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Tesla智能座舱域控制器(MCU)的系统化梳理

目前网络上对Tesla智能座舱硬件(MCU)迭代的相关介绍比较混乱,本文这里进行系统化梳理并澄清,并对一些错误进行更正。

备注:Tesla的智能座舱域控制器称为Media Control Unit,简写为MCU。

1、MCU(Media Control Unit)迭代图

图1 AutoPilot HW+MCU迭代图

MCU1 从 2012 年开始推出,采用的是 Nvidia Drive CX,这个是基于 Tegra X1 的处理器;2017 年推出 MCU2,从Nvidia 切换到了 Intel 的 Atom E3950;而到了最新的 Model S Plaid(MCU3),采用了 AMD Ryzen+Navi 23 GPU。

以上需要明确重点明确的是

  • MCU1:基于 Tegra X1 的处理器

  • MCU2:基于Intel 的 Atom E3950

  • MCU3:基于AMD Ryzen+Navi 23 GPU

基于以上就可以对Tesla的MCU代际进行比较准确的判断,避免谬误。

图2 Tesla MCU主芯片方案的迭代

图3 Tesla MCU的迭代

图4 Tesla MCU的迭代

Ref:https://teslatap.com/articles/autopilot-processors-and-hardware-mcu-hw-demystified/ Ref:https://www.xchuxing.com/article/36195

2、MCU0/MCU1:Nvidia Tegra 3

从 2012 年到 2017 年,MCU0和MCU1代都使用Nvidia Tegra 3 四核处理器。 MCU0 和 MCU1 从技术上来说几乎完全相同。从 0 更新到 1 时,除了 MCU 之外,还需要以下两个组件:

  • 后视摄像头 HSD 跳线 (1127304-00-B)

  • 蓝牙天线 (1052393-00-B)

MCU1 上的后视摄像头图像比 MCU0 上的更清晰。MCU0 标配内置 3G 模块,而 MCU1 则配备 LTE 模块。从 MCU0 升级到 MCU1 的用户将自动获得 LTE 升级。 MCU0 和 MCU1 均受到eMMC 召回的影响。MCU0 已不再可用,如果出现缺陷,特斯拉将用 MCU1 替换。

图5 MCU1独立智能座舱控制器

MCU1 实际上有两种变体(即MCU0和MCU1),连接器不同。两种变体的内部结构基本相同。红色箭头表示连接器的变化。较旧的 1004777 型号已停产。对于较旧的车型,较新的 1045006 型号可以与适配器一起使用。一些最早的 1004777 MCU0 仅支持 3G 网络,不支持 LTE 网络。特斯拉为需要 LTE 网络的用户提供付费升级服务,升级过程会更改 MCU 中的一个模块,成为MCU1。所有 1045006 型号均支持 LTE 网络。

图6 MCU0 接口

图7 MCU1 接口

图7 MCU1 主板

图8 MCU1 拆解

上图可以看到,主板上有独立的LTE模块。

图9 MCU1 主板

上图可以看到,Tegra 3做成了模块形式,插接到MCU1主板上。

图10 Tegra 3 模块

从MCU1控制器的拆解可以看到,此时Tesla的智能座舱域和自动驾驶域还是各自独立的BOX方案,没有合并到同一个BOX里面。

另外从图1中可以看到MCU1是和HW1/HW2搭配的,HW1是独立的前视一体机如下图:

图11 基于Mobileye EyeQ3平台的前视一体机(HW1)

而HW2是基于Nvidia Drive PX 2: 1 Parker SoC+1 Pascal GPU独立BOX方案,如下图

图12 HW2.0域控拆解

图13 HW2.0域控拆解

Ref:https://www.tesland.com/en/emmc-repair-mcu1-tesla/

3、MCU2:Intel Atom E3950

MCU2的时间段是:2018 年 3 月 – 2021 年;采用英特尔凌动 CPU “Intel Atom”,另外MCU2具有 4 GB RAM 和 64 GB eMMC 存储。 MCU2 的架构与 MCU0 和 MCU1 类似,由一台配备处理器、内存、音频系统、Wi-Fi、蜂窝网络和蓝牙连接的计算机组成,用于可视化和控制特斯拉的用户界面。与前代产品相比,MCU2 还支持 5 GHz Wi-Fi 和更新版本的蓝牙。 在 Model S/X 设备中,显示器和计算机组成一个单元。在 Model 3/Y 设备中,它们是分开的。同时MCU2 不受eMMC 召回的影响。

