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揭秘特斯拉HW4.0毫米波雷达主板硬件成本

2023-03-13 汽车电子与软件 阅读:
多年来,特斯拉一直致力于开发全自动驾驶汽车。尽管该公司在这方面取得了显著进展,但这些车辆仍无法实现全自动驾驶。

据外媒报道,当地时间3月7日,特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示,该公司正在研发的下一代小型汽车将主要以自动驾驶模式运行,成本应该是Model 3的一半左右。KMLednc

特斯拉曾多次提到,一款更小、更便宜的车型即将问世。有报道称,该公司正考虑推出2.5万美元的紧凑型汽车或掀背车。虽然这些报道还没有完全证实,但特斯拉的高管和马斯克都承认需要一款更便宜的车型。KMLednc

而早在2020年的电池日活动中,马斯克就已经透出风声,称将在三年内制造出一款基于Model 3模型、价值25000美元的小型全自动电动汽车。KMLednc

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多年来,特斯拉一直致力于开发全自动驾驶汽车。尽管该公司在这方面取得了显著进展,但这些车辆仍无法实现全自动驾驶。KMLednc

这不,最新的自动驾驶硬件:HW4.0毫米波雷达主板已经毫无预兆直接上车交付了:没开发布会,也没通知车主。KMLednc

直到提车,销售才风轻云淡向车主介绍了值得关注的地方:HW4.0,毫米波雷达……完全是下一代车载计算机的配备!不过,据外媒透漏,特斯拉交付配备 HW 4.0 的 2023 款 Model S / X,由于配套软件还在开发中,某些功能仍不可用,例如 AP、TACC、FSD Beta 等功能,甚至屏幕上的可视化功能也不支持。据称,只有道路标记是可见的。KMLednc

特斯拉准备升级其自动驾驶硬件已有一段时间了。此前向联邦通信委员会申请在其车辆上增加一个新的雷达,并称计划在 1 月份开始销售,新的雷达将意味着特斯拉计划更新其 Autopilot 和 FSD 的传感器套件。KMLednc

此前,特斯拉爆料大神 @Greentheonly 已经展示了 HW4.0 的拆解照片,据佐思汽车研究分析,HW4.0包括1个高分辨率毫米波雷达(估计BOM成本120美元)、11个摄像头模组(估计BOM成本240美元)、1个计算盒子(单智能驾驶部分,估计BOM成本1075-1605美元)。合计BOM成本大约1500-2100美元,这个BOM成本不是一成不变的,因为最关键的FSD芯片成本会变动。FSD芯片随着出货量的上升成本会快速下降,芯片一次性流片成本和研发成本是要分摊到每片芯片上的,芯片的出货量越高,分摊到每片芯片上的成本就越低。软件部分的成本可能更高,软件部分包括数据系统,数据的采集、整理、标注、训练都是会消耗大量成本的,这部分成本很难估算,不过基本可以确定二代FSD选配价格可能逼近2万美元。KMLednc

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特斯拉上一代毫米波雷达是德国大陆汽车最低端产品ARS-4B,采购价格约500-600人民币,BOM成本不高于50美元。特斯拉在HW4.0上自研的毫米波雷达光BOM成本都要120美元左右,估计整体成本要150-200美元。KMLednc

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特斯拉毫米波雷达PCB板,低频部分加了屏蔽罩,技术优秀的大厂是不需要加屏蔽罩的。KMLednc

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特斯拉用了两颗3发4收雷达收发器级联,大概率是德州仪器的AWR2243,之前特斯拉在车内60GHz雷达上已经用了德州仪器的AWR6843。特斯拉考虑到成本,没用像大陆ARS540那样4片收发器级联,仅仅两片级联,每片AWR2243大约20美元。特斯拉的总通道48路,大陆ARS540是192路。KMLednc

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特斯拉毫米波雷达处理部分PCB用了AMD旗下Xilinx的FPGA,型号是XA7Z020-1CLG400Q,内含两个ARM A9核心,130级万门电路,53200个LUT,DSP算力276GMACs,价格大约40-60美元。国内价格比较高,在900-1800人民币之间。还有一片美光的DDR3,容量125MB,型号MT41K64M16TW-107 AUT,价格大约1美元。PCB上部可能是以太网物理层或者MIPI CSI-2物理层芯片,右部是供电。BOM成本大约115美元,还有5美元的PCB。这个毫米波雷达大概率是中国台湾广达电脑代工的。KMLednc

