硬件升级后的 Model 3 拆解

特斯拉 Model 3 推出已有 3 年了。然而，通过软件更新和硬件更换（从 HW2.5 到 HW3.0），特斯拉承诺将保持 Model 3 持续更新，并为完全自动驾驶的未来做好准备。

至少，这是他们的承诺。

硅谷一群精通技术的消费者颇有文化底蕴，迅速迷上了特斯拉。最重要的是，他们欣赏特斯拉全新设计的整洁、优雅的车辆架构。特斯拉可以通过 OTA 软件更新来添加新功能，甚至可以神奇地提升车辆性能。其他 OEM（他们的车辆都与旧平台绑定在一起）还没有一个可以完全做得到。

特斯拉的粉丝往往不太担心特斯拉备受争议的“自动驾驶”功能。他们既不关注它能做什么，也不关注它不能做什么。他们更愿意专注于 Autopilot 将来会变成什么样，就像特斯拉承诺的那样。除了一系列的软件升级，特斯拉还在去年推出了硬件交换，从 HW2.5 升级到 HW3.0。

发布 HW3.0 时，Musk 在一条推文中宣称：“所有正在生产的汽车都具备进行完全自动驾驶所需的所有硬件、计算和其他硬件。”我们将看到 Musk 所谓的“完全自动驾驶”到底意味着什么。

特斯拉吹捧的向 HW3.0 的过渡令我们着迷。那么，Model 3 的底层是什么？它将如何转变？

Model 3 是一款更小、更经济的电动车，于 2017 年中期开始生产。由于去年推出了自己的 SoC，特斯拉向 Model 3 买家承诺，如果购买 FSD 软件包，他们将通过一个简单的服务进行从 HW 2.5 到 HW 3.0 升级更换。

不过，需要明确的是，当今的FSD软件包尚未使特斯拉能够在没有人为干预的情况下驾驶。目前，这是一系列的 Auotopilot 的增量升级。此外，根据 Musk 上个月的推特，目前 7,000 美元 FSD 套餐计划在 7 月 1 日上涨约 1,000 美元。

在 System Plus Consulting（法国南特）最新发布的“Under the Hood”系列中，我们对 Tesla Model 3 进行了更深入的研究，重点关注在 Model 3 中部署的汽车传感器和 Autopilot ECU。

成本至上

汽车的计算能力日益重要。为了实现最佳的驾驶员辅助和自动驾驶并激活安全功能，需要大量的计算能力。

为了优化自动驾驶，许多 OEM 和 Tier 1 都采用了各种传感器，例如摄像头、雷达、激光雷达和超声波传感器，以便车辆可以在周围环境中进行检测。从传感器获取的所有数据必须组合在一起，这就是控制单元起作用的地方。

鉴于特斯拉保持着“最先进”的形象，如果公众相信 Model 3 内的所有硬件在技术上也是行业最先进的，那也情有可原。

不过，一窥幕后的秘密发现，System Plus 的 CEO Romain Fraux 解释说，特斯拉 Model 3 的主要设计目标是降低 ADAS 的成本，以便让这款车更加经济。

Model 3 的传感器组合由 8 个摄像头、1 个雷达和 12 个超声波雷达构成。Model 3 不使用激光雷达，这与 Musk 著名的激光雷达是“傻冒”的说法是一致的。

在接下来的内容中，System Plus 分享了 Model 3 的传感器和计算单元的亮点部分。

ADAS 传感器

特斯拉 Model 3 设计的传感器套件包括：8 个摄像头，可在 250 米半径内在汽车周围提供 360 度可视性；完善此视觉系统的还有 12 个超声波传感器。它们一起使远距离检测软硬物体成为可能，其精度几乎是以前系统的两倍。该套件还集成了具有改进处理能力的前向雷达系统。它以冗余波长提供有关周围环境的其他数据，可以穿透大雨、大雾、灰尘甚至超越以前的车辆。

有四个前向的摄像头，它们支持着雷达并具有不同的特性。最主要的一个覆盖了 250 米，但是视角非常狭窄，其它则覆盖了较短的距离（150、80 和 60 米），但可以看到汽车周围的环境，是用来识别路标等工作的。其他 4 个摄像头面向汽车的侧面和后部，可以覆盖 100 米以上的距离。

另一方面，超声波传感器探测汽车周围8米半径范围内的障碍物。它可以在任何速度下工作，也可以控制盲点。超声波收集的数据也被 Autopilot 用来管理超车时的自动变道功能。最后，GPS 用于检测汽车在道路上的位置。

前视摄像头

特斯拉的前视采用的是基于三个安森美图像传感器的三目摄像头模块。Model 3 还使用了两个前视侧摄像头，两个后视侧摄像头和一个后视摄像头。

Model 3 的 8 个摄像头都是基于安森美在 2015 年发布的 120 万像素的图像传感器。Fraux 表示，它们的成本很低，既不是最新的，也不是高分辨率的。

可见从同一个供应商采购所有 8 个图像传感器，意味着“特斯拉肯定在设法获得更理想的采购价格。”

三目摄像头比较

Model 3 的三目摄像头有三个 ON Semi AR0136A 的 CMOS 图像传感器，像素尺寸为 3.75um、分辨率为 1280×960 1.2Mp。它提供一个 250 米的前端图像捕获系统，供 Model 3 的 Autopilot 模块单元使用。

为了更详细解释特斯拉的三目，System Plus 将其与采埃孚的三目进行了比较。采埃孚的 S-Cam4 提供了两种解决方案，一种解决方案是使用单目，另一种采用三目。

