自動駕駛的巨大商機，MIPI和以太網(wǎng)將發(fā)生怎樣的競爭？

隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，那些曾為數(shù)據(jù)中心、企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施或?qū)I(yè)工作室開發(fā)高速連接技術(shù)的產(chǎn)業(yè)組織，看到了汽車市場所帶來的巨大商機。上周，MIPI聯(lián)盟開始為移動產(chǎn)業(yè)開發(fā)新的接口規(guī)范，以因應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)對于高速數(shù)據(jù)傳輸接口的需求。目前已制定了MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在15米長度的物理層，可達每秒12到24千兆位(Gbps)的傳輸速度，聯(lián)盟預(yù)計于2019年底提供MIPI A-PHY 1.0版給開發(fā)人員。MIPI和以太網(wǎng)將發(fā)生怎樣的競爭？

不久前，芯片供應(yīng)商還專注于移動產(chǎn)業(yè)，而現(xiàn)在，他們的重心已移往汽車產(chǎn)業(yè)。

第4級和第5級自動駕駛車的開發(fā)者希望車子內(nèi)部的連網(wǎng)速度能達到數(shù)千兆位(multi-gigabit)速度，許多產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和制定標(biāo)準(zhǔn)的機構(gòu)，像是自動駕駛汽車網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(NAV)、MIPI聯(lián)盟(MIPI Alliance)和HDBaseT聯(lián)盟都正摩拳擦掌，準(zhǔn)備搶食這塊大餅。

當(dāng)然，具備全自動駕駛功能的汽車尚未問世，而這種車子對于像是視覺、激光雷達和雷達這類高分辨率傳感器的依賴程度相當(dāng)高，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量必定會大幅增加。那些曾為數(shù)據(jù)中心、企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施或?qū)I(yè)工作室開發(fā)高速連接技術(shù)的產(chǎn)業(yè)組織，看到了汽車市場所帶來的巨大商機。

Aquantia描繪的未來車載網(wǎng)絡(luò)（來源：Aquantia）

上周，MIPI聯(lián)盟開始為移動產(chǎn)業(yè)開發(fā)新的接口規(guī)范，以因應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)對于高速數(shù)據(jù)傳輸接口的需求。目前已制定了MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在15米長度的物理層，可達每秒12到24千兆位(Gbps)的傳輸速度，聯(lián)盟預(yù)計于2019年底提供MIPI A-PHY 1.0版給開發(fā)人員。

就在上個月，HDBaseT聯(lián)盟宣布Denso成為“貢獻會員”(contributor member)。HDBaseT原本是一種消費性電子與商業(yè)應(yīng)用連接標(biāo)準(zhǔn)，用以透過CAT 5纜線傳輸未壓縮HD音/視頻、電源、以太網(wǎng)絡(luò)、USB以及一些控制信號，而現(xiàn)在HDBaseT有最新的車用版本，稱做HDBaseT Automotive標(biāo)準(zhǔn)。

（來源：Valens Semiconductor）

Valens Semiconductor資深副總裁兼汽車部門負責(zé)人Micha Risling在接受《EE Times》采訪時表示：“HDBaseT現(xiàn)在可以透過無包覆雙絞線(UTP)達到2Gbps帶寬，這是一種更便宜、更靈活且更易于安裝的線纜，而它未來的版本將可支持高達4/8/12/16Gbps的傳輸速度。”

此外，由芯片供應(yīng)商Aquantia、Nvidia、Bosch，以及德國大陸集團(Continental)和福斯汽車(Volkswagen)組成的NAV聯(lián)盟擁有一大優(yōu)勢，據(jù)說正與IEEE以太網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟同步開發(fā)IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY標(biāo)準(zhǔn)，背后的推動者是芯片商Aquantia。與其他公司不同的是，Aquantia率先開發(fā)出高速、multi-gigabit速度的以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心(傳輸速度達到10/25/100GbE)和企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施(傳輸速度達到2.5/5/10GbE)。

Aquantia汽車產(chǎn)品營銷副總裁Amir Bar-Niv在上周接受《EE Times》采訪時提到：“之前汽車產(chǎn)業(yè)沒有發(fā)展出Multi-Gig汽車以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?！彼忉專渌究赏瞥鏊麄冏杂械慕鉀Q方案，藉以得到進入市場的機會。但現(xiàn)在，IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY標(biāo)準(zhǔn)正順利地開發(fā)中，“現(xiàn)在汽車市場不再缺乏此類網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。”

在Aquantia看來，OEM代工廠和一線車廠采用Multi-Gig汽車以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Automotive Ethernet)幾乎已成定局。