同时MCU2具备以下特点:

  • 触摸屏响应 速度 更快 ,导航地图滚动 更流畅。图片和网页加载速度更快。(示例视频)

  • 您可以使用最新的软件,这也允许Apple Music等服务正常运行。

  • 通过蓝牙播放音乐时会显示专辑封面。

  • 街机游戏, 例如 Beach Buggy Racing 2、Cuphead 和 Stardew Valley(包括游戏手柄兼容性)

  • 通过 Tesla Cinema实现 视频流传输 并访问 YouTube、Netflix、Hulu 和 Twitch**

  • 添加 卡拉 OK 和 TRAX **

  • 改进的 道路可视化(仅适用于FSD 计算机 = HW3/AP3 的所有者 )

  • 查看 车辆内的行车记录仪和警卫模式视频录像 。(如果车辆安装了至少 AP2.5 版的自动驾驶硬件,MCU1 也可以录制视频。)但是,只有 MCU2 才支持在 MCU 屏幕上查看视频。

  • 倒车 时 显示 侧面摄像头记录

  • 支持 5GHz Wi -Fi网络和 LTE 移动网络。

  • MCU2 的 eMMC 内存是 MCU1 的四倍 。因此,许多搭载 MCU1 的车辆中常见的eMMC 模块故障 问题 ,在 MCU2 中不太可能出现,直到车辆的使用寿命结束,甚至可能在车辆的整个使用寿命期间。

图14 MCU2系统架构

MCU2和HW2.5集成到同一个BOX中,如下图所示

图15 MCU2和HW2.5集成到同一个BOX中

图16 两侧板为HW2.5的正反面,中间板为MCU2的正反面

MCU2 板由两块电路板构成,一块是主板,另一块是固定在主板上的一块小型无线通信电路板(下图中粉色框所示)。这一块通信电路板包含了 LTE 模组、以太网控制芯片、天线接口等,相当于传统汽车中用于对外无线通信的 T-box,此次将其集成在 MCU 中,能够节约空间和成本。这里引用的拆解是 2020 款 model 3,采用了 Telit 的 LTE 模组,在 2021 款以后特斯拉将无线模组供应商切换成移远通信。

值得注意的通信模组上的eCALL天线接口没有焊接。

MCU2 的主板采用了双面 PCB 板,正面主要布局各种网络相关芯片,例如 Intel 和Marvell 的以太网芯片,Telit 的 LTE 模组,TI 的视频串行器等。正面的另一个重要作用是提供对外接口,如蓝牙/WiFi/LTE 的天线接口、摄像头输入输出接口、音频接口、USB 接口、以太网接口等。

图17 MCU2 主板

图18 MCU2 主板

图19 MCU2 + HW2.5 控制器拆解图

图20 MCU2 系统图

Ref:https://www.eet-china.com/mp/a18699.html

座舱域的重要作用就是信息娱乐,MCU2 在这一方面表现尚显不足。伴随 A3950 芯片低价的是其性能有限,据车东西测试称,在 MCU2 上启动腾讯视频或 bilibili 的时间都超过了 20 秒,且地图放大缩小经常卡顿。卡顿的原因是多方面的,一方面 A3950 本身算力有限,集成显卡 HD505 性能也比较弱,处理器测评网站 NotebookCheck 对英特尔 HD 505 的评价是,截至 2016 年的游戏,即使是在最低画质设置下,也很少能流畅运行。另一方面,速度较慢、寿命较短的 eMMC(embedded MultiMedia Card)闪存也会拖累系统性能。eMMC 相对机械硬盘具备速度和抗震优势,但擦写寿命可能只有数百次,随着使用次数增多,坏块数量增加,eMMC 的性能将逐渐恶化,在使用周期较长的汽车上这一弊端可能会得到进一步放大,导致读写速度慢,使用卡顿,2021 年年初,特斯拉召回初代 MCU eMMC 可以佐证这一点。综合来看,特斯拉 MCU2 相比同时期采用高通 820A 的车机,属于偏弱的水平。

