自研芯片图个啥？聊特斯拉Autopilot3.0

　　[汽车之家 新鲜技术解读]  特斯拉在最近的投资者日中公布了其全新自动驾驶数据处理单元的细节。该套自动驾驶数据处理单元采用了特斯拉自研芯片，它是Autopilot 3.0版硬件基础。相比目前特斯拉车型上搭载的Autopilot 2.5版硬件，全新硬件系统将实现大幅性能提升，这为日后特斯拉车型升级更高阶的自动驾驶系统提供了足够强大的计算能力保障。究竟这套全新数据处理单元有多牛呢？下面我们一起来看看。

● Autopilot 3.0硬件性能功耗比大幅提升

　　目前交付到用户手中的最新特斯拉车型上搭载的是Autopilot 2.5硬件，上面搭载的3颗主要芯片都来自于英伟达，其中包括了2颗Tegra Parker芯片和1颗Pascal架构GPU。为了进一步提升性能、降低功耗以及采购成本，特斯拉开始走上了自研芯片之路。最新的Autopilot 3.0硬件就搭载了由特斯拉自主研发的高算力芯片。

　　特斯拉自主研发的芯片，其主要作用是处理来自摄像头、超声波传感器以及雷达的数据，经过数据分析最终给出车辆控制决策。其中，处理来自摄像头的图像数据消耗计算能力最多。特斯拉的自动驾驶系统是一种较为依赖摄像头数据的系统，所以提升芯片计算能力对于提升特斯拉自动驾驶系统的性能是至关重要的。

　　特斯拉最新发布的自动驾驶数据处理单元被称为“Full Self-Driving Computer”，中文为“全自动驾驶电脑”，该全自动驾驶电脑就是特斯拉Autopilot 3.0硬件。全新的Autopilot 3.0硬件上搭载了两颗由特斯拉自主研发的全自动驾驶芯片（下称“FSD芯片”），该芯片采用14nm工艺制造，由三星德克萨斯州工厂生产。该FSD芯片经过了AEC-Q100汽车零部件可靠性验证，可满足车规的各项性能要求。

　　FSD芯片的中央处理器是1个12核心ARM A72架构的64位处理器，运行频率为2.2GHz；图像处理器能够提供0.6TFLOPS计算能力，运行频率为1GHz；2个神经网络处理器运行在2.2GHz频率下能提供72TOPS的处理能力。为了提升神经网络处理器的内存存取速度以提升计算能力，每颗FSD芯片内部还集成了32MB高速缓存。关于前文用到的“TFLOPS”和“TOPS”计算能力指标，各位可以参看《性能翻了10倍 聊英伟达新自动驾驶平台》相关部分了解其定义，在此就不展开介绍了。

　　对于特斯拉公布的数据，英伟达方面多少有些不满，因为英伟达公布的Xavier理论计算能力为30TOPS，而特斯拉内部的对比评测显然没有完全展现英伟达硬件的处理能力（这与计算任务测试代码有很大关系）。而且英伟达认为，特斯拉Autopilot 3.0硬件应该与其具有320TOPS计算能力的旗舰产品DRIVE PX Pegasus对比。

　　Autopilot 3.0硬件配备了双独立电源分别为两颗FSD芯片供电，这样其中一路电源损坏时，也能够保证其中有一个FSD芯片正常工作，确保车辆能安全行驶。

　　粗略地计算可以得出，DRIVE PX Pegasus上单颗GPU的算力在80TOPS左右。特斯拉FSD芯片拥有的72TOPS算力，虽然比不上DRIVE PX Pegasus的单颗GPU的算力，但也较为接近了。况且，特斯拉自研FSD芯片的目的并非只是追求极致性能，功耗也是其重要设计目标之一。相比英伟达DRIVE PX Pegasus 500W的功耗，特斯拉Autopilot 3.0的功耗要低不少。

　　从特斯拉官方公布的数据来看，Autopilot 3.0硬件能够处理来自8路摄像头同时工作产生的每秒2300帧图像，并留出了足够的算力冗余。而现款车型上搭载的Autopilot 2.5硬件每秒只能处理110帧图像，只有Autopilot 3.0硬件性能的1/21。

　　与Autopilot 2.5硬件相比起来，Autopilot 3.0硬件的功耗要稍高一些，但考虑到其超过20倍的性能增长，新的数据处理单元依然有着优秀的性能功耗比。而强劲的性能也为日后自动驾驶系统的功能增强和添加提供了算力支持。

