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马斯克将推出“汽车CPU”

发布日期:2020-09-06

马斯克打造下一代“汽车中央处理器”的消息被台湾媒体泄露了。

2022年,当特斯拉的Hardware 4.0面世时,汽车产品将会彻底被数字化——成为四个轮子上的“移动巨型计算机”。

这将会从底层颠覆汽车产业的竞争格局,也将会颠覆现在的全球互联网格局,特斯拉的汽车智能化革命将震动百年汽车工业,也将震动“寂寥已久”的全球互联网工业。

2020年8月17日,台湾的《中时电子报》(China Time)透露,台积电接下了特斯拉下一代高性能芯片的订单。

该高性能芯片,将采用台积电7nm制程技术,并使用该公司**的InFO_SoW封装技术,即可在不需要基板及PCB板的情况下将高性能计算芯片和散热模块封装在一起。

在时间进度上,《中时》称该高性能芯片将在2020年Q4投入生产,初期投片约2000片,预计在2021年Q4后进入全面量产阶段。

这是一款由博通和特斯拉联合打造的ASIC高性能计算芯片,将可用于ADAS、电动车动力传动、车载娱乐系统和车身电子四大领域的计算。

据美国电动车新媒体《electrek》报道,《中时》所泄露的特斯拉高性能计算芯片,应为特斯拉Hardware4.0。

2016年1月,饱受Mobileye摧残的特斯拉正式与以色列的芯片制造商分道扬镳,他们在迎来英伟达Drive PX2的同时,也迎来了芯片界的传奇人物Jim Keller。

作为负责Autopilot硬件的副总裁,Jim Keller给汽车工业带来了特斯拉的CCM,随后是划时代的特斯拉FSD Chip和Hardware3.0。

2019年4月22日,特斯拉在其本部举行的“自动驾驶日”中,首次公布了FSD Chip和Hardware3.0自动驾驶硬件套装。

马斯克将推出“汽车CPU”

其中,FSD Chip是一颗算力达72 TOPS的、量产的、车规级自动驾驶芯片,此前英伟达的Drive PX2为24 TOPS,目前国内主流的ADAS自动驾驶计算芯片为Mobileye EyeQ4,算力仅为2.5 TOPS,英伟达的Xavier算力为30 TOPS。

而Hardware3.0则集成了两颗FSD Chip,总算力达144 TOPS。

马斯克骄傲地宣称,Hardware3.0的算力是英伟达Xavier的7倍,引发了英伟达CEO黄仁勋的强烈不满。

尽管如此,Hardware3.0计算平台依然具有划时代的意义:

1.这颗AI计算芯片是专门为自动驾驶量身定制的。所以,它的72 TOPS的算力能够发挥地更加**,且能与Autopilot的软件更好地结合在一起。

2.这是****颗由车企自己研发的自动驾驶AI芯片。这相当于打开了一个“潘多拉魔盒”,意味着实力强劲的汽车制造商,将会走芯片和软件结合的道路。这样的趋势,坚定了Mobileye和英伟达研发自动驾驶系统的决心。

3.将自动驾驶系统的计算能力提升了两个数量级,从Mobileye EyeQ4的2.5 TOPS提升到了144 TOPS,这无疑是革命性的提升。智能电动车核心芯片的竞争,进入到了不断PK算力的竞争阶段。

在这场发布会上,马斯克除了热情讴歌Hardware3.0之后,同时还透露已经启动了Hardware4.0的研发。

马斯克称,Hardware4.0的算力将会是Hardware3.0的3倍,意味着从144 TOPS跃升到了432 TOPS。

从《中时》的报道来看,Hardware4.0的算力比Hardware3.0提升3倍的估计恐怕还是太保守了。

首先,FSD Chip是由三星代工,制程为14nm,而这颗由博通和特斯拉共同打造的高性能芯片制程直接跳过了10nm而到了7nm,这意味着如果芯片面积不变,晶体管的数量将会增加4倍,算力可望增加4倍。

其次,采用了新的封装方式,即InFO_SoW封装技术,可在一颗12英寸的晶圆上切出25颗特斯拉高性能芯片。

粗略计算,特斯拉新的高性能芯片的面积可望达到2826平方毫米,而特斯拉的FSD Chip的面积为260平方毫米,可以比较乐观地预测芯片面积也将会有所增加。

芯片面积的增加,也可大幅度增加晶体管的容量进而增加算力。

从这两个角度看,Hardware4.0的算力提升到500 TOPS以上的概率比较大。

从《中时》透露的信息中,更加需要引发关注的是,Hardware3.0只能支持ADAS的实时计算,而新一代的特斯拉高性能计算芯片不仅可以支持ADAS计算,还可以支持车载娱乐系统、电动车传动和车身电子共计四个方面的计算。

