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,#,内,容,目,录,自动驾驶域：应用逐步落地，商业化进程值得期待,芯片：英伟达领先，高通持续迭代，国产厂商积极布局,自动驾驶系统：商业化落地加速，产业生态逐步成熟 自动驾驶系统底层,OS,：,Linux,、,QNX,成为主流,自,动,驾,驶,域,：,应,用,逐,步,落,地,，,商,业,化,进,程,值,得,期,待,芯片：英伟达领先，高通持续迭代，国产厂商积极布局,自动驾,驶,芯,片,介绍,在传统芯片行业，常用算,力,、功耗和面积三大指标来,衡,量性能,。,由于,自,动,驾驶,功,能对,算,力极,高,的追,求,，峰,值,算力,成,为衡,量,自动,驾,驶芯,片,的最,主,要指,标,。,表,13,：,自,动,驾驶分级,L0-L5,美国,国,家,公,路安,全,管,理,局,（,N,HT,S,A,）,、,美国,汽,车,工,程师,协,会,（,S,A,E,）自,动,驾,驶,分级,标准,分级,NHTSA,L0,L1,L2,L3,L4,SAE,L0,L1,L2,L3,L4,L5,自,动驾,驶,域整,体,架构,如,下：,图,28,：,自,动,驾驶,域,整体,框,架,1,内容目录自动驾驶域：应用逐步落地，商业化进程值得期待自动驾驶,名称（,S,A,E,）,无自动化,驾驶支持,部分自,动,化,有条件,自,动化,高度自,动,化,完全自,动,化,SAE,定义,由,人,类,驾,驶,者,全,权,驾,驶 汽车,，,在,行,驶,过,程,中,可,以 得到警告,通过驾驶,环,境,对方向盘,和,加,速减速中,的,一,项操作提,供,支 持,，,其,余由,人,类,操作,通过驾驶,环,境,对方向盘,和,加,速减速中,的,多,项操作提,供,支 持,，,其,余由,人,类,操作,由,无,人驾驶,系,统,完,成,所有的,驾,驶 操作,，,根,据,系统要 求,，,人类,提,供适当 的应答,由,无,人驾驶,系,统,完,成 所有的,驾,驶操,作,，,根据 系统要,求,，,人,类,不一定 提供所,有,的应,答,。,限定 道路和,环,境条件,由无,人,驾,驶,系,统,完,成所有,的,驾驶,操作,，,可能的,情,况,下,，,人,类 接,管,，,不,限,定道,路,和,环境条件,主体,驾驶,操作,人类驾,驶,者,人类驾,驶,者,/,系,统,系统,周边,监控,人类驾,驶,者,系统,支援,人类驾,驶,者,系统,系统,作,用,域,无,全域,目,前一,般,认为,，,L2,需,要的计,算,力,100TOPS,，而,L5,需要,的,计算,力,目,前,还未,有,明确,定,义（,有,预,测,需要,至,少,1000TOPS,），,每,增加,一,级自,动,驾驶,等,级,，,算,力需,求,则相,应,增长,一,个,数量级。根据英特尔推算,，,在全自动驾驶时代，每辆,汽,车每天产生的数据量将,高,达,4000GB,。,特斯拉,核,心壁,垒,：自,研,自,动,驾驶芯,片,+,神经网络,算,法,+,计算平台,特,斯拉,在,汽车,智,能化,领,域最,大,的壁,垒,来自,于,其,掌,握,核心,数,据,、,AI,算法,、,以及主,控,芯片,自,研,。,2014,年,2016,年,，,特斯,拉,自动,驾,驶域曾,搭,载,Mobileye,EyeQ3,芯,片,；,2016,年,2019,年,，,特,斯,拉将,Mobileye,EyeQ3,更替,为,Nvidia,Parker,SOC,和,Nvidia,Pascal,GPU,，,搭,载,DRIVE,PX,2,AI,计算平,台,。,由,于,英伟,达,的高,能,耗，,2017,年起,，,马斯,克,决定开,始,自研,主,控芯,片,，,尤,其是主,控,芯片,中,的神,经,网络,算,法 和,AI,处,理,单,元,全,部由,特,斯,拉,自己,完,成；,2019,年,4,月，,特斯,拉,正,式,在,Autopilot,HW3.0,平,台,上搭,载,了自研的,FSD,主,控,芯片。