巨大商機浮現(xiàn)？自動駕駛車大數(shù)據(jù)催生傳輸新標準

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)千兆位元(multi-gigabit)速度，許多產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和制定標準的機構(gòu)，像是自動駕駛汽車網(wǎng)路聯(lián)盟(NAV)、MIPI聯(lián)盟(MIPI Alliance)和HDBaseT聯(lián)盟都正摩拳擦掌，準備搶食這塊大餅。

當然，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、光達和雷達這類高解析度感測器的依賴程度相當高，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)路(來源：Aquantia)

上周，MIPI聯(lián)盟開始為移動產(chǎn)業(yè)開發(fā)新的介面規(guī)范，以因應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)對于高速數(shù)據(jù)傳輸介面的需求。目前已制定了MIPI A-PHY標準規(guī)范，在15米長度的實體層，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)用連接標準，用以透過CAT 5纜線傳輸未壓縮HD音/視訊、電源、以太網(wǎng)路、USB以及一些控制訊號，而現(xiàn)在HDBaseT有最新的車用版本，稱做HDBaseT Automotive標準。

(來源：Valens Semiconductor)

Valens Semiconductor資深副總裁兼汽車部門負責人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頻寬，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援高達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)路聯(lián)盟同步開發(fā)IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY標準，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)路技術(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)品行銷副總裁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)路技術(shù)。”他解釋，其他公司可推出他們自有的解決方案，借以得到進入市場的機會。但現(xiàn)在，IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY標準正順利地開發(fā)中，“現(xiàn)在汽車市場不再缺乏此類網(wǎng)路傳輸技術(shù)。”

在Aquantia看來，OEM代工廠和一線車廠采用Multi-Gig汽車以太網(wǎng)路技術(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標準，可以享受許多以太網(wǎng)路既有的好處，像是眾多供應(yīng)商和低成本，功能特性方面支援交換、同步、音視訊橋接(AVB)/時效性網(wǎng)路(TSN)標準、安全性和網(wǎng)路拓撲等。

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介面的特性都是相同的。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的汽車介面與HDBaseT即有所不同，他表示：“MIPI A-PHY是一種點對點非同步連結(jié)技術(shù)，一邊的頻寬很大，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那樣原生支援USB、以太網(wǎng)路和電源。”

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)路(Automotive Ethernet)技術(shù)，Riches說：“此技術(shù)用來連接高頻寬設(shè)備(例如相機)到中央控制器。”

關(guān)于這些競爭技術(shù)的比較，Riches說：“如果你要選擇網(wǎng)路技術(shù)，以太網(wǎng)路是很棒的選擇。HDBaseT支援電力傳輸、連結(jié)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)，它很適合在受限的訊號控制通道中，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)定?

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)路、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、感測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)路是一種廣泛采用的成熟解決方案，然而，對于汽車市場來說，仍算是較新的標準，必須導(dǎo)入新的纜線、連接器、Ethernet PHY介面和交換機產(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)路視為高速控制應(yīng)用中主要的“網(wǎng)路(通常指“多對多”)”架構(gòu)介面(盡管不是唯一的)。”他補充：“此外，目前的汽車以太網(wǎng)路速度是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。”

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

當提到再次采用MIPI技術(shù)時，高通的Wietfeldt解釋，使用MIPI A-PHY實體層介面，可以“直接有效地執(zhí)行MIPI移動協(xié)定的相機介面(CSI)/顯示器介面(DSI)，相容于目前數(shù)十億智慧型手機中使用的芯片，并且在汽車電子中也被普遍采用。”

以太網(wǎng)路會是最終的選擇?

Aquantia不認同MIPI聯(lián)盟對汽車以太網(wǎng)路的論點。Bar-Niv聲稱：“整體而言，只有以太網(wǎng)路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)路需求。”

他指出：“MIPI似乎專注于點對點連接的特定應(yīng)用或網(wǎng)路拓撲。以太網(wǎng)路不僅能符合需求(支援星狀、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標準的要求(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)路的媒體存取控制層(MAC)傳輸速率已經(jīng)高達100G，可滿足未來的汽車應(yīng)用需求。”

連接感測器

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)路視為競爭技術(shù)，但MIPI和以太網(wǎng)路將會在『感測器和顯示器連接』方面產(chǎn)生競爭。”

以太網(wǎng)路并非只能做到點對點連接。但NAV聯(lián)盟希望能傳輸高解析度攝影機、光達和雷達所產(chǎn)生的巨大數(shù)據(jù)。

Aquantia解釋說，車輛配備的高解析度相機，其解析度由720P提升到1080P，之后會提高到4K。該公司指出，這代表網(wǎng)路傳輸速度應(yīng)該提升到10 Gbps，。

感測器融合和大量數(shù)據(jù)傳輸需求推動頻寬拉升到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/視訊開發(fā)人員，他們希望運用未壓縮的原始感測器數(shù)據(jù)進行感測器融合。

Aquantia的Bar-Niv告訴我們，今天的感測器模組搭載了預(yù)處理裝置。“新趨勢是不采用這些預(yù)處理芯片，以降低感測器模組的成本并降低功耗。”他解釋說，這些感測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)用于感測器、攝影機和顯示器的高速非對稱串流介面，可作為以太網(wǎng)路的替代技術(shù)。”

(來源：MIPI)

MIPI聯(lián)盟有信心確保MIPI A-PHY標準能在具有復(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通道傳輸數(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標準正在開發(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)。”

他指出，原始數(shù)據(jù)感測器融合也許仍是一個值得期待的目標，他說：“對于高速連接技術(shù)的需求，許多汽車制造商在每個感測器上加入大量處理數(shù)據(jù)的功能。”當談到芯片供應(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標準的主要推動者。

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標準，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。在標準確立的初期，大多數(shù)汽車芯片公司可能必須多方參與各種標準聯(lián)盟。