请不要忘记博通的参与。

这家公司在全球范围之内,能够解决语音、视频、数据和多媒体的有线和无线传输,一定能程度上,我们可以理解为特斯拉需要整合博通的能力,使得新一代计算平台,除能够支持ADAS的计算之外,还能够支持IVI、车身电子以及动力传动相关(不是电力电子)的计算支持。

这就意味着,这颗算力达500TOPS左右的高性能计算芯片,将可以为汽车绝大多数的域提供计算支持,这将会是当初很多人设想的“汽车中央处理器”。

哪怕到这个时候,我们依然不敢相信这是真的。

如果这个事情被实现,意味着汽车成为真正意义上的“移动巨型计算机”,如此强度的算力集中,将会根本性颠覆现在的汽车计算格局,也将会根本上颠覆现有的全球互联网生态。

当然了,在此之前,传统汽车产业人士,早已小心翼翼地提出了整车电子电气架构的演进方向,并认为汽车计算的**状态,会变为一台汽车就是一台超级电脑。

下图是知名的汽车Tier1罗伯特-博世对EE架构演进的设想。

马斯克将推出“汽车CPU”

这张演进图,没有时间表的设定。

理论上,所有的传统车企目前正奋斗在阶梯的第三部分和第四部分。

比如,开始出现车载娱乐系统的域控制器,以及为了支持L2甚至是L3级别的自动驾驶功能,出现了ADAS域控制器。

传统车企第一个比较成功的域控制器,也许是奥迪A8的zFas。

这款由德尔福(现在Aptiv)和TTTech联合打造的域控制器,部分的跨域,据说可以帮助奥迪A8实现L3级别的自动驾驶能力。

2017年7月,在西班牙巴塞罗那的MWC上,第五代奥迪A8全球**,声称将具备L3级别自动驾驶能力,并搭载了由传统车企研发的第一款大型域控制器——zFas。

当然了,奥迪A8的L3,只能在高速路上速度低于60km/h的情况下才可以“hand free”,尽管如此,该款车型的自动驾驶系统都没有冲破法规的束缚,最终没能成为现实。

哪怕是到了2019年,能够量产高度集成的域控制器的传统车企和Tier1,依然****。

需要引发注意的是,整车电子电气架构的革新是与操作系统级底层软件的能力相伴而生的,没有超强的软件能力,很难推进电子电气架构的变革。

在这里,一再突破人们想象的依然是特斯拉。

2017年7月,特斯拉启动Model 3的交付,并深陷“产能地狱”的困扰,但这依然是一个具有里程碑意义的开始。

2018年8月,瑞银拆解了特斯拉Model 3,惊奇地发现该公司已经在汽车上一定程度上实现了核心算力的集中,即将4G通信模块、ADAS计算模块和车载娱乐域控制器整合在了一块PCB板上,并将其命名为CCM。

基本上,我们可以将CCM视为第一个真正意义上的大型跨域控制器。

此外,据瑞银在一份分析报告中指出,特斯拉只用了一个Linux操作系统就管理了车上绝大多数的硬件和应用软件。

马斯克将推出“汽车CPU”

(特斯拉Model 3的CCM)

芯驰科技CEO仇雨菁认为,要想实现如此规模的算力集中,需要非常强大的软件能力。

这是由于在做芯片架构的时候,就需要考虑相对应的功能模块的实现问题。

原先,汽车各个部件的功能实现,只需要在特定的ECU上单独开发就行,相关部件的Tier1的***只需要做他自己熟悉的事情就行。

现在,汽车制造商要将各个核心部件的计算需求,耦合在一个大型域控制器中。

这使得制造商前期对域控制器的架构定义以及在一个OS系统上与应用软件配合的挑战难度,大幅度地增长。

如果不是深度了解各个部件对算力的需求,以及相关软件能力掌控在自己手中,基本上难以达成上述效果。

这也是为何特斯拉在一开始的时候,就坚决地要自己编写各大控制器底层软件的重要原因之一。

瑞银指出,特斯拉Model3中大概有80%的软件是自己编写的。

传统车企自己所编写的代码渗透率,据瑞银称在5%左右,大众汽车集团声称自有代码渗透率不到10%。

当然了,这也导致了传统车企和特斯拉Model3相比,在代码量上几乎差了两个数量级。据财经媒体人曹山石的信息,特斯拉Model3的代码量大概是440万行,而宝马X5的代码量达到了1亿行左右。

