科技先锋系列报告63-特斯拉：全自动驾驶FSD系统-20200课件3.pptx

1、科技科技先锋系列报告先锋系列报告63特斯特斯拉拉：全全自动自动驾驾驶驶FSD系系统统 2020年年03月月19日日1特斯拉特斯拉FSD系统：产品迭代系统：产品迭代硬件系统Model S/X安装日期Model 3安装日期AP 1.02014.09AP 2.02016.102017.07AP 2.52017.82017.07FSD 3.02019.032019.04FSD 4.0预计2021.Q3预计2021.Q3特斯特斯拉拉FSD系系统（统（Full Self-Driving）迭）迭代代周周期为期为2年，年，马马斯克斯克预预计计2021年年Q3将推出将推出FSD4.0特斯拉特斯拉自自动驾动驾驶布

2、驶布局局历程历程20132016.072016.10特斯拉FSD（AP HW3.0）问世2019特斯拉AP HW2.5问世特斯拉Autopilot项目 启动2014特斯拉停止与Mobileye合作特斯拉AP HW1.0问世2017特斯拉与英伟达合作推出AP HW 2.0资料来源：特斯拉官网，中信证券研究部，注：2019年公司自动驾驶系统名称由AP更改为FSD2资料来源：特斯拉官网，Teslabros，中信证券研究部。注：2019年公司自动驾驶系统名称由AP更改为FSD经过三经过三代代产品产品迭迭代代，FSD系统系统功功能不能不断断增加，增加，以以保障保障驾驶驾驶者及乘者及乘客客的安全的安全FS

3、D/AP系统系统AP HW1.0AP HW2.0AP HW2.5FSD/AP HW3.0推出使用时间2014.09-2016-102016.10-2017.082017.08-2019.042019-presentGPS和高分辨率数字地图系统具备具备具备具备道路中心驾驶巡航系统具备具备具备具备交通感应巡航控制系统具备具备具备具备防撞提醒紧急避碰及各种警告紧急避碰及各种警告紧急避碰及各种警告紧急避碰及各种警告行车对象识别区分半挂车、汽车、摩托及区分半挂车、汽车、摩托及区分半挂车、汽车、摩托及增增加了加了垃垃圾桶圾桶、车道车道标标志和志和人人人交交通标通标志志的识的识别别功能功能辅助变道指示/信号

4、灯变道指示/信号灯变道指示/信号灯变道指示/信号灯变道自动泊车自动泊车与车位自动平行检自动泊车与车位自动平行检自动泊车与车位自动平行检自动泊车与车位自动平行检测测测测束头灯自动高/低光束头灯自动高/低光束头灯自动高/低光束头灯自动高/低光束头灯避开有车辆车道功能具备具备具备具备感应能力增增强感应强感应增强感应增强感应AP导航具备具备AP导航导航具备AP导航具备AP导航行车记录仪具备具备具备自拍摄像头具备具备具备信号灯及Stop Sign识别及反馈具备具备召唤功能具备具备特斯拉特斯拉FSD系统：产品迭代系统：产品迭代AP HW1.0AP HW2.0AP HW2.5AP HW3.0前置摄像头1均为

5、一个三目摄像头（包括长焦、中焦、广角）前侧摄像头0222后侧摄像头0222后置摄像头1111车内摄像头000仅仅Model 3配制配制毫米波雷达（前置）11（增强版）1（增强版）1（增强版）超声波雷达12121212AP HW1.0AP HW2.0AP HW2.5AP HW3.0前置摄像头NAHW2.0-3.0探测距离一致：长焦为250m，中焦为150m，广角为60m前侧摄像头080m80m80m后侧摄像头0100m100m100m后置摄像头倒车用50m50m50m毫米波毫米波雷雷达（达（前置前置）160m160m170m170m超声波超声波雷雷达达5m5m8m8m3四代产四代产品品感知感知系

6、统系统传感器传感器个个数的数的变变化化特斯拉特斯拉FSD系统：感知系统以摄像头为系统：感知系统以摄像头为主主资料来源：Teslabros，特斯拉官网，中信证券研究部四四代代产产品品感感知知系系统统传传感感器器探探测测距距离的离的变化变化4资料来源：Motortrend，中信证券研究部三目摄三目摄像像头安头安装于装于挡风玻挡风玻璃璃后后资料来源：太平洋汽车网，中信证券研究部侧方后侧方后视视摄像摄像头头安安装于前装于前轮轮翼子翼子板板上上资料来源：OK特斯拉网，中信证券研究部侧方前侧方前视视摄像摄像头安头安装于车装于车辆辆两侧两侧B柱上柱上资料来源：太平洋汽车网，中信证券研究部后视摄后视摄像像头安