但特斯拉作为一家重视车辆智能水平的企业,并不会坐视落后的局面一直保持下去。2021 年发布的所有新款车型都换装 AMD CPU(zen+架构)和独立显卡(RDNA2 架构), GPU 算力提升超过 50 倍,存储也从 eMMC 换成了 SSD,读写性能和寿命都得到大幅改善。整体来看,相比 MCU2,MCU3 性能获得明显提升,提升幅度比第一代到第二代的跨度更大。

Ref:https://www.notateslaapp.com/news/2417/tesla-intel-atom-mcu-2-and-amd-ryzen-mcu-3-feature-differences-and-how-to-tell-what-you-have

图21 MCU2 VS MCU3

4、MCU3:AMD Ryzen+Navi 23 GPU

首先明确MCU3是由三块板组成的,一块MCU3主板,一块GPU子板,一块通信模块小板如下所示

图22 MCU3的CPU主板(AMD Ryzen)
图23 MCU3的GPU子板正面(Navi 23 GPU)
图24 MCU3的GPU子板反面(Navi 23 GPU)

以上两块板组成的MCU3被安装在CCM中,如下图所示,从下图可以看到,该版本依然是没有eCALL天线。

图25 Tesla的CCM(Central Control Module)中央计算模块
图26 Tesla的CCM拆解图

新的CCM一共有四块PCB板,包括多媒体控制主板(1),通信模块小板(2),GPU核心板(3),自动驾驶的HW3.0或者HW4.0板(4)。

从上图可以看到MCU3是和HW3.0或者HW4.0进行组合的,但是更大概率是和HW3.0组合。

以下罗列该版本更详细的信息:Ref:https://zhuanlan.zhihu.com/p/442950269 (拆解视频)

图27 MCU3板上详细信息
图28 MCU3板上详细信息
图29 MCU3 GPU板上详细信息
图30 MCU3 GPU板系统框图

以下是一段网传说法:关于MCU-Z和MCU3的关系

AMD Ryzen CPU AMD Ryzen (MCU-Z) :16 GB RAM DDR4和 256 GB eNVMe(带 Autopilot HW3);MCU-Z 经常被通俗地误称为 MCU3。它基于 AMD Ryzen 处理器。2021 年及以后的 Model S 和 X 车型,除了 MCU-Z 之外,还搭载了 AMD Navi 23 GPU(64GB GDDR6),它支持 Model S/X 的所有三个显示器,其中一个使用 HDMI,另外两个使用 DisplayPort。这使得这些车型中 MCU-Z 的图形性能堪比 PlayStation 5。遗憾的是,这款额外的 GPU 仅适用于 Model S 和 X。而Model 3和Y搭载的CCM都没有GPU子卡。

特斯拉最初在特斯拉 Model S 和 Model X(2021 年改款)中进一步扩展了游戏平台,并集成了 Steam。然而,2024 年 5 月,Steam 被从所有车型中移除。这可能是出于成本原因,因为特斯拉可能需要为每辆车授权 Steam,而只有一小部分客户使用它。 MCU-Z 的一个缺点是功耗高。与上一代产品相比,这甚至导致车辆续航里程略有缩短。

在现有已知的特斯拉 MCU3 上面,使用的是 17 寸 2200x1300 分辨率超大屏幕,以及 AMD 的 NAVI 23 GPU 芯片。从逻辑上来看,这里的几路视频输出(2.7Gb/s 的 HBR 和 5.4Gb/s 的 HBR2))也对应 Model S Plaid 的仪表盘,还有一路 HDMI,对应的是仪表盘、中控屏和后座的显示屏。在存储方面采用了 64Gb 的 GDDR6 内存。也就是说,从显示的能力来看,特斯拉是想要在传统的功能之外做更多的储备,而处理的核心为 AMD 锐龙处理器。

图31 MCU3器件清单

特斯拉车载电脑MCU3完整规格如下: 处理器:AMD Ryzen YE180FC3T4MFG(4 核 45 瓦 Ryzen Embedded,每核 512 KB L2 缓存,4 MB L3 缓存); GPU:标有215-130000026的AMD Radeon 核显,猜测是类似于Radeon Pro W6600; wifi/BT 模块是 LG Innotek ATC5CPC001; Cell 调制调节器 Quectel AG525R-GL; DSP 1 是带有 ARM Cortex-A5 的 ADSP-SC587W SHARC+ 双核 DSP; DSP 2 是带有 ARM Cortex-A5 的 AD21584 SHARC+ 双核 DSP; 网卡: Realtek RTL9068ABD