如此之多的冗余代码,也让传统汽车的软件变得几乎是不可维护。

2019年9月的法兰克福车展,大众汽车ID.3亮相,该车型在整车电子电气架构上推出了E3架构,试图将汽车主要部件的算力需求,收敛到三个核心的计算平台之上,并通过底盘和座舱的两个主要操作系统进行控制,其中一个就是**的vw.OS。

结果都知道了,由于大众汽车集团是第一次做这样的事情,无论是硬件架构还是软件架构都没有经验,当如此之多的功能耦合在一起联调的时候,ID.3出现了无数的bug。

2020年2月,据德国《经理人》杂志报道,由于严重的软件bug问题,大众汽车集团将该公司总部沃尔夫斯堡的74号大厅设为指挥中心,调集了将近1万名集团各部门和供应商方面的软件专家,集中进行软件的debug。

大众汽车集团ID.3以及后续高尔夫8的“软件地狱”,使得赫伯特-迪斯被迫辞去大众乘用车品牌CEO一职,也造成了他的爱将——carsoftware.org的CEOChristian Senger不得不引咎辞职

特斯拉将给百年汽车产业带来更加猛烈的变革。

Hardware4.0不是跨域控制器,而是真正意义上的汽车处理器。

这个处理器与特斯拉Model 3上的CCM最大的区别是,不是将3个不同功能的域控制器整合在一个PCB板上,而是将ADAS、车载信息娱乐、电动车动力传动和车身电子四个域所需的计算能力集中在一个处理器上。

在特斯拉Model 3上,自动驾驶的计算,主要由Hardware3.0提供,而车载娱乐系统的计算则由intel i7提供;此外,除了CCM之外,还有左侧身和右车身控制器来提供其他部件的计算支持。

Hardware4.0,则实现了在一个处理器上,同时能够为ADAS、座舱、车身级电驱动等相关核心模块提供超强算力的问题。

带来的区别是巨大的,这意味着:

原先144 TOPS的算力,主要是用做ADAS的计算,而座舱的计算只能使用可怜的intel i7,其算力甚至于还不如一台**进的手机CPU,现在座舱计算的算力,将与底盘一起升级到大概是500 TOPS,将比最强智能手机CPU的算力高两个数量级。

这将会带来翻天覆地的变化。

汽车产品迭代的游戏规则变了,汽车产品将会真正进入到芯片和操作系统驱动的软件定义时代。

1、汽车产品将会拥有真正意义上的“vehicle computer”,即汽车级的CPU,这颗CPU将会覆盖汽车上的主要部件的计算需求。这个趋势,将会对车企的芯片设计能力、系统软件及应用软件能力带来巨大的挑战。

2、特斯拉的核心计算平台,基本上采取了3年一次迭代的节奏,即2016年初——2019年初推出Hardware3.0;2019年初——2022年初推出Hardware4.0,算力整体上提升3-5倍。

这会对汽车产品的整车电子电气架构的定义带来巨大的挑战,即如何保证用户在有需求的情况下,可以迭代汽车的CPU,以及汽车的操作系统能够支持这样的迭代。

芯驰科技CEO仇雨菁认为,将ECU整合成一块芯片并不难,难的是芯片架构师能够对汽车上主要部件的功能有比较好的理解,在架构上能够很好地支持软件。另外,这个车企需要拥有极强的软件能力。

她说,手机的CPU、或者说PC的CPU,为了能够支持所有的应用,除了硬件之外,更主要的是有一个庞大的软件团队在协同开发,才能够达成现在的一个计算平台能够支持所有应用开发的效果。

这对于现在的传统车企而言,近乎是一个不可能完成的任务。

先不用说全栈的底层软件开发能力,对于一个传统车企而言,在一个CPU之上,只有一个Linux内核的操作系统,既能够支持底盘ADAS的实时控制需求,又能支持座舱庞大的应用生态的开发需求,就是一个几乎不可能完成的任务。