　　整车厂商只有拥有了技术储备才会有议价能力，在自动驾驶数据处理单元技术上，Autopilot 3.0硬件的诞生增强了特斯拉在该领域的议价能力。这或许也是特斯拉自研芯片的初衷之一。

● 最新版本软件搭载了什么功能？

　　上文详细讲述了最新的Autopilot 3.0硬件，下面我们聊一下软件的现状。现在特斯拉把自适应巡航、车道保持、主动紧急制动功能、自动变道等功能归类为自动辅助驾驶配置；把导航时自动驶入/驶出高速公路匝道、自动泊车、召唤车辆、识别并响应交通灯和停止标识（预计年内推出）、在市区街道自动驾驶（预计年内推出）等功能归类为完全自动驾驶能力配置。自动辅助驾驶和完全自动驾驶能力这两项配置在定制新车时是能够根据需求由用户自行选择的。

　　特斯拉新近推出的两个功能分别是导航时自动驶入/驶出高速公路匝道（Navigate on Autopilot，简称“NOA”）和增强型召唤（Enhanced Summon）功能，最新软件更新版本号为2019.12。这两个功能现在都以测试版的形式出现在部分版本的软件更新中。

　　特斯拉最新的2019.12版本软件更新中的NOA功能可在无需驾驶员确认的情况下实现自动变道（该功能属于测试版，需要驾驶员在设置中禁用变道确认选项，同时，系统只会在检测到驾驶员的手扶在方向盘上时才会进行变道操作）。上述无需变道确认的NOA功能最早是在2019.8.5版本软件更新上开始推送的。

　　该功能可用的前提是用户与车辆的距离或指定点与车辆的距离小于100英尺（约30米）。后续的2019.12版本软件更新未集成增强型召唤功能，或许是测试结果不理想，需要再对功能进行进一步优化吧。

● Autopilot 3.0硬件将为特斯拉带来什么？

　　Autopilot 3.0硬件现在已经在一些Model S和Model X车型上运行了1个多月，在Model 3车型上也运行了3周左右时间了。未来生产的特斯拉新车将逐步切换至装配Autopilot 3.0硬件。现在装配到Model S/X/3车型上的Autopilot 3.0硬件运行的软件在功能上应该是和运行在Autopilot 2.5硬件上一样的，Autopilot 3.0硬件强大的性能将会通过后续软件升级后得到释放。

　　虽然Autopilot 2.0、2.5和3.0版本硬件采用类型和数量相同的传感器（摄像头和雷达等），但Autopilot 3.0硬件算力的提升使得车辆能够以更高的频率处理来自传感器的数据，这将让特斯拉的车型未来能够支持更高车速下的驾驶辅助或实现更多更全面的自动驾驶功能。Autopilot 3.0硬件还能够以更高的分辨率来处理来自摄像头的图像数据，从而提升障碍物识别的精度。而更复杂的图像处理和车辆控制决策算法也需要Autopilot 3.0硬件强大算力的支持。

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『特斯拉Model 3全自动驾驶功能演示视频』

　　在市区街道中，自动驾驶系统需要识别的移动目标比高速公路上更多，目标种类除了汽车外，还包括了行人、动物和骑行者等各种各样的物体。对于特斯拉这种没有配备激光雷达的车型来说，配置一个性能强劲的电脑来处理来自摄像头的图像是必须的。

　　特斯拉CEO埃隆·马斯克称到21世纪20年代中期，市场上将会有100万台搭载Autopilot 3.0硬件的特斯拉车型，这些车有望成为Robotaxi无人驾驶出租车，让车主通过分享他们的特斯拉汽车获取收益，同时特斯拉也能从中获取一定利润。首台Robotaxi或将在2020年与公众见面。这是一个双赢的做法，车主在不用车时可出租获利，降低用车成本；特斯拉以较低的运营成本从已销售出去的产品中获取可观的利润。

● 编辑总结：

　　从目前的情况来看，Autopilot 3.0硬件已经开始装配到特斯拉新近下线的新车之上了，但目前的软件依然还未能充分发挥Autopilot 3.0硬件的全部性能，所以装配Autopilot 2.5和Autopilot 3.0硬件的特斯拉车型在自动驾驶性能方面不会有明显的区别。而随着特斯拉进一步向更高阶的自动驾驶功能迈进，Autopilot 3.0硬件的优势便会陆续显现。究竟埃隆·马斯克这位科技界的鬼才接下来能为汽车界带来怎样的惊喜呢？让我们拭目以待吧！（图/文/汽车之家 常庆林）