Waymo раскрыла собственный чип для роботакси: 5 нм, больше 1000 TOPS и 13 камер в реальном времени

20 августа Waymo впервые публично рассказала, что внутри её роботакси работает собственный чип — специализированная микросхема (ASIC, application-specific integrated circuit — интегральная схема специального назначения), спроектированная самой компанией и выпущенная по 5-нанометровому техпроцессу. До этого Waymo десять лет держала архитектуру своего бортового компьютера в тени, а теперь выложила разбор в блоге за подписью вице-президента по инженерии Сатиша Джеячандрана и руководителя направления Compute Даниэля Розенбанда. Чип уже не прототип: он ездит в Ojai — шестом поколении «водителя» Waymo, которое с конца мая возит платных пассажиров в Лос-Анджелесе, Финиксе и Сан-Франциско.

Формулировка из поста задаёт тон всему тексту: «Вычисления — это мозг Waymo Driver, они превращают сырые данные с датчиков в команды управления в реальном времени». Раскрытие интересно не только автомобильной отрасли: это ещё один крупный игрок, который перестал покупать чужой кремний и сделал свой.

Что именно раскрыли

Ключевые заявленные характеристики:

• 5-нанометровый техпроцесс. В списке партнёров Waymo прямо названы TSMC, а также AMD, Micron, Nvidia, Samsung, Sandisk и Socionext. По данным отраслевой прессы, речь идёт об автомобильной версии 5-нм линии TSMC (N5A) — она проходит квалификацию по AEC-Q100 и функциональной безопасности ISO 26262, то есть рассчитана на диапазон температур и вибрации, которых обычный серверный чип не переживёт. Сама Waymo конкретную «полку» техпроцесса не называет.
• Более 1000 TOPS. TOPS (trillion operations per second — триллионов операций в секунду) — грубая мера производительности на инференсе, то есть на исполнении уже обученных нейросетей. Эта мощность отведена под фронтенд обработки и ML-модели.
• 13 камер высокого разрешения обрабатываются одновременно, в реальном времени, вместе с потоками лидаров и радаров.
• Два независимых вычислительных «движка», которые в норме работают параллельно; при отказе одного второй подхватывает нагрузку без разрыва.
• Жидкостное охлаждение, встроенное в контур машины, — чтобы держать пиковую производительность и в летнем Финиксе, и на морозе.
• Рост вычислительной мощности в 20 раз за восемь лет — именно столько прибавил бортовой компьютер Waymo от поколения к поколению.

Не «ещё один ускоритель», а фронтенд восприятия

Главное в этой новости — не цифра TOPS, а то, где чип стоит в конвейере. Waymo сделала кремний не для «мозга», принимающего решение о манёвре, а для самого начала тракта: чип принимает сырьё с датчиков, чистит его, сшивает и уже на этом уровне гоняет нейросети.

Отдельно упомянут temporal denoising — временнóе шумоподавление: алгоритм сравнивает соседние кадры во времени и вычитает случайный шум сенсора. Это то, что вытягивает картинку в темноте, в дождь, в тоннеле — сценарии, где камера физически получает мало света и каждый кадр по отдельности выглядит грязным. Делать это на общем процессоре дорого: на 13 потоках высокого разрешения шумоподавление съедает бюджет, который нужен планировщику траектории.

Отсюда и метрика, которой Waymo меряет успех, — «pixels-to-actuation latency», задержка от первого пикселя до физического действия машины. Не «сколько кадров в секунду обработали», а сколько миллисекунд прошло от момента, когда свет упал на матрицу, до момента, когда повернулся руль или сработал тормоз. На городской скорости каждые лишние 50 мс — это лишний метр тормозного пути.

