特斯拉擁抱臺積電：7nm 自動駕駛芯片性能吊打英偉達(dá)！未來電池可開直升機(jī)
??新智元報道??
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來源：electrek
編輯：夢佳、小勻
【新智元導(dǎo)讀】目前，特斯拉正與臺積電打造HW 4.0自動駕駛芯片，預(yù)計2021年第四季度量產(chǎn)。爆料稱，HW4.0將采用臺積電7nm工藝，性能將是上一代HW3.0的三倍！「拋棄」英偉達(dá)后，馬斯克的芯片自研一路高歌猛進(jìn)，將掀起新一輪的L5級自動駕駛革命。
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特斯拉靠什么顛覆傳統(tǒng)車廠，甩開眾多自動駕駛新勢力呢？
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作為電動汽車行業(yè)的開拓者，特斯拉一度處于技術(shù)壟斷地位，不管是在電池性能方面，還是在車輛整體設(shè)計方面，每一步都遙遙領(lǐng)先于競爭對手。
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作為頭部電動車企，技術(shù)的積累是特斯拉成功的第一要義。
特斯拉和臺積電合作發(fā)力 HW 4.0 自動駕駛芯片，「拋棄」英偉達(dá)后芯片自研一路高歌？
?最新報道稱，特斯拉正在與臺積電合作開發(fā) HW 4.0自動駕駛芯片，預(yù)計2021年第四季度進(jìn)行量產(chǎn)。
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其實(shí)早在2016年，特斯拉就開始組建一個芯片架構(gòu)師團(tuán)隊(duì)，由具有傳奇色彩的芯片設(shè)計師Jim Keller（原AMD首席芯片架構(gòu)師）領(lǐng)導(dǎo)，開啟了自研芯片之路。
當(dāng)時馬斯克就宣稱，「我們認(rèn)為Jim帶隊(duì)開發(fā)的專用型AI芯片將會是全球最好的芯片」。現(xiàn)在看來這個理想確實(shí)距離現(xiàn)實(shí)不遠(yuǎn)了。
特斯拉在自動駕駛芯片方面一騎絕塵？黃仁勛不服
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目前國外自動駕駛芯片真正進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)車市場的也就三家，除了特斯拉以外，還有英偉達(dá)和Mobileye。
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在特斯拉走上自研之前，也曾先后用過Mobileye和英偉達(dá)的芯片。特斯拉曾在2015年與Mobileye合作，采用其芯片EyeQ3，但因雙方存在極大分歧而分道揚(yáng)鑣。
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后來，特斯拉又轉(zhuǎn)向英偉達(dá)。英偉達(dá)產(chǎn)品算力不凡，但同時功耗也大，一度被馬斯克詬病為「性能一樣的耗電更高，耗電差不多的性能弱雞」。
黃仁勛聽聞馬斯克要自研之后回應(yīng)，「不管出于什么原因，如果特斯拉沒能開發(fā)出自己想要的芯片，一個電話，我很樂意提供幫助?！惯@意思就像是，我一直都在。
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后來老黃奮發(fā)圖強(qiáng)，在今年的廚房發(fā)布會上，大舉推發(fā)布了目前世界上算力最強(qiáng)的自動駕駛芯片方案——Drive AGX Robotaxi，算力 2000TOPS，但功耗高達(dá)800W，劍指L5級自動駕駛！
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黃仁勛和馬斯克「相愛相殺」喜聞樂見，今年廚房發(fā)布會上的自動駕駛芯片似乎也是對「前任」馬斯克的最好回應(yīng)。
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有礙于英偉達(dá)芯片的高能耗， 馬斯克說到做到，在自研之路上越走越遠(yuǎn)。去年，特斯拉終于推出了FSD（Full Self Driving全自動駕駛）芯片，也就是當(dāng)時宣傳的Autopilot硬件 3.0的一部分，顧名思義，具備「全自動駕駛能力」。
馬斯克稱它是客觀上「全世界最好的芯片」， 算力144TOPS，功耗72W，能效比2TOPS/W，就目前來說，確實(shí)是量產(chǎn)車最好用的自動駕駛芯片。
按照發(fā)布會時公布的數(shù)據(jù)，F(xiàn)SD相比于之前的HW2.5版本，每秒處理幀數(shù)提高了21倍，而功耗卻幾乎沒有增加。上一版用的正是英偉達(dá)提供的芯片。（目前英偉達(dá)Xavier芯片仍用在小鵬 P7 以及沃爾沃 、奔馳 、豐田等一些傳統(tǒng)車型
上）。
當(dāng)時在推出這款新芯片時，馬斯克宣布，特斯拉已經(jīng)在研發(fā)下一代芯片，預(yù)計新芯片的性能將比FSD要好3倍，但距離投產(chǎn)還有大約兩年時間。
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China Times披露了有關(guān) HW 4.0 芯片及其生產(chǎn)時間表的細(xì)節(jié)信息:
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「根據(jù)業(yè)界消息，博通與特斯拉(Broadcom）合作開發(fā)超大尺寸的車用HPC晶片，采用臺積電7nm制程，并首度采用臺積電推出的SoW先進(jìn)封裝技術(shù)，新晶片將自第四季開始生產(chǎn)，初期投片約2,000片，預(yù)計明年第四季后進(jìn)入全面量產(chǎn)階段?！?/span>
