分析特斯拉AP3.0（FSD版）域控制器（上）

目前严格意义上称得上域控制器的恐怕只有奥迪A8的zFAS和特斯拉的AP3.0了，其余很多域控制器实际只是虚拟机。有以太网总线的才称得上是真正的域控制器，域控制器的核心是输入系统和以太交换机。

上图为特斯拉AP3.0硬件板

单芯片价格估计为5000人民币，估计整块板子成本大约在7500-8500人民币之间（价格跟接插件关系巨大，接插件是除芯片外最贵的零组件，名厂的高端产品价格高于普通芯片），选装价则是5.6万人民币，也有可能FSD的价格远高于我估计的价格，以特斯拉低于百万的量，这颗FSD价格最少也是1500一片，非常昂贵。从照片看PCB 是美国TTM的作品，AP3.0应该和以前一样也是由全球第一大笔记本电脑代工厂台湾广达在上海松江的工厂代工。

先说一些外围和非核心元件，LPDDR4是美光供应的，根据第一行序列号，这是一颗 2018 年第二周生产的颗粒（8表示2018，B 表示第 4 周，镁光只在双数周进行颗粒封装），然后这是一颗 D-Die 颗粒（D 代表 D-Die，属于镁光产品线中性能相对一般的型号）， 77 分别代表芯片生产地和封装地，7 代表中国台湾（5 代表中国大陆）。D9WCF对应型号为MT53D512M32D2DS-046AAT，53 代表这是一颗  LPDDR4 颗粒；D 代表1.1V 的工作电压；512M 表示单颗颗粒的容量为 512MB；32 表示单颗粒位宽为 32bit，D2 表示这款颗粒是双层封装，也就是单颗体积里面有两颗 512MB 的颗粒，总容量 1GB；DS 是包装编号；046表示这款颗粒的工作频率是 2133MHZ；第一个 A 表示Automotive，车用颗粒；后面的 AT 表示 Automotive Temperature。

GPS模块是NEO-M8L-01A-81，水平精度圆概率误差(CEP)为2.5米，有SBAS辅助下是1.5米，接收GPS/QZSS/GLONASS/北斗，CEP和RMS是GPS的定位准确度(俗称精度)单位，是误差概率单位。就拿2.5M CEP说吧，意思是以2.5M为半径画圆，有50%的点能打在圆内，也就是说，GPS定位在2.5M精度的概率是50%，相应的RMS（66.7%）2DRMS（95%）。当然很多商家为了参数好看，只给出CEP。实际95%概率情况下是6米精度，有SBAS辅助95%概率是3.6米精度。已经远超一个车道了。冷启动26秒，热启动1秒，辅助启动3秒。内置简易6轴IMU，刷新频率20Hz，量大的话价格会低于300元人民币。

UFS是东芝的新产品，2018年中期才量产，标准的车规级UFS，AEC-Q100 2级标准，容量32GB，比某些复杂的车机还低，特斯拉的算法模型应该不大。MAX20025S是给内存供电的，S512SD8H21应该是Boot启动。

特斯拉板子的右边从上到下依次是窄FOV摄像头、鱼眼摄像头、A柱左右摄像头、B柱左右摄像头、主摄像头、车内DMS摄像头、后摄像头、GPS同轴天线。左边从上到下依次是第二供电和I/O（应该是车身LIN网络），以太网诊断进、以太网诊断出、调试USB、烧录、主供电和I/O（底盘CAN网络）。

特斯拉用了3片德州仪器的FPD-LINK，也就是解串行芯片，解串行芯片都是一对的，加串行一般在摄像头内部，解串行在控制器PCB上。两片DS90UB960，与其对应的可以是 DS90UB953-Q1, DS90UB935-Q1,DS90UB933-Q1, DS90UB913A-Q1。DS90UB960拥有4条Lane，如果是MIPI CSI-2端口，每条Lane带宽可以从400Mbps到1.6Gbps之间设置。

   这里需要说明一下摄像头的数据格式，通常由RAWRGB、YUV两种。YUV常见的有三种级YUV444，YUV422和YUV420。计算带宽的公式对RAW RGB来说是像素X帧率X比特X4，比如一款摄像头输出30Hz，200万像素，那么带宽是200万x30x8x4，即1.92Gbps，这个带宽太宽了。YUV444是像素X帧率X比特X3，即1.44Gbps，YUV422是像素X帧率X比特X2，即0.96Gbps，YUV420是像素X帧率X比特X1.5，即0.72Gbps。ADAS通常对色彩考虑不多，YUV420足够。除车载外一般多采用YUV422。

上图为DS90UB960的典型应用图，即接4个200万像素帧率30Hz的YUV444数据，或者4个200万像素帧率60Hz的YUV420数据。后者可能性更大。DS90UB954是DS90UB960简化版，从4Lane减少到2Lane。与之配套的一般是DS90UB953。推测特斯拉的车内驾驶员状态监测用这颗芯片，因为摄像头的LVDS输出不适合远距离传送，基本上摄像头都要配备一个解串行芯片，将并行数据转换为串行用同轴或STP传输，这样传输距离远且EMI电磁干扰更容易过车规。

上图为英伟达的Pegasus框架图，没有采用德州仪器的解串行，而是采用美信的GMSL。两者非常类似。英伟达用了4片美信的GMSL，每片再连4颗摄像头，美信可能为英伟达定做了GMSL解串行芯片，目前美信最高等级的GMSL芯片是MAX9296，摄像头里对应的芯片为MAX9295。最高带宽为12GBps，只能对应两个800万像素。德州仪器量产芯片中，最高就是DS90UB960，只能对应6Gbps带宽。Pegasus里用的应该每片带宽高达24Gbps，价格应该非常惊人。不过可以对应16个800万像素摄像头。

这是一种典型的自动驾驶试验车型摄像头架构，采用4个200万像素的AR0231加美信的MAX96705串行器，到1个MAX9286解串行。采用2个800万像素的AR0820加美信的MAX9295串行器，到1个MAX9296（这款芯片也非常罕见，市面上几乎买不到）解串器。能处理这6路18Gbps带宽的单片ASIC非常罕见，需要两片ASIC级联，不过单片FPGA也能胜任。

这里我们可以看出，GMSL加MIPI CSI-2对应高像素ADAS的应用，抢占了市场，一直强调更高性能的以太网很少有人用。这就是MIPI（LVDS，MIPI是LVDS协议的一种）与以太网的竞争。

以太网的优势是带宽更高，可靠度比LVDS要两个数量级，链路层协议非常周全，安全性、延迟等要好过LVDS，总线拓扑更灵活，更容易桥接交换。但是对汽车工程师业来说，车载以太网是全新的概念，工程师需要很长的时间来摸索熟悉，而MIPI已经非常成熟，几乎垄断车载摄像头市场，工程师们对其应用非常熟悉，开发周期短很多。站在以太网这边的厂家主要是Marvell、博通、瑞萨和NXP以及大部分传统网络通信厂家。站在LVDS这边则有德州仪器和美信，只有这两家能玩转解串行。

以太网领域超过10Gbps带宽的Phy厂家屈指可数，最常见的就是 Aquantia，它以万兆网卡出名，一张网卡要价130美元。Marvell在2019年5月以4.52亿美元的价格收购了该公司，看好未来车载10Gbps带宽的Phy市场。

下篇分析特斯拉域控制器的核心架构。

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