如果您对即将推出的特斯拉FSD硬件（HW）4.0有所了解，那么您对FSD HW 3.0有何看法？

让我们从结论开始：两代FSD之间存在巨大差异，尤其是在底层硬件方面。

特斯拉FSD（HW3.0）配备了安森美AR0136AT的图像传感器，是2015年的产品，只有1.23百万像素。

新一代FSD（HW4.0），如果不出意外，将首先安装在Cybertruck上，该卡车在批量生产中一直被推迟。其中最大的变化是图像传感器从安森美的AR0136AT改为索尼的IMX490，像素增加到543万。

IMX490具有2896（H）x 1876（V）像素，1/1.55型背照式堆叠式CMOS图像传感器，AD10位40fps，AD12位30fps，2280mV的高灵敏度，动态范围为120dB，可扩展至140dB。AR0136AT为1280*960像素，光学尺寸为1/3，IMX490是AR0136AT的两倍。

大幅面光学器件的好处是双重的。

首先，成像更好。因为更大的传感器可以接收更多的光。光线越多，成像越好，信噪比越高。

其次，更大的传感器更容易获得广角。即使是安森美在2022年CES上推出的830万像素图像传感器AR0820AT，光学尺寸也只有1/2，仍然没有索尼的IMX490那么大。

「有效范围」

图像传感器像素的增加最直接的性能提升是有效范围的增加。

当然，在某种程度上，有效范围也可以解释为制造商自己的话。这是因为没有第三方组织来测试“有效范围”。但业界目前有一个标准：对于大型车辆，范围误差不超过5%的续航里程是有效续航里程。

不太精确地说，如果辅助驾驶系统识别卡车的有效范围是100米，那么识别成人的有效范围约为10-20米，识别高达80厘米的儿童的有效范围约为8-10米。

所有制造商都根据识别大型车辆的有效范围进行广告宣传，几乎没有参考意义。

与有效范围的相关性最高的是图像传感器像素。Mobileye早期的一篇论文对此进行了详细的描述，如果你有兴趣，可以点击这里阅读全文：https://www.cs.huji.ac.il/w~shashua/papers/IV2003.pdf

这里我只说结论：安装高度为0.3米、水平视场为47度的0.3百万像素摄像头，卡车识别的有效范围约为44米，1.3M像素的有效范围约为180米，身高不超过80厘米的儿童只有约18米。

使用5.43百万像素的摄像头，有效射程可以达到80-90米。安全级别大大提高。索尼的 IMX324 图像传感器，7.42 M 像素，水平 FOV 为 32 度，可以清楚地看到 160 米外的限速标志。

通常，主摄像头的水平FOV为40-50度，长距离的FOV为25-35度。FOV越宽，有效范围越近，但最重要的因素是图像传感器的像素。

「三摄像头到双摄像头甚至单摄像头」

传感器光学尺寸大的优点是可以获得更广泛的图像信息。

索尼IMX490的另一个好处是其广泛的垂直范围。特斯拉目前使用的AR0136AT是4：3格式，这是一种较旧的设计。考虑到显示器的显示比例一般为4：3格式，AR0126AT并不是专门用于智能驾驶的，毕竟是2015年的产品。

虽然最近OV和Onsemi的8.3 M像素图像传感器都是16：9的比例，但只有索尼的IMX490接近3：2的比例。索尼的设计考虑到了交通信号灯的高度并努力覆盖它们，而OV和Onsemi的设计则试图水平覆盖它们，因为光学尺寸不够大，所以他们选择了16：9格式。

特斯拉是三摄像头设计，之所以这样是因为视场不同，覆盖范围也会不同。为了覆盖更大的范围，需要三个摄像头。特斯拉有三个35/50/120度的FOV。120度相机是超广角，需要校正图像畸形。

考虑到IMX490的超长和超广覆盖范围，可以将35/50度的两个摄像头合二为一。即使 IMX490 使用 50 度 FOV，其有效范围和宽度覆盖范围也远远超过 30 度 FOV 和 50 度 FOV 的 AR0136AT。

特斯拉一直注重成本，未来很可能从三个摄像头变成两个摄像头甚至一个摄像头。即使 IMX490 的 FOV 为 50 度，其覆盖宽度也接近 120 度 FOV 的 AR016AT。

那么索尼的IMX490有什么了不起的呢？例如，十字路口的一些交通信号灯使用LED标志，一些警告标志也使用LED显示屏。

由于人眼视觉的持久性，我们看不到两个LED标志之间的区别。但是图像传感器不同。如果图像传感器的帧速率与LED显示的帧速率不同，则会出现闪烁。同时，LED的高亮度会特别敏感，导致相机无法正常工作。

