在自動駕駛領域,數據傳輸帶寬是一個很少有人了解的問題。對于自動駕駛來說,通常有兩種數據傳輸方式:一是傳輸原始圖像和傳感器數據,這樣可以實現超低的延遲,但對帶寬要求很高;或是使用編碼工具和DSP來處理數據,但傳輸延遲會變大。當我們進入第四級(接近自動的)和第5級(完全自動的)車輛系統的開發時,處于對行車安全和響應時間的考慮,必須使用低延遲的方案,這意味著要產生很大的數據傳輸量。
攝像頭捕獲的原始視頻數據量很大:一個1080p60的視頻,每個通道有8位顏色,需要帶寬為0.373GB/s,也就是每臺相機2.99Gbps。而現在汽車上通常有4到8個攝像頭,再加上要預留足夠的冗余,千兆帶寬根本無法滿足數據傳輸需求。
英偉達和Aquantia在今天宣布合作,這意味著Aquantia的網絡控制器和PHYs將被用于英偉達的DrivePX Xavier平臺,以及隨后的Pegasus平臺。而Aquantia的新汽車產品AQcelerate,也將由3個芯片組成,以滿足汽車聯網需求。
對于這三種新芯片,一個是PHY,一個是PCIe網絡控制器,第三個是兩者的結合體。它可以使用標準的相機輸入(2500BASE-X, USXGMII和XFI),并根據需要通過多千兆以太網發送數據。該控制器可將標準XFI 10gb的SerDes數據直接輸出到PCIe,而組合芯片作為常規的MACPHY組合,將以太網數據轉換為PCIe。這三種芯片都是基于28nm工藝制造的,并符合AEC-Q100行業標準。
正如Aquantia所說的那樣,使用多千兆以太網可以支持一對雙絞線2.5Gbps、兩對5Gbps的傳輸速度,最多可支持到4對雙絞線10Gbps。目前的汽車網絡系統是基于單對100/1000Mbit技術,這對于英偉達第四級和第五級自動駕駛所需的高帶寬、低延遲需求是不夠的。
這些芯片是在Aquantia公司與英偉達合作之前設計的,但鑒于Aquantia目前在多千兆以太網領域領先于競爭對手,其他熱衷于汽車技術的公司也可以使用Aquantia。英特爾、高通和Realtek都認為,如果你需要發送原始數據,Aquantia在多千兆以太網是目前惟一的選擇。Aquantia表示,NVIDIA的Gary Shapiro在去年年中為他們錄制了宣傳材料,不過由于Xavier發布于2016年,所以Aquantia和NVIDIA很可能在之前就已經進行了技術合作。
如果所有傳感器都有16GB/s的傳輸速度,內部交換機和SoC也必須有與之匹配的處理速度。在CES上,NVIDIA提供了一個Xavier SoC的基本框圖,包括一些關于定制的ARM內核,GPU,DSP以及一些關于網絡的細節。
這張幻燈片顯示,這顆芯片集成了1Gbps和10Gbps接口,總共支持109Gbps的全網絡帶寬。在視頻處理器上,它支持18億像素/秒的解碼,這意味著可以支撐十幾個1080p60規格的攝像頭以8bit色采集畫面(1080p60 = 124MPixel/s),或者是4K攝像頭和其他傳感器的組合。而Xavier的ISP也能夠達到15億像素/秒的處理速度。
來自Aquantia的模型實例展示了未來第四級和第五級自動駕駛的設計布局,其中包含10個RADAR/LIDAR/SONAR傳感器,8個攝像頭,以及總共18個PHY,兩個控制器和三個開關。考慮到這些系統有一定的冗余度(攝像機和傳感器應該連接兩個至少兩個交換機,如果一個CPU發生故障而另一個可以接管等)。最后一個問題便是功耗,不過Aquantia并沒有透露具體信息,有待英偉達在未來公布。