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拆解特斯拉Model 3,自研AI芯片将仿苹果“封闭模式”?

时间:2018-08-15 作者:George Leopold, EETimes特约编辑 阅读:
特斯拉才刚解决Model 3的产能问题,马上就想着要自行开发自动驾驶AI芯片?透过最新的Model 3拆解分析,看看它使用了哪些关键组件以及打算如何布局新的AI芯片…

如今,特斯拉(Tesla Inc.)已能维持其最新电动车(EV)——Model 3的产能了,这家颠覆传统的汽车制造商开始试图将图像处理器(GPU)移至其内部自行开发的人工智能(AI)芯片,追求进一步升级其自动驾驶(autopilot)等关键功能。

这项策略反映出特斯拉未来推出的自动驾驶功能,可能需要更庞大的运算能力。另一方面,业界分析师认为,这也将为这家负债累累的汽车制造商带巨大的财务与技术风险。
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Elon Musk

为了执行特斯拉的自动驾驶算法,该公司的计划是换掉作为主处理器的英伟达(Nvidia) GPU,改用内部自行开发的神经网络加速器ASIC取代。业界观察家表示,特斯拉认为专用AI芯片在实现特定的软件应用与推论时,比通用GPU更加高效。

特斯拉创办人马斯克(Elon Musk)在8月初与分析师讨论该公司季度业绩的电话会议上,披露了这款所谓的AI芯片。“过去两、三年来,我们在这方面基本上就像半隐身模式,但我认为现在或许是公开这项秘密的时候了。”

这同时也是是继马斯克宣称“专为自动驾驶操作而设计的全球最先进的计算机”及其性能优势之后所发布的最新消息。市场观察人士指出,马斯克及其芯片设计团队并未对于这项进行三年余的开发计划透露太多细节,仅表示其AI芯片可望超越(某一款) Nvidia GPU约10倍之多。

VSI Labs汽车分析师Phil Magney表示,“这种硬件置换方式必须伴随软件升级,才能自动提高自动驾驶的性能。但它为特斯拉提供了得以利用更快计算机升级未来软件的空间。”

然而,Magney和其他市场观察家对于特斯拉指称的性能比较表示怀疑,因为特斯拉并未使用Nvidia的最新一代处理器。例如,Magney指出,特斯拉Autopilot 2.0的主板只使用了一个Nvidia Parker SoC和一个Pascal GPU,而不是Nvidia最新一代基于Xavier的SoC或Volta GPU核心。

马斯克进一步指称,“使用GPU,基本上是一种硬件仿真的模式,你可能会在总线上受到束缚。因此,在GPU和CPU之间的传输最终将成为系统的限制之一。”

汽车分析师指出,特斯拉目前采用的架构并不包括Nvidia NVLink Fabric——这是Nvidia的全新高速GPU互连架构。Nvidia声称,NVLink让数据在处理器之间的移动速度提高了12倍。

据VSI Labs的说法,除了Nivida,特斯拉Autopilot 2.0的其他组件供应商还包括三星(Samsung,提供DRAM)、Marvell (供应以太网络交换机),以及英飞凌科技(InfineonTechnologies;提供微控制器)。

由Ingineerix网站发布的另一项拆解分析,探索了Model 3所使用的三个车身控制器之一。它采用相当简单的电路板设计,其中包括许多离散式组件,以及特斯拉的ASIC和意法半导体(STMicroelectronics;ST)的Power Architecture芯片。

“特斯拉似乎只是分散地建置了所有的组件。”Ingineerix网站称其为“令人赞叹的设计,它完全取代了汽车前端的保险丝盒和配电”。

尽管自动驾驶仍然是追踪特斯拉的观察家试图确定其下一步行动的重点,但Model 3还有其他许多有趣的功能升级。有些是由内部芯片开发驱动的,其他的则是新增的标准功能,包括专利的气流系统。新型暖通空调(HVAC)系统让特斯拉工程师得以移除了机械窗和通风口,从而缩小了仪表板,并使Model 3的车内空间最大化。

根据视频中引用特斯拉工程师的说法,专利的车内通风系统使用“两个相交的空气平面”。此外,它还配备了高效率的微粒空气(HEPA)过滤器。

同时,在Model 3备受好评的电池管理系统中,包括内部开发的ASIC和特斯拉设计的其他IP。在检查了Model 3搭载的80-kWh电池组及其电压后,一位工程师宣称该设计“搭配绝妙,令人惊叹”。

虽然拆解分析师对于Model 3的内部印象深刻,但自动驾驶车的一般堆栈以及特殊的自动驾驶,仍然引发最多的兴趣和讨论。

连乔布斯都羡慕?

The Linley Group资深分析师Mike Demler反驳说,特斯拉从头开始开发AI芯片是一种冒险的策略,“经济上来看,完全没有意义”。他和其他分师都怀疑进行昂贵的内部硬件开发工作是否必要,因为他们大可以从Mobileye和Nvidia获得更强大的处理器。Demler怀疑特斯拉的芯片工程师更喜欢“封闭系统”,这象征着一种所有权的骄傲。

他打趣道:“马斯克让乔布斯(Steve Jobs)都羡慕了。”

Demler坚持认为,专注于为神经网络加速开发ASIC的方向是错误的,他解释说,汽车电子的真正创新实际上存在于软件。在马斯克提出特斯拉私有化的建议扰动金融市场后的隔天,Demler说:“传感器、传感器融合和智慧确实都非常重要。”

他补充说,“我们只能等着看他们何时打造出Tesla AI芯片。但他们不太可能做出什么突破性的设计。”原因之一在于像Nvidia和Mobileye等老字号公司,更能以平台满足汽车电子产业对于更大处理能力的需求,包括Nvidia于5月推出的单芯片Xavier——“自动驾驶车的大脑”及其专为自动驾驶出租车和其他自驾车设计的Pegasus AI计算机等。

市场观察家们一致认为,安全的自动驾驶将需要巨大的处理能力来感知和认知;即使用算法来理解道路与岔路的规则。

Demler表示,“我们需要停下来好好想想自动驾驶车,并且开始考虑使用自动巡航控制等自动驾驶模式”。

特斯拉的ASIC之优缺点持续成为争议重点,特别是考虑到Demler所谓“多此一举”的开发成本。虽然ASIC基本上冻结了制造时的芯片设计,但汽车分析师Phil Magney指出,该架构仍然比GPU更有效率。他补充道,原因之一在于ASIC“针对特定应用实现优化”——以Model 3基于AI的推论模型为例。

Magney说:“Nvidia SoC和协同逻辑组件适用于许多需要大规模平行指令的应用。”

Demler赞扬特斯拉有助于推动过渡至电动车,特别是其电池研究。“这是他们的关键创新。”根据Ingineerix拆解的电源转换系统,位于后座下方的12V组件用于AC-DC车载充电器和DC转换器。整个组件就安装在一个大型的PC电路板,板上还可能包含Model 3使用的唯一保险丝。
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Model 3(来源:Tesla)

这些电源管理组件有助于特斯拉提供长效电池——实现超过300英哩的续航力,这也是该公司得以将电动车推向主流的关键指标。

接下来,我们将分享Model 3的拆解分析,看看其中所使用的一些关键组件。

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