图32 AMD Ryzen版本
图33 MCU3 vs 游戏主机
图34 MCU3 vs 游戏主机

5、MCU3(改进版):AMD Ryzen+Navi 23 GPU

这里称为改进版的原因是该版本的只是Layout设计上做了调制,其他的核心器件没有变化,还是AMD Ryzen+Navi 23 GPU。

从下面的图中可以看到,MCU3改进版主要是和HW4.0组合成CCM。

图35 左集成HW4.0,右集成HW3.0
图36 左集成HW4.0,右集成HW3.0
图37 上集成HW4.0,下集成HW3.0

下图为在集成HW4.0的CCM中的MCU3.0改进版

图38 在集成HW4.0的CCM中的MCU3.0改进版
图39 MCU3.0改进版的PCB板

在纯 MCU 方面,MCU3(改进版)使用了相同的 AMD CPU 和 GPU,也拥有堪比"PS5 的游戏能力",拥有 16GB 内存和 256G 的 NVMe 接口的存储,这些都和MCU3相同。但 GPU 这次直接整合在了 CPU 所在的 PCB 上,让这一部分所占空间更少,为自动驾驶芯片留出更多布置的便利性。

同时通信小模块品牌商更换为了Quectel(AG525R-GL车规级模组基于高通SA415M),但是该拆解件依然没有焊接eCALL天线接口。

6、MCU3(最新版):AMD Ryzen+Navi 23 GPU

随着新一代汽车(Model 3 Highland、Model Y Juniper 和 Cybertruck)的推出,一切都发生了很大变化。特斯拉将蜂窝调制解调器从主计算机移到一个单独的单元——特斯拉远程信息处理控制单元 (TCU)。该模块集成了 LTE/5G 调制解调器、WiFi 和音频蓝牙。TCU 通过 1000Base -T1以太网连接到主计算机。

Ref: https://olegkutkov.me/2025/05/12/custom-sim-card-in-tesla-model-3-2024-tesla-model-y-2025-and-cybertruck/

从图39可以看到,MCU3(改进版)依然是集成了通信小模块的,但是最新的Model 3 Highland, Model Y Juniper, and Cybertruck均采用了独立的TCU,所以最新的MCU3必然不同于以往,所以这里用命名为MCU3(最新版)。

图40 Tesla独立的TCU
图40 Tesla独立的TCU(Model 3 Highland, Model Y Juniper, and Cybertruck)

另外从ebay上找到了Model 3 Highland, Model Y Juniper, and Cybertruck的CCM,从外形上确实不同于以往。

Ref:https://www.ebay.com/itm/146313748161

图41 搭载了MCU3(最新版)的CCM(不含通信模组)
图42 搭载了MCU3(最新版)的CCM(不含通信模组)
图43 搭载了MCU3(最新版)的CCM(不含通信模组)
图44 搭载了MCU3(最新版)的CCM(不含通信模组)的TE MATEnet 接口

图45 搭载了MCU3(最新版)的CCM(不含通信模组)的HSD接口
图47 搭载了MCU3(最新版)的CCM(不含通信模组)的其他

7、通信模组差异

从MCU2到MCU3,再到MCU3(改进版),通信模组安装位置差距不大,如下图。MCU3(最新版)采用独立TCU,无通信模组。

图48 MCU2主板上通信模组安装位置

但是欧美的通信相关的差异导致了具体欧美版本通信模组的差异:

目前,所有欧洲调制解调器都是 3.0 版本。然而,美版和欧版调制解调器之间有一个主要区别:美版调制解调器不使用 eCALL 连接器(欧洲紧急服务呼叫),而且实际上,美版 MCU 中也没有这个连接器的空间。

图49 2.5和3.0 Modem的区别

图50 图21 2.5和3.0Modem的区别

图51 3.0 Modem板

Ref:https://olegkutkov.me/2021/06/10/tesla-model-3-us-lte-modem-replacement-and-some-reverse-engineering/

http://www.xdnf.cn/news/1357831.html

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