Почему это разумная архитектура

Waymo подчёркивает, что не выбрасывает чужие компоненты: собственный ASIC работает в связке с «лучшими доступными CPU, GPU и ускорителями». Получается гетерогенная система, где специализированный кремний берёт на себя предсказуемую, массовую, всегда одинаковую работу (обработка сенсорных потоков), а универсальные процессоры — оркестрацию, логирование, всё не-ML и всё, что меняется от релиза к релизу.

Это тот же принцип, по которому в дата-центрах живут TPU и кастомные ASIC рядом с GPU: узкую задачу с фиксированным профилем нагрузки почти всегда выгоднее «запечь» в железо, чем гонять на универсальном чипе. Разница в том, что здесь бюджет не только денежный, но и энергетический и тепловой — всё это едет в багажнике электромобиля и питается от той же батареи, которая должна крутить колёса.

Насколько это мощно на фоне рынка

По оценке TechCrunch, отметка «более 1000 TOPS» ставит чип Waymo примерно в один класс с Nvidia DRIVE AGX Thor — актуальной автомобильной платформой Nvidia, на которую ориентируется значительная часть индустрии. То есть Waymo не сделала что-то принципиально быстрее рынка; она сделала своё, под свой конкретный набор датчиков и свой конвейер.

Сравнивать TOPS в лоб при этом нужно осторожно. Waymo не раскрыла, в какой точности считается эта цифра — INT8, FP8 или что-то ещё, а от разрядности результат меняется кратно. Так что «1000+ TOPS» стоит читать как порядок величины, а не как аккуратный бенчмарк.

Зачем компании собственный кремний

Причина, вероятно, экономическая. Ojai — машина, построенная Geely (бренд Zeekr) в Китае и дооснащаемая Waymo в Аризоне, — с самого начала подавалась как поколение, которое дешевле производить, эксплуатировать и обслуживать. Для сервиса, который делает больше 500 тысяч платных поездок в неделю на парке из более чем 4000 машин в десятке с лишним городов США, стоимость железа в каждой машине — не деталь, а прямая строка в юнит-экономике.

Собственный ASIC даёт три вещи сразу: убирает наценку поставщика, позволяет выкинуть из чипа всё, что этой конкретной машине не нужно (а значит, сократить площадь кристалла, потребление и тепловыделение), и снимает зависимость от чужой дорожной карты. Обратная сторона — стоимость разработки: команда кремниевых инженеров, маски, тейпаут и квалификация по автомобильным стандартам окупаются только на большом объёме. То, что Waymo пошла на это, косвенно говорит о том, какой масштаб парка компания закладывает.

Что из этого следует

Для отрасли раскрытие Waymo — ещё одна точка в тренде, который последние годы виден повсюду: тот, кто эксплуатирует систему в масштабе, рано или поздно делает под неё свой чип. Google с TPU, Amazon с Trainium, Tesla с FSD-компьютером, теперь Waymo. Логика везде одна: когда нагрузка стабильна и её очень много, универсальность перестаёт окупаться.

Для разработчиков, далёких от автомобилей, полезен другой вывод — про архитектуру, а не про кремний. Waymo вынесла на выделенное железо самый предсказуемый и самый «горячий» участок конвейера, оставив универсальным процессорам всё изменчивое, и меряет систему сквозной задержкой «от входа до действия», а не производительностью отдельных стадий. Это ровно тот способ мышления, который работает и в обычном бэкенде: находите участок с фиксированным профилем нагрузки, выносите его отдельно и оптимизируйте не компоненты по отдельности, а полный путь запроса.

Открытых вопросов пока хватает. Waymo не назвала ни точность вычислений, ни энергопотребление, ни стоимость модуля, ни то, планирует ли компания когда-нибудь продавать этот кремний наружу. Пост в блоге — обзорный, без документации и без бенчмарков, которые можно было бы перепроверить независимо. Но сам факт, что компания сочла нужным раскрыть карты именно сейчас, на фоне заявленного выхода в новые города и на зарубежные рынки, читается как аргумент в споре о том, кто в гонке роботакси контролирует свой стек целиком.