7、头安装在装在汽车的汽车的尾尾部部特斯拉特斯拉FSD系统：感知系统以摄像头为主系统：感知系统以摄像头为主5资料来源：特斯拉官网，中信证券研究部前置毫前置毫米米波雷波雷达的达的作用：作用：探探测前测前方较方较远距离远距离的的障碍障碍物，物，用于大用于大雾雾、雨、雨雪天雪天等情况等情况特斯拉特斯拉FSD系统：感知系统之毫米波雷达、超声波雷达系统：感知系统之毫米波雷达、超声波雷达资料来源：特斯拉官网，中国物联网，中信证券研究部超声超声波波雷雷达达作作用用1：探探测测附附近近车车辆辆，降降低低碰碰撞撞风险风险超声超声波波雷雷达达作作用用2：实实现现辅辅助助泊泊车车功功能能6自动驾自动驾驶驶不同不同感知感

8、知方案的方案的对对比：比：摄像摄像头感知头感知方方案价案价格便格便宜，但宜，但对对算法算法要求要求高高自动驾驶：传感器方案对比自动驾驶：传感器方案对比激光雷达600-75000美元信息成本成本优势优势劣势劣势功能功能可以精准得到外部环境 成本高，大雾、雨雪天气效果差，无法获得外 界图像周围环境3D建模红外传感器600-2000美元夜视效果极佳成本高，技术由国外垄 断实现汽车的夜视功能毫米波雷达300-500美元不受天气影响，测量范 无法识别道路指示牌、围广、精度高行人等无法完成视觉识别较高的功能摄像头35-50美元法实现各项功能恶劣条件下，难以测距，成本较成本较低低，可以通过算 会导致失效。测

9、测距距时，时，对算法对算法要要求较高求较高能实现大部分ADAS功能，测距功能对算法要求高超声波传感器15-20美元资料来源：智车科技，中信证券研究部成本低探测距离短，应用局限大侧方超车提醒、倒车提醒不同传不同传感感器方器方案对案对比比7自动驾自动驾驶驶不同不同感知感知方案的方案的对对比：比：摄像摄像头感知头感知方方案价案价格便格便宜，但宜，但对对算法算法要求要求高高自动驾驶：传感器方案对比自动驾驶：传感器方案对比资料来源：方象知产研究院，中信证券研究部VelodyneValeoOusteribeo谷歌谷歌Waymo产品型号HDL-64HDL-32VLP-16SCALA 1OS-1LuxHone

10、ycomb产品类别机械类激光雷达机械类激光雷达N/A机械类激光雷 达N/A激光束激光束（个）（个）64线程线程32线程线程16线程线程4线程线程64线程线程4-8线程线程N/A范围（米）100-12080-100100100-200100120-200N/A功率（W）601287N/A7-10N/A精度2cm2cm3cmN/A3cm4cmN/A价格价格（美元）（美元）750003000080006001200010000-200007500代表应用代表应用 企业企业百度、沃尔沃百度、沃尔沃 XC90、丰田普丰田普 锐斯锐斯诺基亚、微软、诺基亚、微软、腾讯、百度腾讯、百度百度、通用百度、通用Cr

11、uise奥迪奥迪A8N/AN/A谷歌谷歌Waymo不同激不同激光光雷达雷达价格价格及性能及性能对对比比8自动驾自动驾驶驶不同不同感知感知方案对方案对比比：采：采用激用激光雷达光雷达方方案的案的厂商厂商较少较少自动驾驶：传感器方案对比自动驾驶：传感器方案对比资料来源：各公司官网，中信证券研究部厂商车型传感器总数前置摄像头其他摄像头激光雷达激光雷达毫米波雷达超声波雷达特斯拉Model 3221个三目60112谷歌谷歌第四代系统第四代系统21186（自自己研发）己研发）60第五代系统第五代系统40共29个摄像头5（自自己己研研发）发）60蔚来ES 823140512小鹏G320140312奥迪奥迪A

12、8 L321141个个4线程线程512宝马5系 L21210038奔驰L221140412广汽Aion S20050312上汽荣威MARVEL X21060312威马EX6 Plus2014031291.0版版本本：1颗英颗英伟伟达达Tegra+1颗颗 Mobileye Q3资料来源：汽车之家2.5版本版本：2颗颗英伟英伟达达Tegra Parker芯片芯片2.0版本版本：1颗颗英伟英伟达达Tegra Parker芯片芯片3.0版本版本：2颗颗自研自研的的FSD芯片芯片特斯拉特斯拉FSD系统：数据处理单元系统系统：数据处理单元系统10特斯拉特斯拉FSD系统：自研芯片历程系统：自研芯片历程FSD

