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史上最强的移动芯片,却撑不起智能汽车的未来?

 三易生活 2021-01-15

近几天,几乎所有的PC相关媒体、社交网络都被一种全新的“燃气灶”所刷屏——大家热议着它独特的造型、它那高达9999元的售价、还有它的种种“船新”功能…

咳咳,说笑了,事实上,“它”当然不是什么燃气灶,只不过是NVIDIA刚刚发布的消费级旗舰显卡Geforce RTX2080/2080Ti系列。只不过因为这一次的新卡,性能提升确实很大,但价格和造型也的确十分吸引眼球,以至于大家普遍都拿它“开涮”,也就不足为奇了。

(发布会现场图片来自AnandTech)

但是,或许也正是因为消费级的GeForce RTX确实是太过于耀眼,以至于许多人都忽略了同一天NVIDIA在另外一个场合发布的又一个“大杀器”:XAVIER SoC。

  • 它是当前最强的移动SoC,没有之一

什么叫做SoC?它其实是“System on Chip”的缩写,通俗来讲,就是将CPU、GPU、内存控制器、IO接口控制器等等集成到一块芯片上的一种设计。像我们平时接触到的台式机和笔记本(标压)CPU,内部没有如此高的集成度,因此都不算是SoC;但在手机上,诸如骁龙845、海思麒麟970这样的移动芯片,采用SoC设计就可谓是普遍现象了。

只不过,即便是骁龙845这样的传统旗舰,和NVIDIA XAVIER相比,也只有被“秒成渣”的份:原因无它,XAVIER的规格、性能真的是太强太强了。

在22日的Hot Chips论坛上,NVIDIA首次详细阐释了XAVIER SoC的架构、技术,以及行业用途。据其介绍,一块XAVIER芯片总共集成了八颗NVIDIA基于ARM 8.2指令集自主研发的“Carmel”架构CPU,还有和“Titan V”架构相同的512核心GPU(内含20个额外的向量计算核心),2个DLA深度学习加速处理器,1个支持全范围HDR的图像信号处理器,1个视频处理器,1个支持四显示输出的信号处理器……所有这些处理器能够同时、实时地协同工作,同时进行通用计算、AI加速、图形处理、显示控制等等一系列复杂的工作。

XAVIER具体的性能有多强呢?有三组数据可供对比:一是在CPU的指令解码能力上,ARM还未量产的“下一代”架构A76为4-wide(一次运算最多可以同时解码4条指令),而已经量产了的NVIDIA XAVIER指令解码宽度高达10-wide(一次运算最多能解码10条指令),是ARM下一代架构的2.5倍……况且,XAVIER的八个核心全部都是大核心,和手机上的“四大四小”相比,整体CPU性能领先了数倍之多。

其次,XAVIER集成的GPU核心数量高达512ALUs,比目前手机上规格最高的骁龙845(Adreno 630)多了整整一倍,同时频率(1270MHz vs 710MHz)也是大大领先。更不要说它的架构基于大名鼎鼎的Titan V,拥有独立的“向量处理单元”,在执行机器学习算法时,有着单纯游戏向GPU无法比拟的优势。

最后,在对于图形性能、数据吞吐能力至关重要的内存性能上,NVIDIA XAVIER支持多达四通道、每通道64bit宽度的LPDDR4X/LPDRR5内存,内存带宽高达137GB/s。相比之下,即便是骁龙845,最大内存带宽才仅仅29.8GB/s,连XAVIER的零头都不到……

  • 然而,这么强的性能,其实才算是“刚刚够”

不难看出,NVIDIA XAVIER的整体性能非常之猛,一颗就相当于最顶级的手机芯片数倍。但问题是,它,要这么强的性能,是用来干嘛呢?

