编辑/ 钱亚光
设计/ 杜 凯
来源/Autonews、Forbes，作者：Joseph White、Sam Abuelsamid
美国当地时间4月12日，在一年一度的GPU技术大会（GTC）上，英伟达联合创始人兼首席执行官黄仁勋（Jensen Huang）在他的厨房里公布了下一代车载计算芯片Atlan，其将将“计算三巨头GPU+CPU+DPU”整合在一块SoC上，算力可达到惊人的1000TOPS，将被应用在2025年上市的汽车之中。
沃尔沃汽车公司4月12日也表示，将从2022年开始使用英伟达公司新一代高性能芯片，在未来的汽车上实现更多的自动驾驶功能。
沃尔沃是一群将数字处理能力置于马力之上的新老牌汽车制造商之一，他们试图追赶特斯拉公司。
作为全球市值最高的汽车制造商，特斯拉在软件驱动领域和功能能力方面一直处于领先地位，这在一定程度上是因为它为自己的汽车和SUV配备了功能强大、价格昂贵的车载电脑，这些电脑可以管理自动驾驶等复杂任务，还可以进行无线升级。
对英伟达来说，与沃尔沃的协议、与电动汽车初创公司法拉第未来的类似协议，以及预计将在未来几周内签署的其他协议，标志着其汽车业务重新开始增长。
“英伟达的汽车订单已经增长到数十亿美元。”英伟达汽车部门高级主管丹尼·夏皮罗（Danny Shapiro）4月12日表示。2020年，该公司汽车业务的收入下降了23%。
中国吉利控股旗下的沃尔沃汽车表示，将从2022年推出的新一代XC90跨界车开始，使用英伟达新的DRIVE Orin系统，该系统的处理能力远远超过沃尔沃汽车目前使用的英伟达芯片。
英伟达向Atlan进发
大多数人都知道英伟达的高端图形处理器（GPU），该公司专为视频游戏设计图形处理器。但多年来，它已经找到了让这些图形处理器发挥作用的方法，而不仅仅是渲染纹理和三维物体。
英伟达的芯片现在被广泛应用于从数据中心到机器人到汽车的一切领域。在2021年的GTC大会上，英伟达联合创始人兼首席执行官黄仁勋强调了所有这些将如何整合到下一代Atlan芯片中。
黄仁勋在本届GTC大会主题演讲中表示：“交通运输行业需要一个可以依赖数十年的计算平台。然而软件投资太大，无法为每辆汽车重复投入。NVIDIA DRIVE是具有最先进AI和AV计算能力的平台，具有丰富的全球软件和开发人员生态系统，并且兼容数代架构。”
“今天，我们宣布事业发展路线图的下一个延展——全新的DRIVE Atlan，这是一项令人惊叹的技术成果，它融合了英伟达在AI、汽车、机器人技术、安全和BlueField安全数据中心的所有优势，将帮助车企建立安全的自动驾驶汽车。”他说。
英伟达的硅芯片已经广泛应用于全球许多品牌的汽车上，为信息娱乐系统和仪表组显示器提供动力，也在为世界各地进行的大多数自动驾驶开发项目服务。
值得注意的例外是特斯拉，在2019年推出自己设计的芯片之前，它最初使用的是英伟达硅芯片，还有那些使用Mobileye的汽车也是如此。
2015年，英伟达推出了其首个驾驶辅助和自动驾驶系统（ADS）开发平台DRIVE PX。随着开发人员继续致力于让计算机安全可靠地驾驶汽车的问题，计算机处理需求也呈指数增长。
▼英伟达DRIVE PX2开发平台于2016年首次亮相
英伟达反过来又开发了更强大的片上系统（SoC）设计，将早期多芯片解决方案的功能融合到性能更好、功耗更低的新处理器中。
早期的Parker和Pascal芯片被Xavier取代，现在已经出现在量产车辆中。像DRIVE Pegasus这样结合了2个Xavier SoC以及2个Volta GPU的平台，现在可以被一个将于2022年投入生产的Orin SoC所取代。
现在，像蔚来 ET7这样即将推出的拥有多达四个Orin SoC的设计，最终将被Atlan取代，这是黄仁勋在他的主题演讲中宣布的。Atlan是一种单片芯片，英伟达宣称它的算力可以达到1000 TOPS（1 TOPS代表处理器每秒钟可进行1万亿次计算）。