13、芯芯片从设计片从设计、到到测测试试再到再到量量产共产共历历经经18个月个月资料来源：特斯拉公告，中信证券研究部2017.82018.042018.12第一次试验芯片并成功获得量产合格2016年7月，由于安全事故，特斯拉停止与Mobileye合作，车辆采用英伟达自动驾驶芯片。主要原因为：一方面不满于Mobileye进程缓慢，另一方面不满于Mobileye利用特斯拉车主 驾驶数据来改善芯片算法；2017年12月，马斯克向外界透露特斯拉正在研发自动驾驶芯片，主要原因为英伟达自动驾驶芯片解决方案主要依靠GPU，功耗较大；FSD芯片测试完成测试并改进芯片芯片装车并测试成功2017.122018.0720

14、19.03Model 3生产线安装 FSD芯片2019.04Model S和Model X生产 线安装FSD芯片11特斯拉特斯拉FSD系统系统：3.0版本数据处理单元主板版本数据处理单元主板电 源他 输 入/输接出口接和口其32GB东芝闪存芯片，用于承载操作系统 和深度学习模型镁光 512MB LPDD R4内存控制器 主主板采板采用用完完整整的的双双系统系统冗余冗余：确保在某个功能区发生损坏时，依旧可以正常工作；采采用双用双芯芯片片的的目目的：的：为了图像处理的安全性及准确性，而非增强计算性能，另一块芯片功能为安全冗余、相互对照；视 频 输 出 接 口资料来源：CleanTechnica，中

15、信证券研究部12特斯拉特斯拉FSD系统系统：3.0版本数据处理单元优势版本数据处理单元优势资料来源：WikiChip、第一电动网，中信证券研究部FSD系系统中的数统中的数据据传输传输及及处处理理流流程：程：从从摄像摄像头头信号信号采采集到集到NPU数数据处理据处理摄像头摄像头采采集集 图像信号图像信号图像处图像处理理器器ISPLPDDR 4运运行内存行内存图像信图像信息息存存 储储于于SRAMNPU/GPU/CPU传输速度：25 亿像素/秒处理速处理速度度：10 亿亿像素像素/秒秒缓存宽缓存宽带带：2TB/秒秒总带宽68GB/秒完全无完全无人人驾驶驾驶 的缓存的缓存宽宽带需带需1TB/秒秒达到

16、了达到了最最快的消快的消 费级视费级视频频传输传输 DP1.4标准标准传输速度远远大 于8颗摄像头采 集的数据量内存总带宽可能 是未来限制自动 驾驶的瓶颈特斯特斯拉拉FSD系系统统的的优势优势主主要体要体现现在高在高速速图像图像处处理理、NPU、SRAM三三个方面个方面高速高速的图的图像像处理处理性性能能：图像处理器SIP已达到了最快的消费级视频传输DP1.4标准；团队团队自研自研设设计的计的NPU（神经网络加速器），主要用于图像处理，在集成芯片中空间占比最大，所承担的工作量也最大；SRAM 容量容量：达2TB/秒，远超市场上同类芯片。SRAM主要作用为缓存效果，用于存放NPU的计 算结果。据

17、特斯拉芯片总工程师Pete Bannon透露，实现L5级别无人驾驶其缓存宽带大于1TB秒；以上以上可以可以看看出：出：特特斯斯拉拉采采用的用的是是预装预装硬硬件系件系统统，之之后后通过通过OTA更更新新方式方式获获得越得越来来越多越多的的高级高级功功能能硬件性能硬件性能硬件性能与 行业的对比13特斯拉自研芯片：与市场主流芯特斯拉自研芯片：与市场主流芯片片大小对比大小对比资料来源：CleanTcehnicaFSD芯芯片与市场片与市场上上主流主流芯芯片的片的大大小对比小对比2015年7月，英特尔推出的i7-6700K CPU处理器，面积176mm2，14nm工艺；2018年1月，英伟达推出的Dri

18、ven Xavier自动驾驶芯片，面积为350mm2，16nm工艺；2019年4月，特斯拉推出的FSD自动驾驶芯片，260mm2，14nm工艺；2019年8月，英伟达推出的RTX2080 Ti显卡芯片，面积754mm2，12nm工艺；14FSD芯片实芯片实际际为一为一款款以以N P U 为核为核心心的芯片的芯片资料来源：THEVEGER，WikiChip特斯特斯拉拉FSD芯片封芯片封装装：20*13=260 m m2特斯拉特斯拉FSD芯片外芯片外观观：37.5*37.5=1046 m m2特斯拉特斯拉FSD芯片方芯片方格格图图：NPU空间占比空间占比最最大大特斯拉自研芯片：一款以特斯拉自研芯片

