Zonal通信研究：從SerDes、PHY等產(chǎn)品創(chuàng)新，看下一代車(chē)載通信網(wǎng)絡(luò)如何搭建？

來(lái)源：沃爾沃

高速視頻流通信：車(chē)載SerDes芯片如何助力車(chē)企降本增效？

車(chē)載SerDes芯片主要用于車(chē)載攝像頭到ADAS域控制器、座艙域控制器、車(chē)載顯示器等的圖像和視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，通常由Serializer（串行器）和De-serializer（解串器）兩顆芯片組成，串行器和解串器之間要有一套完整的通訊協(xié)議才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整、安全、無(wú)誤的傳輸。

SerDes芯片在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用

來(lái)源：ADI

10G+車(chē)載SerDes通信的必要性：10G+車(chē)載SerDes芯片的發(fā)展，與汽車(chē)中央集成+Zonal架構(gòu)、端到端自動(dòng)駕駛、車(chē)載顯示貫穿一體屏及超高清畫(huà)質(zhì)等發(fā)展趨勢(shì)息息相關(guān)。

高清攝像頭端：在深度學(xué)習(xí)模型中，需要高分辨率圖像數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，為了能夠?qū)Ωh(yuǎn)距離的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)測(cè)，已有廠商推出800萬(wàn)像素以上的車(chē)載攝像頭。比如索尼半導(dǎo)體在2023年發(fā)布了1700萬(wàn)像素的車(chē)規(guī)圖像傳感器IMX735；舜宇光學(xué)也宣布完成了17MP前視車(chē)載鏡頭的研發(fā)。目前，一顆800萬(wàn)像素?cái)z像頭每秒鐘產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)5.76Gbps，未來(lái)要實(shí)現(xiàn)更高清攝像頭的數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)帶寬的要求需達(dá)到10Gbps及以上。

高分辨率顯示屏端：智能座艙域與車(chē)載顯示屏之間的信息交互對(duì)帶寬的需求也越來(lái)越高。以吉利銀河E8為例，其搭載的45寸8K貫穿一體屏帶寬需求可達(dá)12.7Gbps。

車(chē)載SerDes芯片集成的方案必要性：在大模型時(shí)代，如果攝像頭達(dá)到320度的全視角覆蓋，所需的攝像頭數(shù)量將翻倍增長(zhǎng)。車(chē)載SerDes芯片都是成對(duì)使用，如果按照單顆攝像頭配一對(duì)串行/解串器的方案，那么整車(chē)對(duì)于車(chē)載SerDes芯片的需求就會(huì)大量增加，由此增加的線纜和插件等相關(guān)連接件，不僅不利于汽車(chē)輕量化，更會(huì)增加汽車(chē)的制造成本，與汽車(chē)整體的發(fā)展趨勢(shì)和主機(jī)廠降本的需求相悖。對(duì)于采用下一代Zonal架構(gòu)和AI大模型的汽車(chē)，串行器和解串器的集成方案顯得尤為重要，有助于簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)、減少SerDes芯片用量及線束、連接器的使用。

車(chē)載SerDes的協(xié)議可主要分為私有協(xié)議和公有協(xié)議。目前，全球車(chē)載SerDes市場(chǎng)是以私有協(xié)議為主導(dǎo)，ADI的GMSL和TI的FPD-Link幾乎壟斷了全球車(chē)載SerDes市場(chǎng)份額。為打破行業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了越來(lái)越多的車(chē)載SerDes芯片企業(yè)，比如仁芯科技、昆高新芯、裕太微等。

由于TI和ADI在車(chē)載低速SerDes產(chǎn)品（1.6Gbps~6Gbps）已經(jīng)占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)和絕對(duì)壟斷的主導(dǎo)地位，因此，國(guó)內(nèi)許多廠商則針對(duì)未來(lái)智能汽車(chē)高帶寬的需求，規(guī)劃了高速車(chē)載SerDes產(chǎn)品（10Gbps以上），以搶占高速車(chē)載SerDes產(chǎn)品量產(chǎn)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