,特,斯拉,FSD,主控,芯,片组成,自,动驾,驶,域控,制,器，,对,整个,自,动驾,驶,区域,进,行控,制,，,把,区域,内,所,有,的,ECU,功,能,集,成到,一,起,达,到,降低,ECU,数量,的目,的,。特,斯,拉的,汽,车电,子,电气,架,构在,一,开始,设,计之,时,，,就,考,虑到,了,现有,分,散式的,E/E,架,构的局,限,性，,选,择将,大,量,ECU,进,行,功能,的,集中,处,理。,在,特斯,拉,的,Model3,车型,上，,特,斯,拉,选,择,将,整,个,E/E,构,架,分,为,三,大,模,块,，,分,别,为,自,动,驾,驶,(Autopilot),及娱乐 控制模块相当于中央计,算,机，掌控了所有的摄像头,、,雷达传感器还有车,机,；,右,车身,控,制模,块,集,成,了自,动,泊,车,、,座,椅,控,制,、,行,业快,报,/,计,算,机扭,矩,控制,等功,能,；以,及,左车,身,控制,模,块，,集,成了,内,部灯,光,、转,向,柱控,制,等。,用,作自,动,驾驶,域,控制,器,的芯,片,集,成,相,比起,传,统,ECU,，,芯,片,设计,和,制造,难,度都更,大,，,要,想,使用,一,片域,控,制器,代,替数,十,个传统,ECU,，,其,要,求的,制,造工,艺,水,平,非常 高,，对,芯,片生,产,设备,的,要求,也,相应,更,高。根据,IBS,数,据,，,28nm,芯,片,的设,计,成,本,大致在,5130,万,美,元,左右,，,而,7nm,芯,片,需要,2.98,亿,美,元,。,目前,国,外自,动,驾驶,芯,片真,正,进入,大,规模,量,产,的,只,有三,家,，,除,了特,斯,拉以,外,，,还,有英,伟,达和,Mobileye,。,在,制造,方,面,，,目前,可,以制造,7nm,芯,片的,厂,商只,有,三星和,台,积,电,，,可,见,其制,造,难,度之大。未来随着高性能,自,动驾驶芯片需求的增加，,我,们认为这将推动芯片制 造企业的发展，进一步优,化,芯片的产业格局。同时生,产,低端芯片的企业也必须,不,断提,高,自己,的,研发,和,制造,水,平以,抢,夺市,场,。,图,29,：,特,斯,拉自,主,研发,FSD,芯,片内部,架,构,2,名称（SAE）无自动化驾驶支持部分自动化有条件自动化高度自动,目前特,斯,拉自,主,研发的,FSD,芯,片,采,用,14nm,的,工艺制,造,，现,版,本于,2019,年,4,月份,首,次,发,布,，,一,个,整,体,主板,上,有,两,个,芯,片,，,每,个,芯片,包,括,一,个,中,央,处理,器,（,C,P,U,）,，,一个,图,形加,速,卡,（,G,P,U,）,和两,个,神经,网,络计,算,单,元,（,N,P,U,）,，,其,中,中,央处理器和图像处理器都采,用,了第三方设计授权，以保,证,其性能和稳定性，并,易,于,开,发,，,关,键,的神,经,网络,处,理,器,设,计,由,特,斯拉,自,主研,发,马,斯,克,称,之,为,现阶,段,用于,汽,车自,动,驾驶,领,域最,强,大的,芯,片。,中,央处,理,器是,1,个,12,核,心,基,于,ARM,A72,架构,的,64,位,处理,器,，运,行,频率为,2.2GHz,；,1,个图,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,器在,2.2GHz,的运行频,率,下能提供,72TOPS,的处,理能,力,。,这三个处理器各有分工。简,单,来说，中央处理器作为,汽,车的中央大脑，除了,处,理大部分汽车数据之外，还,会,分配工作给图像处理器,和,神经网络处理器，并处 理,二者,传,输回,来,的数,据,，作,出,汽,车,的,最终,决,策。,如,果做,个,类,比,，,等于,主,机内,三,个高,性,能,CPU,并联,产,生,的,效,果,。,具体,来看,，,图,像,处理器的主要工作是图像后,处,理工作，比如特斯拉中央,大,屏，驾驶员前侧屏幕 展示的信息都是由图像处,理,器,来处理，所以在驾驶室内,的,娱乐影音系统都是,图,像,处理,器,的功,劳,。