私有還是公有？車載SerDes芯片協(xié)議簡(jiǎn)析

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）在車載網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，過去最為常見的是CAN總線、LIN總線等，多個(gè)分布式的ECU通過CAN、LIN等總線系統(tǒng)進(jìn)行連接，而不同域之間則通過CAN網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。因此隨著汽車電子架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，以及智能化的趨勢(shì)，不同域之間的通信需要更大的帶寬，CAN-FD最大支持5Mbps至8Mbps，顯然無法滿足要求，于是車載以太網(wǎng)成為智能汽車時(shí)代主干網(wǎng)絡(luò)，在域內(nèi)部還可以繼續(xù)使用CAN總線。

此外在域內(nèi)部，比如ADAS、智能座艙域中，更高像素的攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等傳感器以及車內(nèi)更多的屏幕，也帶來了更高的數(shù)據(jù)傳輸需求。因此，高速傳輸用的SerDes芯片開始在車載領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

SerDes芯片協(xié)議多樣

SerDes是Serializer/Deserializer 的縮寫，即串行器和解串器，SerDes芯片就是在發(fā)送端將多路低速并行的信號(hào)轉(zhuǎn)換成一路的高速串行信號(hào)，在接收端將高速串行信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路低速并行信號(hào)。比如將8/10bit或16/20bit寬度的并行信號(hào)，轉(zhuǎn)換成1bit寬度的串行信號(hào)。

一般來說，在高速傳輸?shù)倪^程中，并行的數(shù)據(jù)線纜之間會(huì)存在串?dāng)_，與此同時(shí)，并行信號(hào)需要同時(shí)發(fā)送同時(shí)接收，這需要多個(gè)信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘同步，任何一根線出現(xiàn)延遲都會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響。而串行信號(hào)只需要一根同軸電纜，不需要額外傳輸時(shí)鐘信號(hào)，不存在串?dāng)_的同時(shí)，還可以利用低壓差分信號(hào)傳輸技術(shù)，提高抗干擾性以及降低功耗，實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率。

SerDes的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，除了汽車是其中一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景之外，超高清視頻傳輸、數(shù)據(jù)中心等也廣泛應(yīng)用到SerDes芯片。

而在SerDes芯片下，雖然傳輸?shù)脑眍愃?，但在?shí)際市場(chǎng)產(chǎn)品上，還有多種不同的傳輸協(xié)議。

首先是各大芯片廠商的私有協(xié)議。TI、ADI是車載SerDes市場(chǎng)的龍頭，兩家公司一度占據(jù)市場(chǎng)超過95%的份額。ADI的SerDes業(yè)務(wù)來源于對(duì)美信的收購(gòu)，目前其SerDes芯片產(chǎn)品采用的是名為GMSL（千兆多媒體串行鏈路）的私有協(xié)議，目前已迭代至第三代的GMSL3X，正向傳輸速率覆蓋最高至12Gbps，反向速率最高187.5Mbps，采用同軸電纜傳輸距離可達(dá)14米，采用雙絞線則為7米。

TI的SerDes芯片產(chǎn)品采用名為FDP-Link的私有協(xié)議，F(xiàn)DP-Link全稱Flat panel display link，自1996年推出以來，目前已經(jīng)迭代至第四代的FDP-Link IV，支持8MP+的車載攝像頭，正向視頻傳輸速率最高10Gbps，反向速率最高168.75Mbps。

在德國(guó)主機(jī)廠中應(yīng)用較多的Inova公司，在其SerDes芯片上采用了APIX的私有協(xié)議，目前更新至第三代，單條雙絞線可以實(shí)現(xiàn)6Gbps傳輸速率，通過四條雙絞線可以實(shí)現(xiàn)12Gbps速率，同時(shí)APIX還支持不同的線纜媒介，包括STP、QTP和同軸電纜等，可以降低線纜成本。

日本汽車芯片大廠羅姆的SerDes芯片使用了Clockless Link協(xié)議，通過一對(duì)差分線路傳輸數(shù)據(jù)，不過傳輸速率較低，最高只有2.7Gbps。

圖像傳感器大廠索尼也有自家的SerDes產(chǎn)品，在部分日系車型上有搭載。索尼采用了私有的 GVIF（Gigabit Video InterFace）傳輸協(xié)議，目前最新的產(chǎn)品據(jù)稱能夠?qū)崿F(xiàn)800萬像素?cái)z像頭以每秒45幀輸出畫面，折算約為8.63Gbps。

