特斯拉最新HW4.0用了哪些芯片？

在推特号称「绿神」的@greentheonly 最近公开了特斯拉最新HW4.0的硬件实物图片。

这些信息非常有价值，我们可以一窥HW4.0中二代FSD芯片的最新进展和相关技术水平。

HW4.0的硬件是「绿神」拆解自最新款的 Model X 车型。

据悉，特斯拉HW 4.0或将在特斯拉举办的投资者日上正式亮相，并开始全系量产上车。

从硬件实物来看，全新的HW 4.0不仅拥有性能更强的芯片，摄像头分辨率、数量以及位置也发生了相应变化，同时 HW 4.0 还将新增一个4D毫米波雷达。

01

特斯拉二代FSD由三星代工，采用7纳米工艺

早在2021年，外界就有传闻FSD二代将由三星代工，也有一种说法是特斯拉与三星联合开发。

到了2022年下半年，又有传闻称FSD二代由台积电代工完成，且言之凿凿地说是5纳米甚至4纳米，还有消息称这是第一颗车载4纳米芯片。

特斯拉二代FSD芯片真身，根据芯片表面丝印的数字，编号H2238，可以推断出这是三星代工，并且极有可能只是7纳米，不是5纳米。

上图为初代FSD芯片，编号H1834

另外，Green在推特上说「still samsung exynos IP」，这一点信息有误。

众所周知，三星自研CPU架构早在2015年就停止了，现在三星都是采用ARM的公版架构，没有自主IP，并且初代FSD是三星代工的，所以用「still」，实际上是二代FSD仍然由三星代工。

芯片代工捆绑程度很高，如果一开始选定某家晶圆厂代工，需要双方合作建立该芯片制造工艺的library，想要中途改换，需要重建library，时间周期很长，最少需要1年时间，浪费大量研发成果。

特斯拉为什么选择三星？

主要原因恐怕还是成本——7纳米芯片，三星的代工价格不到台积电的1/3 甚至1/4，三星低价抢单后果就是晶圆代工部门营业利润很低，2021年大约 6%，2022年大约10%，而台积电是接近50%，是三星的5倍。

台积电的产能一向不宽松，相对于苹果、高通、英伟达和AMD动辄千万上亿的出货量，特斯拉的订单台积电根本看不上。

5纳米，台积电更是完胜三星，3纳米也是如此。

无论闸极还是内联线宽，台积电都完胜三星。这意味着在功耗方面，三星比台积电逊色不少。

特斯拉选择三星，就不大可能选择还不太成熟的5纳米工艺，因为三星的5纳米比7纳米提升不多，功耗也偏高。

特斯拉选择三星只能选7纳米，因为工艺更成熟。

此外，还有地理优势。

特斯拉总部目前在德克萨斯州奥斯汀哈罗德格林路，特斯拉最大工厂也在奥斯汀，特斯拉Cybertruck唯一工厂也在奥斯汀，而三星的晶圆代工厂跟特斯拉在同一个城市，也在德克萨斯州的奥斯汀。

准确地说是在奥斯汀略微偏北的Taylor，离特斯拉并不远，双方可以互相高效沟通。

2021年11月月，三星响应美国政府号召宣布在美国德州投资170亿美元建立S2-2晶圆厂。

此前的S2-1工厂最高只有11纳米，S2-2厂可以到7纳米，预计2023年年初投产。

特斯拉的二代FSD芯片应该就在S2-2厂代工。

台积电在美国也在建厂，不过地址在亚利桑那州的大凤凰城，且在2024年底才能投产。

02

详解 HW 4.0，特斯拉第二代 FSD 究竟实力几何？

特斯拉HW4.0正面PCB如上图，Green在推特上说二代FSD的CPU内核由12个增加至20个，运行频率在1.37GHz-2.35GHz之间。

初代FSD使用了12个ARM Cortex-A72 CPU内核。

A72 是 ARM 在 2015 年推出的架构，性能大约为6.1-6.5DMIPS/MHz，最高运行频率差不多也是2.4GHz，像后来推出的A76、A77、A78最高运行频率可以达到3GHz以上。