以仁芯科技為例，R-LinC是仁芯科技自研的單通道16Gbps車(chē)載高性能SerDes芯片，向下可兼容全速率16Gbps-1.6Gbps，采用私有協(xié)議，支持15米的長(zhǎng)距離傳輸，采用22nm工藝打造，插損補(bǔ)償能力達(dá)到30dB以上，并可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自適應(yīng)均衡。R-LinC主要用于車(chē)載攝像頭等傳感器到SoC的長(zhǎng)距離實(shí)時(shí)傳輸，其單通道16Gbps的速率可滿(mǎn)足當(dāng)前超高分辨率攝像頭（如17MP）對(duì)于圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉O致需求。

傳感器端，在16Gbps高速傳輸加持下，1顆仁芯R-LinC加串芯片可同時(shí)接入兩顆8MP像素高清攝像頭，單根線束傳輸兩路視頻流，節(jié)省1顆芯片和1套線束及接插件，助力當(dāng)下主流視覺(jué)傳感器方案高效降本。

仁芯科技加串芯片二合一方案

來(lái)源：仁芯科技

控制器側(cè)，仁芯R-LinC單顆解串器可實(shí)現(xiàn)6路輸入，最高可實(shí)現(xiàn)6*16Gbps (12顆8MP攝像頭) 的高速數(shù)據(jù)吞吐能力，同時(shí)支持16Gbps的轉(zhuǎn)發(fā)能力，因此，1-2顆解串器即可覆蓋當(dāng)前市場(chǎng)智駕主流視覺(jué)方案，配合6合1的新型連接器，使得板級(jí)硬件設(shè)計(jì)面積更小，器件布局更優(yōu)，大幅降低了系統(tǒng)方案成本。

仁芯科技解串芯片六路合一方案

來(lái)源：仁芯科技

目前智能車(chē)型視覺(jué)傳感器配置中，平均攝像頭配置數(shù)量已超5顆，高階智駕需要11顆攝像頭才能完成對(duì)于整車(chē)周?chē)h(huán)境的覆蓋，為此，仁芯科技聯(lián)合索尼半導(dǎo)體推出了“智駕5V超級(jí)視覺(jué)解決方案”。

仁芯科技＆索尼半導(dǎo)體“智駕5V超級(jí)視覺(jué)解決方案”

來(lái)源：仁芯科技

硬件配置：該方案由1顆基于索尼17M圖像傳感器（IMX735）的前視超高清攝像頭+4顆基于索尼8M像素的超級(jí)魚(yú)眼攝像頭+5顆仁芯16Gbps高速率加串芯片（RLC91603）+1顆高集成度6合1解串芯片（RLC99602）組成；

5顆攝像頭完成整車(chē)智駕全視野覆蓋：在該方案中，前視17MP攝像頭能同時(shí)輸出廣角到窄角三幅圖像，可替代現(xiàn)有主流2顆前視8MP像素?cái)z像頭；另外4顆8MP-12MP像素超大廣角魚(yú)眼攝像頭，可以兼顧周視攝像頭功能，完成對(duì)整車(chē)的全景覆蓋。

R-LinC加/解串器在5V方案中的優(yōu)勢(shì)：

傳感器方面，使用1顆仁芯R-LinC加串芯片就可滿(mǎn)足索尼17MP超高清攝像頭的傳輸速率，節(jié)省了1顆加串芯片和1套線束及接插件，實(shí)現(xiàn)成本的大幅降低；

控制器方面，該方案僅需1顆仁芯R-LinC解串器就能實(shí)現(xiàn)5路視頻流輸入，配合高集成度的新型連接器，有助于減小板級(jí)硬件設(shè)計(jì)面積、優(yōu)化器件布局、降低系統(tǒng)方案成本。

車(chē)載SerDes的公有協(xié)議，目前有MIPI A-PHY、ASA-ML和HSMT三類(lèi)公有標(biāo)準(zhǔn)。

三種車(chē)載SerDes公有協(xié)議

來(lái)源：佐思汽研《2024年下一代Zonal通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼靶酒袠I(yè)研究報(bào)告》

在MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)中，Valens是重要貢獻(xiàn)者，也是市場(chǎng)上首家提供符合A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的芯片組（VA7000系列）的廠商，目標(biāo)是ADAS和自主驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)中的超高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。在Valens A-PHY芯片的規(guī)劃路線中，預(yù)計(jì)在2025年推出性能更強(qiáng)的VA7100芯片組，單個(gè)接口可支持16Gbps以上帶寬，能夠支持高達(dá)1700萬(wàn)像素以上的分辨率，并且可以同時(shí)接入攝像頭和雷達(dá)的數(shù)據(jù)。在處理接受端，單鏈路可支持16Gbps以上帶寬，可實(shí)現(xiàn)多路實(shí)時(shí)視頻及數(shù)據(jù)的傳輸或交換，所有傳感器數(shù)據(jù)均可靈活交換、復(fù)制。

Valens下一代基于MIPI A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的VA7100芯片組

來(lái)源：Valens

ASA Motion link（ASA-ML）規(guī)范主要由寶馬和Microchip推動(dòng)。2024年3月，寶馬集團(tuán)在慕尼黑舉行的汽車(chē)以太網(wǎng)大會(huì)上宣布，將于2027年引入標(biāo)準(zhǔn)化的ASA-ML。此外，寶馬與Microchip還合作進(jìn)行了一次基于ASA-ML標(biāo)準(zhǔn)的芯片組概念驗(yàn)證，未來(lái)寶馬極有可能會(huì)采用Microchip的VS77X芯片組，傳感器與域控和顯示器之間的高速視頻圖像傳輸。

HSMT標(biāo)準(zhǔn)主要由華為等國(guó)內(nèi)企業(yè)主推動(dòng)。

不過(guò)，目前A-PHY、ASA-ML、HSMT等公有協(xié)議均未最后凍結(jié)，仍處于更新中，既沒(méi)有通過(guò)產(chǎn)品規(guī)模出貨的驗(yàn)證，更沒(méi)有被行業(yè)廣泛接受和普遍采用，還存在著很多不確定性。

由于SerDes是跨零部件的橋接芯片，在實(shí)際應(yīng)用中都是成對(duì)使用，互聯(lián)互通并非剛性需求，相對(duì)來(lái)說(shuō)，私有協(xié)議更加高效簡(jiǎn)潔，成熟度高，因此關(guān)于SerDes標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展路徑仍有待觀察。

Zonal架構(gòu)下，如何構(gòu)建下一代車(chē)載通信架構(gòu)？

下一代Zonal架構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)功能集中化之后，車(chē)內(nèi)ECU將大量減少。這種功能的集中化主要是靠軟件算法來(lái)引導(dǎo)，但要真正落實(shí)下來(lái)，必須依賴(lài)區(qū)域控制器及中央計(jì)算平臺(tái)內(nèi)的控制器、SoC、通信芯片、電源芯片等物理硬件來(lái)支撐。

現(xiàn)階段跨域融合+Zonal架構(gòu)對(duì)車(chē)內(nèi)骨干網(wǎng)絡(luò)的通信需求

小鵬汽車(chē)X-EEA3.0：中央超算C-DCU，集成座艙、部分車(chē)身、中央網(wǎng)關(guān)等功能。在這個(gè)中央超算的通信中，C-DCU內(nèi)含1個(gè)車(chē)載以太網(wǎng)交換機(jī)并支持TSN，通過(guò)2路千兆以太網(wǎng)1000Base-T1與XPU和5G智能天線連接；6路百兆以太網(wǎng)，其中2路連接左右Zonal控制器（LDCU、RDCU）。中央計(jì)算平臺(tái)和兩個(gè)區(qū)域控制器的MCU均采用瑞薩第三代28nm高速M(fèi)CU。

小鵬汽車(chē)中央超算C-DCU通信拓?fù)?/strong>