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特斯拉HW4.0正面PCB KMLednc

Greentheonly在推特上说二代FSD的CPU由12个变为20个,运行频率在1.37GHz到2.35GHz之间,初代FSD是12个ARM Cortex-A72,3个簇,每簇4个。二代应该还是A72,4个簇,每簇5个。A72是ARM在2015年推出的架构,特斯拉为什么还用这么老的架构,主要原因估计还是成本。ARM的新架构可是要花大价钱的,像A76架构,国内只有瑞芯微和华为买了架构。KMLednc

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二代FSD芯片KMLednc

FSD芯片的成本很难估算,根据芯片表面数字编号,二代FSD代工应该还是三星,三星的报价只是台积电的1/3甚至1/4,这也是台积电的营业利润率是三星5倍的主要原因。选择三星就不大可能选择不成熟的5纳米工艺,应该还是成熟的7纳米工艺。2023年中期,在特斯拉家门口的三星德州仪器奥斯汀厂就能量产7纳米芯片了。KMLednc

7纳米芯片一次性流片成本大约3000万美元,也就大约2亿人民币。如果二代FSD出货量达到10万片,每片分摊的成本大约300美元;出货量30万片的话,每片分摊成本100美元;出货量100万片,每片分摊的成本大约30美元。其Die尺寸看起来与英伟达Orin差不多,估计晶圆制造成本和封装成本为150美元。特斯拉2022年销量131万辆,按FSD选装率20%即30万套,研发成本按900万美元计算,每片分摊30美元,成本大约280美元;如果15万片的出货量那么成本大概是410美元;如果10万片的话,那么成本是540美元。KMLednc

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上方为 HW 3.0,下方为 HW 4.0KMLednc

除了两颗FSD芯片比较昂贵外,第二贵的就是内存。特斯拉很奢侈地用了16片最昂贵的GDDR6内存,FBGA代号为D9ZPR,实际型号翻查是MT61M512M32KPA-14 AAT:C,容量为2GB,合计32GB。KMLednc

GDDR (Graphics Double Data Rate)为显存的一种,GDDR是为了设计高端显卡而特别设计的高性能DDR存储器规格,其有专属的工作频率、时钟频率、电压,因此与市面上标准的DDR存储器有所差异,与普通DDR内存不同且不能共用。一般它比主内存中使用的普通DDR存储器时钟频率更高,发热量更小,所以更适合搭配高端显示芯片。GDDR就是电脑爱好者熟悉的高级显存,GDDR6是英伟达2018年发布20系列显卡才开始出现的,不过目前最强的消费级内存是2020年英伟达携手美光推出的GDDR6X。KMLednc

GDDR6功耗高,一般只用在电脑领域。美光最早推出GDDR6,2021年初时MT61M512M32KPA-14 AAT:C价格大约每片14-16美元,目前估计每片10美元,16片就是160美元。需要指出HW4.0的座舱系统也用了昂贵的GDDR6,不过是三星的4片2GB DDR6,估计也要40美元。Flash存储方面,HW3.0是东芝的THGAF8G8T23BAIL,这是32GB的UFS,不过是很老的UFS2.1标准。HW4.0改用三星的KLUDG8J1ZD,容量提升至128GB,但还是UFS2.1标准,其价格约7.5美元。KMLednc

HW4.0用了大约450个芯片,绝大部分是电源管理。除了上面提到的,比较贵的芯片还有底部正中间的以太网交换机芯片。HW3.0是Marvell的88Q6321,HW4.0显然不会再用这落后的非严格车规以太网芯片。据推测,HW4.0应该换成了性能比较先进的博通BCM8956X或BCM8947X,也有可能是中国台湾瑞昱的,因为车机板上的以太网交换机就是中国台湾瑞昱的。假设是和车机一样的以太网交换机即RTL9068,价格大约30美元。KMLednc

HW3.0据说有4746个元件,HW4.0估计有近5000个元件,绝大部分是被动元件。被动元件价格比较低,一般只有人民币几分钱,最贵的是一些钽电容,就是高级显卡或主板一直宣传的钽电容,在HW4.0上也有一些,钽电容价格大约2-6元人民币之间。还有24路供电中使用了比较高级的DrMOS,单价大约1.3-1.7美元,在超过2000的电脑主板上才能见到,DrMOS国内杰华特是进展最快的,车规级已经量产,国外常见的是MPS和安森美。KMLednc

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左下边有三颗解串行芯片,根据PCB上的标志,3个都是4路解串行芯片,也就是说最多12颗摄像头,特斯拉预留了几颗摄像头的位置,HW4.0估计用了8颗摄像头。KMLednc