首先,各位要明白,尽管NVIDIA XAVIER在架构上看似与手机芯片相近,但它可不是为手机设计的,它真正的“舞台”在于现今和近未来的种种智能汽车上——没错,用NVIDIA自己的话来说,它就是史上第一款芯片级的“车载超级电脑”。

智能汽车对于高性能计算的需求有多高?用智能手机做类比,就能直观地看出区别。首先,当前的智能手机,最多的情况下,前后加起来也才不过四个摄像头,而且还并不能同时全部使用。因此智能手机SoC们普遍只支持同时使用两个摄像头。而在多显示输出方面——就算当今设计最复杂的“双屏”手机,最多也不过仅需要2~3个屏幕的驱动能力就足够。

但是,情况在汽车上就完全不一样了:以当前已经很成熟的特斯拉Autopilot 2.0方案为例,为了能够实现较为完善的自动辅助驾驶,特斯拉在车身周边布置了8个最长视距为820英尺的360度全景摄像头,12个可以探测到软硬障碍物的超声波传感器,还加上一排全新的前向式雷达。所有这些都需要通过ISP(图像信号处理器)进行同步、实时处理。更不要说,如果要实现自动驾驶,所有这些摄像头采集的信号都要经过主处理器降噪、识别、判断、测距……

除此之外,普通手机一般只有一块屏幕,就算极少数设计清奇的产品,双屏也就是极限了。但是,智能汽车的情况又不一样:除了液晶仪表、还有中控大屏、还有后排娱乐系统,极少数车型甚至还会有副驾娱乐系统……光是各种型号的液晶屏,可能就有三四块之多。

以往,要想满足这些车载计算需求以及车载多媒体的性能所需,汽车厂商们往往会采用许多块芯片,每一个独立的功能单元里都要靠一个CPU来支撑。这样不仅成本高企,而且也造成了车载计算部件“各自为战”,很难实现真正的统合智能体验。而如今,正是因为有了NVIDIA之前推出的数代专业车载计算平台,才使得如Tesla这样的智能化新能源车辆成为现实。同时,也正是因为真正的“车联网”、“自动驾驶”、“人车个性化交互”对于专用处理器的计算性能要求其实是如此之高,类似NVIDIA XAVIER这样的超级车载芯片才会应运而生。这也就是所谓的,需求促进供给的必然结果。

  • NVIDIA很努力了,但似乎友商们并不太热心

智能汽车、智慧交通是不是未来科技发展的重要方向?毫无疑问,是的。为智能汽车提供芯片级的支撑,算不算一门“钱途”光明的生意呢?毫无疑问,也是。

但是这样一来,问题就出现了。历数当前的几家一线半导体移动芯片大厂,你会惊奇地发现,除了NVIDIA之外,其他的几家——包括高通、三星、联发科,似乎都对真正的智能汽车芯片有些“应付了事”。

作为当前手机领域的处理器“老大”,高通在智能手机平台上的确是在不断地推陈出新——但是,各位知道高通目前最新最强的车用SoC型号是什么么?是“古老的”骁龙820A……对的,它其实就是基于骁龙820小改而来的一款车用SoC,在性能上也和骁龙820处于同一水准,当然不可能像NVIDIA XAVIER那样一块芯片就能撑起整个自动驾驶的性能需求。

类似的情况,同样发生在三星、联发科等厂商的产品线里:在今年早些时候,三星刚刚宣布了旗下的车用Exynos处理器计划,但还仅限于车载娱乐系统和车用摄像头,并未涉及自动驾驶等高性能领域。相比之下,在手机端不太得意的联发科技,在车用平台方面反倒是相对认真一些。他们旗下的“Autus”车载平台囊括了毫米波雷达、车载娱乐系统、车载通讯系统和自动驾驶等一系列需求,只不过在具体的性能乃至整合度上,相比业界先进水平还差得很远很远……

然而,和芯片层面上的“匮乏”相对应的是,如今智能汽车这个风口倒是刮得风生水起——不仅老牌车企们雄心勃勃,甚至还有许多以前从未听闻过的新兴造车品牌涌入,开口就是新能源、就是超充、就是换电、就是智能驾驶、车联网、车生态……

可问题是,当整个行业都几乎只有一家供应商有水平做出真正的智能汽车芯片,而且必定价格昂贵的前提下,是什么给了大家勇气,觉得智能汽车短期内就能做起来,就能赚钱?

【本文图片来自网络】

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