摘要:这张照片当时并未引起大家注意,可能是因为不够完整,PCB的边缘部分看不到,不过在https://x.com/pbeisel/status/1904244017656897895上我们看到了比较完整的照片。
特斯拉2025年1季度All-Hands会议上,马斯克放了一张全新HW4的照片。
图片来源:特斯拉
这张照片当时并未引起大家注意,可能是因为不够完整,PCB的边缘部分看不到,不过在https://x.com/pbeisel/status/1904244017656897895上我们看到了比较完整的照片。
很遗憾,只有PCB的正面照片,背面的还未发现。
上图是2023年1月https://x.com/greentheonly公布的初代HW4的照片。
与初代HW4对比,最新的HW4最大差别是多了一个以太网交换机,即中国台湾瑞昱的RTL9071LC。还有一些连接器的变化,左下角的供电和CAN网络连接器被换成了一个比较矮的有点像以太网的连接器,右上角的供电和CAN网络连接器则消失不见了,取而代之的是特斯拉的logo。
主芯片应该也有变化,初代版本左右两个主芯片型号都为S4LW005X02。新HW4左边的主芯片型号为S4LW005A02P,右边是S4LW005A0T,两者的供电电路也有所不同,初代HW4是多达22路(相)供电,每路供电包含1-2 个电感(一般是并联或倍相的情形),1-4 个 MOS(一般是高级的 Dr.MOS/2~4 个就是常规的上桥+下桥),数个滤波电容(中低端主板固态电容,高端主板用钽电容),还有一个PWM芯片。
新HW4的供电减少到了16路,这意味着芯片功率下降了,一般来说,功率 65 瓦的电脑 CPU 一般是 4 相或者 6 相供电,250 瓦的显卡一般需要 8 相供电,500 瓦的 RTX 4070 Ti 显卡一般是 12+3(12 路 GPU,3 路显存),更为高级的是 16+4 路。初代HW4主芯片功率大概是90-150瓦,新HW4的功率应该是60-80瓦。也就是说芯片也重新设计了。
特斯拉突破性的GDDR6内存也变了,遗憾的是,不是变强了,而是变差了。初代HW4的存储芯片是美光的D9ZPR,实际型号是 MT61M512M32KPA-14 AAT:C,带宽是14Gbps,标准GDDR6的存储位宽是384位,也就是说其存储带宽是384*14/8=672GB/s,远高于英伟达Orin的204.8GB/s,也远高于英伟达Thor-X的273GB/s,更远高于高通SA8650的77GB/s。
大模型时代,85%的延迟都是存储带宽决定的,换句话说,大模型时代可以不看算力数字,只看存储带宽指标。不过这个GDDR6芯片不是车规级,2024年,特斯拉一度将GDDR6芯片换成了三星的K4ZAF325XC-SH12,这是首颗车规级GDDR6芯片,性能也有大幅度提升,带宽是20Gbps。
图片来源:https://tff-forum.de/t/wiki-hardware-informationen-hw4/381890
使用三星GDDR6的欧洲版HW4,以太网交换机也由RTL9071CL换成了更高级的RTL9071CP,UFS也使用三星的KLUDG8J1ZD。然而在最新版HW4上,可能是因为主芯片改动的缘故,GDDR6芯片又改用美光的D8GLS,型号为MT61M512M32KPA-12AAT:E
MT61M512M32KPA-12AAT:E参数
图片来源:美光
MT61M512M32KPA-12AAT:E参数如上,带宽从14Gbps下降至12Gbps,频率也下降了,从1750MHz下降至1500MHz,不过通过了车规,应该是老版本HW4的GDDR6功耗太高,新版本降低了不少,但性能也降低了。
我们回到最重要的以太网交换机上,最新版HW4最大不同就是加了一片以太网交换机,内部有两片以太网交换机。特斯拉一直使用中国台湾省瑞昱的交换机,包括infotainment领域,瑞昱的交换机主攻中低端领域,一般内置物理层,国内新兴造车一般使用刚刚被英飞凌收购的Marvell的交换机,采用独立外置物理层,性能更强,价格更高,传统车企如大众、现代、零跑和比亚迪也是瑞昱的大客户。特斯拉和零跑用的是RT9071LC,LC采用LQFP封装,对高速率如5Gbps支持就会比较差,比亚迪DiPilot 100用的是高端版本,采用BGA封装,价格比LQFP封装大概要贵2-3美元。比亚迪初版的设计是使用Marvell的88Q5152以太网交换机,更早的比亚迪腾势使用Orin的智能驾驶域控制器是Marvell的88Q6113以太网交换机,价格比RTL9071CP还贵。
RTL9071是一个11口的交换机,需要签署NDA才能拿到Datasheet。最大特色支持比较新的10BASE-T1S,可以对应软件定义汽车。最高是5G的PCIe/USXGMII 及2.5G的HISGMII还有100BASE-T1, MII/RMII接口,千兆的则有T1/RGMII/SGMII几种接口,可以满足绝大多汽车上的网络功能需求。
众所周知,特斯拉不用激光雷达,将来恐怕也不会用,国内新兴造车除了小鹏,基本都用激光雷达,以太网交换机主要作用,一是连接两个主芯片,如双Orin;二是连接主控MCU;三就是连接激光雷达;四是连接V2X或定位盒子;五是与其他域控制器连接。特斯拉不用激光雷达,也不用V2X或定位盒子,即便是加上激光雷达和定位盒子,11口的RTL9071也已经足够用了,那为何还要再加一片?
