Thor SoC aumenta la potencia de procesamiento para futuros AV

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Thor SoC aumenta la potencia de procesamiento para futuros AV

Vea más cobertura de GTC Fall 2022.

NVIDIA presentó un nuevo SoC de grado automotriz para servir como el centro de cómputo central de los autos sin conductor.

La compañía con sede en Santa Clara, California, dijo que Drive Thor genera hasta 2000 TOPS de rendimiento utilizando el nuevo formato de datos FP8 de la compañía, un gran salto generacional con respecto a su serie Orin SoC actual.

El chip cuenta con la nueva GPU “Hopper” de múltiples instancias de NVIDIA para manejar las cargas de trabajo de aprendizaje automático en el corazón de los automóviles autónomos, además de incorporar su última arquitectura de GPU “Lovelace”. Además, Thor agrega una CPU “Grace” basada en Arm de alto rendimiento. Con 77 mil millones de transistores, el SoC de clase de supercomputadora está diseñado para unificar los grupos de sistemas informáticos que controlan los automóviles modernos en una sola plataforma.

Danny Shapiro, director del negocio automotriz de NVIDIA, dijo que Thor se mantiene un paso por delante de los fabricantes de automóviles que necesitan hardware de alto rendimiento para habilitar funciones de conducción autónoma y seguridad más automatizadas en sus automóviles.

“Los autos autónomos son uno de los desafíos informáticos complejos de nuestro tiempo”, dijo Shapiro. “Dado que la seguridad es primordial, nadie está listo para liberar estos vehículos en la naturaleza hasta que haya más computación”.

NVIDIA está luchando con Qualcomm (con su suite Snapdragon Ride) e Intel (con sus SoC Mobileye EyeQ) para convencer a los fabricantes de automóviles de que usen sus chips autónomos. Ha implementado varias generaciones de sus Drive SoC que pueden administrar las cargas de trabajo críticas para la seguridad que sustentan la conducción automatizada y asistida. También ofrece silicio para controlar las pantallas del tablero, los grupos de instrumentos digitales, los espejos de las cámaras y los sistemas de infoentretenimiento.

Si bien por lo general se necesita una gran cantidad de chips diferentes para controlar todos estos sistemas, NVIDIA dijo que Thor tiene suficiente poder de procesamiento para que los fabricantes de automóviles puedan consolidar de manera efectiva muchas de sus funciones en un solo chip.

NVIDIA informó que Thor todavía es un trabajo en progreso por ahora. Entrará en producción en volumen en 2024 y saldrá a la carretera en modelos de vehículos 2025.

Una nueva arquitectura

A medida que las funciones impulsadas por software se vuelven más importantes para los fabricantes de automóviles, también lo hace el hardware bajo el capó.

En la actualidad, se pueden distribuir más de 100 unidades de control electrónico (ECU) en un vehículo moderno. Cada módulo generalmente solo tiene suficiente poder de cómputo para manejar una sola tarea, como un sistema de asistencia de estacionamiento. Pero a medida que la complejidad del automóvil se sale de control, los fabricantes de automóviles se están moviendo hacia arquitecturas “basadas en dominios” que combinan muchos de estos módulos de un solo uso en “controladores de dominio” que se pueden actualizar con el tiempo.

Los chips de alto rendimiento equipados con cada unidad de control están diseñados para ejecutar varias funciones diferentes de manera segura a la vez en lugar de microcontroladores (MCU) separados. Los sistemas se ejecutan en contenedores de software separados.

Otras empresas se están actualizando a arquitecturas “basadas en zonas”, donde una computadora central a bordo está conectada a los sensores y otros sistemas a través de “puertas de enlace” que comunican datos alrededor del automóvil a través de Ethernet.

NVIDIA dijo que Thor es adecuado para arquitecturas centralizadas donde muchas cámaras, radares y sensores, e incluso pantallas, están conectados directamente a la plataforma sin el uso de chips intermediarios para preprocesar los datos.

“Podemos hacer la fusión de sensores directamente en lugar de depender de cualquier intermediario”, dijo Shapiro. Pero agregó que si sus clientes prefieren conectar procesadores directamente a los sensores, Thor les dará la flexibilidad para hacerlo.

Rendimiento = Seguridad

Poner todo en un solo chip requiere una gran cantidad de potencia informática que Thor promete ofrecer.

Thor utiliza una versión de grado automotriz de los núcleos de CPU “Poseidon” de alto rendimiento que está desarrollando Arm para centros de datos, lo que le da acceso a uno de los núcleos de procesamiento central más avanzados del mercado. El chip proporciona hasta 8 veces el rendimiento del SoC Orin de NVIDIA para procesar grandes cantidades de datos de cámaras, radares y otros sensores en automóviles autónomos y luego trazar una ruta segura en el camino por delante.

