Спецпроекты

Tesla выпустила собственный чип для беспилотных автомобилей. Он быстрее чипов Nvidia в семь раз

4423
Интеграция Инфраструктура Электроника Техника
Бортовой процессор Tesla FSDC для автономных автомобилей интересен высокой производительностью встроенного нейроакселератора при сравнительно низком энергопотреблении. Чип получил обратную совместимость с парком уже выпущенных электромобилей Tesla.

Вместо сердца «пламенный нейромотор»

Компания Tesla представила подробности о процессоре собственной разработки, который планируется использовать в автономных автомобилях для функционирования программной части платформы.

Процессор, который получил в компании название «полностью автономный компьютер», или FSDC (Full Self-Driving Computer), представляет собой высокопроизводительный специализированный чип, разработанный лабораторией Samsung в Техасе по заказу Tesla исключительно для обеспечения автономного безопасного движения автомобиля.

По словам главы Tesla Илона Маска (Elon Musk), представившего новинку в рамках конференции Autonomy Day, это «лучший чип в мире… объективно».

Общая производительность бортовой системы на чипах FSDC в компании оценивают на уровне 144 TOPS (триллионов операций в секунду, teraOps per second), что в 6,85 раз выше, чем производительность Drive Xavier производства компании Nvidia, с которой сравнивали решение Tesla, оценивается на уровне 21 TOPS.

Особенности архитектуры чипа FSDC

Разработчики чипа позаботились о его надежности, и обеспечили ее, прежде всего, за счет избыточности: FSDC состоит из двух совершенно идентичных систем, расположенных на единой плате.

Конструкция одноплатного бортового компьютера Tesla

Обе системы располагают собственными источниками питания и функционируют независимо друг от друга. В процессе движения обе системы обрабатывают данные GPS, радара, карт, положение руля, данные других датчиков и сенсоров. Затем обе системы обрабатывают информацию и происходит сравнение и подтверждение актуальности обоих полученных результатов.

Процесс сбора и обработки данных чипами Tesla FSDC

На практике, в случае повреждения или сбоя одной из систем специальное тестовое ПО определит неполадки и изолирует его, при этом общие цепи питания и системы хранения не пострадают.

Процесс подтверждения данных чипами Tesla FSDC

Чипы FSDC выпускаются в 2116-контактной корпусировке BGA (массив шариковых контактных площадок под пайку) габаритами 37,5 х 37,5 мм. Внутренняя организация кристалла FSDC обладает 12 464 контактными площадками C4, непосредственно кристалл изготавливается с применением 12-уровневой металлизации.

Конструкция бортовой системы Tesla FSDC

Чип изготавливается с соблюдением норм технологического процесса 14 нм CMOS FinFET и содержит 250 млн логических вентилей на базе 6 млрд транзисторов. Площадь кристалла FSDC составляет 260 кв. мм.

Кристалл чипа Tesla FSDC

Чип способен обрабатывать видеоданные с камер с потоком до 2,5 млрд пикселей в секунду. Внутренняя 24-битная шина процессора обработки изображений, ответственная, в том числе, за улучшенную обработку разметки и снижение шумов, обладает производительностью до 1 млрд пикселей в секунду.

Непосредственно в чип интегрирован скоростной интерфейс работы с памятью LPDDR 4 по 128-битной шине с пропускной способностью 4266 Гбит/с и пиковой производительностью до 68 ГБ/с.

Почти половину площади кристалла FSDC занимают два нейропроцессора. Производительность каждого в Tesla оценивают на уровне 36 TOPS при тактовой частоте 2 ГГц, что в сумме позволяет говорить о производительности до 72 TOPS на чип – это значительно превышает первоначальную задачу компании по достижению производительности нейропроцессора в 50 трлн операций в секунду.

Нейроакселераторы в кристалле Tesla FSDC

Для общих вычислений в каждый чип FSDC интегрировано 12 64-битных ядер ARM A72, работающих с тактовой частотой 2,2 ГГц.

Чип также оснащен встроенным аппаратным кодеком H265 и набором аппаратных модулей валидации, которые отслеживают входные и выходные данные.

Отдельный интегрированный криптографический модуль с цифровой подписью Tesla препятствует попыткам взлома бортовой системы автомобиля, фильтрует любые попытки вмешательства или внесения подозрительной визуальной информации, например, с целью обмана автомобиля о наличии пешехода, или перенастройки выходных данных для обхода мер безопасности.

В рамках презентации (в видеоролике ниже техническая часть стартует с на временной отметке 1 час 12 минут) представитель Tesla отметил, что производительности традиционных процессоров и даже графических ускорителей сравнимого класса сложности было бы недостаточно для обработки потока данных даже с камер автомобиля.

Производительность нейроакселератора была названа достаточной для обработки данных всех датчиков системы – за счет «особых математических операций» в FSDC (главным образом, операции сложения и умножения), которые обеспечивают «огромные преимущества в производительности и экономичности», поскольку эти данные не нужно сохранять в DRAM – для этого нейропроцессор оснащается 32 МБ более быстродействующей SRAM.

Конкуренты не дремлют

В процессе презентации представитель Tesla сравнил суммарную производительность бортовой системы на базе двух чипов FSDC – порядка 144 TOPS, с производительностью бортовой системы Drive Xavier компании Nvidia, оцениваемой на уровне 21 TOPS.

Компания Nvidia уже отреагировала на это. По данным портала TechCrunch, в Nvidia назвали сравнение Tesla «неправильным» (inaccurate). По словам представителей Nvidia, аппаратная платформа чипа Xavier рассчитана на «функциональность класса автопилота», а не на полноценные системы автономного вождения.

По мнению представителей Nvidia, сравнение возможностей чипа Tesla FSDC было бы более корректным с возможностями процессорах Drive AGX Pegasus, который обеспечивает производительность на уровне 320 TOPS.

Тем не менее, за чипом Tesla остается превосходство по энергопотреблению, отметили в TechCrunch – по крайней мере, по данным официальной презентации Tesla, энергопотребление всей системы FSDC не превышает 100 Вт, или примерно по 50 Вт на вычислительный модуль.

Впечатляющим заявлением представителями компании в рамках презентации стал анонс обратной совместимости спецчипа FSDC с парком уже впущенных электромобилей Tesla. Обозреватели TechCrunch полагают, что невысокая цена FSDC может быть достигнута за счет производства чипа с нормами 14 нм, а не по новейшему техпроцессу 10 нм, на который компании со временем придется перейти для дальнейшей оптимизации энергопотребления.



Точки роста

По определенным ИТ-направлениям Россия является примером для всего мира

Юрий Гаврилов

CDTO Металлоинвеста

Стратегия месяца

Зачем государство ввязалось в гонку технологических вооружений

Михаил Замыцкий

директор по развитию «Ситилинк»