Under en fyra timmars maratonpresentation visade Teslas vd Elon Musk upp sin vision för en självkörande framtid. En nyckelkomponent för att lyckas är en egendesignad dator som varit under utveckling sedan 2016.

Fram tills idag har Tesla i likhet med de flesta andra biltillverkare förlitat sig på Nvidias Drive-datorer, som har släppts i flera generationer. Men genom att skräddarsy hårdvaran menar Tesla att de kunnat pressa priset och optimera prestandan.

Chipet har designats av Teslas ingenjörer och sedan tillverkats av Samsung. Det har sedan paketerats i datorenheter med två chip i varje. Datorn kallas på klassiskt Elon Musk-manér rätt och slätt för FSDC (Full Self-Driving Computer).

Elon Musk säger att de nya datorerna redan sitter i produktionsbilar. I snart en månad har Model S och Model X haft nya datorer ombord när de lämnat linan, och de senaste två veckorna har nya Model 3 också börjat levereras med FSDC under huven.

Den nya datorn är byggd i samma formfaktor som den gamla, så gamla bilar kan enkelt uppgraderas med den nya hårdvaran. Tesla-ägare som köpt en bil med full autonomi som tilläggstjänst kan göra uppgraderingen gratis, annars tillkommer en kostnad.

Hårdvaran på chipet

Huvudnumret på chipet är två neuralprocessorer, processorer som är skräddarsydda för att utföra beräkningar för ai-funktioner. Var och en av dessa har en prestanda på 36 biljoner beräkningar i sekunden.

Dessutom finns en grafikprocessorer (GPU) av okänt slag med en hastighet på 1 GHz och en prestanda på 600 gigaflops, och 12 stycken Arm Cortex-A72-processorer (CPU) med en klockhastighet på 2,2 GHz.

Totalt levererar FSDC en prestanda på 144 biljoner beräkningar per sekund.

Elon Musk hävdar därmed att datorn är 21 gånger mer kraftfull än Nvidia-enheten man tidigare använt (som Tesla kallar HW 2.5). Samtidigt sänks kostnaden med 20 procent och energiförbrukningen ökar något från 57 watt till 72 watt.

Själva chipet är kvadratiskt och varje sida mäter 37,5 millimeter. Det rymmer 6 miljarder transistorer tillverkade med 14-nanometersteknik. Det är en äldre, men också billigare tillverkningsteknik än vad vi ser i exempelvis mobiltelefoner där flaggskeppet använder 7-nanometersteknik. Men det är inte heller ovanligt att skräddarsydda chip har några storleksordningar större transistorer.

I genomgången av datorn konstaterar Tesla självt att det inte handlar om några banbrytande komponenter, utan välbeprövade och kostnadseffektiva prylar som redan finns brett tillgängliga på marknaden.

Redundans

Säkerheten i ett självkörande system är förstås lika viktig som prestandan. Tesla har löst problemen genom att ha två helt redundanta system.

I varje datorenhet sitter två separata neuralprocessorer med individuell strömförsörjning och sitt eget arbetsminne och lagringsminne. Av bilens åtta kameror skickar fyra signaler till vardera chip.

Systemet använder sig av så kallas lockstep-teknik för att säkerställa att processorerna är helt i synk. Det vill säga att de hela tiden bearbetar exakt samma data, för att det inte ska uppstå felaktigheter eller felbeslut.

Båda processorerna jämför sedan resultatet av sina beräkningar innan de fattar beslut om hur bilen ska styras.

Dessutom finns ett lager säkerhetslösningar som både ska granska indatan i jakt på planterade felaktigheter, och övervaka om någon försöker manipulera processorerna i datorn.

Nvidia då?

Elon Musks uttalanden om att Teslas chip klår alla andra som utformats för självkörande bilar mötte givetvis genast mothugg. Inte minst från Nvidia, som tillverkat datorerna Tesla har använt fram till nu.

Kontentan är att Tesla jämfört sitt chip med ett Nvidia Xavier-chip. I jämförelse levererar FSDC ungefär 2,5 gånger så mycket prestanda per watt, och tre gånger så mycket total prestanda.

Det är en korrekt jämförelse i att båda chipen har ungefär likvärdig storlek och energiförbrukning. Men den brister i ett viktigt avseende. Xavier är tänkt att användas för autopilotliknande funktioner. Inte fullständigt autonom körning.

Nvidia har en sådan lösning också. Det är datorn Drive AGX Pegasus, och den är bestyckad med två Xavier-chip och två Volta-chip. Tillsammans kan de leverera en prestanda på 320 biljoner beräkningar i sekunden, en siffra som onekligen blåser Teslas chip av banan. Å andra sidan ligger förbrukningen på hela 500 watt mot Teslas 72 watt.

Fast det är också i någon mån att jämföra äpplen och päron. Teslas specialdesignade chip är till för att prestera optimalt i Teslas egna bilar. Nvidias dator kan användas av vilken biltillverkare som helst och kan därmed anpassas till fler situationer. Dessutom säljs versioner av samma dator för tillämpning inom helt andra områden, som robotik och medicinteknik.

Det korta svaret är att Teslas chip är mer effektiva, de levererar mer prestanda per watt. Åtminstone när de sitter i en Model 3. Men Nvidia har alltjämt de kraftfullaste datorerna för självkörande bilar.

Nästa generations dator

Tesla har redan sagt att de är halvvägs in i utvecklingen av nästa generations chip för självkörande bilar. Enligt Musk är det 1,5 till 2 år bort från produktion, skriver Techcrunch.

Annars är det sparsamt med information, utöver att generation två ska tredubbla prestandan.

Ett tänkbart kliv framåt är att gå ned till en nyare och mindre tillverkningsteknik för transistorerna i chipet. Det skulle ge mer strömsnåla och snabbare processorer.