如果你對即將在明年登場的特斯拉新一代 FSD 有所瞭解，又如何看待如今老一代的 FSD 呢？
先說結論，兩代 FSD 間的差異巨大，特別是基礎硬體——既無法透過簡單的物理升級完成，更不用說 OTA 了。
目前這一代特斯拉 FSD（HW3.0），影象感測器為安森美的 AR0136AT，這是 2015 年的產品，畫素僅有 123 萬畫素。
新一代 FSD（HW4.0)，不出意外的話，首先會搭載在不斷推遲量產的 Cybertruck 上，其中最大的變動之一就是影象感測器由安森美的 AR0136AT 變為索尼的 IMX490，畫素增加到 543 萬。
IMX490 畫素為水平 2896*垂直 1876，1/1.55 即 10.36 毫米，ADC 10 位元幀率為 40 幀，ADC 12 位元幀率為 30 幀，靈敏度為 2280mV，動態範圍為 120 分貝，可擴充套件為 140 分貝。
AR0136AT 為 1280*960 畫素，1/3 光學尺寸，IMX490 是其兩倍大，也就是攝影界常說的「底大一級壓死人」。這裡的「底」指的是感測器的光學尺寸。
光學尺寸大，好處有兩點：
首先，成像更好。因為更大的感測器能接收到更多的光。光越多，成像也越好。信噪比越高。
其次，更大的感測器更容易獲得廣角。所謂長焦易得，廣角難求。即便是 2022 年 CES 大展時安森美推出的自動駕駛用 830 萬畫素影象感測器 AR0820AT，其光學尺寸也只有 1/2，仍然沒有索尼的 IMX490 大。
01、「有效距離」的數字遊戲
影象感測器畫素的提高，最直接的效能提升是有效距離的提升。
當然，某種程度上，有效距離也可以理解為廠家的自說自話。這是因為全球還沒有第三方機構來檢測「有效距離」。但業內目前有一個標準：即針對大型車輛距離誤差不高於 5% 的距離為有效距離。
不太精確地說，如果輔助駕駛系統識別卡車（幾個畫素即可）的有效距離是 100 米，識別成人的有效距離大約是 10-20 米，識別身高不超過 80 釐米小孩（需要幾十個畫素甚至上百個畫素）的有效距離大約是 8-10 米。
所有廠家都是按識別大型車輛的有效距離來進行宣傳的，這幾乎沒有任何參考意義。
有效距離關聯程度最高的就是影象感測器畫素。Mobileye 早年的一篇論文對此有詳細描述（有興趣可點此閱讀全文：https://www.cs.huji.ac.il/w~shashua/papers/IV2003.pdf），在這裡我只說結論：
一個 30 萬畫素，安裝高度 1.2 米，水平 FOV 為 47 度的攝像頭，識別卡車有效距離大約為 44 米，130 萬畫素大約為 180 米，識別身高不超過 80 釐米的小孩的有效距離大約只有 18 米。
如果是 543 萬畫素的攝像頭，有效距離可以達到 80-90 米。安全程度大大增加。
索尼的 IMX324 影象感測器，在 742 萬畫素，水平 FOV 為 32 度的情況下，可以看清 160 米外的限速標誌牌。
通常，主攝像頭的水平 FOV 是 40-50 度，針對長距離的攝像頭 FOV 是 25-35 度。FOV 越寬，有效距離就越近。反之就越遠，但最主要的因素還是影象感測器的畫素。
02、三攝變雙攝甚至單攝
如上圖，感測器光學尺寸大的好處，是可以獲得更寬廣的影象資訊。
索尼 IMX490 的另一個好處是其垂直範圍拓展寬。目前特斯拉使用的 AR0136AT 是 4：3 格式，這是老式的設計，考慮到監視器的顯示比例一般是 4：3 格式，AR0126AT 不是智慧駕駛專用的，畢竟它是 2015 年的產品。·
而近期 OV 和安森美的 830 萬畫素影象感測器都是 16：9 比例，只有索尼的 IMX490 是近乎 3：2 比例。
