来源：electrek
编辑：梦佳、小匀
特斯拉靠什么颠覆传统车厂，甩开众多自动驾驶新势力呢？
作为电动汽车行业的开拓者，特斯拉一度处于技术垄断地位，不管是在电池性能方面，还是在车辆整体设计方面，每一步都遥遥领先于竞争对手。
作为头部电动车企，技术的积累是特斯拉成功的第一要义。
特斯拉和台积电合作发力 HW 4.0 自动驾驶芯片，「抛弃」英伟达后芯片自研一路高歌？
最新报道称，特斯拉正在与台积电合作开发 HW 4.0 自动驾驶芯片，预计 2021 年第四季度进行量产。
其实早在 2016 年，特斯拉就开始组建一个芯片架构师团队，由具有传奇色彩的芯片设计师 Jim Keller（原 AMD 首席芯片架构师）领导，开启了自研芯片之路。
当时马斯克就宣称，「我们认为 Jim 带队开发的专用型 AI 芯片将会是全球最好的芯片」。现在看来这个理想确实距离现实不远了。
特斯拉在自动驾驶芯片方面一骑绝尘？黄仁勋不服
目前国外自动驾驶芯片真正进入大规模量产车市场的也就三家，除了特斯拉以外，还有英伟达和 Mobileye。
在特斯拉走上自研之前，也曾先后用过 Mobileye 和英伟达的芯片。特斯拉曾在 2015 年与 Mobileye 合作，采用其芯片 EyeQ3，但因双方存在极大分歧而分道扬镳。
后来，特斯拉又转向英伟达。英伟达产品算力不凡，但同时功耗也大，一度被马斯克诟病为「性能一样的耗电更高，耗电差不多的性能弱鸡」。
黄仁勋听闻马斯克要自研之后回应，「不管出于什么原因，如果特斯拉没能开发出自己想要的芯片，一个电话，我很乐意提供帮助。」这意思就像是，我一直都在。
后来老黄奋发图强，在今年的厨房发布会上，大举推发布了目前世界上算力最强的自动驾驶芯片方案——Drive AGX Robotaxi，算力 2000TOPS，但功耗高达 800W，剑指 L5 级自动驾驶！
黄仁勋和马斯克「相爱相杀」喜闻乐见，今年厨房发布会上的自动驾驶芯片似乎也是对「前任」马斯克的最好回应。
有碍于英伟达芯片的高能耗， 马斯克说到做到，在自研之路上越走越远。去年，特斯拉终于推出了 FSD（Full Self Driving 全自动驾驶）芯片，也就是当时宣传的 Autopilot 硬件 3.0 的一部分，顾名思义，具备「全自动驾驶能力」。
马斯克称它是客观上「全世界最好的芯片」，算力 144TOPS，功耗 72W，能效比 2TOPS/W，就目前来说，确实是量产车最好用的自动驾驶芯片。
按照发布会时公布的数据，FSD 相比于之前的 HW2.5 版本，每秒处理帧数提高了 21 倍，而功耗却几乎没有增加。上一版用的正是英伟达提供的芯片。（目前英伟达 Xavier 芯片仍用在小鹏 P7 以及沃尔沃、奔驰、丰田等一些传统车型
上）。
当时在推出这款新芯片时，马斯克宣布，特斯拉已经在研发下一代芯片，预计新芯片的性能将比 FSD 要好 3 倍，但距离投产还有大约两年时间。
China Times 披露了有关 HW 4.0 芯片及其生产时间表的细节信息:
「根据业界消息，博通与特斯拉(Broadcom）合作开发超大尺寸的车用 HPC 晶片，采用台积电 7nm 制程，并首度采用台积电推出的 SoW 先进封装技术，新晶片将自第四季开始生产，初期投片约2,000 片，预计明年第四季后进入全面量产阶段。」
特斯拉的 HW 3.0 芯片此前是由三星公司生产的，制程为 14nm。从报道来看，特斯拉要转向 7nm 处理器，而台积电正是先进制程领域的领导者。
报告称，该芯片将用于「先进的驾驶辅助系统」和「自动驾驶汽车」，如果不出意外的话就是 HW 4.0 芯片。
报告中的时间表显示，第一批产品最早将于 2020 年第四季度投入生产，但这个时间很可能只是为了工程验证。预计这款芯片的大规模量产要到 2021 年第四季度，意味着只有到 2022 年才能在特斯拉的车上看到这款芯片了。
7nm 大幅降低能耗
对于特斯拉来说，采用 7nm 工艺意义重大，因为它的主要优势是能够在电源电压低的多的情况下(小于 500mV)工作，大幅降低能耗。
电力消耗一直是芯片的一个重大问题，尤其是用于电动车的芯片。减少能耗对于燃油车可能没什么，毕竟芯片省的这点电也做不了什么，但对于电动车就不一样了，毕竟电池不仅要供电给芯片运算，还有个更重要的功用是驱动车辆行驶。所以降低能耗也可以有效地提升电动车续航。
下一代芯片使用 7 纳米工艺 nm 解决这个有效耗能，同仍然留有较性能提升的空间。
事故频发，但马斯克对 L5 级自动驾驶信心十足
想坐上电动汽车的第一把交椅，除了技术积累以外，也要想得足够长远。
特斯拉的 autopilot 发布以来，安全事故也时有发生，但是马斯克从未退却。
在 7 月举办的上海人工智能大会上，马斯克夸下海口，称特斯拉今年将实现 L5 级无自动驾驶。
他表示: 「我仍然相信，我们将在今年实现 L5 级自动驾驶的基本功能。」。
在马斯克看来，实现目前自动驾驶最高级别 L5，不存在根本性难题，有待解决的只是细节问题。
L5 级，完全自动化，完全自适应任何驾驶场景。但是涉及到法律、高科技突破等限制，目前还需要进一步深入研发，对应的产品目前还没有实现。
