重新定義車載連接：從模擬到數(shù)字，化繁為簡

Valens來自以色列，是領(lǐng)先的影音和車載高速連接解決方案供應(yīng)商,為影音和汽車行業(yè)實現(xiàn)長距離高速視頻和數(shù)據(jù)傳輸，不斷突破極限，至今已交付數(shù)千萬顆芯片。此外，Valens也是汽車行業(yè)的創(chuàng)新者，其率先推出的符合A-PHY標準的芯片組有助于應(yīng)對當前電動汽車發(fā)展的諸多挑戰(zhàn)：如控制的復(fù)雜性、車身重量上升和總連接成本的增加。

日前，Valens高級副總裁兼汽車業(yè)務(wù)主管Gideon Kedem在北京接受采訪時表示：“在汽車連接標準方面，我們的首要目標是盡全力滿足客戶需求,為客戶提供最好的服務(wù)，而非改變行業(yè)標準。Valens對行業(yè)產(chǎn)生影響的方式之一是，幫助整車廠優(yōu)化車輛布線架構(gòu)和數(shù)據(jù)架構(gòu)，以滿足市場對新一代車輛的需求?！痹谒磥恚琕alens的目標在于腳踏實地滿足客戶需求，而非引領(lǐng)行業(yè)標準。的確，如果不能把產(chǎn)品做好，又談何標準？

車輛內(nèi)布線架構(gòu)示例圖

從私有協(xié)議到開放標準

傳統(tǒng)SerDes是一些半導體廠商自定義的標準，并不開放，可以將其理解為一種私有技術(shù)。SerDes中的Ser和Des分別代表串行器（Serializer）和解串器（Deserializer）。SerDes的主要功能是將低速并行信號轉(zhuǎn)化為高速低壓差分信號（LVDS）并通過串行鏈路發(fā)送和接收。

早期SerDes技術(shù)應(yīng)用在以光纖為傳輸介質(zhì)的遠距離廣域網(wǎng)通信，隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的不斷提升，這一技術(shù)也不斷拓展到其他應(yīng)用領(lǐng)域，在各種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用，成為了高速接口技術(shù)的主流。

如上所述，目前汽車應(yīng)用中使用的SerDes方案本質(zhì)上都是專有的，這意味著如果不是所有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。

因為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現(xiàn)高速連接的選擇。2020年9月，MIPI聯(lián)盟發(fā)布了高速車載視頻連接A-PHY標準,該標準發(fā)布以來發(fā)展態(tài)勢迅猛。2021年，IEEE標準協(xié)會將A-PHY列為其標準之一，各大知名整車廠都在計劃將其加入下一代解決方案。

MIPI聯(lián)盟成員

那么，MIPI A-PHY標準和傳統(tǒng)SerDes的主要區(qū)別是什么？未來是否會在汽車應(yīng)用中共存？對此，Gideon Kedem解釋道：“兩者區(qū)別在于MIPI A-PHY是一個全球通用的開放性標準，芯片供應(yīng)商可以按照這個標準去設(shè)計、研發(fā)并生產(chǎn)相應(yīng)的MIPI A-PHY的芯片?！?/p>

由于沒有專利限制，任何芯片廠商只要具備技術(shù)能力均可開發(fā)和制造。對一些廠商而言，生產(chǎn)基于MIPI A-PHY標準的芯片難度并不高，但技術(shù)上需要有一些積累，目前除了第一家推出滿足A-PHY協(xié)議芯片組的公司Valens，還有LGInnotek等少數(shù)廠商也加入了開發(fā)生產(chǎn)MIPIA-PHY芯片模組的隊伍。

“打個比方，A-PHY就像以太網(wǎng)標準一樣，行業(yè)中有很多芯片玩家，大家都會開發(fā)并生產(chǎn)滿足A-PHY協(xié)議的芯片?！盙ideon Kedem說?！拔磥韲鴥?nèi)外會有越來越多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?？偟膩碚f，A-PHY更有助于在行業(yè)內(nèi)建立更好、更規(guī)范的生態(tài)?！?/p>

關(guān)于信號傳輸距離，他解釋說，以往的協(xié)議如C-PHY和D-PHY主要用于車載短距離ECU視頻傳輸，而A-PHY適用更遠距離的信號傳輸，比如從攝像頭到ECU之間的長距離數(shù)據(jù)傳輸，可實現(xiàn)長達15米的傳輸距離。2022年初，Valens與美國重卡公司Stoneridge合作，芯片搭載Stoneridge拖車，實現(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，以長達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營成本。

在惡劣噪聲環(huán)境中支持長達40米高速數(shù)據(jù)鏈路

此外，GMSL或FPD-Link也都是模擬信號的私有協(xié)議，而越來越多整車廠希望使用開放標準替代私有協(xié)議。至于整車廠如何選擇，Gideon Kedem表示：“我們尊重客戶選擇最適合他們情況的連接解決方案。我們的核心宗旨是為客戶提供合適的解決方案?！?/p>

