科技行業(yè)先鋒系列報告63：特斯拉全自動駕駛FSD系

1、1特斯拉FSD系統(tǒng)：產(chǎn)品迭代硬件系統(tǒng)Model S/X安裝日期Model 3安裝日期AP 1.02014.09AP 2.02016.102017.07AP 2.52017.82017.07FSD 3.02019.032019.04FSD 4.0預(yù)計2021.Q3預(yù)計2021.Q3特斯拉FSD系統(tǒng)（ Full Self-Driving ）迭代周期為2年，馬斯克預(yù)計2021年Q3將推出FSD4.0特斯拉自動駕駛布局歷程20132016.072016.10特斯拉FSD（AP HW3.0） 問世2019特斯拉AP HW2.5問世特斯拉Autopilot項目 啟動2014特斯拉停止與Mobileye合作

2、特斯拉AP HW1.0問世2017特斯拉與英偉達合作推出AP HW 2.0資料來源：特斯拉官網(wǎng)，中信證券研究部，注：2019年公司自動駕駛系統(tǒng)名稱由AP更改為FSD2資料來源：特斯拉官網(wǎng)，Teslabros，中信證券研究部。注：2019年公司自動駕駛系統(tǒng)名稱由AP更改為FSD經(jīng)過三代產(chǎn)品迭代，F(xiàn)SD系統(tǒng)功能不斷增加，以保障駕駛者及乘客的安全FSD/AP系統(tǒng)AP HW1.0AP HW2.0AP HW2.5FSD/AP HW3.0推出使用時間2014.09-2016-102016.10-2017.082017.08-2019.042019-presentGPS和高分辨率數(shù)字地圖系統(tǒng)具備具備具備具備

3、道路中心駕駛巡航系統(tǒng)具備具備具備具備交通感應(yīng)巡航控制系統(tǒng)具備具備具備具備防撞提醒緊急避碰及各種警告緊急避碰及各種警告緊急避碰及各種警告緊急避碰及各種警告行車對象識別區(qū)分半掛車、汽車、摩托及區(qū)分半掛車、汽車、摩托及區(qū)分半掛車、汽車、摩托及增加了垃圾桶、車道標志和人人人交通標志的識別功能輔助變道指示/信號燈變道指示/信號燈變道指示/信號燈變道指示/信號燈變道自動泊車自動泊車與車位自動平行檢自動泊車與車位自動平行檢自動泊車與車位自動平行檢自動泊車與車位自動平行檢測測測測束頭燈自動高/低光束頭燈自動高/低光束頭燈自動高/低光束頭燈自動高/低光束頭燈避開有車輛車道功能具備具備具備具備感應(yīng)能力增強感應(yīng)增強

4、感應(yīng)增強感應(yīng)AP導(dǎo)航具備AP導(dǎo)航具備AP導(dǎo)航具備AP導(dǎo)航行車記錄儀具備具備自拍攝像頭具備具備信號燈及Stop Sign識別及反饋具備召喚功能具備特斯拉FSD系統(tǒng)：產(chǎn)品迭代AP HW1.0AP HW2.0AP HW2.5AP HW3.0前置攝像頭1均為一個三目攝像頭（包括長焦、中焦、廣角）前側(cè)攝像頭0222后側(cè)攝像頭0222后置攝像頭1111車內(nèi)攝像頭000僅Model 3配制毫米波雷達（前置）11（增強版）1（增強版）1（增強版）超聲波雷達12121212AP HW1.0AP HW2.0AP HW2.5AP HW3.0前置攝像頭NAHW2.0-3.0探測距離一致：長焦為250m，中焦為150m

