KI für autonomes Fahren: Teslas FSD-Chip vereint CPU, GPU und KI-Prozessor
Nicht nur den schnellsten, gleich den besten Chip für autonomes Fahren will Tesla gebaut haben. Das Design erscheint tatsächlich recht clever.
Im Rahmen eines Analysten-Events zum autonomen Fahren hat Telsa ausführlich seinen ersten selbst entwickelten Baustein für die Steuerung seiner Autos vorgestellt. Der Chip wurde in knapp zwei Jahren entwickelt und trägt den Namen "Full Self Driving" – FSD.
Der Baustein wird in FinFET-Bauweise bei 14 Nanometern Strukturbreite von Samsung gefertigt. Das System-on-Chip wird inzwischen in alle aktuellen Tesla-Modelle ab Werk eingebaut und ersetzt dort das bisher genutzte Xavier-Design von Nvidia.
Tesla zufolge soll der FSD nur 80 Prozent des Xavier kosten, aber insgesamt 21 Mal so schnell bei der Verarbeitung von Sensordaten und den daraus resultierenden Fahrentscheidungen sein. Dabei vergleicht Tesla aber einen Xavier mit zwei FSD, denn zwei dieser Chips sind im neuen Fahrcomputer auf einem Board untergebracht. Bei der Entwicklung stand neben dem Tempo eine geringe Leistungsaufnahme im Vordergrund.
Tesla: "Full Self Driving" Chip (24 Bilder)
Mehr Reichweite in gleichem Gehäuse
Das wirkt sich nicht nur auf die Reichweite der Fahrzeuge aus, sondern dient auch dazu, den neuen FSD-Computer in einem fast unveränderten Gehäuse weiterhin hinter dem Handschuhfach anzubringen. Mit Seitenhieb auf manche Forschungsprojekte sagte Teslas Halbleiterchef Pete Bannon: "Das belegt nicht den halben Kofferraum". Die Nachrüstung älterer Wagen ist also möglich, ab wann und zu welchen Kosten Tesla dies anbietet, steht noch nicht fest. Die bestehenden Teslas von Firmenmitarbeitern rüstet das Unternehmen bereits zu Testzwecken seit Dezember 2018 mit dem FSD aus.
Die wichtigsten Designziele waren eine Rechenleistung von über 50 Teraops (Tops) und unter 100 Watt Leistungsaufnahme für den gesamten Rechner. Herausgekommen sind nun 144 Tops und 72 Watt. Die Entwicklung, die Ende 2016 startete, trägt unverkennbar die Handschrift von Chipdesigner Jim Keller, der Tesla Mitte 2018 verließ um bei Intel anzuheuern. Vor seiner Arbeit bei Tesla hatte er unter anderem bei Apple die ersten A-SoCs designed, und deren Konzept folgt auch der FSD: Bestehende Entwicklung, wie in beiden Fällen ARM-Cores, werden um anwendungsspezifische Einheiten ergänzt.
Eine Milliarde Pixel pro Sekunde
Folglich arbeitet auch der FSD mit 12 Cortex-A72-Kernen mit bis zu 2,2 GHz, die vorwiegend zur Ansteuerung der Datenverarbeitung genutzt werden. Laut Pete Bannon sind die dafür entwickelten Einheiten eigene Entwicklungen, sie sind jeweils auf einen bestimmten Zweck optimiert. Da Tesla-Chef Elon Musk für PKWs die LIDAR-Technik ablehnt, weil sie zu teuer und komplex ist, steht die Verarbeitung von Bilddaten im Vordergrund. Musk sagte: "Jeder, der sich auf LIDAR verlässt, ist dem Untergang geweiht".
Den Anfang der Verarbeitung macht im FSD ein Bildprozessor, der die 24-Bit-Daten der aktuell bis zu acht HDR-Kameras eines Fahrzeugs aufbereitet. Er filtert unter anderem Rauschen und passt die Farbwerte an, um kontrastreichere Bilder zu erhalten. Das läuft mit einer Milliarde Pixeln pro Sekunde (1 GPixel/s), die Videoeingänge des FSP könnten sogar 2,5 GPixel erfassen - Bannon verwies auf künftige Sensoren. Vermutlich wird ein Teil der Bilddaten auch von der GPU behandelt, wozu sie sonst mit 1 GHz takten und 600 GFlops leisten soll, erklärte der Ingenieur nicht weiter.