MIPI A-PHY能為汽車帶來什么？

MIPI A-PHY具有卓越的電磁兼容性（EMC）、超高帶寬、能簡化汽車架構(gòu)和保障端到端安全等優(yōu)點，它能夠為汽車行業(yè)提供哪些好處呢？

首先，連接解決方案需要支持高帶寬，零延遲并擁有優(yōu)異的EMC性能，以保證汽車安全和時間敏感型應(yīng)用的高速連接。但是，由于汽車結(jié)構(gòu)在密度和長度有著各種限制，使汽車空間、重量和復(fù)雜性都到達了極限。

Valens在CES 2023展示的下一代車輛安全連接解決方案VA7000芯片組采用MIPI A-PHY標準，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。

在Gideon Kedem看來，與其他現(xiàn)有解決方案相比，VA7000的本質(zhì)優(yōu)勢在于其基于A-PHY這一開放標準，基于這個優(yōu)勢之上，還有以下三點可以關(guān)注：

第一點，VA7000為汽車行業(yè)提供了高帶寬，且還有進一步提高帶寬的空間，潛力較大。VA7000可以實現(xiàn)8Gbps的傳輸速率，預(yù)計2025年推出的芯片可以達到16Gbps。這是因為我們的芯片是基于數(shù)字設(shè)計的，因此可以成比例提高傳輸速率。同樣由于這個原因，Valens芯片具有增強的電磁兼容性(EMC)。

第二點，抗電磁干擾能力。傳統(tǒng)連接方案采用前向糾錯機制（FEC），無法單獨處理車載的EMI問題，只能處理高斯噪聲，因此在實際應(yīng)用中需要使用屏蔽線等額外措施。隨著汽車向智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化發(fā)展，電磁干擾越來越明顯。車上的很多噪聲源，包括計算機、雷達、天線以及道路輸電線纜，使數(shù)據(jù)傳輸處在電磁噪聲極強環(huán)境，對ADAS系統(tǒng)的正常運行構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)，這對行車安全至關(guān)重要。Valens芯片利用其獨特機制處理EMI問題，相比市面上其他連接解決方案，更能在嘈雜的汽車環(huán)境下保證傳輸鏈路的穩(wěn)定性。

三是有助于整車廠降低成本。Valens芯片可以使用成本更低的線纜線束和連接接口架構(gòu)，大幅降低整體系統(tǒng)成本。獨立機構(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可以節(jié)省約17-27美元成本；采用VA7000的普通乘用車可節(jié)省約10-20美元。

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

“汽車向電動化發(fā)展是大勢所趨，電動汽車內(nèi)部署的線纜數(shù)量和重量已達上限。為了實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展，線纜簡化是必經(jīng)之路?！盙ideon Kedem補充道?！笆褂肰alens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。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機車對比，平均減重可達30-40%。”

據(jù)他介紹，根據(jù)汽車的不同配置，每輛車使用的Valens芯片有所不同，以奔馳車為例，包括自動變速器控制單元（DCU）、發(fā)動機控制、中央控制電動門鎖控制等幾大模塊，每個模塊分別要使用一或兩個Valens芯片。

“我們相信整車廠、Tier1和Tier2將對Valens行業(yè)領(lǐng)先的解決方案產(chǎn)生極大興趣，并推動VA7000在在更多車輛上應(yīng)用?！盙ideon Kedem自信地說。

Valens之于自動駕駛

當前，汽車行業(yè)正向自動駕駛加速邁進，在ADAS和自動駕駛推動下，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷向傳感器融合的重大轉(zhuǎn)型。只有通過組合不同類型的傳感器（如攝像頭、激光雷達和雷達），才能滿足ADAS等安全性應(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。

目前看，整車廠已在車上搭載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。對此，Gideon Kedem表示，Valens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，可以從目前每秒8Gbps提升到下一代芯片的16Gbps，32Gbps的芯片也在研發(fā)當中?！熬蛿z像頭數(shù)量而言，我預(yù)計未來的車輛將平均搭載10-20個攝像頭，包含內(nèi)部和外部攝像頭?！盙ideon說道。

那么，不同的傳感器在傳輸視覺和其他信號方面有什么不同？Gideon Kedem表示，如果采用傳統(tǒng)連接方式，每種傳感器各為獨立發(fā)射器，需要通過不同線纜傳輸數(shù)據(jù)到中控電腦。使用基于MIPI A-PHY標準的連接架構(gòu)，不同傳感器數(shù)據(jù)先在域控制器進行整合，然后由一條電纜傳輸至中央處理平臺。MIPI A-PHY的優(yōu)勢在于，能夠利用一種協(xié)議將采用不同接口的設(shè)備整合起來，再由一條電纜將數(shù)據(jù)傳輸至中央處理平臺，比如利用智能雷達系統(tǒng)實現(xiàn)新的集中雷達處理架構(gòu)。