索尼這樣設計主要考慮到紅綠燈的高度，爭取覆蓋到紅綠燈，而 OV 和安森美的設計由於光學尺寸不夠大，因此儘量水平覆蓋，因此選擇 16：9 的格式。
特斯拉是三攝像頭設計，之所以這麼做是因為 FOV 不同，覆蓋的範圍不同，為了覆蓋更大的範圍，需要設定三個攝像頭，特斯拉是 35/50/120 度三個 FOV，120 度的攝像頭屬於超廣角，需要做影象畸形矯正。
考慮到 IMX490 的超長超寬覆蓋，35/50 度雙攝像頭可以合二為一，即使 IMX490 用 50 度的 FOV，其有效距離也遠遠超過 30 度 FOV 的 AR0136AT，同時寬度覆蓋也遠超過 FOV50 度的 AR0136AT。
特斯拉一向注重成本，未來很可能從三攝像頭改為兩攝像頭甚至單一攝像頭，即使 FOV 為 50 度的 IMX490 覆蓋寬度也接近 120 度 FOV 的 AR016AT。
那麼，索尼的 IMX490 究竟有什麼過人之處呢？舉個例子，某些臨時交通路口的交通燈採用的是 LED 指示牌，也有些警示牌採用的是 LED 顯示。
人眼由於有視覺暫留特性，因此看起來別無二致，但影象感測器就不同，如果影象感測器的幀率與 LED 顯示的幀率不同，就會出現閃爍，同時 LED 的高亮度也會特別敏感，導致攝像頭無法正常工作。
目前傳統的做法是檢測到 LED 顯示後將其過濾掉。但有時候 LED 訊號燈顯示的資訊非常重要，不能被過濾。
索尼、OV 和安森美都開發了對應方案，索尼最早研發成功，OV 和安森美在其 830 萬畫素上也有此功能，其中索尼和 OV 技術路線一致，安森美則是獨創技術。索尼不需要後端 ISP 配合，僅靠感測器就能實現對 LED 指示牌的識別。
03、二代 FSD 晶片的猜想
如果特斯拉繼續 HW3.0 的設計，536 萬畫素至少需要 1000TOPS 的 AI 算力，這比英偉達的 Orin 要高。考慮到成本因素，特斯拉二代 FSD 晶片很可能不會這麼做。
第二代 FSD 或者說 HW4.0，可能只有前主攝像頭採用 536 萬畫素，其餘 5 個還是 123 萬畫素或升級為 200 萬畫素。
即便如此，初步預估特斯拉的第二代 FSD 晶片至少需要 400TOPS 的 AI 算力。
特斯拉的卷積演算法，AI 實際毫無 AI 可言，它就是靠計算蠻力，畫素增加一倍，算力至少需要增加 3 倍。
做自動駕駛晶片就像搭積木，主要門檻是資金門檻。
國內新興造車公司很快也會推出自己的自動駕駛晶片。特斯拉在第一代 FSD 晶片裡大方承認，除了 NNA 也就是 AI 加速器，其餘都是購買自第三方 IP，例如 CPU 來自 ARM，GPU 來自 ARM G71，片上互聯來自 Arteris 等等。
至於二代 FSD 的 CPU，很有可能將 A72 換成 A76，也有可能是 A78。
上圖是特斯拉 NNA 裸晶透檢視，一個 NNA 的裸晶面積為 47.54 平方毫米，兩個近 100 平方毫米，這裡面主要的 MAC 有 9216 個陣列，絕大部分都給了 SRAM 記憶體。
這是特斯拉的一貫設計，2021 年特斯拉技術日上的 Dojo 晶片也是如此，絕大部分都給了 SRAM 記憶體，因為對於 AI 運算，最主要的瓶頸就是儲存，最有效的解決辦法就是增加 SRAM 容量。
但不足的是，SRAM 記憶體非常佔裸晶面積，而面積又與晶片成本成正比。
其次，SRAM 很難用先進製程來提高密度縮小面積。
三星 14 奈米的 SRAM bit-cell size 是 0.049 平方微米，7 奈米是 0.026 平方微米。而邏輯元件三星 14 奈米電晶體密度是 32.5 百萬電晶體/平方毫米，7 奈米 7LPE 工藝增加到 95.3 百萬電晶體/平方毫米，提高近 3 倍。