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左边是HW3.0的智能驾驶接口,右边是HW4.0接口。上面一层是HW4.0的智能驾驶的接口,下面是座舱接口,显然座舱是两个显示屏输出接口。智能驾驶方面, 最上面的红色的预留,目前不用。蓝色的是驾驶员行为监测,四个接口的是4个车两侧的130万像素摄像头接口。白色的连接两个后向摄像头,黑色的前视摄像头,可能两个都是500万像素。推测特斯拉减少了一个前视摄像头,后向加了一个摄像头。特斯拉用了三片4路解串行芯片,估计是美信的MAX96712,这个芯片在国内非常抢手,可以支持4个400万像素,每片价格35-70美元。HW3.0则是两片德州仪器的DS90UB960和一片DS90UB954,个头明显比美信的要小。在摄像头一侧应该还有11个加串行芯片,估计总体成本35美元。KMLednc

摄像头接口12个,其中1个预留;1个车内做驾驶员行为监测;4个做360环视,即“F-SVC”, “L-SVC”, “R-SVC”, “Back Up",估计是比较低的130万像素;4个做鸟瞰BEV,即“L-FF-Rear”, “R-FF-Rear”, “L-FF-Side”, “R-FF-Side”,FF应该是远场,估计是200万像素;2个前置,一个主Main,一个宽视场Wide。KMLednc

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特斯拉的硬件进化史

HW1.0–基于Mobileye芯片的第一代驾驶辅助硬件。它使用了单个EQ3系列摄像头,单个毫米波雷达和12个中程超声波传感器,毫米波雷达是由博世提供,摄像头布置于后视镜附近,硬件选型都是基于市场上成熟的供应商产品,在HW1.0阶段特斯拉的主要工作是多传感器融合+应用层软件开发。KMLednc

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HW2.0–特斯拉设计的第二代驾驶辅助硬件,传感器数量大幅提升,使用8个摄像头,12个远程超声波传感器和一个前置毫米波雷达,这套传感器配置为特斯拉FSD功能打下良好的基础,现在回看当时的特斯拉传感器布局的前瞻性。特斯拉基于英伟达Drive PX2开发一个全新的驾驶辅助硬件,MCU芯片采用英飞凌TriCore系列产品,毫米波雷达仍然是博世产品,该驾驶辅助硬件安装于手套箱下方,这个阶段特斯拉掌握图像识别算法+多传感器融合+应用层软件开发。KMLednc

HW2.5–这是对HW2.0的一个小版本更新,主要用于冗余和略微提高的可靠性。此版本还新增两个功能:行车记录仪和带有本地保存视频的哨兵模式。还有一个变化点是毫米波雷达的供应商从博世变成大陆,大陆的毫米波雷达也不逊色于博世。KMLednc

早期的model 3和modelY驾驶辅助ECU硬件类似于HW2.5,但使用的是汽车冷却液回路中的水冷而不是散热风扇。KMLednc

HW3.0–特斯拉驾驶辅助硬件的重大革新,首次采用自研的自动驾驶芯片,抛弃英飞凌/英伟达的产品,自研高度集成的SoC+MCU芯片,具备全套芯片设计+图像识别算法+多传感器融合+应用层软件开发。KMLednc

Model 3将驾驶辅助硬件和娱乐系统硬件集成在一个控制器中,但电路设计没有高度集成,娱乐信息和自动驾驶是两块独立的电路板,使用水冷散热。KMLednc

2019年,特斯拉FSD硬件HW 3.0推出,并一直使用至今。也就是以HW3.0为起点,特斯拉开始使用自研的FSD芯片,有了从底层到计算层的完全编辑能力。KMLednc

除了芯片,传感器配置和数量也在发生变化——KMLednc

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比如HW1.0时代,传感器配置为1颗前视摄像头+1个毫米波雷达+12个超声波雷达;HW2.0时代传感器数量大幅提升,使用8个摄像头+1个毫米波雷达+12个超声波雷达,这一配置也沿用到了HW3.0时代。

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但就在2021年5月,特斯拉官宣把毫米波雷达扔进垃圾堆。KMLednc

在特斯拉之后的官方声明里,甚至把超声波雷达也减掉了——明确表示从2022年10月开始,面向北美、欧洲、中东和中国台湾制造交付的Model 3和Y都不再有超声波雷达,2023年开始面向全球交付的Model S和X也都不再有超声波雷达。KMLednc

总的来说,每一代在芯片和传感器方面,都有所变化。KMLednc

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马斯克这样评价HW4.0:HW4.0超越HW3.0,如果上一代比人类安全200%或300%,那么HW4.0可能比人类安全500%或600%。KMLednc

来源:ittbankKMLednc

责编:Ricardo
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