El año pasado, NVIDIA presentó un nuevo SoC de grado automotriz llamado “Atlan” que se esperaba que proporcionara 1,000 TOPS de rendimiento en INT8 cuando se lanzó en 2024. Sin embargo, la compañía dijo que canceló el chip Atlan a favor de Thor.

Si bien NVIDIA no anuncia muchos de los detalles sobre su arquitectura, Thor probablemente tendrá muchos de los mismos componentes básicos que Atlan. Pero también aprovecha muchas de las capacidades más recientes de las GPU de la empresa.

Thor incluye un nuevo motor de inferencia diseñado específicamente para “transformadores”. Este es un nuevo tipo de tecnología de aprendizaje automático que está reemplazando rápidamente las redes neuronales convolucionales (CNN) y las redes neuronales recurrentes (RNN) para la IA. Los transformadores procesan videos como un solo cuadro, lo que le da a Thor el poder de manejar más datos con el tiempo.

El motor de transformador, un nuevo componente dentro de los núcleos de tensor en el corazón de las GPU de servidor de NVIDIA, puede mejorar el rendimiento de los modelos de aprendizaje automático basados ​​en transformadores hasta 10 veces, según la compañía.

Aislamiento de dominio

Pero cuando integra todas estas características diferentes en una sola arquitectura, necesita un aislamiento de hardware seguro para evitar que las cargas de trabajo críticas para la seguridad y las que no están relacionadas con la seguridad interfieran entre sí.

Para consolidar de manera segura estos sistemas dispares, Thor SoC también es capaz de computación basada en dominios. Por lo tanto, puede particionarse para que las cargas de trabajo críticas para la seguridad puedan ejecutarse sin interrupciones ni demoras.

Además, la tecnología permite que el chip ejecute varios sistemas operativos al mismo tiempo. Por ejemplo, el sistema operativo central del automóvil podría ejecutarse en Linux, mientras que el tablero digital se ejecuta en QNX o incluso en Android.

Esto también abre la puerta para que los clientes canalicen todo el rendimiento de Thor hacia la tubería de conducción autónoma o usen una parte (quizás 1,000 TOPS) para ejecutar la pantalla del tablero y usar el resto para ADAS.

NVIDIA dijo que Thor y el sistema AGX basado en él están diseñados para cumplir con el estándar ASIL-D para seguridad funcional bajo el estándar ISO 26262. La pila de software cumple con las normas ISO 26262 y ASPICE.

El hardware y el software también están diseñados para cumplir con los estándares de seguridad automotriz, incluida la norma ISO 21434.

Si bien es probable que Thor cueste más que Atlan, NVIDIA dijo que sus clientes deberían salir adelante en lo que respecta a los ahorros de costos a nivel del sistema, ya que la arquitectura eléctrica y electrónica del automóvil se simplifica con un solo SoC.

“Se pueden imaginar enormes ahorros en términos de costo, en términos de cableado reducido, en términos de peso reducido, en términos de consumo de energía reducido en general”, dijo Shapiro en una sesión informativa con los periodistas. “Luego está la facilidad de permitir que una sola actualización de software brinde nuevas funciones en estas diferentes ECU”.

Además de eso, la falta de cableado reduce la necesidad de conectores que pueden ser peligrosos para la seguridad si se sueltan.

Un SoC, muchas configuraciones

NVIDIA planea implementar diferentes configuraciones de Thor SoC, que van desde una solución de un solo chip hasta un “superchip” que conecta dos Thor SoC utilizando su tecnología de interconexión NVLink-C2C para ejecutar un solo sistema operativo unificado. La compañía dijo que les daría a los fabricantes de automóviles el margen para actualizar continuamente sus autos con el tiempo con nuevos servicios e incluso características de seguridad adicionales a través de actualizaciones inalámbricas a la Tesla.

“Tendremos una gama de diferentes opciones disponibles, de modo que los clientes puedan seleccionar el nivel adecuado de rendimiento para sus necesidades”, dijo Shapiro. “Pero depende de ellos decidir cuál será la configuración correcta para ellos en función de sus necesidades y los sensores de sus automóviles”. Thor está diseñado para pasar de los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), como la asistencia para cambiar de carril, a la conducción totalmente autónoma, según la compañía.

La eficiencia energética de los chips es un requisito importante para los automóviles eléctricos, donde deben competir por la vida útil limitada de la batería. NVIDIA dijo que Thor es 3 veces más eficiente que Orin, sin compartir los números específicos de potencia.

Thor está emparejado con el mismo kit de desarrollo de software (SDK) de Drive que Orin, que cuando se combina con su arquitectura escalable, permite a las empresas trasladar su desarrollo de software anterior a la nueva plataforma.

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