特斯拉的 HW 3.0芯片此前是由三星公司生產(chǎn)的，制程為 14nm。從報道來看，特斯拉要轉(zhuǎn)向7nm處理器，而臺積電正是先進(jìn)制程領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。
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報告稱，該芯片將用于「先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)」和「自動駕駛汽車」，如果不出意外的話就是 HW 4.0芯片。
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報告中的時間表顯示，第一批產(chǎn)品最早將于2020年第四季度投入生產(chǎn)，但這個時間很可能只是為了工程驗(yàn)證。預(yù)計這款芯片的大規(guī)模量產(chǎn)要到2021年第四季度，意味著只有到2022年才能在特斯拉的車上看到這款芯片了。
7nm大幅降低能耗
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對于特斯拉來說，采用7nm工藝意義重大，因?yàn)樗闹饕獌?yōu)勢是能夠在電源電壓低的多的情況下(小于500mV)工作，大幅降低能耗。
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電力消耗一直是芯片的一個重大問題，尤其是用于電動車的芯片。減少能耗對于燃油車可能沒什么，畢竟芯片省的這點(diǎn)電也做不了什么，但對于電動車就不一樣了，畢竟電池不僅要供電給芯片運(yùn)算，還有個更重要的功用是驅(qū)動車輛行駛。所以降低能耗也可以有效地提升電動車?yán)m(xù)航。
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下一代芯片使用7納米工藝nm解決這個有效耗能，同仍然留有較性能提升的空間。
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事故頻發(fā)，但馬斯克對L5級自動駕駛信心十足
事故頻發(fā)，但馬斯克對L5級自動駕駛信心十足
想坐上電動汽車的第一把交椅，除了技術(shù)積累以外，也要想得足夠長遠(yuǎn)。
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特斯拉的autopilot發(fā)布以來，安全事故也時有發(fā)生，但是馬斯克從未退卻。
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在7月舉辦的上海人工智能大會上，馬斯克夸下?？?，稱特斯拉今年將實(shí)現(xiàn)L5級無自動駕駛。
他表示: 「我仍然相信，我們將在今年實(shí)現(xiàn)L5級自動駕駛的基本功能?！埂?/span>
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在馬斯克看來，實(shí)現(xiàn)目前自動駕駛最高級別L5，不存在根本性難題，有待解決的只是細(xì)節(jié)問題。
L5級，完全自動化，完全自適應(yīng)任何駕駛場景。但是涉及到法律、高科技突破等限制，目前還需要進(jìn)一步深入研發(fā)，對應(yīng)的產(chǎn)品目前還沒有實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)然，在實(shí)驗(yàn)室擁有L5級的自動駕駛能力不等同于可以將它交付給客戶，還要經(jīng)過監(jiān)管部門的各類審批。
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外媒報道，盡管馬斯克的預(yù)想過于激進(jìn)，但特斯拉的自動駕駛技術(shù)確實(shí)比競爭對手更優(yōu)秀。
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此外，近期特斯拉還開發(fā)出Dojo訓(xùn)練系統(tǒng)，可以快速高效處理大量視頻數(shù)據(jù)，以改善人工智能系統(tǒng)的訓(xùn)練。他表示，「Dojo就像是一頭真正的性能野獸」。Dojo 有望為特斯拉 4D化 （三維 + 時間）Autopilot系統(tǒng)的開發(fā)提供強(qiáng)勁動力。
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「需要一種真實(shí)的環(huán)境，來模擬」斯克說?！赣惺裁幢痊F(xiàn)實(shí)世界更復(fù)雜、更奇怪的了。我們創(chuàng)造的任何模擬都必然是現(xiàn)實(shí)世界復(fù)雜性的一個子集?！?/span>
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馬斯克認(rèn)為目前特斯拉的硬件已經(jīng)基本具備，只需改進(jìn)軟件，就可以完全實(shí)現(xiàn)L5級別的自動駕駛。
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芯片甩開英偉達(dá)，電池能量密度夠開直升機(jī)
芯片甩開英偉達(dá)，電池能量密度夠開直升機(jī)
特斯拉備受期待的電池日(Battery Day)即將到來，馬斯克也給大家漏了點(diǎn)口風(fēng)：批量生產(chǎn)400Wh/kg的高壽命電池并不遙遠(yuǎn)，可能需要3到4年。
400Wh/kg什么概念？
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去年，馬斯克就表示，他曾設(shè)計過的電動直升機(jī)，400Wh/kg的電池就可以驅(qū)動。