,简,单,理,解,，,图像,处,理器,的,作用和,ECU,类似,，,只,不过,计,算性能,要,比,ECU,强大,许,多，,汽,车,只,需,几,个,CPU,就,可以,达,到,数,十个,乃,至上,百,个,ECU,的数据处理能力。图像处,理,器,单纯是为了智慧座舱而生,，,可以理解为车内屏幕,的,CPU,系统,，,我们,在,车内,屏,幕看,到,的所,有,内容,都,是,由图,像处,理,器处,理,，,没有图,像,处理,器,，我,们,就无,法,看到,车,内图,像,。,神经网络处理器则是芯片,中,面积最大的部分，也是自,动,驾驶系统的核心部分,。,神经网络处理器的作用也,是,处理图像数据，其功能,和,图,像处理,器,类似，不过处 理的图像来自于车载传感器,，,也就是特斯拉汽车的各种,外,置摄像头,。,神经网络 处理器作为神经网络计算单,元,，会根据深度学习模型对,图,像数据进行处理，每,一个神,经,网络,处,理器,算,力为,36TOPS,，,一,块芯,片,有两,个,神经,网,络处,理,器，,所,以,其,算力为,72TOPS,，,整,个主,板,拥有,两,块,FSD,芯片,，,因,此,神经,网,络,处,理,器的,总,算,力,也就是,144TOPS,。,按,照,数,据量,化,算,力,，,这颗,特,斯拉,芯,片可,以,在一,秒,中内,处,理,1024GB,的数,据，,可,见其算,力,强大。,很多人可能有疑问，有图,像,处理,器,处理图像，为什么还,需,要,神经网络处理器,？,其实根本原因就在于采用的,算,法和设计思路不同。图,像,处理,器,属于通用芯片,，,可,以用,在,很多,领域,，,计算不,同,用途,的,图,像,。,而,神,经网络,处,理,器,则,属于,专,用芯,片,，,3,目前特斯拉自主研发的 FSD 芯片采用 14nm 的工艺制造,4,只能计算某一类的计算。,比,如特斯拉的神经网络处理,器,芯片，就是为了处理摄 像头数据而特殊设计的。,由,于智能网联汽车和自动驾,驶,汽车需要处理大量的图 像数据，其边缘计算要求,计,算机具备高速简单的运算,能,力，也就需,要,神经网络 处,理器,这,样的,专,用芯,片,。,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,。,神经,网,络处,理,器的,总,功耗为,7.5,W,，,约占,FSD,功,耗,预算的,21,。,这使,得,它,们,的性,能,功率,效,率约为,4.9TOPs/W,，特斯拉在,芯,片,设计方面充分考虑,了,安全性，一块典型的自,动,驾驶电路板会集成两,颗,Tesla,FSD,芯,片,，,执行,双,神经网,络,处理,器,冗余,模,式,，,两,颗处,理,器相,互,独立,，,即便,一,个,出现问题另一个也能照常,执,行。此外，特斯拉还设计,了,冗余的电源、重叠的,摄,像,机视,野,部,分,、,各,种,向后兼,容,的连,接,器和,接,口,。,搭载该,芯,片的,Autopilot,FSD,HW,3.0,的性能比上一,代,HW,2.5,提高,了,21,倍，而功耗降,低,25%,，,能效比,2,T,O,PS,/,W,，是现阶,段,用于,汽,车自,动,驾驶,领,域最,强,大的,芯,片和,计,算平,台,。,特斯拉的自,研,FSD,芯片被马斯克称为世界上最好的,自,动驾驶芯片，国内自动,驾,驶,芯,片厂,商,地,平,线,的,战略,规,划,副,总裁,李,星,宇,就,表,示,:,“,特,斯,拉自,研,芯,片,成,功,，,成为业内唯一一家拥有了,自,己芯片的车厂，这将打破,产,业游戏规则。从技术角 度,看，,FSD,的,成,功推,出,足以,令,其,领,先,同行,至,少三,年,”,。,2020,年,8,月据多,家媒,体,报,道,，特,斯,拉正,与,博通,合,作研,发,新款,HW,4.0
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