到目前為止,來自Nvidia、Mobileye與NXP等芯片供貨商的信息,似乎顯示他們各自的自動駕駛車輛平臺概念(以及他們打算如何實現)大不相同;有鑒于人人都會利用他們現有的、以及他們認為可以擊敗對手的東西來搶占市場地位,這可以理解。

不過值得注意的是,對汽車原廠以及一線汽車零組件供貨商來說,他們面臨的挑戰是一樣的:車子里的電子控制單元(ECU)數量越來越多,自動駕駛車輛內有各種傳感器,所收集的傳感數據需要被處理、分析并融合,還有安全性問題──聯網汽車的罩門。

那些挑戰與先進的視覺處理技術、深度學習、地圖繪制等等功能息息相關,也會影響新系統架構對處理器性能的需求。

20160612-IC-1這會是Google自動駕駛車輛里面的模樣嗎?(來源:Kalray)

所以,這里有一個價值6,400萬美元的問題──今日的汽車廠商以及一線汽車零組件供貨商,都已經知道2020年的自動駕駛車輛系統架構了嗎?

法國新創IC設計公司Kalray的執行長Eric Baissus最近接受訪問時,對以上問題的回答是:他們不知道,或者說還不知道;而這也是為何這家新創公司認為,其配備288個VLIW核心的大規模平行處理器數組(Massively Parallel Processor Array,MPPA),已經來到了進入市場的好時機。

Kalray最初是為法國的原子能委員會(CEA),開發核子彈模擬所需的極限運算技術;而該公司現在則是鎖定關鍵性嵌入式市場(例如航天),還有云端運算。

Baissus認為,自動駕駛車輛也屬于關鍵性嵌入式市場的一部分,因為這類車輛需要吸收大量來自車外、車內各個部位的數據,快速進行處理、然后用以快速做出決策;他表示,因此汽車產業:“需要可處理多域功能整合(multi-domain function integration)還有能以超高水平執行處理任務的新一代處理器。”

當然,所謂的“眾多核心(manycore)革命”已經展開;不過Baissus表示:“還沒有人成功設計出大規模平行、擁有超過100顆核心的‘超級計算機單芯片’。Kalray最新一代的288核心處理器Bostan,整合了16個各自有17顆核心的處理器叢集,配備2MB共享內存(SMEM)、數據 傳輸速度每秒80GB,并有16個系統核心。”

此外,Bostan也是能因應關鍵時刻的網絡單芯片,支持高速以太網絡接口(8x1 GbE~10GbE)。該芯片并配備高速加密與解密,以及與GPU/FPGA加速器的簡易鏈接功能。

因此該MPPA架構能提供DSP類型的加速,具備省電、時序可預測(timing predictability)、多域支持(舉例來說,不同的處理器叢集可以執行車內不同部分所采用的不同嵌入式系統),以及可擴展的大規模平行運算(內部處理器能被結合在一起以因應系統的復雜性)。

20160612-IC-2Kalray 的MPPA芯片架構(來源:Kalray)

這種為自動駕駛車輛打造的“超級計算機單芯片”,跟Nvidia的Drive PX平臺豈不是很像?Nvidia將Drive PX稱為“世界最先進的自動駕駛車輛平臺”,號稱該平臺結合了深度學習、傳感器、環景視訊等等功能。

而對此Baissis解釋,兩者之間的不同點有二:首先,Kalray的解決方案是“可認證(certifiable)”的:“我的意思是我們能證明決定論(determinism),并能保證時序;在高性能運算中,1秒的延遲是可以接受,但在關鍵性嵌入式市場──例如航天與汽車──僅10毫秒(millisecond)的延遲都可能致命。”

其次,他表示工程師若要使用Nvidia的芯片需要懂CUDA,但:“我們的芯片能利用標準工具以及Linux執行標準的C/C++程序代碼;”汽車廠商已經有很多C語言寫的舊程序代碼以及算法,就算汽車廠商轉向采用新的自動駕駛車輛平臺,舊程序代碼仍然很重要。

并不只有Nvida預期未來的汽車會需要更多處理性能,另一家芯片廠商Mobileye也在最近“預發表”了EyeQ5處理器,并承諾在2018年可提供芯片工程樣本。

EyeQ5采用先進的10納米或以下FinFET制程進行設計,將配備8個多線程處理器核心,以及18個Mobileye新一代視覺處理器核心;該公司表示,EyeQ5能執行每秒12 Tera次運作,同時間能將功耗控制在5W以下。

而包括Baissus在內的所有人都不敢小覷Mobileye;不同于Nvidia的Drive PX被很多產業觀察家視為自動駕駛車輛的“測試平臺”,Mobileye追隨了商業市場在需求

更高處理性能之余、也要求更低功耗水平的趨勢;藉由利用已經證實的視覺處理算法,EyeQ5將數據融合──結合20個外部處理器如攝影機、雷達、光達──囊括在單芯片中。

但EyeQ5能掌管自動駕駛車輛內部的ECU嗎?對此一位Mobileye發言人解釋,EyeQ5不只支持數據融合,也能執行決策,但決策的付諸行動則是在其他方面執行──也就是汽車廠商所選擇的低端ECU。

而Kalray對其眾多核心處理器的角色定位,與Mobileye與Nvidia略有不同。Baissus表示,在傳感器以及機器學習算法方面,已經有很多對自動駕駛車輛來說很必要的進展:“但在處理器領域則還沒有實際作為;”這也是他看到的機會所在。

Baissus認為,新一代的自動駕駛車輛處理器需要執行超越數據融合的功能:“它們必須更像是開放性平臺;”而他期望能提供一個自動駕駛車輛的開放性處理中樞──可稱之為“超級ECU”。這種超級ECU能在單芯片上提供跨領域的整合功能,為包括傳感、學習、安全性、網絡與成本等關鍵元素帶來更好的成果。

未透露廠商名稱,Baissus表示有領導汽車大廠以及一線汽車零組件供貨商,正在采用Kalray的平臺打造第一輛自動駕駛車原型,但他也坦承,目前自動駕駛車輛架構還不夠成熟;不過,透過與多家主要廠商的合作,他期望能夠了解更多車廠的需求,以有助于該公司定義下一代的自動駕駛車輛解決方案。而Baissus也不排除將MPPA架構授權給其他車用芯片廠商。