本文來(lái)源：智車科技 

/導(dǎo)讀/

ChatGPT引爆了存算一體大算力數(shù)字芯片的需求，之所以能有ChatGPT，很大程度上仰仗數(shù)字技術(shù)的支撐。數(shù)字技術(shù)是人類歷史上最為偉大的發(fā)明之一，包括編碼、壓縮、傳輸、調(diào)制與解調(diào)等技術(shù)。它利用0和1兩位數(shù)字編碼，即可通過(guò)計(jì)算機(jī)、光纜、通信衛(wèi)星等設(shè)備處理和傳輸信息。

雖然數(shù)字的表示方法很簡(jiǎn)單，但其代表的信息既可以是離散的，如數(shù)字、字母等，也可以是連續(xù)的，如聲音、圖像和測(cè)量結(jié)果等。如今，數(shù)字技術(shù)已成為涵蓋大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能的五大技術(shù)體系。

不過(guò)，在號(hào)稱最先進(jìn)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，車載數(shù)據(jù)的傳輸卻還在沿用燃油車時(shí)代的模擬信號(hào)傳輸方法�，F(xiàn)在，這種局面正在改變。

01

模擬與數(shù)字傳輸?shù)臋?quán)衡

雖然模擬傳輸不必考慮傳輸?shù)膬?nèi)容，具有理想狀態(tài)下的極高分辨率、直觀且易于實(shí)現(xiàn)，處理方法簡(jiǎn)單，而且沒有量化誤差，能準(zhǔn)確描述物理量的優(yōu)點(diǎn)，但其致命的缺點(diǎn)在于：

· 信號(hào)幅度連續(xù)變化且比較弱，經(jīng)過(guò)一定距離后都會(huì)衰減，因此傳輸距離短，較遠(yuǎn)距離需要使用功放；

· 抗干擾能力弱，在傳輸過(guò)程中容易受到各種疊加噪聲的干擾，且很難消除；信號(hào)保密性差，通信內(nèi)容易被竊聽。

數(shù)字傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，首先是數(shù)據(jù)完整性，其傳輸信號(hào)幅度是離散的，二進(jìn)制信號(hào)取值只有兩個(gè)，接收端只需判別兩種狀態(tài)，只要噪聲的大小不足以影響正確判別就能正確接收。其次是抗干擾能力強(qiáng)，可以在確保不讓衰減危及數(shù)據(jù)完整性之前，將數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)揭欢ǖ木嚯x；為了能夠到達(dá)較遠(yuǎn)的傳輸距離，可以使用轉(zhuǎn)發(fā)器。第三是能夠有效利用帶寬，經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼的信號(hào)具有安全性和保密性。

因此，鑒于數(shù)字傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，通信領(lǐng)域普遍認(rèn)為使用數(shù)字傳輸方式更好。在汽車中，傳感器、攝像頭獲取的一些物理量，如速度、溫度、壓力等都是模擬信號(hào)，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理；然后再將處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為ECU（電控單元）的模擬信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2

汽車數(shù)據(jù)傳輸現(xiàn)狀如何？

車輛內(nèi)布線架構(gòu)示意圖

現(xiàn)在，汽車行業(yè)正在從私有協(xié)議轉(zhuǎn)向開放標(biāo)準(zhǔn)，一些整車廠已意識(shí)到數(shù)據(jù)傳輸是智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載通信的瓶頸，他們希望使用數(shù)字信號(hào)、開放標(biāo)準(zhǔn)替代之前使用的私有協(xié)議。

所謂私有協(xié)議是指一些半導(dǎo)體廠商基于其私有技術(shù)自定義的非開放標(biāo)準(zhǔn)。目前汽車應(yīng)用中使用的SerDes就是這種專有方案，它意味著如果不是所有的組件都來(lái)自同一芯片供應(yīng)商，廠商之間的組件是不能搭配使用的。

SerDes中的Ser和Des分別代表串行器（Serializer）和解串器（Deserializer），其主要功能是將低速并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為高速低壓差分信號(hào)（LVDS）并通過(guò)串行鏈路進(jìn)行發(fā)送和接收。早期的SerDes技術(shù)應(yīng)用于基于光纖介質(zhì)的遠(yuǎn)距離廣域網(wǎng)通信，隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的不斷提升，這一技術(shù)已拓展到其他應(yīng)用領(lǐng)域。

由于SerDes具有高速傳輸特性，近年來(lái)汽車領(lǐng)域也在將其作為一種實(shí)現(xiàn)高速連接的選擇。2020年9月，MIPI聯(lián)盟發(fā)布了車載高速互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)A-PHY，發(fā)展勢(shì)頭迅猛；2021年，IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)將A-PHY列為其標(biāo)準(zhǔn)之一，各大知名整車廠都計(jì)劃將其加入下一代解決方案。