根據(jù)Aquantia的說法，汽車產(chǎn)業(yè)界了解到若是采用最新的Automotive Multi-Gig Ethernet PHY標(biāo)準(zhǔn)，可以享受許多以太網(wǎng)絡(luò)既有的好處，像是眾多供應(yīng)商和低成本，功能特性方面支持交換、同步、音視頻橋接(AVB)/時效性網(wǎng)絡(luò)(TSN)標(biāo)準(zhǔn)、安全性和網(wǎng)絡(luò)拓撲等。

這些技術(shù)能互補嗎？

然而，值得注意的是，并非所有長距離汽車通訊接口的特性都是相同的。市場研究機構(gòu)Strategy Analytics車用電子市場研究總監(jiān)Ian Riches舉例，MIPI的汽車接口與HDBaseT即有所不同，他表示：“MIPI A-PHY是一種點對點異步鏈接技術(shù)，一邊的帶寬很大，另一邊則較小，它只是一個數(shù)據(jù)傳輸管道(data pipe)，并不像HDBaseT那樣原生支持USB、以太網(wǎng)絡(luò)和電源。”

盡管如此，MIPI將與其他multi-gig連接技術(shù)競爭，像是汽車以太網(wǎng)絡(luò)(Automotive Ethernet)技術(shù)，Riches說：“此技術(shù)用來連接高帶寬設(shè)備(例如相機)到中央控制器?！?/p>

關(guān)于這些競爭技術(shù)的比較，Riches說：“如果你要選擇網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以太網(wǎng)絡(luò)是很棒的選擇。HDBaseT支持電力傳輸、鏈接USB等功能。MIPI A-PHY的直接競爭對手為專有LVDS解決方案，如APIX、FPD-Link、GMSL等技術(shù)，它很適合在受限的信號控制信道中，將數(shù)據(jù)從某處傳輸?shù)搅硪惶帯！?/p>

再次使用MIPI移動協(xié)議？

MIPI聯(lián)盟董事會成員兼高通資深技術(shù)總監(jiān)Rick Wietfeldt認為以太網(wǎng)絡(luò)、MIPI和HDBaseT技術(shù)在汽車生態(tài)系統(tǒng)中為互補技術(shù)，各占有一席之地。

他解釋，MIPI為汽車產(chǎn)業(yè)提供關(guān)于“效能、再次使用和生態(tài)體系”三方面的好處。

更具體地說，MIPI的A-PHY與其他技術(shù)的不同點在于，為相機、傳感器和顯示器提供量身定制的非對稱連接性。Wietfeldt認為：“雖然以太網(wǎng)絡(luò)是一種廣泛采用的成熟解決方案，然而，對于汽車市場來說，仍算是較新的標(biāo)準(zhǔn)，必須導(dǎo)入新的纜線、連接器、Ethernet PHY接口和交換機產(chǎn)品。”

另一個關(guān)鍵(好處)是A-PHY為高速串流相關(guān)的應(yīng)用提供服務(wù)，例如需要在點對點架構(gòu)中進行嚴(yán)格延遲控制的相機和顯示器應(yīng)用。

MIPI聯(lián)盟的規(guī)劃（來源：MIPI）

另一方面，Wietfeldt觀察到：“許多人將以太網(wǎng)絡(luò)視為高速控制應(yīng)用中主要的‘網(wǎng)絡(luò)(通常指多對多)’架構(gòu)接口（盡管不是唯一的）?！彼a充：“此外，目前的汽車以太網(wǎng)絡(luò)速度是1Gbps，未來將加快到10Gbps，其預(yù)計達成的時間大約與MIPI A-PHY設(shè)定的時程相當(dāng)。”

事實上，雖然Aquantia先推出暫行標(biāo)準(zhǔn)Multi-Gig Automotive Ethernet PHY(2.5G、5G、10G)，但IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY規(guī)格尚被未批準(zhǔn)，仍需要經(jīng)過正常的IEEE標(biāo)準(zhǔn)制定程序。

當(dāng)提到再次采用MIPI技術(shù)時，高通的Wietfeldt解釋，使用MIPI A-PHY物理層接口，可以“直接有效地執(zhí)行MIPI移動協(xié)議的相機接口(CSI)/顯示器接口(DSI)，兼容于目前數(shù)十億智能手機中使用的芯片，并且在汽車電子中也被普遍采用?！?/p>

以太網(wǎng)絡(luò)會是最終的選擇？

Aquantia不認同MIPI聯(lián)盟對汽車以太網(wǎng)絡(luò)的論點。Bar-Niv聲稱：“整體而言，只有以太網(wǎng)絡(luò)的所有功能幾乎都已獲得OEM廠商的認可，足以真正符合未來4/5級自動駕駛汽車所需的車載網(wǎng)絡(luò)需求?！?/p>