5、，廣角為60m前側(cè)攝像頭080m80m80m后側(cè)攝像頭0100m100m100m后置攝像頭倒車用50m50m50m毫米波雷達（前置）160m160m170m170m超聲波雷達5m5m8m8m3四代產(chǎn)品感知系統(tǒng)傳感器個數(shù)的變化特斯拉FSD系統(tǒng)：感知系統(tǒng)以攝像頭為主資料來源： Teslabros，特斯拉官網(wǎng)，中信證券研究部四代產(chǎn)品感知系統(tǒng)傳感器探測距離的變化4資料來源：Motortrend，中信證券研究部三目攝像頭安裝于擋風(fēng)玻璃后資料來源：太平洋汽車網(wǎng)，中信證券研究部側(cè)方后視攝像頭安裝于前輪翼子板上資料來源：OK特斯拉網(wǎng)，中信證券研究部側(cè)方前視攝像頭安裝于車輛兩側(cè)B柱上資料來源：太平洋汽車網(wǎng)，中信

6、證券研究部后視攝像頭安裝在汽車的尾部特斯拉FSD系統(tǒng)：感知系統(tǒng)以攝像頭為主5資料來源：特斯拉官網(wǎng)，中信證券研究部前置毫米波雷達的作用：探測前方較遠距離的障礙物，用于大霧、雨雪天等情況特斯拉FSD系統(tǒng)：感知系統(tǒng)之毫米波雷達、超聲波雷達資料來源：特斯拉官網(wǎng)，中國物聯(lián)網(wǎng)，中信證券研究部超聲波雷達作用1：探測附近車輛，降低碰撞風(fēng)險超聲波雷達作用2：實現(xiàn)輔助泊車功能6自動駕駛不同感知方案的對比：攝像頭感知方案價格便宜，但對算法要求高自動駕駛：傳感器方案對比激光雷達600-75000美元信息成本優(yōu)勢劣勢功能可以精準得到外部環(huán)境 成本高，大霧、雨雪天氣效果差，無法獲得外 界圖像周圍環(huán)境3D建模紅外傳感器60

7、0-2000美元夜視效果極佳成本高，技術(shù)由國外壟 斷實現(xiàn)汽車的夜視功能毫米波雷達300-500美元不受天氣影響，測量范 無法識別道路指示牌、 圍廣、精度高行人等無法完成視覺識別較高的功能攝像頭35-50美元法實現(xiàn)各項功能惡劣條件下，難以測距，成本較低，可以通過算 會導(dǎo)致失效。測距時，對算法要求較高能實現(xiàn)大部分ADAS功能， 測距功能對算法要求高超聲波傳感器15-20美元資料來源：智車科技，中信證券研究部成本低探測距離短，應(yīng)用局限大側(cè)方超車提醒、倒車提醒不同傳感器方案對比7自動駕駛不同感知方案的對比：攝像頭感知方案價格便宜，但對算法要求高自動駕駛：傳感器方案對比資料來源：方象知產(chǎn)研究院，中信證券

8、研究部VelodyneValeoOusteribeo谷歌Waymo產(chǎn)品型號HDL-64HDL-32VLP-16SCALA 1OS-1LuxHoneycomb產(chǎn)品類別機械類激光雷達機械類激光雷達N/A機械類激光雷 達N/A激光束（個）64線程32線程16線程4線程64線程4-8線程N/A范圍（米）100-12080-100100100-200100120-200N/A功率（W）601287N/A7-10N/A精度2cm2cm3cmN/A3cm4cmN/A價格（美元）750003000080006001200010000-200007500代表應(yīng)用 企業(yè)百度、沃爾沃 XC90、豐田普 銳斯諾基亞、

9、微軟、 騰訊、百度百度、通用Cruise奧迪A8N/AN/A谷歌Waymo不同激光雷達價格及性能對比8自動駕駛不同感知方案對比：采用激光雷達方案的廠商較少自動駕駛：傳感器方案對比資料來源：各公司官網(wǎng)，中信證券研究部廠商車型傳感器總數(shù)前置攝像頭其他攝像頭激光雷達毫米波雷達超聲波雷達特斯拉Model 3221個三目60112谷歌第四代系統(tǒng)21186（自己研發(fā)）60第五代系統(tǒng)40共29個攝像頭5（自己研發(fā)）60蔚來ES 823140512小鵬G320140312奧迪A8 L321141個4線程512寶馬5系 L21210038奔馳L221140412廣汽Aion S20050312上汽榮威MARVE

