巨大商机浮现？自动驾驶车大数据催生传输新标准

不久前，芯片供应商还专注于移动产业，而现在，他们的重心已移往汽车产业。

第4级和第5级自动驾驶车的开发者希望车子内部的连网速度能达到数千兆位元(multi-gigabit)速度，许多产业联盟和制定标准的机构，像是自动驾驶汽车网路联盟(NAV)、MIPI联盟(MIPI Alliance)和HDBaseT联盟都正摩拳擦掌，准备抢食这块大饼。

当然，具备全自动驾驶功能的汽车尚未问世，而这种车子对于像是视觉、光达和雷达这类高解析度感测器的依赖程度相当高，所产生的数据量必定会大幅增加。那些曾为数据中心、企业基础设施或专业工作室开发高速连接技术的产业组织，看到了汽车市场所带来的巨大商机。

 

 

Aquantia描绘的未来车载网路(来源：Aquantia)

上周，MIPI联盟开始为移动产业开发新的介面规范，以因应汽车产业对于高速数据传输介面的需求。目前已制定了MIPI A-PHY标准规范，在15米长度的实体层，可达每秒12到24千兆位(Gbps)的传输速度，联盟预计于2019年底提供MIPI A-PHY 1.0版给开发人员。

就在上个月，HDBaseT联盟宣布Denso成为“贡献会员”(contributor member)。HDBaseT原本是一种消费性电子与商业应用连接标准，用以透过CAT 5缆线传输未压缩HD音/视讯、电源、以太网路、USB以及一些控制讯号，而现在HDBaseT有最新的车用版本，称做HDBaseT Automotive标准。

 

 

(来源：Valens Semiconductor)

Valens Semiconductor资深副总裁兼汽车部门负责人Micha Risling在接受《EE Times》采访时表示：“HDBaseT现在可以透过无包覆双绞线(UTP)达到2Gbps频宽，这是一种更便宜、更灵活且更易于安装的线缆，而它未来的版本将可支援高达4/8/12/16Gbps的传输速度。”

此外，由芯片供应商Aquantia、Nvidia、Bosch，以及德国大陆集团(Continental)和福斯汽车(Volkswagen)组成的NAV联盟拥有一大优势，据说正与IEEE以太网路联盟同步开发IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY标准，背后的推动者是芯片商Aquantia。与其他公司不同的是，Aquantia率先开发出高速、multi-gigabit速度的以太网路技术，目前应用于数据中心(传输速度达到10/25/100GbE)和企业基础设施(传输速度达到2.5/5/10GbE)。

Aquantia汽车产品行销副总裁Amir Bar-Niv在上周接受《EE Times》采访时提到：“之前汽车产业没有发展出Multi-Gig汽车以太网路技术。”他解释，其他公司可推出他们自有的解决方案，借以得到进入市场的机会。但现在，IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY标准正顺利地开发中，“现在汽车市场不再缺乏此类网路传输技术。”

在Aquantia看来，OEM代工厂和一线车厂采用Multi-Gig汽车以太网路技术(Automotive Ethernet)几乎已成定局。

根据Aquantia的说法，汽车产业界了解到若是采用最新的Automotive Multi-Gig Ethernet PHY标准，可以享受许多以太网路既有的好处，像是众多供应商和低成本，功能特性方面支援交换、同步、音视讯桥接(AVB)/时效性网路(TSN)标准、安全性和网路拓扑等。

这些技术能互补吗?

然而，值得注意的是，并非所有长距离汽车通讯介面的特性都是相同的。市场研究机构Strategy Analytics车用电子市场研究总监Ian Riches举例，MIPI的汽车介面与HDBaseT即有所不同，他表示：“MIPI A-PHY是一种点对点非同步连结技术，一边的频宽很大，另一边则较小，它只是一个数据传输管道(data pipe)，并不像HDBaseT那样原生支援USB、以太网路和电源。”

尽管如此，MIPI将与其他multi-gig连接技术竞争，像是汽车以太网路(Automotive Ethernet)技术，Riches说：“此技术用来连接高频宽设备(例如相机)到中央控制器。”

关于这些竞争技术的比较，Riches说：“如果你要选择网路技术，以太网路是很棒的选择。HDBaseT支援电力传输、连结USB等功能。MIPI A-PHY的直接竞争对手为专有LVDS解决方案，如APIX、FPD-Link、GMSL等技术，它很适合在受限的讯号控制通道中，将数据从某处传输到另一处。

再次使用MIPI移动协定?