他還說，在自動駕駛方面，不管是國外的單車智能，還是中國的智能網(wǎng)聯(lián)，Valens的解決方案能適合兩種自動駕駛架構(gòu)和算法，因為它們都需要傳輸傳感器數(shù)據(jù)，需要零延遲傳輸。此外，軟件定義汽車（SDV）也需要強大的硬件基礎(chǔ)，而Valens芯片提供了適用于不同汽車架構(gòu)的硬件基礎(chǔ)。

合作以期提供更好的服務(wù)

據(jù)了解，Valens已與汽車行業(yè)領(lǐng)導者梅賽德斯-奔馳合作，自2020年起，Valens VA60xx芯片組已搭載奔馳S級、C級及全電EQS平臺量產(chǎn)車型的車載信息娛樂系統(tǒng)。Valens為奔馳的多個Tier1供應(yīng)商供貨，包括Harman、Continental、molex和Bosch；Valens還和高通、Mobileye和NVDIA等建立了合作關(guān)系。

Gideon Kedem表示：“Valens深知責任重大，過去幾年看到整車廠對芯片和芯片制造商的依賴性很高，非常迫切希望和芯片制造商建立直接的溝通和聯(lián)系。這也是我此行來到中國與當?shù)卣噺S溝通交流的原因。即使Tier1供應(yīng)商會給整車廠提供整套的A-PHY解決方案，但我們?nèi)砸_保了解本土整車廠的需求，和他們建立密切的聯(lián)系，并為他們供應(yīng)芯片，以保證供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。”

近年來，Valens的汽車業(yè)務(wù)營收持續(xù)增長，2022年汽車領(lǐng)域業(yè)績的增長主要得益于產(chǎn)品搭載更多梅賽德斯-奔馳車型。在準備量產(chǎn)最新VA7000系列芯片組的同時，Valens還在持續(xù)構(gòu)建相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)，參與多個整車廠項目競標，使VA7000芯片組有望在2023年首次定點車廠項目并投入量產(chǎn)?！拔覀冾A(yù)計，在這10年間A-PHY業(yè)務(wù)為Valens帶來的收入將增長到上億美元量級?！盙ideon Kedem說。

他表示，雖然Valens VA7000芯片組是市場上首個符合MIPI A-PHY標準的芯片組，卻已有超過30家潛在客戶和合作伙伴正在對其進行評估，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（Sunny Optical）、是德科技、Leopard Imaging等，其中有8家是整車廠，他們有望在下一階段將Valens芯片集成到其ADAS平臺中。

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

他補充道：“即使是梅賽德斯-奔馳這種豪華車品牌，對成本方面的控制也是十分嚴格的。目前，Valens在中國、韓國與一些非豪華車品牌進行了接洽，收到了積極的反饋，也證明了我們的成本優(yōu)勢?！?/p>

在中國市場，Valens正積極和中國一些本地供應(yīng)商溝通未來合作事宜。他也坦承，中國整車廠發(fā)展迭代特別快，開發(fā)速度幾乎是歐洲市場的兩倍。比如歐洲客戶，如果2023年開展技術(shù)測試，可能要在2028年才能投入量產(chǎn)，而中國客戶可能會在2025年就能實現(xiàn)量產(chǎn)。所以，Valens要準備好在今年第四季度批量生產(chǎn)下一代產(chǎn)品；同時盡快在中國建立A-PHY生態(tài)系統(tǒng)。他透露，Valens和國內(nèi)領(lǐng)先的車載攝像頭模組制造企業(yè)舜宇光學的合作就包括將VA7031和VA7021集成到其下一代攝像頭模組中，用于ADAS和環(huán)視應(yīng)用。不久，Valens將公布更多和中國企業(yè)合作的好消息。

Valens繼續(xù)助力推動行業(yè)變革

Gideon Kedem一周的中國之行收獲良多，與一些整車廠進行了卓有成效的溝通，獲得了積極的反饋。他說：“Valens高度重視中國市場，看到了中國整車廠的創(chuàng)造性和發(fā)展勢頭，已經(jīng)準備好與中國整車廠建立合作，提供我們最大的價值。”

他強調(diào)，Valens是ADAS和自動駕駛技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵推動者，其先進技術(shù)是車載高速連接新標準的基礎(chǔ)。未來Valens將繼續(xù)在多領(lǐng)域探索突破連接性的邊界，進一步完善MIPI A-PHY生態(tài)系統(tǒng)，為越來越多的整車廠、Tier1、Tier2提供更好的服務(wù)。

審核編輯 ：李倩