当然，在实验室拥有 L5 级的自动驾驶能力不等同于可以将它交付给客户，还要经过监管部门的各类审批。
外媒报道，尽管马斯克的预想过于激进，但特斯拉的自动驾驶技术确实比竞争对手更优秀。
此外，近期特斯拉还开发出 Dojo 训练系统，可以快速高效处理大量视频数据，以改善人工智能系统的训练。他表示，「Dojo 就像是一头真正的性能野兽」。Dojo 有望为特斯拉 4D 化 （三维 + 时间）Autopilot 系统的开发提供强劲动力。
「需要一种真实的环境，来模拟」斯克说。「有什么比现实世界更复杂、更奇怪的了。我们创造的任何模拟都必然是现实世界复杂性的一个子集。」
马斯克认为目前特斯拉的硬件已经基本具备，只需改进软件，就可以完全实现 L5 级别的自动驾驶。
芯片甩开英伟达，电池能量密度够开直升机
特斯拉备受期待的电池日(Battery Day)即将到来，马斯克也给大家漏了点口风：批量生产 400Wh/kg 的高寿命电池并不遥远，可能需要 3 到 4 年。
400Wh/kg 什么概念？
去年，马斯克就表示，他曾设计过的电动直升机，400Wh/kg 的电池就可以驱动。
能量密度是实现更长驾驶里程的关键。目前，特斯拉 Model 3 使用的松下「2170」电池的能量密度约为 260Wh/kg，400Wh/kg 意味着比目前的能量密度提高 50%。如此高的能量密度还能使电动汽车的行驶里程增加约 280 公里。
那敢情好，天上飞的，地上跑的，都可能用这个电池。毕竟，马斯克是个什么都喜欢尝试的人。
电池是电动汽车的灵魂，但与传统汽油车相比，续航上还没能实现超越。
所以，研究人员正在绞尽脑汁地来提高所谓的「能量密度」，马斯克的这个暗示，可能代表了特斯拉的重大突破。
研究人员一直在研究如何把电池的阳极从传统的石墨转换成硅，将电池的性能大幅提高。
但是，在像电动车这样的高功率运作时，硅阳极可能会膨胀甚至破裂。
另一个想法是完全去除钴，特斯拉正与宁德时代合作，后者正在开发无钴电池技术。
特斯拉在加拿大的电池研究小组提出了新方法，即「双盐 LiDFOB/LiBF4 液体电解质的无阳极锂电池」。
这个电池极具突破性，能够达到马斯克说的那种能量密度激增，重点是，不需要更高的成本。
除了能量密度，电池寿寿命也是重要因素。去年，该电池小组实现了 90 个循环的电池寿命。显然，这对电动汽车来说不太够。
但是，今年他们在《自然》上发表的新论文将无锂金属阳极电池的寿命延长至 200 次循环，这一年内的一个巨大改进。
研究团队发现，在双盐电解液中，静止的锂在原地形成了一个不活跃的基质，在内部形成了大而密集的锂柱——理想的锂形态。以 50 次循环为例，
可惜的是，200 个循环仍不足以实现商业化。但可喜可贺的是，新论文发现了电池性能是如何退化的，而且他们已经找到了修复退化的方法。
不愧是特斯拉的研究人员，持续改进电池的速度很「特斯拉」。
上图：无阳极电池(左)和锂离子电池(右)两者具有相同的容量
左下图：无阳极电池(左)和锂离子电池(右)的能量密度比较
右下图：无阳极电池(紫色)与相同的电池数量和成本或相同的车辆范围
目前，量产电动车的续航特斯拉依然领先，尤其是 Model S。Model S 在不停电的情况下行驶里程超过 600 公里。
WLTP 排名前 10 位的全电动汽车
第二、第三分别是特斯拉的 Model 3 和 Model X
特斯拉将于 9 月 22 日召开股东大会，并于当天举行「电池日」活动。特斯拉的超长续航电池，可能会在电池日活动中正式与公众见面。
从自研的 HW 4.0 自动驾驶芯片，到 L5 级自动驾驶的豪言壮语，再到碾压各大厂商的电池能量密度，特斯拉一直走在电动汽车市场的技术第一梯队，领跑了近 10 年。
特斯拉是目前为数不多能够完全掌握电池、电机、电控核心技术的汽车品牌。
2018 年年底，特斯拉就已经拥有 850 项专利技术，前段时间，特斯拉又启动了全球最大的一体铸造机，让车架实现了一体成型。
特斯拉要革的不只是 ABB 们的命，它每「入侵」一个领域，都会带来翻天覆地的变化。
芯片、电池、自动驾驶、传统制造，SpaceX 上天、Boring 入地，马斯克的太空梦在地球先上演了。
参考链接：
https://twitter.com/elonmusk/status/1298017332904620033
https://www.chinatimes.com/newspapers/20200817000176-260202?chdtv
https://electrek.co/2020/08/18/tesla-hw-4-0-self-driving-chip-tsmc-for-mass-production-q4-2021-report/amp/
https://www.thedetroitbureau.com/2020/08/tesla-ceo-musk-hints-of-big-battery-breakthrough/
https://www.nature.com/articles/s41560-020-0668-8