MIPI联盟董事会成员兼高通资深技术总监Rick Wietfeldt认为以太网路、MIPI和HDBaseT技术在汽车生态系统中为互补技术，各占有一席之地。

他解释，MIPI为汽车产业提供关于“效能、再次使用和生态体系”三方面的好处。

更具体地说，MIPI的A-PHY与其他技术的不同点在于，为相机、感测器和显示器提供量身定制的非对称连接性。Wietfeldt认为：“虽然以太网路是一种广泛采用的成熟解决方案，然而，对于汽车市场来说，仍算是较新的标准，必须导入新的缆线、连接器、Ethernet PHY介面和交换机产品。”

另一个关键(好处)是A-PHY为高速串流相关的应用提供服务，例如需要在点对点架构中进行严格延迟控制的相机和显示器应用。

 

 

MIPI联盟的规划(来源：MIPI)

另一方面，Wietfeldt观察到：“许多人将以太网路视为高速控制应用中主要的“网路(通常指“多对多”)”架构介面(尽管不是唯一的)。”他补充：“此外，目前的汽车以太网路速度是1Gbps，未来将加快到10Gbps，其预计达成的时间大约与MIPI A-PHY设定的时程相当。”

事实上，虽然Aquantia先推出暂行标准Multi-Gig Automotive Ethernet PHY(2.5G、5G、10G)，但IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY规格尚被未批准，仍需要经过正常的IEEE标准制定程序。

当提到再次采用MIPI技术时，高通的Wietfeldt解释，使用MIPI A-PHY实体层介面，可以“直接有效地执行MIPI移动协定的相机介面(CSI)/显示器介面(DSI)，相容于目前数十亿智慧型手机中使用的芯片，并且在汽车电子中也被普遍采用。”

以太网路会是最终的选择?

Aquantia不认同MIPI联盟对汽车以太网路的论点。Bar-Niv声称：“整体而言，只有以太网路的所有功能几乎都已获得OEM厂商的认可，足以真正符合未来4/5级自动驾驶汽车所需的车载网路需求。”

他指出：“MIPI似乎专注于点对点连接的特定应用或网路拓扑。以太网路不仅能符合需求(支援星状、网状、环状，菊花炼拓墣等)，而且还满足了4/5级自动驾驶对于IEEE标准的要求(可靠性、安全性等)。关于开发部分，MIPI、LVDS和HDBaseT等联盟却必须从头开始。”

Bar-Niv还补充说到：“未来汽车连网需要更快的数据传输速度，以太网路的媒体存取控制层(MAC)传输速率已经高达100G，可满足未来的汽车应用需求。”

连接感测器

Strategy Analytics的Riches说：“虽然做为车载网络骨干的MIPI A-PHY并未将以太网路视为竞争技术，但MIPI和以太网路将会在『感测器和显示器连接』方面产生竞争。”

以太网路并非只能做到点对点连接。但NAV联盟希望能传输高解析度摄影机、光达和雷达所产生的巨大数据。

Aquantia解释说，车辆配备的高解析度相机，其解析度由720P提升到1080P，之后会提高到4K。该公司指出，这代表网路传输速度应该提升到10 Gbps，。

 

 

感测器融合和大量数据传输需求推动频宽拉升到Multi-Gig (来源：Aquantia)

更重要的是，现在推动Multi-Gigabit连接技术的是音/视讯开发人员，他们希望运用未压缩的原始感测器数据进行感测器融合。

Aquantia的Bar-Niv告诉我们，今天的感测器模组搭载了预处理装置。“新趋势是不采用这些预处理芯片，以降低感测器模组的成本并降低功耗。”他解释说，这些感测器通常位于汽车最热的地方，效能会随着热度上升而显著下降。如果业界不使用这些预处理芯片，缆线就必须以2Gbps到8Gbps的速率传输原始数据。

MIPI联盟的Wietfeldt充分意识到这些需求，他强调：“MIPI A-PHY是一种应用于感测器、摄影机和显示器的高速非对称串流介面，可作为以太网路的替代技术。”

 

 

(来源：MIPI)

MIPI联盟有信心确保MIPI A-PHY标准能在具有复杂和挑战性的车载环境中，运用低成本且轻量的实体通道传输数据，达到“数据完整性”(Data Integrity)。目前12Gbps到24Gbps速度的MIPI A-PHY标准正在开发中，MIPI联盟也开始研发更高速的规格，像是超过48Gbps的传输速度，用于显示器与其他应用。

谁将供应这些芯片?

Riches说：“我们将很容易看到高度自动驾驶的相关应用，但未来五年内并不会大量出现。”

他指出，原始数据感测器融合也许仍是一个值得期待的目标，他说：“对于高速连接技术的需求，许多汽车制造商在每个感测器上加入大量处理数据的功能。”当谈到芯片供应商中有哪些人正在开发车用Multi-Gigabit连接技术时，Valens半导体是其中一间公司，目前正在推动HDBaseT技术，而Aquatia则为Automotive Multi-Gig Ethernet PHY技术的领导者。

除了Aquatia，博通、Marvell与恩智浦也是IEEE Multi-Gig Automotive Ethernet PHY标准的主要推动者。

在HDBaseT联盟中，恩智浦为“贡献会员”，意法半导体为“参与会员”(adopter member)。虽然目前尚不清楚哪些公司致力于发展MIPI A-PHY标准，但MIPI联盟已将高通、意法半导体、恩智浦、英特尔/Mobileye和Valens等芯片供应商列为会员。在标准确立的初期，大多数汽车芯片公司可能必须多方参与各种标准联盟。