他指出：“MIPI似乎專注于點對點連接的特定應(yīng)用或網(wǎng)絡(luò)拓撲。以太網(wǎng)絡(luò)不僅能符合需求(支持星狀、網(wǎng)狀、環(huán)狀，菊花煉拓墣等)，而且還滿足了4/5級自動駕駛對于IEEE標(biāo)準(zhǔn)的要求(可靠性、安全性等)。關(guān)于開發(fā)部分，MIPI、LVDS和HDBaseT等聯(lián)盟卻必須從頭開始。”

Bar-Niv還補充說到：“未來汽車連網(wǎng)需要更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，以太網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問控制層(MAC)傳輸速率已經(jīng)高達100G，可滿足未來的汽車應(yīng)用需求。”

連接傳感器

Strategy Analytics的Riches說：“雖然做為車載網(wǎng)絡(luò)骨干的MIPI A-PHY并未將以太網(wǎng)絡(luò)視為競爭技術(shù)，但MIPI和以太網(wǎng)絡(luò)將會在‘傳感器和顯示器連接’方面產(chǎn)生競爭?！?/p>

以太網(wǎng)絡(luò)并非只能做到點對點連接。但NAV聯(lián)盟希望能傳輸高分辨率攝影機、光達和雷達所產(chǎn)生的巨大數(shù)據(jù)。

Aquantia解釋說，車輛配備的高分辨率相機，其分辨率由720P提升到1080P，之后會提高到4K。該公司指出，這代表網(wǎng)絡(luò)傳輸速度應(yīng)該提升到10 Gbps。

傳感器融合和大量數(shù)據(jù)傳輸需求推動帶寬拉升到Multi-Gig （來源：Aquantia）

更重要的是，現(xiàn)在推動Multi-Gigabit連接技術(shù)的是音/視頻開發(fā)人員，他們希望運用未壓縮的原始傳感器數(shù)據(jù)進行傳感器融合。

Aquantia的Bar-Niv告訴我們，今天的傳感器模塊搭載了預(yù)處理裝置。“新趨勢是不采用這些預(yù)處理芯片，以降低傳感器模塊的成本并降低功耗?！彼忉屨f，這些傳感器通常位于汽車最熱的地方，效能會隨著熱度上升而顯著下降。如果業(yè)界不使用這些預(yù)處理芯片，纜線就必須以2Gbps到8Gbps的速率傳輸原始數(shù)據(jù)。

MIPI聯(lián)盟的Wietfeldt充分意識到這些需求，他強調(diào)：“MIPI A-PHY是一種應(yīng)用于傳感器、攝影機和顯示器的高速非對稱串流接口，可作為以太網(wǎng)絡(luò)的替代技術(shù)?！?/p>

（來源：MIPI）

MIPI聯(lián)盟有信心確保MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)能在具有復(fù)雜和挑戰(zhàn)性的車載環(huán)境中，運用低成本且輕量的實體信道傳輸數(shù)據(jù)，達到“數(shù)據(jù)完整性”(Data Integrity)。目前12Gbps到24Gbps速度的MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)正在開發(fā)中，MIPI聯(lián)盟也開始研發(fā)更高速的規(guī)格，像是超過48Gbps的傳輸速度，用于顯示器與其他應(yīng)用。

誰將供應(yīng)這些芯片?

Riches說：“我們將很容易看到高度自動駕駛的相關(guān)應(yīng)用，但未來五年內(nèi)并不會大量出現(xiàn)?！?/p>

他指出，原始資料傳感器融合也許仍是一個值得期待的目標(biāo)，他說：“對于高速連接技術(shù)的需求，許多汽車制造商在每個傳感器上加入大量處理數(shù)據(jù)的功能?！碑?dāng)談到芯片供應(yīng)商中有哪些人正在開發(fā)車用Multi-Gigabit連接技術(shù)時，Valens半導(dǎo)體是其中一間公司，目前正在推動HDBaseT技術(shù)，而Aquatia則為Automotive Multi-Gig Ethernet PHY技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。

除了Aquatia，博通、Marvell與恩智浦也是IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY標(biāo)準(zhǔn)的主要推動者。

在HDBaseT聯(lián)盟中，恩智浦為“貢獻會員”，意法半導(dǎo)體為“參與會員”(adopter member)。雖然目前尚不清楚哪些公司致力于發(fā)展MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)，但MIPI聯(lián)盟已將高通、意法半導(dǎo)體、恩智浦、英特爾/Mobileye和Valens等芯片供應(yīng)商列為會員。在標(biāo)準(zhǔn)確立的初期，大多數(shù)汽車芯片公司可能必須多方參與各種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟。