Tesla раскрыла подробности о собственном процессоре для автопилота
Не дожидаясь публикации квартального отчёта, компания Tesla решила провести день встречи с аналитиками, посвящённый собственным разработкам в сфере создания систем активной помощи водителю. Почти сразу на сцену вышел Питер Бэннон (Peter Bannon), который имеет опыт разработки процессоров для Apple. Его пригласили на работу в Tesla в феврале 2016 года, а в августе семнадцатого цифровой проект был готов, в декабре того же года были выпущены первые образцы. В апреле 2018 года процессор был переведён на новый степпинг, в июле началось массовое производство. В декабре добровольцы из числа сотрудников Tesla уже установили на свои электромобили новые бортовые компьютеры на базе данного процессора, чтобы приступить к испытаниям.
К марту 2019 года новый бортовой компьютер начал устанавливаться на все серийные электромобили Model S и Model X. В текущем месяце компьютер нового образца добрался и до серийных Model 3. С момента найма первых разработчиков до начала масштабного производства прошло чуть более трёх лет, и это рекордный для отрасли показатель. Уровень энергопотребления системы удалось удержать в пределах 100 Вт, что позволило обеспечить совместимость со всеми ранее выпущенными электромобилями Tesla. Правда, как становится ясно из иллюстрации, без жидкостного охлаждения обойтись не удалось.
Кстати, подобный компьютер на компонентах Tesla в кроссоверах Volvo XC90 тоже использует жидкостную систему охлаждения, так что данный способ отвода тепла наверняка будет более распространён в автомобильном сегменте. Установленный за перчаточным ящиком в салоне электромобиля, бортовой компьютер не должен служить источником дополнительного шума. Кстати, в предыдущем варианте бортовой компьютер Tesla тоже охлаждался жидкостью.
На одной печатной плате размещены два процессора с микросхемами оперативной памяти и твердотельной памятью для хранения данных. Подобная избыточность нужна ради обеспечения надёжности, в авиации дублирование систем управления тоже активно применяется уже многие десятилетия. Система питания тоже дублируется. Как пояснил присутствовавший на сцене Илон Маск (Elon Musk), если один из процессоров откажет, электромобиль продолжит движение в автоматическом режиме без ущерба для безопасности. По его словам, вероятность отказа этой системы существенно ниже вероятности потери сознания настоящим водителем.
Между тем, два процессора не просто обрабатывают информацию независимо друг от друга. Когда они выработали решение для оказания управляющего воздействия, они сравнивают два варианта решения, и оно должны полностью совпадать. Только после этого отдаются команды исполнительным механизмам. Система затем проверяет, были ли выполнены действия, определяемые командами, сформированными ранее.
Непосредственно процессор имеет размеры упаковки 37,5×37,5 мм, конструктивное исполнение BGA подразумевает наличие 2116 контактов шарикового типа.
Кристалл процессора изготавливается по 14-нм технологии с применением FinFET-структур на предприятии Samsung в штате Техас. На кристалле площадью 260 кв.мм расположились 6 млрд транзисторов.
Процессор сообщается с памятью типа LPDDR4–4266 по 128-разрядной шине. Внутри каждого процессора есть два блока для ускорения нейронных сетей, каждый работает на частоте 2 ГГц, обеспечивая уровень быстродействия по 36 триллионов операций в секунду. Совокупное быстродействие блоков достигает 72 триллионов операций в секунду. По этому показателю Tesla превзошла целевую планку в 50 триллионов операций в секунду, которая была установлена в техническом задании.
Встроенный графический процессор работает на частоте 1 ГГц. Он способен обрабатывать данные с точностью FP16 и FP32, уровень производительности достигает 600 гигафлопс. Нашлось на кристалле место и для 12 ядер ARM Cortex-A72, которые работают на частоте 2.2 ГГц. Эти ядра обеспечивают производительность в два с половиной раза выше, чем имеющиеся продукты на основе компонентов NVIDIA, по словам Питера Бэннона.
За информационную безопасность отвечает модуль криптографического шифрования, который встроен в процессор. Предусмотрен блок кодирования видео по стандарту H.265. Только благодаря наличию блоков ускорения нейронных сетей процессор Tesla способен обрабатывать информацию с камер со скоростью 2100 кадров в секунду.
Собственное решение Tesla оказалось в 1,25 раза быстрее решения NVIDIA, и примерно на 20% дешевле, хотя уровень энергопотребления и вырос с 57 до 72 Вт. По скорости обработки видеоизображений новинка оказывается в 21 раз быстрее решения NVIDIA. В этот момент о себе напомнил Илон Маск, сказавший, что соответствующий слайд едва ли не самый важный во всей презентации, а сам Бэннон признался, что никогда до этого не работал над продуктом, который обеспечивает прирост быстродействия более чем в три раза. В совокупности, бортовой компьютер Tesla на собственных процессорах в семь раз быстрее аналога на базе компонентов NVIDIA.
Новое поколение бортовых компьютеров Tesla позволит избежать негативного влияния на себестоимость электромобилей и дальность пробега без подзарядки. Все сходящие с конвейера Tesla сейчас оснащаются такими компьютерами. Model 3 перешла на них около десяти дней назад. Даже если покупатель не оплачивает функциональность «автопилота», всё необходимое оборудование в его машине уже присутствует, и может быть задействовано в полной мере после программной активации за дополнительную плату.
Чтобы все выпускаемые сейчас Tesla смогли в будущем поехать без вмешательства водителя, нужно лишь совершенствовать программное обеспечение, как дважды подчеркнул Илон Маск. Он же добавил, что Tesla уже осуществила половину работы по созданию процессора следующего поколения. Он будет примерно в три раза производительнее нынешнего, и выйдет через пару лет. Бэннон не видит необходимости использовать компоновку с «чиплетами», поскольку она оправдывает себя при объединении компонентов, выпущенных по разным технологиям, либо при существенном увеличении площади кристаллов. Перед Tesla таких проблем сейчас нет, и «чиплеты» использовать нет смысла.
NVIDIA уже выступила с претензиями к точности сравнений в презентации Tesla. Во-первых, «автопилотный» компьютер DRIVE AGX Pegasus обеспечивает быстродействие на уровне 320 триллионов операций в секунду, а не 21 триллионов операций в секунду. Но даже если брать базовый вариант DRIVE AGX на базе единственного процессора Tegra, его уровень быстродействия достигает 30 триллионов операций в секунду. Илон Маск со сцены выступил с критикой подхода NVIDIA, которая агитирует проводить тестирование автомобильных систем при помощи симуляции в виртуальной среде. Маск возразил, что реальный мир слишком непредсказуемый и сложный, его нельзя адекватно воспроизвести при помощи симуляции.
