本文來源：智車科技 

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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，即可通過計算機(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)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能的五大技術(shù)體系。

不過，在號稱最先進(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代的模擬信號傳輸方法�，F(xiàn)在，這種局面正在改變。

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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：

· 信號幅度連續(xù)變化且比較弱，經(jīng)過一定距離后都會衰減，因此傳輸距離短，較遠(yuǎn)距離需要使用功放；

· 抗干擾能力弱，在傳輸過程中容易受到各種疊加噪聲的干擾，且很難消除；信號保密性差，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，其傳輸信號幅度是離散的，二進(jìn)制信號取值只有兩個，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)過數(shù)字編碼的信號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，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入計算機(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）的模擬信號來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

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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、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轉(zhuǎn)換為高速低壓差分信號（LVDS）并通過串行鏈路進(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)展勢頭迅猛；2021年，IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會將A-PHY列為其標(biāo)準(zhǔn)之一，各大知名整車廠都計劃將其加入下一代解決方案。

MIPI聯(lián)盟部分成員

其實(shí)，首個符合MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的芯片組推出時間并不長，卻已有超過30家潛在客戶和合作伙伴正在對其進(jìn)行評估，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平臺中。

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

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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？未來是否會在汽車應(yīng)用中共存呢？近日，Valens高級副總裁兼汽車業(yè)務(wù)主管Gideon Kedem表示：“兩者的最大區(qū)別在于MIPI A-PHY是一個全球通用的開放性標(biāo)準(zhǔn)，芯片供應(yīng)商可以按照這個標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計、研發(fā)并生產(chǎn)相應(yīng)的MIPI A-PHY的芯片。”換句話說，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，國內(nèi)外將會有越來越多A-PHY芯片廠商出現(xiàn)，但不同芯片廠商的研發(fā)能力不同，做出來的產(chǎn)品在性能或性價比上會有一些差異。

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（測試測量）、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。

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MIPI A-PHY的應(yīng)用場景

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)對當(dāng)前電動汽車發(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)勢引發(fā)了圍觀效應(yīng)。

在汽車信號傳輸距離方面，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)距離信號傳輸，如從攝像頭到ECU的長距離數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離長達(dá)15米。

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

政策方面，2022年12月，我國也發(fā)布了《機(jī)動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，同時降低了整車廠的運(yùn)營成本。

在惡劣噪聲環(huán)境中支持長達(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，未來自動變速器控制單元（DCU）、發(fā)動機(jī)控制、中央控制電動門鎖控制等幾大模塊將可能分別使用一個或兩個這樣的芯片。

另外，獨(dú)立機(jī)構(gòu)A2MAC1的《基于UTP的MIPI A-PHY技術(shù)》報告顯示，對比傳統(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)的保時捷純電動跑車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

汽車電動化是大勢所趨，但電動汽車內(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，線纜簡化是必經(jīng)之路。使用基于MIPI A-PHY的連接解決方案能夠簡化車輛線纜布局，減少線纜數(shù)量和重量。測算顯示，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車對比，平均減重可達(dá)30-40%。

自動駕駛方面，在ADAS推動下，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800萬像素攝像頭和1500萬像素攝像頭，隨著車載攝像頭的升級，汽車對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。

在未來每輛車平均搭載10-20個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。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)。

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整車廠何去何從？

在汽車行業(yè)，GMSL或FPD-Link等都是模擬信號傳輸?shù)乃接袇f(xié)議，而MIPI A-PHY除了開放，還有更多優(yōu)勢：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)對汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化發(fā)展過程中電磁干擾越來越明顯的嚴(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：“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重大商機(jī)�！�

現(xiàn)在，越來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)帶來什么？