搭載激光雷達(dá)和5納米芯片的通用汽車Ultra Cruise全面揭秘

美國(guó)權(quán)威汽車評(píng)論媒體《消費(fèi)者報(bào)告》曾經(jīng)將通用凱迪拉克CT6的SuperCruise與包括特斯拉FSD的其他幾種智能駕駛系統(tǒng)做過(guò)對(duì)比，Super Cruise力壓特斯拉最受好評(píng)。超級(jí)巡航比特斯拉FSD增加了激光雷達(dá)掃描地圖和高精度定位模塊以及高精度衛(wèi)星定位服務(wù)。這是超級(jí)巡航拿第一的關(guān)鍵因素。本月，通用汽車宣布了Super Cruise的高級(jí)版本Ultra Cruise，UltraCruise將于2023年正式推出，用于豪華車上，中低端車則繼續(xù)用Super Cruise。升級(jí)部分主要是增加了激光雷達(dá)和采用高通5nm芯片SA8295做主處理器。

圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

Ultra Cruise只能在北美使用，即上圖的路線上使用，路線為原始的13萬(wàn)英里，藍(lán)線是新加的，包括了加拿大部分線路。

圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

這是Ultra Cruise的諜照，激光雷達(dá)位于擋風(fēng)玻璃后面，體積很小，幾乎看不到。車頂上的系統(tǒng)是驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)，量產(chǎn)車從外觀上不會(huì)與傳統(tǒng)車輛有任何區(qū)別。

Ultra Cruise的激光雷達(dá)供應(yīng)商是Cepton，2016年創(chuàng)立于硅谷的高性能 MMT（Micro Motion Technology，微動(dòng)技術(shù)）激光雷達(dá)解決方案公司Cepton（又稱“賽瞳科技”）在今年8月宣布，已與一家公開交易的特殊收購(gòu)目的公司GrowthCapital簽訂最終的企業(yè)合并協(xié)議，以及總額為 5850 萬(wàn)美元的私募相關(guān)認(rèn)購(gòu)協(xié)議。交易完成后，合并公司將更名為“Cepton, Inc”在納斯達(dá)克交易市場(chǎng)上市，新股票代碼為“CPTN”。這也就意味著，創(chuàng)立5年的Cepton通過(guò)“借殼上市”的方式，完成了登陸二級(jí)市場(chǎng)的目的。與任何一家激光雷達(dá)企業(yè)都不同，Cepton的定位是L2/L3級(jí)的激光雷達(dá)，而不是L4。Cepton的投資者包括英偉達(dá)和全球最大的車燈供應(yīng)商日本的KOITO（小糸制作所）。Cepton是一家華人企業(yè)，首席執(zhí)行官裴軍，團(tuán)隊(duì)大多來(lái)自Velodyne。

圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

KOITO向Cepton投資了5千萬(wàn)美元，對(duì)于保守的日本企業(yè)來(lái)說(shuō)這是極為罕見(jiàn)的，日本中小企業(yè)幾乎從不對(duì)外投資風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)。KOITO與Cepton合作，打造車燈與激光雷達(dá)一體設(shè)備，將激光雷達(dá)放進(jìn)車燈。Cepton除了通用汽車的項(xiàng)目外，還有兩個(gè)平臺(tái)。2024年有8款車會(huì)采用Cepton的激光雷達(dá)。

不僅是汽車領(lǐng)域，Cepton還與高通開拓了城市基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)領(lǐng)域，2021年10月18日，Cepton加入高通智慧城市加速器計(jì)劃(Qualcomm® Smart Cities Accelerator Program)。通過(guò)高通物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)套件，Cepton以及其智慧空間的關(guān)鍵合作伙伴The Indoor Lab計(jì)劃與高通公司展開合作，利用基于激光雷達(dá)的人群分析系統(tǒng)（該系統(tǒng)既能保障隱私又能優(yōu)化空間利用），來(lái)提供“智慧場(chǎng)館即服務(wù)”。Cepton與TheIndoor Lab合作，于2020年在奧蘭多國(guó)際機(jī)場(chǎng)的一個(gè)航站樓部署了一套基于激光雷達(dá)的人群分析解決方案。作為試點(diǎn)項(xiàng)目，該解決方案能夠提供匿名的腳步追蹤數(shù)據(jù)，幫助維護(hù)人員開展具有針對(duì)性的清潔工作，同時(shí)幫助旅客避開擁擠區(qū)域。

圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

Cepton采用音圈驅(qū)動(dòng)方案，原理與揚(yáng)聲器完全一致，專利解說(shuō)圖如上，激光雷達(dá)包括固定的發(fā)射透鏡130和接收透鏡140。以及基本上設(shè)置在發(fā)射透鏡130后焦平面上的激光源110a~110b。激光源110a用于發(fā)射激光脈沖120。激光脈沖經(jīng)發(fā)射透鏡130準(zhǔn)直并射向LiDAR傳感器前方的物體150。然后，從物體反射的激光脈沖122，射向接收透鏡140。通過(guò)接收透鏡140聚焦到相應(yīng)的光電探測(cè)器160a~160b，光電探測(cè)器160a~160b基本上設(shè)置在接收透鏡140的焦平面上。最后，通過(guò)耦合到激光源110a和光電檢測(cè)器160a的處理器190，確定激光脈沖120從發(fā)射到被探測(cè)的飛行時(shí)間（ToF），進(jìn)而計(jì)算獲得LiDAR傳感器和物體之間的距離。

圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

關(guān)鍵的掃描器專利解說(shuō)圖如上，四個(gè)激光源110a~110d和四個(gè)光電探測(cè)器160a~160d安裝在同一剛性平臺(tái)230上。剛性平臺(tái)230通過(guò)兩個(gè)撓曲元件220a和220b聯(lián)接到第一基板210。撓曲元件220a和220b可以通過(guò)使用單個(gè)執(zhí)行器向左或向右偏轉(zhuǎn)（例如音圈250和永磁體260，或者通過(guò)壓電執(zhí)行器等方式）。第一基板210可以通過(guò)兩個(gè)撓曲元件270a和270b聯(lián)接到第二基板212。撓曲元件270a和270b可以通過(guò)使用單個(gè)執(zhí)行器向前或向后偏轉(zhuǎn)（例如音圈252和永磁體262，或者通過(guò)壓電執(zhí)行器等方式）。因此，通過(guò)撓曲元件220a和220b的左右移動(dòng)，以及撓曲元件270a和270b的前后運(yùn)動(dòng)，激光源110a~110d和光電探測(cè)器160a~160d可以分別在發(fā)射透鏡130和接收透鏡140的焦平面中進(jìn)行二維掃描。 音圈激光雷達(dá)技術(shù)滿足激光雷達(dá)大規(guī)模商業(yè)化的三個(gè)要素：高性能、低成本、高可靠性。光源和探測(cè)器不是靜止的，而是被放到電磁鐵動(dòng)圈上，提供電流后就可以用來(lái)掃描一個(gè)整體的圖像或者說(shuō)環(huán)境。光源和探測(cè)器也不是單一的，它們擁有多條通路和多通道的陣列。這種獨(dú)特的成像方法有兩大優(yōu)點(diǎn)：第一是借鑒了相對(duì)成熟的喇叭技術(shù)，它不像電機(jī)和軸承，不產(chǎn)摩擦、沒(méi)有部件損耗；第二是光源與探測(cè)器都是從鏡頭直出直入的，沒(méi)有鏡子，避免產(chǎn)生衰減和偏振。最重要一點(diǎn)是成本低。給通用的供貨價(jià)大概500-700美元。

圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

音圈激光雷達(dá)自然也有缺點(diǎn)，首先是FOV比較窄，以為音圈的活動(dòng)空間有限，玩過(guò)喇叭的人都知道，一旦超出某個(gè)功率上限，音圈運(yùn)動(dòng)是非線性的，也就是失真，喇叭的廣告詞都是大音圈長(zhǎng)沖程。再一個(gè)是角分辨率略低，音圈不是電機(jī)，難以達(dá)到很多級(jí)的控制精度。這些用在L2/L3上都不算什么缺點(diǎn)。音圈激光雷達(dá)與MEMS激光雷達(dá)非常近似，只是用音圈代替了MEMS，缺點(diǎn)是成本高了，有運(yùn)動(dòng)部件，光不能直進(jìn)直出，信噪比略低。優(yōu)點(diǎn)是FOV可以寬，角分辨率可以更高。

UltraCruise將采用高通第四代汽車座艙芯片，即5納米的SA8295

   圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

高通目前只有一款5nm芯片，即Snapdragon 888，型號(hào)SM8350，改進(jìn)版 Snapdragon 888 Plus，型號(hào)SM8350-AC。兩者區(qū)別是888 Plus的超大核Cortex X1的運(yùn)行頻率更高，為2.995GHz，AI算力更強(qiáng)，達(dá)32TOPS，而888是26TOPS。通用汽車要在2023年推出Ultra Cruise，那么在2021年就必須拿到5nm芯片的樣片，只能用SM8350的車規(guī)版芯片，即SA8295。

高端汽車的出貨量與手機(jī)的出貨量相比幾乎可以忽略不計(jì)，太低了。一款5nm芯片的一次性費(fèi)用大約3億美元，高通也沒(méi)有必要單獨(dú)為出貨量低到可以忽略的汽車領(lǐng)域單獨(dú)開發(fā)芯片。

Snapdragon 888采用8核設(shè)計(jì)，一個(gè)Cortex-X1的超大核，運(yùn)行頻率2.84GHz，車機(jī)版應(yīng)該低一點(diǎn)，估計(jì)2.5GHz，3個(gè)A78大核，運(yùn)行頻率2.4GHz車機(jī)版低一點(diǎn)，估計(jì)2.1GHz，4個(gè)A55高效率核，運(yùn)行頻率1.8GHz，估計(jì)車機(jī)版也要再降100MHz。

根據(jù)ARM的內(nèi)部資料，取中間值，A76的算力為11.55 DMIPS/MHz。A75也取中間值，為8.85 DMIPS/MHz。ARM沒(méi)有公布過(guò)A77和A78的算力，根據(jù)每一代提升大約20%性能，估計(jì)A78算力為16.632 DMIPS/MHz，考慮到ARM性能不僅只有算力這一項(xiàng)，估計(jì)A78算力最可能是15-16DMIPS/MHz，取中間值15.5DMIPS/MHz。CortexX1則比A78再?gòu)?qiáng)22%，即18.91DMIPS/MHz。和三星聯(lián)發(fā)科比，高通的CPU不強(qiáng)，但GPU和NPU都具備絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 相信Ultra Cruise足以挑戰(zhàn)特斯拉的FSD 2.0（即HW4.0）。