特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力

雖然特斯拉因為自燃事件讓很多人對其生產的電動汽車產生了一絲擔憂,不過特斯拉並沒有打算停下腳步。在今天特斯拉舉辦自動駕駛日活動中,馬斯克及各位高管展示了其公司對自動駕駛的研究情況。其中最吸引眼球的就是傳言已久的特斯拉自研自動駕駛芯片首次公開亮相,而且也公布了諸多細節。

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉,主板正面

芯片設計大神曾Jim Keller加盟特斯拉,領導自研AI芯片的開發,雖然Jim在2018年就離開了,不過這個項目並沒有中斷。在今天的自動駕駛日活動中,特斯拉也詳細介紹了由這款芯片組成的電腦及芯片細節。

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉,雙芯片獨立運行,可做冗餘,強大的數據感知處理性能

首先介紹了新款的自動駕駛電腦,在這款電腦的主板上搭載了兩塊全新的自研芯片,作為冗餘,可以獨立運算。每塊芯片周圍有四塊DRAM記憶體。同時配有冗餘電源保證供電。

在這兩塊芯片擁有完整的傳感器感知功能,包括雷達、GPS甚至是轉向角度等數據都能獲取感知到。

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉,芯片大圖

而重頭戲就是自研芯片了。首先是封裝大小,FSD芯片的封裝大小為37.5mm*37.5mm,面積約為1406平方毫米,同時採用BGA封裝,有2116個引腳。

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圖片來自特斯拉,實際DIE面積260平方毫米

揭開芯片蓋,能看到實際芯片的DIE,實際面積也不小,為260平方毫米。

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圖片來自特斯拉,DIE照片

特斯拉這次對芯片有比較詳細的解釋,可以看到芯片採用14nm FinFET工藝製造,面積為260平方毫米,有60億晶體管。

記下來特斯拉也詳細介紹了芯片各個功能的分布情況。包括視頻輸入(自動駕駛汽車多個相機採集到的數據)、LPDDR4記憶體控制器、圖像信號處理器等。

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圖片來自特斯拉,視頻輸入部分每秒可以處理2.5G像素的數據

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圖片來自特斯拉,芯片採用LPDDR4記憶體,而記憶體控制器峰值帶寬68GB/s

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圖片來自特斯拉

圖像信號處理器每秒能處理1G像素,24bit流水線,有先進的色彩映射及降噪處理能力。

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圖片來自特斯拉

重中之重就是神經網絡處理器了。它擁有32M的SRAM,雙核心,每個核心在2GHz頻率下擁有36TOPS的性能,所以雙核共有72TOPS的性能。整個主板就有了144TOPS的性能。

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圖片來自特斯拉,視頻編碼器可以處理H.265編碼,這種編碼可以在較低的容量情況下實現較高的畫質

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圖片來自特斯拉

除了神經網絡處理器,這款芯片還內置GPU。在1GHz頻率下的性能有600GFOPS,能夠實現FP32及FP32計算。不支持FP16等半精度計算功能,所以這款GPU應該不會負責AI運算。

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圖片來自特斯拉

主處理器採用12核心ARM Cortex-A72處理器,頻率為2.2GHz。(確實沒看錯,12核)

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圖片來自特斯拉,針對駕駛控制,特斯拉也在芯片中內置了Safety System,保證控制系統運行穩定

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圖片來自特斯拉

由於自動駕駛需要處理海量的數據,所以數據安全也是需要考量的。所以Security System保證運行的代碼是經過特斯拉簽名的,未經允許的代碼是不能運行在採用這款芯片的特斯拉電動汽車上的。

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圖片來自特斯拉,神經網絡芯片的精簡指令集系統

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉

除了硬件,特斯拉也針對軟件進行了優化。開發了自己的神經網絡編譯器。能夠充分利用神經網絡處理器中的SRAM等優勢。

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉,功耗有所提升

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉,但相對成本下降

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圖片來自特斯拉,更強的數據處理能力

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉,最終一台電腦中雙芯片可提供144TOPS的性能

最後就是功耗方面,特斯拉表示最新的處理器功耗有所提升,不過相對成本反而下降了一些,同時實際處理性能有大幅度提升。最終得到的結果就是單塊主板就能提供144TOPS的AI性能。

根據TechCrunch的報道,馬斯克稱大約一個月前將旗下的Model S及Model X的NVIDIA平台電腦換成定製芯片,而Model 3也在10天前更換定製芯片。

特斯拉自研芯片終出現:14nm工藝,單芯片最高72TOPS算力
圖片來自特斯拉,FSD電腦與之前使用的NVIDIA的電腦外觀基本相似,所以可以完成快速更換

同時下一代芯片的設計工作也在進行中,目前已完成了一半,要比目前的芯片好三倍,但是可能還有兩年才能完成。實際上目前完成的這款芯片是在一年半或兩年前完成的。現有車主更換全新的FSD系統需要額外支付5000美元,同時也包含了Summon及Mavop on Autopilot功能。

現在特斯拉已經儲備了大量的自動駕駛數據,全新的自研芯片讓特斯拉汽車的數據處理能力,進一步提升,而且根據馬斯克的說法,第一代芯片已經開始部署,下一代芯片開發也有一半,相信以後更加完善的車輛駕駛輔助甚至是自動駕駛能更快到來。

來源:超能網