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特斯拉HW3全自駕計(jì)算機(jī):甩尾英偉達(dá)

MZjJ_DIGITIMES ? 來(lái)源:YXQ ? 2019-07-11 17:03 ? 次閱讀
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Tesla在4月底首度揭露新一代自駕計(jì)算機(jī)Full Self Driving(FSD)硬件「Hardware 3」(HW3),近日外界進(jìn)一步解析這款自駕計(jì)算機(jī),可見Tesla將電動(dòng)車設(shè)計(jì)成好比一臺(tái)可移動(dòng)的智能手機(jī),但更注重電動(dòng)車行車安全性,因此為HW3建立更多冗余性,避免任一元件失效或故障時(shí),仍可確保Tesla電動(dòng)車全自駕計(jì)算機(jī)的持續(xù)運(yùn)作。

為讓未來(lái)新一代自駕技術(shù)更適合導(dǎo)入電動(dòng)車,預(yù)期Tesla在下一代Hardware 4(HW4)自駕計(jì)算機(jī)搭載的中央處理器CPU)、存儲(chǔ)器、繪圖芯片(GPU)配置、影像訊號(hào)處理器(ISP)、鏡頭分辨率等均會(huì)進(jìn)一步升級(jí),提升HW4可帶給Tesla電動(dòng)車的更高行車安全性。

HW3主要運(yùn)算、儲(chǔ)存元件配置

根據(jù)CleanTechnica及The Street報(bào)導(dǎo),Tesla HW3內(nèi)建兩顆自制系統(tǒng)單晶片(SoC),印有Tesla字樣,由三星電子(Samsung Electronics)制造。搭載兩顆SoC的原因是要建立冗余性,以及提供對(duì)行車結(jié)果判斷的交互參照,并非用來(lái)提升整體HW3效能。在兩顆Tesla自制SoC下方,各配置兩顆快閃存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存作業(yè)系統(tǒng)。Tesla未透露儲(chǔ)存容量,外界推測(cè)應(yīng)有達(dá)500GB以上。

HW3兩顆SoC左右兩側(cè)各配置有兩顆LPDDR4存儲(chǔ)器芯片,合計(jì)共配置8顆,雖然SoC是由三星代工生產(chǎn),但這8顆LPDDR4存儲(chǔ)器芯片是采用美光(Micron)產(chǎn)品。實(shí)際上美光有面向汽車產(chǎn)業(yè)的存儲(chǔ)器芯片產(chǎn)品線。外界推測(cè),Tesla在HW3采用美光存儲(chǔ)器芯片、而非三星的產(chǎn)品,原因可能出在美光LPDDR4 RAM時(shí)脈速率達(dá)2133Mhz,比三星的1,600Mhz為高。

HW3兩顆SoC尺寸均為260平方公厘,面積比iPhone行動(dòng)處理器約80~120平方公厘、英特爾Intel) NB處理器最大約180平方公厘為大,但比NVIDIA的Xavier芯片350平方公厘為小。

Tesla自駕SoC配置NPUNVIDIA芯片所無(wú)

在兩顆SoC內(nèi)部,Tesla配置有GPU、兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器單元(NPU)、CPU、影像訊號(hào)處理器等處理器單元,以及DRAM控制器。Tesla稱整體SoC和相機(jī)鏡頭取得資料的路徑有些相似,首先資料透過(guò)Input以每秒最快25億畫素的最大速率進(jìn)入SoC,之后進(jìn)入DRAM,這也是該SoC內(nèi)首個(gè)且最主要的瓶頸,因該DRAM是SoC內(nèi)運(yùn)行最慢的元件。

接著資料再回到SoC,經(jīng)過(guò)SoC內(nèi)每秒可處理10億畫素的影像訊號(hào)處理器,再這部分會(huì)將自駕系統(tǒng)攝影機(jī)傳感器取得的原始RGB資料轉(zhuǎn)換成實(shí)際可用的資料,之后再進(jìn)入NPU,而在此階段資料會(huì)先被儲(chǔ)存進(jìn)SRAM陣列。