MIPI聯(lián)盟部分成員

其實(shí)，首個(gè)符合MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的芯片組推出時(shí)間并不長(zhǎng)，卻已有超過(guò)30家潛在客戶和合作伙伴正在對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，包括安波福（Aptiv）、LG Innotek、豪威科技（Omnivision）、安森美（onsemi）、Mobileye、英特爾、索尼、日本住友電氣（Sumitomo Electric）、舜宇光學(xué)（Sunny Optical）、是德科技、Leopard Imaging等，其中有8家是整車廠，有望在下一階段將MIPI A-PHY芯片集成到其ADAS平臺(tái)中。

MIPI聯(lián)盟成員持續(xù)推進(jìn)A-PHY生態(tài)發(fā)展

3

為汽車而生的A-PHY

那么，MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)SerDes有什么區(qū)別呢？未來(lái)是否會(huì)在汽車應(yīng)用中共存呢？近日，Valens高級(jí)副總裁兼汽車業(yè)務(wù)主管Gideon Kedem表示：“兩者的最大區(qū)別在于MIPI A-PHY是一個(gè)全球通用的開放性標(biāo)準(zhǔn)，芯片供應(yīng)商可以按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)、研發(fā)并生產(chǎn)相應(yīng)的MIPI A-PHY的芯片�！睋Q句話說(shuō)，由于沒有專利方面的限制，只要具備技術(shù)能力的任何芯片廠商都可以開發(fā)和制造滿足MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的芯片。

事實(shí)上，A-PHY就像以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)一樣，有助于在行業(yè)內(nèi)建立更好、更規(guī)范的生態(tài)，所以很多芯片玩家都在開發(fā)和生產(chǎn)滿足A-PHY協(xié)議的芯片。未來(lái)，國(guó)內(nèi)外將會(huì)有越來(lái)越多A-PHY芯片廠商出現(xiàn)，但不同芯片廠商的研發(fā)能力不同，做出來(lái)的產(chǎn)品在性能或性價(jià)比上會(huì)有一些差異。

目前除了首先推出滿足MIPI A-PHY協(xié)議芯片組的Valens，還有LG Innotek等廠商也加入了開發(fā)生產(chǎn)MIPI A-PHY芯片模組的行列。MIPI A-PHY陣營(yíng)的合作者還有英特爾（代工服務(wù)）、高通（通信芯片）、NVDIA（人工智能）、日本星電（連接器）、索尼（圖像傳感器）、是德科技（測(cè)試測(cè)量）、OmniVision（圖像傳感器）、舜宇光學(xué)（車載攝像頭）、蘇州首傳（通信芯片）、賽德斯-奔馳（整車）、Mobileye（傳感器）等。

4

MIPI A-PHY的應(yīng)用場(chǎng)景

迄今為止，市面上符合MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的芯片組并不多，但其有助于應(yīng)對(duì)當(dāng)前電動(dòng)汽車發(fā)展諸多挑戰(zhàn)——控制復(fù)雜性、車身重量和總連接成本——方面的優(yōu)勢(shì)引發(fā)了圍觀效應(yīng)。

在汽車信號(hào)傳輸距離方面，以往的協(xié)議如C-PHY和D-PHY主要用于短距離ECU視頻傳輸，而A-PHY適合更遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，如從攝像頭到ECU的長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離長(zhǎng)達(dá)15米。

對(duì)傳輸距離最撓頭的汽車應(yīng)用場(chǎng)景是大型車輛，一直以來(lái)，其盲區(qū)問題備受行業(yè)和社會(huì)關(guān)注。大型商用車輛（貨車、卡車等）視覺盲區(qū)范圍大，倒車時(shí)交通事故風(fēng)險(xiǎn)極高。盡管世界各地政府和非政府組織都發(fā)布了指導(dǎo)方針，但對(duì)卡車司機(jī)而言，倒車最安全可行的方法莫過(guò)于下車觀察。

政策方面，2022年12月，我國(guó)也發(fā)布了《機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安全》標(biāo)準(zhǔn)，其一大亮點(diǎn)是規(guī)定了機(jī)動(dòng)車可以取消傳統(tǒng)光學(xué)后視鏡，合法安裝電子后視鏡。

2022年初，美國(guó)重卡公司Stoneridge拖車搭載了專門解決卡車后方視野問題的VA600R芯片組，實(shí)現(xiàn)了后置攝像頭與車廂顯示屏的連接。在惡劣噪聲環(huán)境中，它以長(zhǎng)達(dá)40米的高速數(shù)據(jù)鏈路解決了關(guān)鍵安全隱患，提升了道路安全性，同時(shí)降低了整車廠的運(yùn)營(yíng)成本。