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能量密度是實(shí)現(xiàn)更長駕駛里程的關(guān)鍵。目前，特斯拉Model 3使用的松下「2170」電池的能量密度約為260Wh/kg，400Wh/kg意味著比目前的能量密度提高50%。如此高的能量密度還能使電動汽車的行駛里程增加約280公里。
那敢情好，天上飛的，地上跑的，都可能用這個電池。畢竟，馬斯克是個什么都喜歡嘗試的人。
電池是電動汽車的靈魂，但與傳統(tǒng)汽油車相比，續(xù)航上還沒能實(shí)現(xiàn)超越。
所以，研究人員正在絞盡腦汁地來提高所謂的「能量密度」，馬斯克的這個暗示，可能代表了特斯拉的重大突破。
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研究人員一直在研究如何把電池的陽極從傳統(tǒng)的石墨轉(zhuǎn)換成硅，將電池的性能大幅提高。
但是，在像電動車這樣的高功率運(yùn)作時，硅陽極可能會膨脹甚至破裂。
另一個想法是完全去除鈷，特斯拉正與寧德時代合作，后者正在開發(fā)無鈷電池技術(shù)。
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特斯拉在加拿大的電池研究小組提出了新方法，即「雙鹽LiDFOB/LiBF4液體電解質(zhì)的無陽極鋰電池」。
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這個電池極具突破性，能夠達(dá)到馬斯克說的那種能量密度激增，重點(diǎn)是，不需要更高的成本。
除了能量密度，電池壽壽命也是重要因素。去年，該電池小組實(shí)現(xiàn)了90個循環(huán)的電池壽命。顯然，這對電動汽車來說不太夠。
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但是，今年他們在《自然》上發(fā)表的新論文將無鋰金屬陽極電池的壽命延長至200次循環(huán)，這一年內(nèi)的一個巨大改進(jìn)。
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研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在雙鹽電解液中，靜止的鋰在原地形成了一個不活躍的基質(zhì)，在內(nèi)部形成了大而密集的鋰柱——理想的鋰形態(tài)。以50次循環(huán)為例，
可惜的是，200個循環(huán)仍不足以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。但可喜可賀的是，新論文發(fā)現(xiàn)了電池性能是如何退化的，而且他們已經(jīng)找到了修復(fù)退化的方法。
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不愧是特斯拉的研究人員，持續(xù)改進(jìn)電池的速度很「特斯拉」。
上圖：無陽極電池(左)和鋰離子電池(右)兩者具有相同的容量
左下圖：無陽極電池(左)和鋰離子電池(右)的能量密度比較
右下圖：無陽極電池(紫色)與相同的電池數(shù)量和成本或相同的車輛范圍
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目前，量產(chǎn)電動車的續(xù)航特斯拉依然領(lǐng)先，尤其是Model S。Model S在不停電的情況下行駛里程超過600公里。
WLTP排名前10位的全電動汽車
第二、第三分別是特斯拉的Model 3和Model X
特斯拉將于9月22日召開股東大會，并于當(dāng)天舉行「電池日」活動。特斯拉的超長續(xù)航電池，可能會在電池日活動中正式與公眾見面。
從自研的HW 4.0自動駕駛芯片，到L5級自動駕駛的豪言壯語，再到碾壓各大廠商的電池能量密度，特斯拉一直走在電動汽車市場的技術(shù)第一梯隊(duì)，領(lǐng)跑了近10年。
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特斯拉是目前為數(shù)不多能夠完全掌握電池、電機(jī)、電控核心技術(shù)的汽車品牌。
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2018年年底，特斯拉就已經(jīng)擁有850項(xiàng)專利技術(shù)，前段時間，特斯拉又啟動了全球最大的一體鑄造機(jī)，讓車架實(shí)現(xiàn)了一體成型。
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特斯拉要革的不只是ABB們的命，它每「入侵」一個領(lǐng)域，都會帶來翻天覆地的變化。
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芯片、電池、自動駕駛、傳統(tǒng)制造，SpaceX上天、Boring入地，馬斯克的太空夢在地球先上演了。
參考鏈接：
https://twitter.com/elonmusk/status/1298017332904620033
https://www.chinatimes.com/newspapers/20200817000176-260202?chdtv
https://electrek.co/2020/08/18/tesla-hw-4-0-self-driving-chip-tsmc-for-mass-production-q4-2021-report/amp/
https://www.thedetroitbureau.com/2020/08/tesla-ceo-musk-hints-of-big-battery-breakthrough/
https://www.nature.com/articles/s41560-020-0668-8