目前,绝大多数的传统车企,甚至于不能够将Linux优化为实时操作系统。

特斯拉的Hardware4.0一旦横空出世,截至目前,除了苹果能够接招之外,包括中国的造车新势力在内的任何一家车企,恐怕都难以跟进。

这会让其他车企在与特斯拉的竞争之中,再次处于被吊打的境地。

特斯拉的Hardware4.0和它的操作系统,将会是真正意义上的“苹果iPhone”,Hardware4.0,将会是真正意义上的、为汽车而打造的CPU。

其他的整车EE架构,比如将高通、英伟达、intel们的芯片整合在一起的方案,在性能上与特斯拉的汽车CPU相比,将会毫无竞争力。

基于此的操作系统,将会一代又一代地向前演化,它的核心职能就是,将汽车之中的那台“超级计算机”的能力发挥到**。

按照目前的态势,2022年,特斯拉汽车CPU的算力将会是500TOPS;2025年,这个数据将会是2000TOPS;2028年,将会接近10000TOPS……

这太疯狂了。

不用想象那么遥远的未来,当一个第三方的应用***,围绕着500TOPS的超级计算机开发应用的时候,移动互联网生态将可以被彻底抛弃。

500TOPS的算力和5TOPS的手机算力相比,这是降两个维度的打击。

这场战斗,基本上相当于“拳民”们拿着棍棒和刀枪去冲击飞机和大炮,必然会被炸得片甲不留。

在新的汽车超级计算平台和操作系统上,将会诞生全新的应用生态。

不要再提什么汽车在移动中,人们如何与应用交互的过时问题了,这是腐朽的功能机时代的思维。

在智能手机时代,没有人会在移动中打游戏,谁规定移动手机只能在移动中使用了?智能手机绝大多数的使用场景,是在静止中使用的。

又有谁规定汽车只能被用于移动的?汽车为什么只能是移动工具呢?汽车为什么不能停下来使用?又有谁规定人们不在车上的时候,就不能使用汽车的超级计算能力?

在过去,汽车95%以上的使用场景是移动,其核心属性是出行工具,人们每天对汽车的利用率只有10%左右。在未来,人们对汽车的使用率将会大幅度提升,汽车除了是出行工具之外,将会是超级计算终端、智能移动空间、移动能源终端、移动数据采集终端、机器人等非常多的属性,汽车作为出行工具的使用率也许会降低到20%-30%,其他使用场景将会大幅度攀升。

在任何时候,人们都将会通过5G、6G通信能力,使用汽车的超级计算能力。

另外一个值得引发关注的事情是,当终端的计算能力提升2-3个数量级的时候,对云计算的需求也将会提升2-3个数量级。

2020年,特斯拉的保有量将会超过150万辆;2021年,特斯拉的保有量将会超过220万辆;2022年,特斯拉的保有量将会超过320万辆……

在2022年的时候,特斯拉大概率将会围绕着自有的超级计算平台、操作系统打造自有的全新一代的应用生态,人们当然希望围绕着数以几百万计的特斯拉车主打造相应的应用,这个应用生态可以全力狙击苹果汽车的到来。

在硬件时代,规模并不会形成难以逾越的护城河,尽管埃隆-马斯克嘲笑了巴菲特的护城河理论,但一旦特斯拉将规模优势转化为生态优势的时候,其与“友商”之间的竞争优势将会变得越来越大,特斯拉的护城河将会变得越来越宽。

特斯拉在智能化上的演进策略正变得清晰:

1、每一代的迭代,都将会大幅度提升汽车CPU的算力,通常会在4倍左右,迭代周期会是3年。

2、利用规模优势,拼命地发展自动驾驶能力。

3、利用规模优势,拼命地拓展***生态,打造更多的基于超级计算平台的APP。

规模将会带来“网络效应”,飞轮转动之后将不可遏制。

总结

如果不发生意外,在2022年左右,特斯拉将会掌握真正意义上的汽车CPU和汽车操作系统,以及基于上述软硬件深度结合而形成的应用生态,还将会有无人驾驶系统……

在那个时候,非特斯拉的汽车世界,能否打造出真正意义上的汽车的“安卓”呢?我们充满期待。

此外,依托中国市场,我们也希望中国的造车新势力之中,会有一两家能够跟进特斯拉的步伐,打造出真正意义上的智能汽车,与硅谷“钢铁侠”一决雌雄。

但是,特斯拉的模式太难跟进了。

特斯拉的疯狂将会促进这个产业以极度疯狂的速度向前迭代,也将会以疯狂的速度对百年汽车工业的旧有格局进行颠覆。

对产业的撕扯将会带来巨大的阵痛,也将会带来巨大的希望。

马斯克打造下一代“汽车中央处理器”的消息被台湾媒体泄露了。

2022年,当特斯拉的Hardware 4.0面世时,汽车产品将会彻底被数字化——成为四个轮子上的“移动巨型计算机”。

这将会从底层颠覆汽车产业的竞争格局,也将会颠覆现在的全球互联网格局,特斯拉的汽车智能化革命将震动百年汽车工业,也将震动“寂寥已久”的全球互联网工业。


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