電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/梁浩斌)在車載網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中,過去最為常見的是CAN總線、LIN總線等,多個分布式的ECU通過CAN、LIN等總線系統(tǒng)進行連接,而不同域之間則通過CAN網(wǎng)關(guān)進行通信。因此隨著汽車電子架構(gòu)的轉(zhuǎn)變,以及智能化的趨勢,不同域之間的通信需要更大的帶寬,CAN-FD最大支持5Mbps至8Mbps,顯然無法滿足要求,于是車載以太網(wǎng)成為智能汽車時代主干網(wǎng)絡(luò),在域內(nèi)部還可以繼續(xù)使用CAN總線。
此外在域內(nèi)部,比如ADAS、智能座艙域中,更高像素的攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等傳感器以及車內(nèi)更多的屏幕,也帶來了更高的數(shù)據(jù)傳輸需求。因此,高速傳輸用的SerDes芯片開始在車載領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
SerDes芯片協(xié)議多樣
SerDes是Serializer/Deserializer 的縮寫,即串行器和解串器,SerDes芯片就是在發(fā)送端將多路低速并行的信號轉(zhuǎn)換成一路的高速串行信號,在接收端將高速串行信號轉(zhuǎn)換成多路低速并行信號。比如將8/10bit或16/20bit寬度的并行信號,轉(zhuǎn)換成1bit寬度的串行信號。
一般來說,在高速傳輸?shù)倪^程中,并行的數(shù)據(jù)線纜之間會存在串?dāng)_,與此同時,并行信號需要同時發(fā)送同時接收,這需要多個信號進行時鐘同步,任何一根線出現(xiàn)延遲都會對信號傳輸產(chǎn)生影響。而串行信號只需要一根同軸電纜,不需要額外傳輸時鐘信號,不存在串?dāng)_的同時,還可以利用低壓差分信號傳輸技術(shù),提高抗干擾性以及降低功耗,實現(xiàn)更高的傳輸速率。
SerDes的應(yīng)用場景非常廣泛,除了汽車是其中一個重要應(yīng)用場景之外,超高清視頻傳輸、數(shù)據(jù)中心等也廣泛應(yīng)用到SerDes芯片。
而在SerDes芯片下,雖然傳輸?shù)脑眍愃疲趯嶋H市場產(chǎn)品上,還有多種不同的傳輸協(xié)議。
首先是各大芯片廠商的私有協(xié)議。TI、ADI是車載SerDes市場的龍頭,兩家公司一度占據(jù)市場超過95%的份額。ADI的SerDes業(yè)務(wù)來源于對美信的收購,目前其SerDes芯片產(chǎn)品采用的是名為GMSL(千兆多媒體串行鏈路)的私有協(xié)議,目前已迭代至第三代的GMSL3X,正向傳輸速率覆蓋最高至12Gbps,反向速率最高187.5Mbps,采用同軸電纜傳輸距離可達14米,采用雙絞線則為7米。
TI的SerDes芯片產(chǎn)品采用名為FDP-Link的私有協(xié)議,F(xiàn)DP-Link全稱Flat panel display link,自1996年推出以來,目前已經(jīng)迭代至第四代的FDP-Link IV,支持8MP+的車載攝像頭,正向視頻傳輸速率最高10Gbps,反向速率最高168.75Mbps。
在德國主機廠中應(yīng)用較多的Inova公司,在其SerDes芯片上采用了APIX的私有協(xié)議,目前更新至第三代,單條雙絞線可以實現(xiàn)6Gbps傳輸速率,通過四條雙絞線可以實現(xiàn)12Gbps速率,同時APIX還支持不同的線纜媒介,包括STP、QTP和同軸電纜等,可以降低線纜成本。
日本汽車芯片大廠羅姆的SerDes芯片使用了Clockless Link協(xié)議,通過一對差分線路傳輸數(shù)據(jù),不過傳輸速率較低,最高只有2.7Gbps。
圖像傳感器大廠索尼也有自家的SerDes產(chǎn)品,在部分日系車型上有搭載。索尼采用了私有的 GVIF(Gigabit Video InterFace)傳輸協(xié)議,目前最新的產(chǎn)品據(jù)稱能夠?qū)崿F(xiàn)800萬像素攝像頭以每秒45幀輸出畫面,折算約為8.63Gbps。
而國內(nèi)的SerDes廠商方面,也有部分采用了私有協(xié)議。包括慷智的AHDL(Automotive High Definition Link),目前AHDL已經(jīng)迭代至第三代,今年5月慷智宣布采用第三代AHDL的 20Gbps 車規(guī)級 SerDes芯片成功點亮,單通道可實現(xiàn)10Gbps(NRZ)和20Gbps(PAM4)的視頻傳輸速率,最高可支持3200萬像素視頻傳輸@30fps及4K +顯示屏,預(yù)計2024年底提供樣片。