Tesla的NPU配置高達(dá)64MB的SRAM,分成兩個(gè)各32MB的SRAM,用來(lái)提供兩個(gè)NPU支援,對(duì)此Tesla認(rèn)為是一大優(yōu)勢(shì)。外界分析,這樣的容量或足以儲(chǔ)存、渲染及處理所有車用攝影機(jī)和傳感器輸入的單幀(frame)。

所有資料均經(jīng)由稱為「芯片上網(wǎng)絡(luò)」(Network on a Chip;NoC)的主要通道進(jìn)行傳輸,然后是LPDDR4DRAM,通過(guò)此資料則以每秒68GB頻寬傳輸。對(duì)此Tesla表示已足夠,但還可以更好。外界預(yù)期Tesla下一代HW4可望進(jìn)一步提升。

HW3的SoC內(nèi)建GPU時(shí)脈1GHz,效能達(dá)600GFLOPS,Tesla稱目前用來(lái)執(zhí)行部分后期處理(post-processing)任務(wù),這可能包含創(chuàng)建人類可以理解的圖片及影像。從Tesla的介紹,預(yù)期下一代HW4的SoC可能會(huì)內(nèi)建體積更小的GPU。

其他不適合由NPU處理的一般通用處理任務(wù),則是由SoC內(nèi)建CPU負(fù)責(zé)運(yùn)算。該CPU內(nèi)建12個(gè)時(shí)脈2.2GHz的64位元安謀(Arm) Cortex A72,亦即為內(nèi)建3個(gè)4核心的CPU。

外媒指出,在任何情況下,HW3的新一代SoC效能比前一代HW2內(nèi)建芯片好上2.5倍。HW2是搭載NVIDIA的Xavier芯片,效能為21~30TOPS,新一代HW3內(nèi)建SoC則有144TOPS。

值得注意的是,相較于Tesla HW3內(nèi)建SoC上有兩個(gè)NPU,NVIDIA為多種目的所設(shè)計(jì)的Xavier芯片未配置有NPU,即使如此,Xavier仍可運(yùn)用軟件及部分聚焦深度學(xué)習(xí)(DL)的硬件成功進(jìn)行模擬。整體而言,Tesla為HW3設(shè)計(jì)的SoC是一款專用處理器,能夠在相當(dāng)具體處理任務(wù)上做得更好,但在一般任務(wù)處理用途上可能就不是太管用。

CPU仍采Cortex A72疑為節(jié)省成本

外媒不解為何Tesla在HW3的SoC內(nèi)建CPU中是采用安謀Cortex A72,因?yàn)镃ortex A72架構(gòu)早在2015年就已推出,此后安謀還陸續(xù)推出更先進(jìn)的A73、A75核心,甚至不久前再發(fā)布新一代A77架構(gòu)。

對(duì)此Musk曾表示,采用2015年版A72架構(gòu)的原因,是由于A72是兩年前Tesla開始設(shè)計(jì)這款SoC時(shí)的最先進(jìn)核心架構(gòu)。但外界認(rèn)為,Tesla采用A72核心可能是出于成本考量,因比較便宜,如果多執(zhí)行緒效能比單執(zhí)行緒效能重要,這樣的配置是可以被接受的,因此才可見Tesla在其SoC內(nèi)建CPU中,未另外配置1或2個(gè)較新的核心,僅內(nèi)建3個(gè)較舊的4核心。

下一代Hardware 4預(yù)料再提升安全性硬件配置全面升級(jí)

Tesla下一代Hardware 4(HW4)自駕計(jì)算機(jī),預(yù)期肯定會(huì)進(jìn)一步提升行車安全性。在此情況下外界預(yù)估,很可能HW4的新一代SoC內(nèi)建CPU,會(huì)是采用目前安謀最新發(fā)表的Cortex-A75架構(gòu)核心處理器,因剛好符合Tesla設(shè)計(jì)新一代SoC的時(shí)間點(diǎn)。藉此或有助進(jìn)一步提高SoC功耗表現(xiàn)及減少內(nèi)部空間消耗,為配置其他重要零組件騰出更多空間。