S-Cam4 是采埃孚模块的三目版本，具有 Omnivision CMOS 图像传感器和 Mobileye 的 EyeQ4 视觉处理器。

如上图所示，特斯拉使用的 PCB 安装技术与宝马的有所不同。宝马更喜欢三种不同的 PCB 上的传感器的独立组合。相比之下，特斯拉的三目模块将所有 CMOS 传感器嵌入到一个 PCB 中，没有处理 SoC。

采埃孚的 S-Cam4 具有 Mobileye 的视觉处理功能。

Systum Plus 表示，通过从安森美选择成熟的图像传感器，且不添加任何后处理，特斯拉使摄像头模块“不是为了拥有最新的图像传感器，而是全部与成本相关”。该公司估计，采埃孚三目摄像头的成本为 165 美元，而特斯拉的成本为 65 美元。

雷达

特斯拉选择了大陆的成熟的雷达模块。大陆的 ARS4-B 内置了恩智浦的 77GHz 雷达芯片组和 32 位 MCU。System Plus 的 Fraux 指出，尽管包括联发科和德州仪器在内的数家芯片公司声称已进入了汽车雷达市场，但恩智浦和英飞凌是无可争议的两大巨头。大陆是雷达模块供应商中的关键玩家。Fraux 解释说：“它的 ARS4-B 至少还可以在其它 15 款车辆中找到，包括奥迪 Q3、大众途观、日产 Rogue 等。”

大陆 ARS4-A 雷达系统用于前向碰撞警告、紧急制动辅助、碰撞缓解或 ACC。一个重要的功能是同时测量两个物体之间的远距（最大 250m，精度为 +/- 0.2m）和近距（最大 70m）、相对速度和角度。

该系统由两个电子板组成，其中包括恩智浦的微控制器和博通的以太网收发器。RF 板采用了不对称结构，带有PTFE/FR4 混合基板，并配有平面天线。

恩智浦的 77GHz 多通道雷达收发器芯片组由四个接收器、两个发射器以及一个相关的压控振荡器（VCO）组成。

计算单元

特斯拉开发了一个定制的“液冷双计算平台（liquid-cooled dual computing platform）”，包括其 Autopilot 和infotainment 计算单元。Fraux 解释说，它们被构建在同一模块的两个不同板上。

一面是信息娱乐系统的 ECU 或 MCU。另一边是自动驾驶 ECU。最初安装在 Model 3 中的 HW2.5 中，特斯拉的 Autopilot 仍由英伟达的 SoC 和 GPU 实现。

特斯拉集成了多家制造商的完整模块，这些模块与英伟达用于 GPU 的高性能集成电路、英特尔的处理器、恩智浦与英飞凌的 MCU、Micron、三星和 SK Hynix 的存储器，以及 ST 的音频放大器集成在一起。

ECU 的演进

System Plus 指出，特斯拉的 Autopilot ECU 一直在演进。通过 HW2.5，特斯拉集成了两个 Nvidia Parker SoC、一个 Nvidia Pascal GPU 和一个 Infineon TriCore CPU。通过升级到 HW3.0，特斯拉集成了两个特斯拉自研的 SoC、两个 GPU、两个神经网络处理器和一个锁步 CPU。

Fraux 观察到，zFAS Audi A8 的中央驾驶员辅助控制器“没有冗余，而且确实很昂贵”。但使用两个 SoC 的特斯拉版本提供了冗余。

HW2.5 vs HW3.0

Fraux 表示，与 HW2.5（4,681 个组件）相比，特斯拉在相同尺寸的 HW3.0 上填充了更多的组件（4,746 个组件）。

对于 HW3.0，处理器数量从四个（英伟达、英飞凌）减少到了两个 Tesla SoC。

Tesla SoC 在 HW3 中使用了 14nm 的工艺技术，而英伟达的 HW2.5 为 16nm。在 HW3 推出时，Fraux观察到：“这是首次在汽车中使用 14nm FinFET 工艺。”

自研 SoC 的 ROI？

汽车行业很少见有任何 OEM 为其车辆自研 ASIC。Fraux 表示，这是“巨大的风险，除非你内部具有出色的硬件设计团队。”他补充说，考虑到目前的汽车市场，这并非易事。

然而，特斯拉并不孤单。有许多 OEM 渴望效仿特斯拉，开发自己的自动驾驶处理器。

但是，花费大量的研发成本自研 ASIC 真的值得吗？

Fraux 观察到：“如果您想保持良好的利润率并进行批量生产，那么就是合理的。”在过去的几年中，随着越来越多的电子组件进入车辆，许多 OEM 了解到像英伟达和英特尔这样的领先芯片供应商长期在其 SoC、CPU 和 GPU 等产品中保持着高利润率感到震惊。如果 OEM 不希望在未来五年内继续与芯片供应商进行价格谈判，他们可能会发现开发自己的 SoC 来控制自己的命运更加容易。

System Plus 估计，由三颗英伟达芯片和英飞凌 MCU 组成的特斯拉 HW2.5 售价为 280 美元。相比之下，基于两块特斯拉SoC 的 HW3.0 售价为 190 美元。

Fraux 指出，假设一家 OEM 在自己的处理器上花费了 1.5 亿美元作为设计成本，而组件价格没有变化，并且年产量可以达到 40 万辆，“我们的快速估算表明，可以在四年内收回投资。”

 

[参考文章]

A tesla Model 3 tear-down after hardware retrofit — Junko Yoshida