从搭载CPU的性能来看，这也反证特斯拉HW4.0使用的还是2015年的 A72。

按初代频率2.2GHz计算，20内核A72的算力是20*2.2K*6.5=286K，与英伟达Orin的12核心 A78AE比稍微低一点，Orin是300K DMIPS。

与HW3.0 相比，HW4.0一个明显的区别是HW4.0元件更多。

HW4.0上下还各多了24路供电，尤其下面的12路供电，电感体积颇大，并联的钽电容阵列也颇为壮观（大概率是松下的高精度钽电容）。

HW3.0的供电只有4路，HW4.0则多了20路。我个人推测是因为二代FSD的功率大幅度增加了，估计每片二代FSD的功率是80-90瓦，甚至有可能是100-120瓦，否则没必要增加这么多路供电。

这同样也反证了二代FSD采用的是7纳米工艺。

为什么这么说？

这实际上与电脑主板供电类似。

上图是典型的电脑主板，完整的CPU供电设计一般都需要包含上述部分。

PWM芯片起到总控制作用，每一相完整的供电都是由：

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）等构成

电脑主板供电和车载运算系统供电是完全相同的：一般是开关电路。

开关电路是控制开关管开通和关断的时间和比率，维持稳定输出电压的一种供电系统，主要由电容、电感线圈、MosFET场效应管以及PWM脉冲宽度调制 IC 组成。

这一电路系统发热量低，转换效率高，而且稳压范围大、稳压效果好。

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。

多相供电的好处很多：

提供更大的电流；

降低供电电路的温度，因为电流多了一路分流，每个器件的发热量自然减少了。多相供电电路可以非常精确地平衡各相供电电路输出的电流，以维持各功率组件的热平衡；

利用多相供电获得的核心电压信号也比单相的来得稳定。

但多相供电的缺点是成本较高，而且对布线设计、散热的要求也更高，因此功率越大的产品所用的供电相数越多。

特斯拉使用了24相供电（估计两颗FSD是18路，6 路是显存的），尽管采用了水冷，推测两颗FSD的功率仍然有大约150-200瓦。

而Orin是多少呢？顶配64GB的Orin AGX最大功率为60瓦。

与HW3.0不同，HW4.0的背板多了8颗内存，FPGA代号为D9ZPR，实际型号是MT61M512M32KPA-14 AAT:C，特斯拉不惜血本，用上了最顶级的GDDR6。

GDDR是Graphics Double Data Rate的缩写，为显存的一种。

GDDR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。

一般来说，GDDR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，更适合搭配高端显示芯片。

GDDR则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。

目前最强的消费级内存是2020年英伟达携手美光推出的GDDR6X。

不过和AI训练用芯片普遍使用的HBM2内存还是差距明显，当然了，HBM2 价格远高于GDDR6X。

车载领域目前都是LPDDR，特斯拉又开创先河：第一次在车载领域用 GDRR。

为什么之前没有车企使用？

一是算力需求不高；二是GDDR功耗高，用于车载领域并不适合。

不过特斯拉不在意，台式机的GPU都敢放在车里，更不用说功耗略高的GDDR了。

LPDDR参数

GDDR6参数

GDDR6最高运行频率远高于LPDDR5，最高可达1750MHz，传输速率大约是12800MT/s，是LPDDR5的两倍，代价是——功耗也差不多是 LPDDR5 的两倍。

特斯拉不惜血本，用了16 GDDR6，总计32GB，仅此一项成本就有大约200-250美元，HW3.0则是8颗LPDDR4，总容量16GB，估计要20美元。

Flash存储方面，HW3.0是东芝的THGAF8G8T23BAIL，这是32GB的UFS，不过是较为陈旧的UFS2.1标准。HW4.0改用三星的KLUDG8J1ZD，容量提高到128GB，但依旧是UFS2.1标准。