HW4存儲(chǔ)器芯片可能也會(huì)升級(jí)至LPDDR5,有助顯著加快速度及減少功耗消耗,但如果HW4內(nèi)建SoC仍尚未完成設(shè)計(jì)、或要讓成本下降,Tesla也可能改用LPDDR4X。LPDDR4X低電壓特性也可節(jié)省功耗,SoC并行使用時(shí)也有助速度提升。

HW4也可能進(jìn)一步采用更優(yōu)化的NPU,并配置更高容量SRAM支援;影像訊號(hào)處理器也可能升級(jí)。外媒分析,Tesla希望其自駕系統(tǒng)SoC能夠盡可能低成本又有高效能表現(xiàn),這也是為何在HW3計(jì)算機(jī)中,在芯片輸入端所能處理的資料量,和影像數(shù)位處理器中所能處理的資料量有差異的原因,因此HW4的SoC內(nèi)部是否會(huì)搭載更高處理效能或第2個(gè)影像數(shù)位處理器,仍要看Tesla在成本、效能、高耗及空間上的取舍而定。

至于HW3的SoC內(nèi)建GPU效能仍較中規(guī)中矩的原因,在于HW3的SoC并非將所有處理任務(wù)都交給內(nèi)建NPU來(lái)處理,仍有一部分運(yùn)算任務(wù)委由GPU執(zhí)行,讓Tesla程序設(shè)計(jì)人員有足夠時(shí)間重新分配任何剩余的GPU運(yùn)算任務(wù),給NPU或CPU來(lái)執(zhí)行,所以GPU在Tesla自駕計(jì)算機(jī)SoC中的配置仍有其必要性。預(yù)期HW4自駕計(jì)算機(jī)SoC內(nèi)建GPU體積可能會(huì)更小,如此情況下NoC配置也會(huì)更少,有助騰出更多額外空間內(nèi)建其他元件。

Tesla也可能會(huì)為HW4在電動(dòng)車上配置全新分辨率更高、幀率更高的攝影機(jī)和新款雷達(dá)等傳感器,藉此有助自駕計(jì)算機(jī)更準(zhǔn)確辨識(shí)物體,以及可創(chuàng)造更長(zhǎng)的測(cè)距。但HW4計(jì)算機(jī)的芯片處理能力也必須升級(jí)到足以處理高分辨率、高幀率影像的程度,才能相輔相成。

Tesla HW3內(nèi)建SoC內(nèi)部配置,左下搭載兩個(gè)NPU。Tesla

Tesla執(zhí)行長(zhǎng)Elon Musk曾指出,全自駕功能只適用于電動(dòng)車,不適合在內(nèi)燃機(jī)引擎汽車上。外媒分析,在為電動(dòng)車開發(fā)自動(dòng)駕駛解決方案上,能源效率可能就是安全性之下,另一最需重視的面向,其他芯片制造商或汽車制造商可能在這方面,都還未能達(dá)到Tesla自駕計(jì)算機(jī)開發(fā)的程度。

自建自駕硬件開發(fā)封閉體系也存有風(fēng)險(xiǎn)

但對(duì)Tesla來(lái)說(shuō),即使其FSD自駕計(jì)算機(jī)為全球自駕車產(chǎn)業(yè)發(fā)展樹立新的標(biāo)竿,但僅供自用的封閉式生態(tài)發(fā)展模式,即使帶起全球自駕車發(fā)展浪潮,對(duì)自身技術(shù)擴(kuò)大普及可能也沒有太大幫助,卻反而可能協(xié)助NVIDIA等自駕計(jì)算機(jī)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相對(duì)壯大。

Tesla同樣自行研發(fā)HW3自駕計(jì)算機(jī)的SoC,但自駕技術(shù)不是只有硬件端,自駕AI算法、自駕安全模式等軟件面的配合同樣不可或缺。在全球AI技術(shù)仍不斷變化及演進(jìn)下,未來(lái)若自駕計(jì)算機(jī)和芯片在適應(yīng)這些新AI算法的靈活性上不足,恐導(dǎo)致業(yè)者落后于全自駕技術(shù)開發(fā)浪潮中,這也是自制全自駕計(jì)算機(jī)和SoC的Tesla需注意的部分。

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原文標(biāo)題:【解析】特斯拉HW3全自駕計(jì)算機(jī):甩尾英偉達(dá)

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