400TOPS 的算力只需要增加 MAC 數量和 SRAM 容量即可輕鬆獲得，不需要什麼技巧。三星 7 奈米工藝，裸晶面積大約需要增加 100 平方毫米。
特斯拉一代 FSD 晶片是 260 平方毫米，預計二代 FSD 晶片要 300 平方毫米，成本估計增加 40-50%。
04、二代 FSD 晶片代工為何選三星
原因很簡單。
首先，臺積電價格高且產能緊張。
其次，三星價格遠低於臺積電且產能充足。同時，特斯拉已經和三星合作過，第一代 FSD 晶片就在三星德州奧斯汀廠生產，而特斯拉的總部也在 2021 年搬到了奧斯汀。
雙方有地利之便，就在同一座城市，合作溝通起來方便很多。
上表為 3 季度全球六大晶圓代工廠收入、毛利率、營業利潤率和稅前淨利率。GolbalFoundries 長期虧損，2021 年 6 月剛在美國上市，2021 年上半年 GolbalFoundries 毛利率剛剛轉正。
三星的晶圓代工業務隸屬系統 LSI 部門，LSI 部門的財務資料是有公開的，但對外沒有公佈過單晶圓代工業務的任何財務資料，晶圓代工是系統 LSI 部門的主要業務，但不是全部。
除了晶圓代工，三星系統 LSI 部門也對外出售晶片，如影象感測器、供貨給奧迪的座艙 SoC 等晶片。三星系統 LSI 部門 3 季度的營業利潤率預計只有 11%，2 季度為 5%，1 季度為負 5%。
考慮到系統 LSI 部門單獨出售晶片的利潤率遠高於晶圓代工，三星晶圓代工業務 3 季度的營業利潤率肯定低於 10%，預計只有 8-9%，與中國臺灣三大代工廠比差距極為明顯，估計 3 季度三星晶圓代工業務收入大約 45 億美元。
三星的晶圓代工業務大而不強，體質很弱。
反觀臺積電，營業利潤率是三星 4 倍。
三星系統 LSI 部門 2019-2021 年晶圓代工客戶分佈
三星系統 LSI 部門主要客戶包括三星內部的手機和其他晶片，呈逐年下滑趨勢，2021 年大約有 50%。
有人會說，因為是內部客戶所以才導致利潤率偏低，實際這種說不對。三星系統 LSI 部門 2020 年營業利潤率有 11%，2021 年更多外部客戶加入，營業利潤率反而下滑了，預計只有 7%。
顯然，內部客戶貢獻的利潤更多，對外部客戶，三星是在極低價與臺積電競爭，同樣是 7 奈米，三星的價格可能不到臺積電的 1/3 甚至 1/4。
特斯拉的晶片出貨量跟手機領域動輒上億比，可以說是微不足道，甚至忽略不計，這就導致特斯拉芯片價格競爭力遠低於高通之類的廠家。
高通和英偉達是三星晶圓代工主要客戶，其他客戶主要是展訊（UNISOC），安霸和韓國廠家等，百度和瑞芯微也有很少量投片，特斯拉佔三星晶圓代工業務的比例估計不到 1%，和展訊千萬級的量比，特斯拉的量太低了。
上表為三大廠 7 奈米工藝效能對比表，英特爾遙遙領先，奈何英特爾不做代工。在效能對比上，臺積電也完虐三星，與英特爾相差無幾。
當然，特斯拉選擇三星，就無法選擇 5 奈米工藝，因為三星的 5 奈米比 7 奈米提升不多，功耗也偏高。特斯拉選擇三星，只能選 7 奈米，工藝更成熟。
為了響應美國政府號召，也為貼近大客戶英偉達和高通，三星在 2021 年 11 月正式宣佈在美國德州投資 170 億美元建立 S2-2 晶圓廠。
之前的 S2-1 工廠最高只有 11 奈米，S2-2 廠可以提供 7 奈米工藝。預計 2023 年投產。特斯拉的二代 FSD 計劃就在 S2-2 廠製造。
在 S2-2 廠沒有正式投產以前，特斯拉大機率也不會推出二代 FSD，更不會推出 Cybertruck。這也是為了儘量延長上一代 FSD 的生命週期。
如果你不著急買特斯拉的話，也可以等等二代 FSD 的釋出。等等黨終將迎來勝利！