仁芯科技的R-LinC系列車載SerDes芯片也采用了私有協(xié)議,向下兼容全速率16Gbps-1.6Gbps,支持15米遠的傳輸距離,插損補償能力可達到30dB以上,可以實現(xiàn)17MP超高分辨率的ADAS攝像頭。其16G高速SerDes芯片已經(jīng)在今年一季度量產(chǎn)。
各家大廠的SerDes跑不同的私有協(xié)議,這對于主機廠來說顯然不是好事。比如主機廠在選擇方案時,由于協(xié)議的綁定,串行和解串兩端,也就是ADAS控制器和傳感器兩端都必須用同一品牌的SerDes芯片,這讓車企的供應(yīng)鏈選擇范圍大大縮小。比如在ADAS控制器和傳感器兩個部分上,無法選擇不同品牌的方案,因為傳輸協(xié)議不通用。
自然,制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)就成為汽車行業(yè),尤其是各大主機廠積極推動的方向。
公有Serdes協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
目前共有的SerDes傳輸協(xié)議主要有三種,分別是ASA(Automotive SerDes Alliance)聯(lián)盟的ASA-ML、MIPI 聯(lián)盟的A-PHY和中國汽標(biāo)委發(fā)布的HSMT。
ASA是由寶馬集團聯(lián)合大陸、恩智浦、博通等Tier1、汽車芯片巨頭在2019年成立的聯(lián)盟,目前已經(jīng)有超過70個成員企業(yè)。2020年12月,ASA發(fā)布了“ASA Motion Link(ASA-ML)”收發(fā)器規(guī)范v1.01,該規(guī)范定義了一種SerDes通信技術(shù),用于從2Gbps到16Gbps線路速率的車載連接。據(jù)稱目前正在制定的v1.1版本的下行速率將高達64Gbps。
MIPI是移動行業(yè)處理器接口聯(lián)盟的縮寫,此前為視頻數(shù)據(jù)傳輸制定的C-PHY、D-PHY等標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在智能手機、高端顯示器、攝像頭、相機模塊等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。MIPI AWG汽車工作組在2018年成立,包括寶馬、豐田、博世、英特爾、高通等多家廠商參與,旨在建立一個汽車SerDes物理層接口規(guī)范。
MIPI聯(lián)盟在2021年發(fā)布了MIPI A-PHY v1.0,在去年5月更新至MIPI A-PHY v1.1.1 版本。A-PHY v1.0版本下行速率支持2Gbps至16Gbps,上行速率100Mbps,同軸電纜傳輸距離達到15米。
值得一提的是,去年MIPI聯(lián)盟與ASA簽訂了合作協(xié)議,未來使用MIPI CSI-2接口可以與ASA-ML物理層進行互聯(lián),這也為未來建立更加廣泛的生態(tài)創(chuàng)造了入口。
另外,中國汽標(biāo)委在去年發(fā)布了HSMT(High-speed Media Transmission高速媒體傳輸)標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿,下行速率最高12.8Gbps、上行速率100Mbps,主要特點在于抗干擾性較強。目前國內(nèi)廠商瑞發(fā)科已經(jīng)推出了基于HSMT的車載SerDes芯片,包括串行器NS6012和4合一解串器NS6603。
芯熾科技、首傳微電子、 Valens等海內(nèi)外廠商則在A-PHY協(xié)議上推出了SerDes芯片;ASA-ML目前有Microchip、景略半導(dǎo)體等開發(fā)了相關(guān)的SerDes產(chǎn)品。
寫在最后:
車載SerDes芯片盡管目前市場規(guī)模并不大,但隨著車載ADAS攝像頭、傳感器以及座艙內(nèi)娛顯示設(shè)備的升級,SerDes芯片的需求量將快速上升。隨著一大批國內(nèi)新玩家主攻12G以上的高速SerDes,TI、ADI等巨頭在國內(nèi)車載SerDes市場可能會受到一定程度沖擊。
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SerDes
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關(guān)注
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