在惡劣噪聲環(huán)境中支持長(zhǎng)達(dá)40米高速數(shù)據(jù)鏈路

自2020年起，梅賽德斯-奔馳的多款量產(chǎn)車型的車載信息娛樂系統(tǒng)也搭載了VA60xx芯片組，包括Harman、大陸、molex及博世等為奔馳供貨的Tier1。以奔馳車為例，未來(lái)自動(dòng)變速器控制單元（DCU）、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、中央控制電動(dòng)門鎖控制等幾大模塊將可能分別使用一個(gè)或兩個(gè)這樣的芯片。

另外，獨(dú)立機(jī)構(gòu)A2MAC1的《基于UTP的MIPI A-PHY技術(shù)》報(bào)告顯示，對(duì)比傳統(tǒng)基于GMSL（千兆多媒體串行鏈路）的解決方案，采用MIPI A-PHY環(huán)視系統(tǒng)的保時(shí)捷純電動(dòng)跑車Taycan節(jié)省了約17-27美元成本；普通乘用車可節(jié)省約10-20美元。這源于MIPI A-PHY芯片可以使用成本更低的線纜線束和連接接口架構(gòu)，有助于大幅降低整體系統(tǒng)成本。

基于MIPI A-PHY的環(huán)繞影像系統(tǒng)顯著降低了Taycan成本

汽車電動(dòng)化是大勢(shì)所趨，但電動(dòng)汽車內(nèi)部署的線纜數(shù)量和重量已達(dá)上限。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，線纜簡(jiǎn)化是必經(jīng)之路。使用基于MIPI A-PHY的連接解決方案能夠簡(jiǎn)化車輛線纜布局，減少線纜數(shù)量和重量。測(cè)算顯示，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車對(duì)比，平均減重可達(dá)30-40%。

自動(dòng)駕駛方面，在ADAS推動(dòng)下，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷向傳感器融合的重大轉(zhuǎn)型，以滿足安全性應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)和功能。但是，連接汽車和傳感器、處理器之間的基礎(chǔ)設(shè)施仍有待提升。

目前，一些整車廠已搭載800萬(wàn)像素?cái)z像頭和1500萬(wàn)像素?cái)z像頭，隨著車載攝像頭的升級(jí)，汽車對(duì)傳輸帶寬和速率有了更高的要求。MIPI A-PHY技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)是能夠按比例提升傳輸數(shù)據(jù)速率，現(xiàn)在的芯片組可以實(shí)現(xiàn)8Gbps傳輸速率，預(yù)計(jì)2025年推出的產(chǎn)品可以達(dá)到16Gbps，32Gbps的芯片也在研發(fā)當(dāng)中。

在未來(lái)每輛車平均搭載10-20個(gè)攝像頭和若干激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)的情況下，基于MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的連接架構(gòu)可以在域控制器整合不同傳感器數(shù)據(jù)，然后由一條電纜傳輸至中央處理平臺(tái)。不管是單車智能，還是智能網(wǎng)聯(lián)，亦或是軟件定義汽車（SDV），都離不開零延遲傳輸傳感器數(shù)據(jù)的汽車連接硬件基礎(chǔ)。

5

整車廠何去何從？

在汽車行業(yè)，GMSL或FPD-Link等都是模擬信號(hào)傳輸?shù)乃接袇f(xié)議，而MIPI A-PHY除了開放，還有更多優(yōu)勢(shì)：支持超高帶寬、零延遲及優(yōu)異的EMC性能，可保證汽車安全和時(shí)間敏感型應(yīng)用的高速連接；滿足汽車結(jié)構(gòu)的各種限制，降低空間、重量和復(fù)雜性要求。

采用MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的下一代車輛安全連接芯片組使用非屏蔽雙絞線和簡(jiǎn)單連接器即插即用，能夠極大地降低系統(tǒng)總成本，為汽車制造商提供高效的解決方案�；�于數(shù)字設(shè)計(jì)的芯片可以成比例提高傳輸速率，也可以利用獨(dú)特機(jī)制處理EMI問題，應(yīng)對(duì)汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中電磁干擾越來(lái)越明顯的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

如舜宇集團(tuán)舜宇智領(lǐng)總經(jīng)理張寶忠所說(shuō)：“身為亞洲領(lǐng)先的汽車零件供應(yīng)商，我們觀察到MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)中日益受到支持，并可為我們公司帶來(lái)重大商機(jī)�！�

現(xiàn)在，越來(lái)越多整車廠希望使用開放標(biāo)準(zhǔn)替代私有協(xié)議，更何況數(shù)字傳輸比模擬傳輸具有更大的優(yōu)勢(shì)呢。至于整車廠、Tier1和Tier2如何選擇，還需要權(quán)衡利弊，選擇最適合自己況的連接解決方案。

       原文標(biāo)題 : 車載連接，從模擬轉(zhuǎn)向數(shù)字能為行業(yè)帶來(lái)什么？