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解讀新一代汽車高速連接標準A-PHY
【聚焦MIPI】系列之一

【作者: 益萊儲】   2024年07月04日 星期四

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隨著汽車行業的快速發展,車載通信技術也在不斷進步。MIPI A-PHY作為一項新興的連接標準,專為汽車應用設計的高速串列器-解串器(SerDes)實體層介面,正逐漸成為車載通信領域的明星技術。


MIPI A-PHY由MIPI聯盟(Mobile Industry Processor Interface)開發,A-PHY標準的設計目的是為汽車中的攝影鏡頭、雷達、雷射雷達和顯示器等高頻寬資料傳輸提供可靠且高效的連接,以滿足汽車行業對於高頻寬、低延遲和可靠資料傳輸的嚴格要求。


CASE、MASS意為何物?


圖一 :  產業趨勢推進汽車功能安全
圖一 : 產業趨勢推進汽車功能安全

汽車的許多應用都受到全新產業趨勢所驅動,「CASE」四個字母代表的是聯網 (Connected)、自動化(Automated)、共用(Shared)和電氣化(Electrified)。網聯汽車使用先進的LTE和5G網路來增加網路頻寬並驅動更高解析度的顯示器;先進的自動化讓新的應用程式有更充分的時間運用更高解析、更豐富的聯網顯示器以及聯網感測器;共用是自動化的自然結果,讓應用程式藉由互連的GPU和ECU有更多機會採用端到端相機和顯示器;電氣化需要低功率的照明和高效率的顯示器。傳統的汽車應用程式,持續要求提高相機和幀率的解析度,同時降低功耗和電氣干擾容限。



圖二 :  MIPI 自動化SerDes 方案(MASS)
圖二 : MIPI 自動化SerDes 方案(MASS)

MASS 系列規範專為端到端功能安全和未來的安全而設計。圖中左側的鏡頭雷達使用 MASS 規範來擷取資料,並通過功能安全和安全協定予以保護,標記來自感測器和 ECU 的完整圖示,再到顯示器。不同區塊分別通過A-PHY SerDes 介面完成這一切。ECU 圖像訊號和圖形顯示處理器會協助顯示器產生新的圖元輸出資料。通過A-PHY SerDes MASS 規範可以替顯示處理器輸出的圖元提供安全保障,最終來到玻璃顯示器的部分。端到端MASS的作法有時稱為「玻璃到玻璃」,因為它從感測器捕捉到光的瞬間啟動,一直到光線離開顯示器為止。


標準的不斷演進

MIPI A-PHY規範在點對點或菊輪鍊拓撲結構中提供非對稱資料連結,具有高速單向資料、嵌入式雙向控制資料和可選的供電功能,全部通過單根電纜實現。這減少了佈線、成本和重量,並允許設計人員根據其用例所需的性能、成本和複雜性優化系統,提供可擴展性和靈活性,以滿足廣泛的速度和設計需求。為了與現有網路骨幹整合,A-PHY補充了乙太網、CAN、FlexRay和其他介面。


MIPI A-PHY 標準不斷演進,以滿足日益增長的性能和功能需求。最新的進展包括更高的傳輸速率、更低的功耗以及更好的相容性。比如,最新版本可能支持每秒數十 Gbps 的傳送速率,大大提升了資料傳輸的效率。


在汽車領域的應用廣泛

A-PHY可以用於連接車載攝影鏡頭、雷達、感測器等設備與中央處理單元,實現高速的資料傳輸,為自動駕駛和高級駕駛輔助系統(ADAS)提供關鍵的支援。例如,在自動駕駛中,A-PHY能夠快速傳輸來自多個攝影鏡頭的圖像資料,以極低的延遲傳輸到處理單元,使車輛能夠及時準確地感知周圍環境。


* 自動駕駛系統中的感測器資料傳輸,如攝影鏡頭、雷達等。


* 車載資訊娛樂系統的高畫質視頻和音訊廣播。


* 車輛內部的高速網路連接,實現不同模組之間的高效通信。


預計首批使用A-PHY元件的車輛將於2024年投入生產。除汽車用途外,該規範還將非常適合物聯網和工業等應用。


產業鏈上下游進展

晶片廠商普遍計畫採用 MIPI A-PHY,這種遠端實體層介面非常適合用於汽車和其他環繞感測器應用,例如攝影鏡頭和車載資訊娛樂(IVI)顯示器。汽車製造商則在不斷改進自動駕駛功能,他們也意識到,這些功能應當有助於提升汽車的安全性。


作為MIPI A-PHY標準的重要貢獻者,Valens率先推出符合A-PHY標準的晶片組VA7000,並與索尼(SONY)、黑芝麻智慧科技等公司合作,將A-PHY技術應用於汽車攝影鏡頭模組、自動駕駛計算平台等領域。英特爾與Valens代工合作,使用其先進的制程技術為Valens代工生產新一代MIPI A-PHY晶片,以滿足市場需求。


是德科技的SerDes接收機(Rx)合規性測試解決方案,根據合規性測試規範(CTS)的要求驗證移動行業處理器介面MIPI A-PHY 器件。該解決方案由是德科技聯合 BitifEye Digital Test Solutions GMBH 和 Wilder Technologies 兩家公司共同開發,並且得到了 Valens的支援。是德科技提供先進的設計和驗證解決方案,旨在加速創新,創造一個安全互聯的世界。


面臨的挑戰和機遇

一項新興技術發展過程中總會面臨諸多挑戰。首先,其技術尚處於不斷完善的階段,新的標準和技術在實際應用中可能會暴露出一些未被充分驗證的問題,例如在複雜的電磁環境中能否保持穩定的資料傳輸性能。再者,市場對於成本的敏感度較高,A-PHY 相關產品在初期的研發和生產成本較高,這可能使其在價格競爭激烈的市場中面臨一定的壓力。


此外,A-PHY 要在諸如汽車等對安全性和可靠性要求極為嚴苛的領域廣泛應用,必須要滿足一系列高標準的認證和測試,這無疑增加了其推廣和普及的難度。


然而,MIPI A-PHY也生在充滿機遇的時代。隨著汽車行業向智慧化和電動化的快速邁進,對高速、穩定且低延遲的資料傳輸需求日益增長,這為A-PHY在汽車領域的應用提供了廣闊的空間。例如,自動駕駛技術的發展需要大量感測器資料的即時傳輸,A-PHY正好能滿足這一需求。


同時,工業 4.0 時代的到來促使工業生產中的設備互聯更加緊密和高效,A-PHY有望在工業自動化領域發揮重要作用,助力提升生產效率和品質控制水準。另外,5G技術的普及也為 A-PHY 創造了更多的應用可能性,二者的融合將為智慧交通、遠端醫療等新興領域帶來創新性的解決方案。


結語

MIPI A-PHY作為一項具有創新性和前瞻性的連接標準,雖然在發展過程中面臨諸多挑戰,但憑藉其卓越的性能和廣泛的應用前景,無疑將在汽車、工業等領域發揮重要作用。隨著技術的不斷進步和產業鏈的協同發展,相信 MIPI A-PHY 有望迎來更加輝煌的未來,為我們的生活和工作帶來更多的便利和創新。


不斷演進變化的標準給企業帶來壓力,而為了與產業創新步伐同步,企業必須進行持續投資。益萊儲每年都會對產品庫進行大量投資,以便在推出最新技術時可用。益萊儲龐大的產品庫存提供無縫銜接的租賃解決方案。通過來自200多家製造商的價值10億美元的電子測試設備資產的海量庫存,益萊儲測試解決方案能夠幫助企業在當今快速發展的商業環境中解決測試測量問題。


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