汽車領域是SerDes解串行使用數量最多的領域,每一顆攝像頭、每一塊屏幕都需要SerDes芯片,高端車型的SerDes芯片總價值比主SoC還要高,2029年市場規模預計為50億美元。而這個領域,攝像頭部分基本被ADI壟斷,市場占有率超90%,顯示領域,TI德州儀器大概有70%的市場份額,ADI大約20%。ADI和TI各自有GMSL和FPD-LINK兩大技術。
圖片來源:MIPI Alliance, Inc.
MIPI A-PHY的出現,讓這種壟斷局面有可能被打破,一眾國產廠家蜂擁而入,包括上海芯熾科技、矽力杰半導體、首傳微電子、裕太微電子,國外廠家則有Valens。此外,還有MIPI A-PHY周邊廠家,包括SoC廠家,黑芝麻智能科技有限公司、現代摩比斯(Hyundai Mobis)、芯鼎科技(iCatch Technology)、英特爾、Mobileye、星宸科技(SigmaStar)等。攝像頭傳感器和模塊供應商:A&R Tech、Chemtronics、D3 Embedded、Leopard Imaging、MCNEX、Nippon Chemi-Con、三星LSI、索尼半導體、舜宇智領技術(Sunny Smartlead)等。線束、連接器和組件供應商:Hosiden、住友電工等。
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MIPI A-PHY 是第一個汽車長距離串行器/解串器物理層接口規范,提供點對點或菊花鏈拓撲的非對稱數據鏈路,通過單根電纜傳輸高速單向數據和嵌入式雙向控制數據,還可以根據需要進行選擇性供電。聯盟還推出了MIPI汽車SerDes解決方案(MASS),這是一系列基于A-PHY的全棧連接方案,可實現ADAS、IVI和ADS等應用所需的端到端安全性和功能安全性。
與傳統基于私有協議的GMSL和FPD-LINK不同,MIPI A-PHY是開放的、全球通用的標準,沒有專利限制,任何具備技術能力的MIPI聯盟及其互認聯盟成員,均可以參與研發創新。
標準化的好處是:標準化能夠使組件供應商、一級供應商和OEM專注于創新,為他們在更大的生態系統中提供更多的選擇、可擴展性和互操作性。
任何基于 MIPI A-PHY 標準的芯片都能實現互聯互通,實現了加解串解耦,打破了以往品牌綁定限制,為車企提供了更多選擇權和議價能力,同時降低供應鏈風險。
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另外,A-PHY具備完備的MIPI協議支持,體現在:MIPI 協會提供了完整的數據傳輸協議標準,在汽車數據傳輸的各種接口中被廣泛采用,提供了從圖像傳感器→中央處理器→顯示屏端到端的協議處理,確保了協議的一致性和拓展性。
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MIPI A-PHY 采用了協議包的傳輸方式,可以將其他非MIPI協議直接進行打包傳輸,拓展了MIPI A-PHY 的使用場景,這些協議包括eDP/DP、I2C、以太信號、音頻信號等,覆蓋了多種使用場景。
MIPI A-PHY優點還有,非對稱優化架構:A-PHY專為從攝影機/傳感器到 ECU,以及 ECU 到顯示器的高速非對稱傳輸而設計,同時為命令和控制提供同步 (concurrent) 低速雙向流量;與其他/對稱架構相比,優化的非對稱架構可以簡化設計并降低成本。
純硬件協議層:與使用D-PHY/C-PHY 分層的行動裝置應用一樣,A-PHY與CSI-2/DSI-2 協議層緊密耦合,因此本質上僅使用純硬件協議層進行操作,無需軟件干預;與其他接口相比,該架構具有更大的靈活性,并利用軟件層來實現這種靈活性。
針對布線、成本和重量進行了優化的架構:由于A-PHY 優化了非對稱架構和硬件協議分層,A-PHY 滿足了優化布線、成本和重量要求,隨著電子組件及其接口所需線材數量的增加,這一點變得越來越重要。采用PAM調制的低奈奎斯特頻率(Nyquist frequency)特性,來實現與NRZ調制同等甚至更高的帶寬,降低了對線材和連接器的性能要求。新規范顯示,在4Gbps以下支持非屏蔽(UTP)線纜和連接器彈性的數據鏈路層可支持其他協議:MIPI聯盟希望與其他將其本地協議應用于汽車領域的組織合作,其中包括VESA,它正在調整其 DisplayPort協議規范以供汽車使用,為了適應這些開發規范,A-PHY包括一個通用數據鏈接層,可容納不同的協議調節層 (adaptation layer)同時計劃支持VESA的車載DisplayPort協議。
