUs、一個1GHz GPU和兩個2GHz NNP(神經網絡處理器)。每個NNP具有96*96個MAC和32MB SRAM的矩陣。每個NNP的處理能力是96*96*2(OPs)*2(GHz)=36.864TOPS,所以單芯片是72 TOPS,兩個芯片的自動駕駛ECU是144TOPS。

Tesla, model 3, ram, model s

Tesla, model 3, ram, model s

特斯拉分析應用了一種典型的使用CNN卷積神經網絡的視覺感知算法,其中99%以上的計算操作都是加法和乘法(如下圖)。NPU通過為特定的矩陣操作(DMA讀寫、卷積/反卷積、點乘等)提供硬件加速指令,可以極大地優化神經網絡模型的應用。)并將模型加載到NPU的SRAM中,達到原來通用GPU處理器運算速度的21倍(在解決特定問題上)。SOC中的CPU和GPU計算能力將用于完成自動駕駛的一般控制,包括多傳感器信號融合、高精度定位、路徑規劃、控制執行指令發布和執行結果驗證。

Tesla, model 3, ram, model s

回顧過去八年,特斯拉在智能左腦和右腦上做了很多迭代(如下圖)。可以看出,特斯拉在MCU媒體控制器上的投入會比Autopilot ECU少。在距離第一個版本的硬件近6年后,英偉達在放棄智能駕駛艙的驅動CX平臺后,轉向了英特爾的解決方案。在自動駕駛ECU方面,非常激進:從最初的認知mobile eye eq3負責基于規則的簡單控制,演變為基于機器學習的自研自動駕駛軟件,再到應用芯片級硬件優化和面向未來規劃的全自動駕駛。

Tesla, model 3, ram, model s

從終端用戶體驗的角度,特斯拉一直在宣傳其在高級輔助駕駛和自動駕駛方面的功能。相比國內廠商,沒有車載智能語音交互、音樂導航服務等應用便利性。優秀的地方太多了。在車載信息娛樂領域,得益于國內移動互聯網的快速發展,國內廠商目前開發的智能客艙體驗將領先于特斯拉;在自動駕駛領域,國內廠商和特斯拉的硬件算力發展會有一到兩年的差距。在操作系統層面,娛樂域應用適用于多任務分時系統(類似于手機和PC上的IOS、Android、windows等操作系統),自動駕駛域功能適用于實時操作系統(類似于戰斗機的操控系統)。不同領域的問題需要根據其特點進行優化和解決。至于娛樂領域的操作系統,特斯拉在2012年汽車Android還沒有開發出來的時候選擇了Linux路線也是可以理解的。目前,隨著Android Automotive的快速發展,各個CP/SP廠商都提供了Android car的SDK或者可以快速集成車載應用的環境,Android Automotive將是娛樂領域操作系統的主流選擇。“種一棵樹最好的時間是十年前,其次是現在。”特斯拉在去年3月發布了基于英特爾凌動(Apollo Lake)芯片的新版多媒體控制器MCU 2(媒體控制器單元),并在今年4月發布了其自主研發的SOC(片上系統)自動駕駛硬件HW3(FSD),以支持未來全自動駕駛所需的計算能力。多媒體控制器MCU和Autopilot ECU共同構成了特斯拉的大腦,這兩個硬件的最新版本已經開始在今年4月下旬生產的Model 3和5月下旬生產的Model S/X上使用。在Model 3中,特斯拉將MCU和Autopilot ECU分成兩層,放入同一個外殼中(如下圖),使得原來的娛樂域和Autopilot域這兩個部分就像左腦和右腦的關系,在物理上結合起來形成了車載大腦部分。

Tesla, model 3, ram, model s

如上圖,上板是媒體控制器,使用英特爾凌動E3950的4核2.0Ghz x86架構處理器,運行特斯拉基于Linux的操作系統,控制大屏的信息娛樂功能(特斯拉尚未根據GPL開源協議開放Model 3的Linux修改代碼)。

Tesla, model 3, ram, model s

下板為Autopilot ECU,HW3版由兩塊特斯拉研發的FSD芯片組成。兩個SOC由兩組獨立的電源供電,共享所有攝像機輸入的超聲波雷達等傳感器數據,并行計算,互相檢查安全性和冗余性。

Tesla, model 3, ram, model s

FSD芯片由三星的14納米技術制造。如下圖所示,一個SOC集成了三個基于ARM Cotex-A72架構的4核(共12核)2.2GHz CPUs、一個1GHz GPU和兩個2GHz NNP(神經網絡處理器)。每個NNP具有96*96個MAC和32MB SRAM的矩陣。每個NNP的處理能力是96*96*2(OPs)*2(GHz)=36.864TOPS,所以單芯片是72 TOPS,兩個芯片的自動駕駛ECU是144TOPS。

Tesla, model 3, ram, model s

Tesla, model 3, ram, model s

特斯拉分析應用了一種典型的使用CNN卷積神經網絡的視覺感知算法,其中99%以上的計算操作都是加法和乘法(如下圖)。NPU通過為特定的矩陣操作(DMA讀寫、卷積/反卷積、點乘等)提供硬件加速指令,可以極大地優化神經網絡模型的應用。)并將模型加載到NPU的SRAM中,達到原來通用GPU處理器運算速度的21倍(在解決特定問題上)。SOC中的CPU和GPU計算能力將用于完成自動駕駛的一般控制,包括多傳感器信號融合、高精度定位、路徑規劃、控制執行指令發布和執行結果驗證。

Tesla, model 3, ram, model s

回顧過去八年,特斯拉在智能左腦和右腦上做了很多迭代(如下圖)。可以看出,特斯拉在MCU媒體控制器上的投入會比Autopilot ECU少。在距離第一版硬件近6年后,NVIDIA轉向了……英特爾放棄智能駕駛艙驅動CX平臺后的解決方案。在自動駕駛ECU方面,非常激進:從最初的認知mobile eye eq3負責基于規則的簡單控制,演變為基于機器學習的自研自動駕駛軟件,再到應用芯片級硬件優化和面向未來規劃的全自動駕駛。

Tesla, model 3, ram, model s

從終端用戶體驗的角度,特斯拉一直在宣傳其在高級輔助駕駛和自動駕駛方面的功能。相比國內廠商,沒有車載智能語音交互、音樂導航服務等應用便利性。優秀的地方太多了。在車載信息娛樂領域,得益于國內移動互聯網的快速發展,國內廠商目前開發的智能客艙體驗將領先于特斯拉;在自動駕駛領域,國內廠商和特斯拉的硬件算力發展會有一到兩年的差距。在操作系統層面,娛樂域應用適用于多任務分時系統(類似于手機和PC上的IOS、Android、windows等操作系統),自動駕駛域功能適用于實時操作系統(類似于戰斗機的操控系統)。不同領域的問題需要根據其特點進行優化和解決。至于娛樂領域的操作系統,特斯拉在2012年汽車Android還沒有開發出來的時候選擇了Linux路線也是可以理解的。目前,隨著Android Automotive的快速發展,各個CP/SP廠商都提供了Android car的SDK或者可以快速集成車載應用的環境,Android Automotive將是娛樂領域操作系統的主流選擇。

標簽:特斯拉Model 3RAMModel S

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