而國(guó)內(nèi)的SerDes廠商方面，也有部分采用了私有協(xié)議。包括慷智的AHDL（Automotive High Definition Link），目前AHDL已經(jīng)迭代至第三代，今年5月慷智宣布采用第三代AHDL的 20Gbps 車規(guī)級(jí) SerDes芯片成功點(diǎn)亮，單通道可實(shí)現(xiàn)10Gbps（NRZ）和20Gbps（PAM4）的視頻傳輸速率，最高可支持3200萬像素視頻傳輸@30fps及4K +顯示屏，預(yù)計(jì)2024年底提供樣片。

仁芯科技的R-LinC系列車載SerDes芯片也采用了私有協(xié)議，向下兼容全速率16Gbps-1.6Gbps，支持15米遠(yuǎn)的傳輸距離，插損補(bǔ)償能力可達(dá)到30dB以上，可以實(shí)現(xiàn)17MP超高分辨率的ADAS攝像頭。其16G高速SerDes芯片已經(jīng)在今年一季度量產(chǎn)。

各家大廠的SerDes跑不同的私有協(xié)議，這對(duì)于主機(jī)廠來說顯然不是好事。比如主機(jī)廠在選擇方案時(shí)，由于協(xié)議的綁定，串行和解串兩端，也就是ADAS控制器和傳感器兩端都必須用同一品牌的SerDes芯片，這讓車企的供應(yīng)鏈選擇范圍大大縮小。比如在ADAS控制器和傳感器兩個(gè)部分上，無法選擇不同品牌的方案，因?yàn)閭鬏攨f(xié)議不通用。

自然，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)就成為汽車行業(yè)，尤其是各大主機(jī)廠積極推動(dòng)的方向。

公有Serdes協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

目前共有的SerDes傳輸協(xié)議主要有三種，分別是ASA（Automotive SerDes Alliance）聯(lián)盟的ASA-ML、MIPI 聯(lián)盟的A-PHY和中國(guó)汽標(biāo)委發(fā)布的HSMT。

ASA是由寶馬集團(tuán)聯(lián)合大陸、恩智浦、博通等Tier1、汽車芯片巨頭在2019年成立的聯(lián)盟，目前已經(jīng)有超過70個(gè)成員企業(yè)。2020年12月，ASA發(fā)布了“ASA Motion Link（ASA-ML）”收發(fā)器規(guī)范v1.01，該規(guī)范定義了一種SerDes通信技術(shù)，用于從2Gbps到16Gbps線路速率的車載連接。據(jù)稱目前正在制定的v1.1版本的下行速率將高達(dá)64Gbps。

MIPI是移動(dòng)行業(yè)處理器接口聯(lián)盟的縮寫，此前為視頻數(shù)據(jù)傳輸制定的C-PHY、D-PHY等標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在智能手機(jī)、高端顯示器、攝像頭、相機(jī)模塊等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。MIPI AWG汽車工作組在2018年成立，包括寶馬、豐田、博世、英特爾、高通等多家廠商參與，旨在建立一個(gè)汽車SerDes物理層接口規(guī)范。

MIPI聯(lián)盟在2021年發(fā)布了MIPI A-PHY v1.0，在去年5月更新至MIPI A-PHY v1.1.1 版本。A-PHY v1.0版本下行速率支持2Gbps至16Gbps，上行速率100Mbps，同軸電纜傳輸距離達(dá)到15米。

值得一提的是，去年MIPI聯(lián)盟與ASA簽訂了合作協(xié)議，未來使用MIPI CSI-2接口可以與ASA-ML物理層進(jìn)行互聯(lián)，這也為未來建立更加廣泛的生態(tài)創(chuàng)造了入口。

另外，中國(guó)汽標(biāo)委在去年發(fā)布了HSMT（High-speed Media Transmission高速媒體傳輸）標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿，下行速率最高12.8Gbps、上行速率100Mbps，主要特點(diǎn)在于抗干擾性較強(qiáng)。目前國(guó)內(nèi)廠商瑞發(fā)科已經(jīng)推出了基于HSMT的車載SerDes芯片，包括串行器NS6012和4合一解串器NS6603。

芯熾科技、首傳微電子、 Valens等海內(nèi)外廠商則在A-PHY協(xié)議上推出了SerDes芯片；ASA-ML目前有Microchip、景略半導(dǎo)體等開發(fā)了相關(guān)的SerDes產(chǎn)品。

寫在最后：

車載SerDes芯片盡管目前市場(chǎng)規(guī)模并不大，但隨著車載ADAS攝像頭、傳感器以及座艙內(nèi)娛顯示設(shè)備的升級(jí)，SerDes芯片的需求量將快速上升。隨著一大批國(guó)內(nèi)新玩家主攻12G以上的高速SerDes，TI、ADI等巨頭在國(guó)內(nèi)車載SerDes市場(chǎng)可能會(huì)受到一定程度沖擊。