高EMC抗擾度:MIPI投入了大量資金來分析和量測嚴酷的汽車通道,并得出結論:以窄頻干擾消除器 (NBIC) 和重傳方案 (RTS) 的架構可提供最穩健的性能,特別是對于在較長距離內需要更高數據速率的應用 。
MIPI A-PHY最強大的地方一是傳輸帶寬遠比GMSL和FPD-LINK高,二是兼容車載以太網802.3ch。當然GMSL也兼容以太網,但還沒有為802.3ch做好準備,且通常只有少數產品兼容以太網。
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2024年中期發布的2.0版本,速率可達32Gbps,有效速率28.8Gbps。
ADI的GMSL路線圖
圖片來源:ADI
ADI的GMSL路線圖中,目前主流的還是GMSL2,GMSL3比較少見,即便是GMSL3X的傳輸速率也不過12Gbps,低于MIPI A-PHY的1.0版本。MIPI A-PHY的1.0版本就采用了PAM4調制,可以使用低成本的線纜和連接器。
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A-PHY支持一種獨特的線纜即STQ,STQ 電纜有四根導體,在單個屏蔽護套內提供雙差分對。它們在一根電纜上啟用兩個A-PHY端口,與使用兩根單獨的同軸電纜或STP電纜相比,省掉了一半線纜和連接器。通過重用規范的現有組件,A-PHY的模塊化特性使這成為可能,而無需進行重大更改。
MIPI聯盟與IEEE關系密切,IEEE是車載以太網標準的擁有者,在下一代更高帶寬的車載以太網標準里,IEEE兼容MIPI A-PHY。
圖片來源:IEEE
MIPI A-PHY是完全兼容MIPI D-PHY和MIPI C-PHY。通常以太網是應對對稱傳輸的,但802.3ch是例外,它可以做非對稱傳輸,專門為傳感器到ECU設計。
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兼容802.3ch讓MIPI A-PHY更適合Zonal這種中央計算架構,也能和以太網共存,從競爭關系變為合作關系。
目前來看,MIPI A-PHY廠家還有不少工作要做,GMSL和FPD-LINK已經非常成熟且經過了足夠長時間足夠大規模的驗證。GMSL和FPD-LINK在實際應用中有一套完整的落地方案,能夠對應技術能力較差的小廠家。
GMSL對布線、焊點、間歇、分立元件都有詳細指導。
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上圖就是一個GMSL阻抗匹配錯誤的PCB Layout。
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上圖是一個經過優化的GMSL阻抗匹配 PCB Layout。
ADI推薦的MAX96712 MIPI C-PHY PCB Layout
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ADI推薦的MAX9295 MIPI D-PHY PCB Layout
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MIPI A-PHY能否打破ADI和TI的壟斷還有兩個重要因素,一是攝像頭像素是不是會進一步增加還是止步于主攝像800萬像素,側視400萬像素,像素越高,MIPI A-PHY優勢越明顯,顯示屏分辨率要超過4k,MIPI A-PHY的優勢才比較明顯。再有一個中高端座艙芯片霸主高通和高端智能駕駛芯片霸主英偉達是否支持MIPI A-PHY。
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原文標題:國產廠家挑戰ADI與TI的SerDes的霸主地位
文章出處:【微信號:zuosiqiche,微信公眾號:佐思汽車研究】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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