19、：一款以NPU为核心的芯片为核心的芯片CPU：负责FSD系统中通用通用数数据的据的处理处理；GPU:负责FSD系统中的图图像像后处后处理理工作工作，比如：对外描绘出操作界面和图形；NPU：FSD系统中的深度学习和神经网络处 理单元，主要处处理理图像数据图像数据；15特斯特斯拉、拉、Mobileye、英英伟伟达达自动自动驾驾驶芯驶芯片片对比对比Mobileye以以CPU、CVP为主为主特斯特斯拉芯拉芯片片以以NPU为主为主英伟英伟达达Xavier芯片芯片以以GPU、CPU为主为主特斯拉自研芯片：与市场主特斯拉自研芯片：与市场主流流芯片性能对比芯片性能对比特斯拉特斯拉芯片：芯片：主要由3个模块构成

20、（CPU、GPU、NPU），以以NPU为为主主。由于特斯拉未采用雷达视觉 方案，并未包含CVP模块；Mobileye EQ5：主要由4个模块构成（CPU、CVP、DLA、MA），以以CPU、CVP为主为主。其中CVP为 Computer Vision Processor，为Mobileye的优势；英伟达英伟达Xavier芯片芯片：主要由4个模块构成（GPU、CPU、两个ASIC：DLA、PVA），以以GPU、CPU为为主主。其中PVA为Programmable Vision Accelerator，与 EyeQ5的CVP类似；CPU资料来源：WikiChip、Mobileye官网红色红色区域区

21、域均均为为GPU16市场自市场自动动驾驶驾驶主流主流计算平计算平台台及芯及芯片性片性能对比能对比特斯拉自研芯片：与市场主流芯片性能对比特斯拉自研芯片：与市场主流芯片性能对比资料来源：特斯拉、Mobileye、英伟达、华为和地平线公司官网，中信证券研究部计算平台计算平台芯片芯片厂商厂商名称名称平台算力平台算力功耗功耗名称名称算力算力/TOPS功耗功耗/W单位功耗单位功耗 可可提供算力提供算力晶体管数晶体管数制备工艺制备工艺特斯拉特斯拉FSD双芯片双芯片144TOPS72WFSD芯片芯片7272160亿亿14nmMobileyeEye Q42.53Eye Q42.530.83N/A28nmEye

22、Q5125Eye Q51252.4N/A7nm FinFET英伟达Drive AGX 320 TOPSPegasus500WDrive AGX Xaive30301.090亿12nmDrive Orin芯片预计2022年量产Drive Orin200N/AN/A170亿7nm FinFET华为MDC 600双芯片352TOPS300W昇腾31016Tops82.0N/A12nm地平线Matrix40TOPS20WJourney 芯 片4TOPS22.0N/A28nm我们认我们认为为：特：特斯斯拉拉FSD系统系统优优势主势主要集要集中在中在ISP图像处理图像处理速速度、度、N P U 数据处理数

23、据处理速速度、度、S R A M 图像图像数据数据存储上存储上17资料来源：公司官网，中信证券研究部自动辅自动辅助助导航导航驾驶驾驶，优化，优化路路线线资料来源：公司官网，中信证券研究部智能召唤智能召唤资料来源：公司官网，中信证券研究部自动自动辅助辅助转转向向+资料来源：公司官网，中信证券研究部未来升未来升级级后可后可实现实现完全自完全自动动驾驶驾驶特斯拉特斯拉FSD系统：执行并系统：执行并未实现完全自未实现完全自动动驾驶功能，驾驶功能，仍需主动监控仍需主动监控18资料来源：Wind，TechWeb，TrueCars，特斯拉官网，中信证券研究部特斯特斯拉不拉不同同车型车型美美国售国售价价（万（

24、万美美元元）：）：现阶现阶段段FSD价价格为格为7000美元，为美元，为特特斯拉斯拉选选配方案配方案特斯拉车辆价格及特斯拉车辆价格及FSD价格价格资料来源：智能汽车网站42号车库网，特斯拉官网，中信证券研究部特斯特斯拉不拉不同同车型车型国国内售内售价价（万（万元元）：）：现现阶阶段段FSD价格为价格为5.6万，万，为为特斯特斯拉拉选配选配方方案案Mode 3后驱长续航版（进口）Model 3（国产）Model S 100D（长续航版）Model X 100D（长续航版）1501005002019/22019/32019/42019/52019/62019/72019/82019/9 2019/

25、10 2019/11 2019/12 2020/12020/22020/30.200.40.80.61086420Feb-19Mar-19Apr-19 May-19Jun-19Jul-19Aug-19Sep-19Oct-19Nov-19Dec-19Jan-20Feb-20Mar-20Model 3 Standard Range PlusModel S Long Range PlusModel X Long Range PlusFSD价格（右坐标）19资料来源：各公司官网，中信证券研究部国内不国内不同同车型车型辅助辅助驾驶选驾驶选配配价格价格（万（万元）元）不同车型辅助驾驶选配价格不同车型辅助驾驶选配价格6543210特斯拉Model 3蔚来 ES6奔驰 E300L宝马3系奥迪 A4L威马 EX5小鹏 G3理想 one感感谢谢您您的的信信任任与与支支持持！THANKYOU