这就要说到特斯拉的电子架构了。特斯拉的Model 3/Y在2018年是先进的,但2022年就全面落后于中国车企包括中国传统车企例如奇瑞。如何判断汽车电子架构的先进程度,很简单,那就是汽车以太网的应用程度。以太网是基于服务的,即SOA服务导向,CAN是基于信号的,所谓软件定义汽车实际就是服务定义汽车,SOA和SDV是一回事。以太网与CAN之间有着天壤之别,看车辆的先进程度就看以太网的应用程度和以太网的带宽高低。
SOA (Service Oriented Architecture)架构。CAN是广播通信方式,以CAN为核心的软件架构是以Signal Oriented Architecture,信号导向架构,于 ECU 的功能是固定的,彼此通过 LIN/CAN 等总线进行广播式通信,软件提前编写并固化在 ECU 内运行。
随着汽车功能越来越多、愈发复杂,ECU 的数量也急剧增多,微小的功能改动都可能会引起整车通信甚至其它 ECU 软件的更新,这种架构不具备灵活性和扩展性,开发和验证的成本非常高。这是软件复杂程度和成本快速上升的主要原因。
服务(Service)这个术语来自IT行业,IT行业是构建在以太网上的,它是基于交换的通信,是点对点联络加各种转发。面向服务架构(SOA)在软件、信息通信领域是非常成熟、常见的软件架构设计理念,它鼓励提供抽象访问接口和模块化软件组件的方式,让软件模块很容易在不同场景下复用,通常以 Software Development Kits(SDK)、软件库、以及远程调用的方式提供,上层系统通过复用和自由组合既有软件模块,可以实现快速开发特定的功能,并能降低测试验证成本和开发周期。高内聚、松耦合、可扩展性强是 SOA 架构的核心特点。
即便是最新的Model Y,其控制器里也没有汽车以太网。
特斯拉Model 3/Y域控制器
图片来源:特斯拉最新版Model Y电路图
特斯拉Model Y左前右有三个域控制器,左右域控制器基本相同。特斯拉的Cybertruck比Model Y要先进很多,Cybertruck采用国内主流的区域交叉域控制器,即前后左右Zone域控制器之间用以太网连接,Model Y还停留在2018年,用CAN总线连接,属于最初级的域控制器架构,速度和以太网相差一百倍,不过比Model S/X还是要先进一点点,Model S/X除了左前右外还有一个电池与高压的域控制器,Model Y把这部分合并进了前域控制器了。实际上前域控制器更像一个配电盒,基本上负责车内主要ECU部分的供电。
特斯拉增加的RTL9071CL最大特色是支持10M的车载以太网,也就是10Base-T1S,2020年2月,IEEE-802.3cg标准正式公布,这就是10Base-T1S,其目标就是针对10Mbps以下的车内网络,挑战CAN FD和CAN XL的地位,甚至是传统CAN的地位。
10Base-T1S简介
图片来源:ADI
如今先进车辆架构都是基于域控制器的,80%的网络节点都是10Mbit/s以下速率,而传统车载以太网是100Mbit/s以上的。超过100Mbit/s的车载以太网需要使用点对点交换连接,无法满足支持终端连接应用向以太网过渡的系统成本要求。10Base-T1S就是弥补这个缺点,支持以太网进入边缘节点。
图片来源:ADI
图片来源:ADI
Zonal时代,可以全部统一在车载以太网格式下,能够减少网关使用,减少通讯协议之间的转换,软件简化,线束简化,成本降低,容易升级。
典型10Base-T1S网络架构
图片来源:ADI
只有全面导入10Base-T1S车载以太网才有可能需要添加一片RTL9071CL,这样特斯拉的电子架构从落后变得遥遥领先,紧追特斯拉的应该是宝马,宝马是10Base-T1S车载以太网标准制定者之一,只不过导入速度太慢,特斯拉应该是全球第一个导入10Base-T1S车载以太网的厂家,不过想要追上特斯拉也非难事,国内新兴造车最快应该1年内导入10Base-T1S车载以太网。
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来源:佐思汽车研究