03

二代FSD的算力有多高？

对于特斯拉这种One Shot型的NPU，增加算力就是增加晶体管数量，同样的Die大小就要提高密度。

二代FSD的Die面积看起来差不多大小，考虑到A72的核心增加到了20个，也会占用部分Die面积，估计算力最多提高三倍，也就是216TOPS，仍然低于Orin。

不过FSD的SRAM容量比较足，这是特斯拉一贯特色，二代FSD的实际算力和理想值会比较接近。

左边是HW4.0，右边是HW3.0

上面一层是座舱车机，下面一层是智能驾驶

单从接口看，HW4.0至少有两个以太网接口，从连接器判断是标准的单对线车载以太网，不是早期的EAVB以太网。

在两片FSD下面似乎有两片车载以太网物理层芯片，应该是较新的 88Q2112。

新增以太网接口正是为了对接特斯拉自己开发的4D毫米波雷达，传统毫米波雷达用CAN或CAN-FD连接，4D毫米波雷达信息量大，需要用百兆以太网。

板子中间最下方可能是以太网交换机，HW3.0是Marvell的88Q6321。

HW4.0显然不会在使用这种相对落后、非严格车规以太网芯片。

据推测，HW4.0应该换成了性能较为先进的博通BCM8956X或BCM8947X，也有可能是来自中国台湾瑞昱，因为车机板上的以太网交换机正是瑞昱的产品。

左图是HW3.0的智能驾驶接口。右图是HW4.0，上面一层是HW4.0的智能驾驶的接口，座舱有两个显示屏输出接口。

智能驾驶方面：

红色作为预留接口；

蓝色代表驾驶员行为监测。

白色为连接两个后向摄像头；

黑色为前视摄像头，可能两个都是500万像素。

我个人推测，特斯拉HW4.0减少了一个前视摄像头，增加了一个后向摄像头。

特斯拉用了两片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。还有一片可能是2路解串行。

HW3.0则是两片德州仪器的DS90UB960和一片DS90UB954，尺寸明显比美信的要小。

其余地方差别不大，仍然是Spansion的64MB Nor Flash做Boot Loader。

电源管理似乎还是美信的MAX20005。U-BLOX的GPS被取消了，换成了更高级的三波段GPS。

这是HW4.0的车机部分，将CPU与GPU合二为一，放在一张PCB板上。

车机背板，无线通信模组还是AG525R-GL，蓝牙与WiFi还是LG INNOTEK的ATC5CPC001。

总结一下，HW4.0与HW3.0相比，进行了如下的更新：

（1）HW4.0比HW3.0的面积更大，集成度更高。例如HW4.0的车机部分，将CPU与GPU合二为一，集成在一张PCB板上；

（2）内核部分升级不大，HW4.0 CPU内核从12个增加到20个，最大频率2.35GHz，默认频率1.37Ghz，TRIP内核数量从2个增加到3个，最大频率2.2GHz。

（3）HW4.0 NPU芯片封装面积增大，供电部分加强，HW4.0功耗大概是HW 3.0的2倍；

（4）HW4.0开创先河，在车载领域率先使用GDDR，HW4.0将显存升级到16G GDDR6每核心，超过HW3.0每核心8G LPDDR4，推测FSD整体算力得到3-5倍提升；

（5）在域控模块的PCB板上，摄像头接口增加：由HW 3.0的9个接口增至12个摄像头接口。具体来说，由原来的前置三目摄像头变为了双目，布局为：2个侧视摄像头，1个前摄像头、1个倒车影像摄像头、4个侧向ADAS摄像头以及座舱内的1颗摄像头，一共11颗，还有1颗备用摄像头。前向感知摄像头从120万像素提升到了500万像素。

（6）GPS模块升级，使用了三频GPS天线模块，新增L5频率，以提升定位精度；

（7）新增了毫米波雷达接口以及雷达加热器；

（8）HW4.0主板整体采用对称设计，配置均为双备份；

总体而言，HW4.0的升级主要集中在FSD芯片和传感器架构。

英伟达Orin是2019年12月推出，特斯拉的二代FSD估计是2020年开始设计。

两相对比，谁更优秀，相信聪明的读者已有答案。

审核编辑 ：李倩