目前的常规做法是检测LED显示屏并将其滤除。但是，有时LED信号显示的信息非常重要，无法过滤。

索尼、OV和安森美都开发了相应的解决方案。索尼是第一个成功开发它的人。OV和安森美在他们的8.3 M像素上也有此功能。其中，索尼和OV的技术路线相同，而安森美半导体是原创技术。索尼不需要后端ISP的配合，只有传感器才能实现LED标志的识别。

「特斯拉FSD HW 4.0芯片的猜想」

如果特斯拉继续HW3.0设计，5.36 M像素将需要至少1000TOPS的AI计算能力，高于Nvidia的Orin。考虑到成本因素，特斯拉的第二代FSD芯片很可能不会这样做。

第二代FSD或HW4.0可能只使用5.36 M像素用于前置主摄像头，其余5个仍然是1.23 M像素或升级到2 M像素。即便如此，初步估计特斯拉的第二代FSD芯片至少需要400TOPS的AI算力。

特斯拉的卷积算法，AI其实根本没有AI，它依靠的是计算蛮力。如果像素加倍，计算能力至少需要增加 3 倍。

做自动驾驶芯片就像积木，主要门槛是资本门槛。特斯拉在第一代FSD芯片中大方承认，除了NNA是AI油门踏板外，其余都是从第三方IP购买的，比如ARM的CPU、ARM G71的GPU、Arteris的片上互连等。

特斯拉NNA的裸片面积为47.54平方毫米，主MAC有9216个阵列，其中大部分交给SRAM存储器。这是特斯拉一贯的设计。2021年特斯拉技术日上发布的Dojo芯片也是如此。其中大部分都给了SRAM存储器，因为对于AI操作来说，主要瓶颈是存储，而最有效的解决方案是增加SRAM容量。

但缺点是SRAM存储器占用了大量的芯片面积，面积与芯片的成本成正比。其次，SRAM很难使用先进的工艺来增加密度和减少面积。

三星的14nm SRAM位单元尺寸为0.049平方微米，7nm为0.026平方微米。在逻辑元件方面，三星的14nm晶体管密度为3250万个晶体管/mm2，而7nm 7LPE工艺已提高到9530万个晶体管/mm2，增长了近3倍。

只需增加MAC和SRAM容量的数量即可轻松获得400TOPS的算术能力，而无需太多技巧。对于三星的7nm工艺，裸片面积需要增加约100平方毫米。

特斯拉的第一代FSD芯片为260平方毫米，第二代FSD芯片预计为300平方毫米，成本预计增加40-50%。

「为什么特斯拉选择三星作为第二代FSD芯片代工厂」

原因很简单。一是台积电价格高，运力紧张。与此同时，特斯拉已经与三星合作，第一代FSD芯片在三星位于德克萨斯州奥斯汀的工厂生产，特斯拉总部已经在2021年搬到了奥斯汀。凭借位于同一城市的优势，合作和沟通更加方便。

三星的代工业务属于系统 LSI 部门。LSI部门的财务数据是公开的，但尚未向公众公布铸造业务的财务数据。铸造厂是系统LSI部门的主要业务，但不是全部。

三星系统LSI部门的主要客户包括三星的内置手机等芯片，逐年下降，2021年下降约50%。

有些人可能会说利润率低是因为是内部客户，但这实际上不是真的。三星系统的LSI部门在2020年的营业利润率将达到11%，但随着2021年更多外部客户的加入，预计营业利润率将降至7%。

显然，内部客户贡献了更多的利润，对于外部客户来说，三星正在以极低的价格与台积电竞争，同样的7nm，三星的价格可能不到台积电的1/3甚至1/4。

当然，如果特斯拉选择三星，就不能选择5纳米工艺，因为三星的5纳米并不比7纳米好多少，而且功耗也很高。特斯拉选择了三星，而且只能选择7纳米，因为工艺比较成熟。

为响应美国政府的号召，为了贴近主要客户英伟达和高通，三星于 2021 年 11 月正式宣布将投资 170 亿美元在德克萨斯州建设 S2-2 晶圆厂。

此前的S2-1工厂最高只有11纳米，而S2-2工厂可以提供7纳米工艺，预计2023年投产。特斯拉的第二代FSD计划在S2-2中生产。

在S2-2工厂正式投产之前，特斯拉可能不会推出FSD HW 4.0，更不用说Cybertruck了。这也是为了最大限度地延长FSD HW 3.0的生命周期。如果你不急于购买特斯拉，你也可以等待FSD 4.0的发布。