10、L X21060312威馬EX6 Plus2014031291.0版本：1顆英偉達Tegra + 1顆 Mobileye Q3資料來源：汽車之家2.5版本：2顆英偉達Tegra Parker芯片2.0版本：1顆英偉達Tegra Parker芯片3.0版本：2顆自研的FSD芯片特斯拉FSD系統(tǒng)：數(shù)據(jù)處理單元系統(tǒng)10特斯拉FSD系統(tǒng)：自研芯片歷程FSD芯片從設(shè)計、到測試再到量產(chǎn)共歷經(jīng)18個月資料來源：特斯拉公告，中信證券研究部2017.82018.042018.12第一次試驗芯片并成功獲得量產(chǎn)合格2016年7月，由于安全事故，特斯拉停止與Mobileye合作，車輛采用英偉達自動駕駛芯片。 主要原因

11、為：一方面不滿于Mobileye進程緩慢，另一方面不滿于Mobileye利用特斯拉車主 駕駛數(shù)據(jù)來改善芯片算法；2017年12月，馬斯克向外界透露特斯拉正在研發(fā)自動駕駛芯片，主要原因為英偉達自動駕駛芯片解決方案主要依靠GPU，功耗較大；FSD芯片測試完成測試并改進芯片芯片裝車并測試成功2017.122018.072019.03Model 3生產(chǎn)線安裝 FSD芯片2019.04Model S和Model X生產(chǎn) 線安裝FSD芯片11特斯拉FSD系統(tǒng)：3.0版本數(shù)據(jù)處理單元主板電 源他 輸 入/輸接出口接和口其32GB東芝閃存芯片， 用于承載操作系統(tǒng) 和深度學(xué)習(xí)模型鎂光 512MB LPDD R4

12、內(nèi)存控制器主板采用完整的雙系統(tǒng)冗余：確保在某個功能區(qū)發(fā)生損壞時，依舊可以正常工作；采用雙芯片的目的：為了圖像處理的安全性及準確性，而非增強計算性能，另一塊芯片功能為安全冗余、相互對照；視 頻 輸 出 接 口資料來源：CleanTechnica，中信證券研究部12特斯拉FSD系統(tǒng)：3.0版本數(shù)據(jù)處理單元優(yōu)勢資料來源：WikiChip、第一電動網(wǎng)，中信證券研究部FSD系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸及處理流程：從攝像頭信號采集到NPU數(shù)據(jù)處理攝像頭采集 圖像信號圖像處理器ISPLPDDR 4運行內(nèi)存圖像信息存 儲于SRAMNPU/ GPU/CPU傳輸速度：25 億像素/秒處理速度：10 億像素/秒緩存寬帶：2TB

13、/秒總帶寬68GB/秒完全無人駕駛 的緩存寬帶需1TB/秒達到了最快的消 費級視頻傳輸 DP1.4標準傳輸速度遠遠大 于8顆攝像頭采 集的數(shù)據(jù)量內(nèi)存總帶寬可能 是未來限制自動 駕駛的瓶頸特斯拉FSD系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高速圖像處理、NPU、SRAM三個方面高速的圖像處理性能：圖像處理器SIP已達到了最快的消費級視頻傳輸DP1.4標準；團隊自研設(shè)計的NPU（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器），主要用于圖像處理，在集成芯片中空間占比最大，所承擔的工作量也最大；SRAM 容量：達2TB/秒，遠超市場上同類芯片。SRAM主要作用為緩存效果，用于存放NPU的計 算結(jié)果。據(jù)特斯拉芯片總工程師Pete Bannon透露，實現(xiàn)

14、L5級別無人駕駛其緩存寬帶大于1TB秒；以上可以看出：特斯拉采用的是預(yù)裝硬件系統(tǒng)，之后通過OTA更新方式獲得越來越多的高級功能硬件性能硬件性能與 行業(yè)的對比13特斯拉自研芯片：與市場主流芯片大小對比資料來源：CleanTcehnicaFSD芯片與市場上主流芯片的大小對比2015年7月，英特爾推出的i7-6700K CPU處理器，面積176mm2，14nm工藝；2018年1月，英偉達推出的Driven Xavier自動駕駛芯片，面積為350mm2，16nm工藝；2019年4月，特斯拉推出的FSD自動駕駛芯片，260mm2，14nm工藝；2019年8月，英偉達推出的RTX2080 Ti顯卡芯片，面

