揭秘特斯拉新版毫米波雷达内部结构原理

2023-05-11  

特斯拉爆料大神greentheonly爆出特斯拉HW4.0的详细资料,这就可以评估特斯拉HW4.0的成本了。HW4.0将首先用于特斯拉新版Model X/S上,未来估计全面推广。目前美国本土FSD选装价格是1.5万美元。除一次性硬件成本外,北美地区还有每月199美元服务费。


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。


特斯拉早在2022年6月就向FCC申报了毫米波雷达,按照惯例应该在2022年底公布毫米波雷达内部拆解,但特斯拉向FCC申请延长到了2023年3月公布,不过greentheonly已经拿到了内部拆解图片。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。

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图片来源:FCC

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。

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图片来源:FCC

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。

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图片来源:FCC

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。

特斯拉HW4.0正面PCB

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图片来源:FCC

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。

二代FSD芯片

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图片来源:FCC

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。

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。

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图片来源:FCC

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。

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。

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。

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。

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。

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图片来源:FCC

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。

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图片来源:FCC

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。

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。

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数据来源:公开信息整理

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上面的是HW4.0,下面是HW3.0,可以看出水冷部分做了重新设计

图片来源:FCC

HW3.0是广达电脑上海松江厂代工的,HW4.0大概率还是广达电脑代工的,且似乎转移到中国台湾本岛代工。广达是全球第一大笔记本电脑和服务器代工厂家,2022年收入大约2880亿人民币,特斯拉所贡献的收入不到广达电脑总收入的1%。

特斯拉最强的地方还是水冷的运用,量产车领域只有特斯拉能用水冷,这也是特斯拉敢用台式机GPU的原因,其他厂家要对标特斯拉,必须也掌握水冷技能。


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