作为参考，Xavier和算力为30 TOPS，而Orin家族的最高端版本可达到254 TOPS。2007年赢得DARPA挑战赛的卡耐基梅隆大学雪佛兰Tahoe由10台刀片服务器和英特尔酷睿Duo处理器驱动，其综合能力约为每秒18亿次操作。Atlan将比它快5万倍。
▼通用汽车的Cruise子公司是许多使用英伟达 GPU作为其自动驾驶汽车计算平台的一部分的公司之一
虽然大多数ADS开发人员都在使用某种形式的英伟达硬件，但并不是所有人都在使用这些SoC。有些公司使用现成的GPU和各种其他芯片（包括英特尔X86 CPU）创建了自己的定制计算平台。
Nvidia的SoC都将一定数量的ARM CPU内核与GPU内核、针对神经网络计算进行优化的张量处理单元以及一系列其他设备都结合在一个硅片上。目前的Orin SoC拥有多达12个ARM Cortex-A78 CPU内核和一个集成的GPU，该GPU基于相同的Ampere架构，支持最新的RTX 30系列视频卡。
英伟达尚未透露关于Atlan的所有细节，但它将基于该公司的Ampere架构、新的ARM内核以及用于深度学习和视觉处理加速的新内核。所有这些核心都擅长处理数据，帮助人们了解自动驾驶汽车周围的世界。
然而，随着几十个摄像头、雷达、激光雷达、红外和超声波传感器将数据流输入像Atlan这样的芯片，芯片本身已经变得更像一个紧凑的数据中心。因此，英伟达还整合了所谓的“BlueField数据处理单元”（DPU）。
▼英伟达首席执行官黄仁勋在CES 2018的米高梅新闻发布会上演讲
BlueField DPU是黄仁勋在2020虚拟GTC大会上宣布的一款新设备。它基于英伟达2019年收购Mellanox获得的互联技术，Mellanox是一家专门为超级计算机和数据中心应用提供超高速网络的公司。英伟达声称，Atlan SoC将具有400 Gbps的网络能力和安全网关。
除了原始带宽和数据处理能力，自动化车辆还需要能效。由于这些车辆都将是电气化的，在大多数情况下完全电动，减少电力消耗的ADS是至关重要的，以避免影响续航里程。
如今大多数开发的ADS在计算和传感上的耗电量约为1.5到3千瓦。蔚来将使用的像4-Orin系统这样的计算平台，其耗电量可能在250-300瓦之间。英伟达还未透露Atlan的能耗目标，但毫无疑问，它将比Orin更高效。
沃尔沃选择Orin
英伟达将Atlan定位于2025年的汽车生产计划，测试样本可能至少要1-2年。与此同时，许多制造商已经宣布计划从2022年开始使用Orin。
包括蔚来汽车和上汽集团在内的中国汽车制造商，以及自动卡车开发商都选择了这种新芯片。梅赛德斯-奔驰也在与英伟达合作开发一种基于Orin的新型集中式计算架构，用于2024年开始的项目。
▼沃尔沃将使用英伟达Orin和Xavier SoC来实现其下一代XC90的自动驾驶功能，将于2022年首次亮相
沃尔沃现在有望成为第一个在全球推出基于Orin系统的汽车制造商。它将于2022年与下一代XC90一起上市，并推广到使用相同SPA2平台的其他车型。
最近几周，由于激光雷达供应商Luminar和沃尔沃子公司Zenseact的发布，有关XC90自动驾驶功能的更多细节逐渐浮出了水面。
Luminar和Zenseact正在合作制作他们称之为Sentinel的ADS，这款ADS将在XC90上首次亮相。沃尔沃计划在未来几个月公布更多关于该系统实际功能的细节，但目前只提供了一些关于计算平台的提示。沃尔沃已经在与英伟达合作开发基于Xavier SoC的SPA2平台核心计算机。
基础软件管理、能源管理和驾驶辅助功能将在Xavier平台上运行。这很可能也将作为ADS域计算机的备份计算机，而ADS域计算机将使用Orin。