15、積754mm2，12nm工藝；14FSD芯片實際為一款以NPU為核心的芯片資料來源：THEVEGER， WikiChip特斯拉FSD芯片封裝：20*13=260 mm2特斯拉FSD芯片外觀：37.5*37.5=1046 mm2特斯拉FSD芯片方格圖：NPU空間占比最大特斯拉自研芯片：一款以NPU為核心的芯片CPU：負責(zé)FSD系統(tǒng)中通用數(shù)據(jù)的處理；GPU:負責(zé)FSD系統(tǒng)中的圖像后處理工作，比如：對外描繪出操作界面和圖形；NPU：FSD系統(tǒng)中的深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處 理單元，主要處理圖像數(shù)據(jù)；15特斯拉、Mobileye、英偉達自動駕駛芯片對比Mobileye以CPU、CVP為主特斯拉芯片以NPU為

16、主英偉達Xavier芯片以GPU、CPU為主特斯拉自研芯片：與市場主流芯片性能對比特斯拉芯片：主要由3個模塊構(gòu)成（CPU、GPU、 NPU），以NPU為主。由于特斯拉未采用雷達視覺 方案，并未包含CVP模塊；Mobileye EQ5：主要由4個模塊構(gòu)成（CPU、CVP、 DLA、MA），以CPU、CVP為主。其中CVP為 Computer Vision Processor，為Mobileye的優(yōu)勢；英偉達Xavier芯片：主要由4個模塊構(gòu)成（GPU、 CPU、兩個ASIC：DLA、PVA），以GPU、CPU為主 。其中PVA為Programmable Vision Accelerator，與

17、EyeQ5的CVP類似；CPU資料來源：WikiChip、Mobileye官網(wǎng)紅色區(qū)域均為GPU16市場自動駕駛主流計算平臺及芯片性能對比特斯拉自研芯片：與市場主流芯片性能對比資料來源：特斯拉、 Mobileye、英偉達、華為和地平線公司官網(wǎng)，中信證券研究部計算平臺芯片廠商名稱平臺算力功耗名稱算力/TOPS功耗/W單位功耗 可提供算力晶體管數(shù)制備工藝特斯拉FSD雙芯片144TOPS72WFSD芯片7272160億14nmMobileyeEye Q42.53Eye Q42.530.83N/A28nmEye Q5125Eye Q51252.4N/A7nm FinFET英偉達Drive AGX 32

18、0 TOPSPegasus500WDrive AGX Xaive30301.090億12nmDrive Orin芯片預(yù)計2022年量產(chǎn)Drive Orin200N/AN/A170億7nm FinFET華為MDC 600雙芯片352TOPS300W昇騰31016Tops82.0N/A12nm地平線Matrix40TOPS20WJourney 芯 片4TOPS22.0N/A28nm我們認為：特斯拉FSD系統(tǒng)優(yōu)勢主要集中在ISP圖像處理速度、NPU數(shù)據(jù)處理速度、SRAM圖像數(shù)據(jù)存儲上17資料來源：公司官網(wǎng)，中信證券研究部自動輔助導(dǎo)航駕駛，優(yōu)化路線資料來源：公司官網(wǎng)，中信證券研究部智能召喚資料來源：公司官網(wǎng)，中信證券研究部自動輔助轉(zhuǎn)向+資料來源：公司官網(wǎng)，中信證券研究部未來升級后可實現(xiàn)完全自動駕駛特斯拉FSD系統(tǒng)：執(zhí)行并未實現(xiàn)完全自動駕駛功能，仍需主動監(jiān)控18資料來源：Wind，TechWeb，TrueCars，特斯拉官網(wǎng)，中信證券研究部特斯拉不同車型美國售價（萬美元）：現(xiàn)階段FSD價格為7000美元，為特斯拉選配方案特斯拉車輛價格及F