现在的汽车不需要像通用汽车Super Cruise或特斯拉Autopilot等现有系统那样需要持续的人工监督来辅助驾驶，因此需要具备故障操作能力。如果主要的Orin平台出了任何问题，Xavier计算机将可能提供使车辆安全制动的能力。
▼由Luminar和Zenseact开发的Sentinel自动驾驶系统将于2022年在新款沃尔沃XC90上首次亮相，并将向所有汽车制造商提供
就像其他正在转向集中式计算平台的公司一样，新的沃尔沃将会降低布线的复杂性，可能还会提高可靠性，并支持软件无线更新。
沃尔沃并不是唯一一家在2021年GTC大会上宣布计划使用Orin的公司。电动汽车初创公司法拉第未来多年来一直在努力解决财务问题，并将汽车投入生产。目前，该公司计划在2022年推出首款产品FF91。FF91以及法拉第计划推出的后续车型FF71和FF81都将使用Orin。
还有很多开发和测试要做
在任何公司都可以发布一个功能齐全的ADS之前，还有大量的开发和测试工作要做。因为ADS运行的环境千差万别，通常很难重复，所以几乎不可能在现实世界中进行所有必要的测试。每一家ADS开发公司都在广泛使用模拟技术，包括那些与英伟达合作的公司。
▼英伟达DRIVE Sim模拟平台产生的一个渲染场景
英伟达早在2018年就宣布了其DRIVE Constellation模拟平台。它是基于DRIVE Pegasus（2个Xavier SoC和2个Volta GPU）和一个装满Xavier的机架来生成模拟传感器信号。英伟达利用其GPU的能力来创建逼真的场景，生成用于模拟的合成数据。从测试车辆捕捉到的真实数据开始，传感器信号可以通过改变照明、天气或添加其他道路用户来控制。
任何模拟所面临的挑战是，它对真实世界的忠实程度是有限的。特别是机器视觉系统很容易因数字环境中产生的非常微妙的伪影而出现错误。人类大脑在处理来自眼睛和其他感官的信号时，在过滤异常信息方面具有惊人的弹性。计算机仍然难以与这种能力相媲美，在不太符合现实的数据上训练机器学习算法，可能会导致错误的结论。
▼在Omniverse上运行的具有光线跟踪功能的英伟达DRIVE Sim 2.0渲染的场景
目前的大多数模拟平台都是基于像Unreal这样的电子游戏引擎。这些系统在复制物理环境和为游戏创造足够真实的环境方面具有出色的能力，但现实世界的感知却截然不同。在其第二代DRIVE Sim平台上，英伟达采用了2020年宣布的Omniverse平台。
Omniverse是一个由英伟达设计的生产环境，旨在利用其最新的RTX系列GPU及其对实时光线跟踪的支持。光线追踪是一个提供更逼真的照明效果的过程。光线反射率根据光子被反射的材料（包括纹理、不透明度和颜色等因素）而发生巨大变化。一个能够利用多个光线追踪GPU的环境应该看起来更像真实世界，并且更接近所需的保真度，如果它能在ADS模拟中工作，也将能在道路上工作。
▼英伟达DRIVE Hyperion 8
道路驾驶是ADS开发的一个方面，在模拟之前、之中和之后都要进行，需要大量的硬件和软件。数年来，英伟达一直在提供一种名为DRIVE Hyperion的套件，作为其为ADS开发而销售的DRIVE AGX计算平台的扩展。Hyperion为ADS和室内体验开发增加了一套完整的传感器和软件。
新的第8代DRIVE Hyperion系统包括一个计算平台，包含两个用于自动驾驶的Orin SoC，以及另一个用于智能座舱功能的Orin SoC。传感器套件包括1个激光雷达、8个800万像素摄像头、4个300万像素鱼眼摄像头和9个雷达传感器。车内还有三个摄像头可供司机和乘员监控。Hyperion的用户还可以访问DRIVE AV和DRIVE IX软件栈的源代码。Hyperion 8系统将于2021年晚些时候上市。
