GMSL開源，SerDes生變 - asiasworldcity.hk

「香港飛龍」標誌

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如果您希望可以時常見面，歡迎標星收藏哦~因爲智能汽車的崛起，過去幾年Serdes芯片市場關注度飛昇。根據蓋世汽車研究院經分析預測，至2023年全球車載SerDes芯片市場規模就將達到數十億美元，未來十年，這一市場將朝着百億美元規模高速發展。這其中，基於中國智能駕駛發展現況及潛力，有望佔四成。然而在這巨大的機遇背後，SerDes芯片存在一些固有的格局。例如迄今，這個市場主要是由ADI和TI兩家模擬芯片供應商把持，他們分別利用GMSL和FPD-Link的先發優勢統領了市場。由於這兩家廠商的協議都是私有的，這就讓其他想插足這個市場的廠商各出奇招。但隨着GMSL官宣開源以後，SerDes市場一夜生變。SerDes，雙王爭霸如上所述，SerDes是一箇雙王爭霸的市場。當中，FPD-Link（Flat Panel Display Link）是由美國國家半導體公司（現隸屬於德州儀器）於 1996 年創建的原始高速數字視頻接口。FPD-Link 是低壓差分信號(LVDS) 標準的首個大規模應用。美國國家半導體公司立即爲 FPD-Link 技術提供了互操作性規範，以推廣其作爲一項免費開放的標準，從而使其他 IC 供應商得以效仿。TI的FlatLink是 FPD-Link 的第一個可互操作版本。在汽車應用中，FPD-Link 通常用於導航系統、車載娛樂系統、倒車攝像頭以及其他先進的駕駛輔助系統。至於GMSL（Gigabit Multimedia Serial Link），則是一項由Maxim（被ADI收購）於2008年推出的技術。作爲一種非對稱全雙工 SerDes技術，GMSL能在下行鏈路（或前向）上以高速率傳輸數據，同時在上行鏈路（或反向）上以較低的數據速率傳輸。在實際應用中，它通過單根同軸電纜或屏蔽雙絞線電纜同時傳輸電源、雙向控制數據、以太網、雙向音頻和多路單向視頻流。GMSL 串行器從標準數字視頻接口（例如HDMI、DisplayPort、攝像頭串行接口(CSI-2) 或顯示器串行接口(DSI)）接收視頻，並可通過長達 15 米的電纜傳輸視頻。然後，數據由 GMSL 解串器接收，該解串器可將其輸出到另一箇標準數字視頻接口上。根據維基百科介紹，2000 年初，車載高分辨率平板顯示器開始成爲車載娛樂系統的標準配置。2008 年，美國國會強制要求安裝倒車攝像頭系統，並在 2008 年至 2011 年期間在汽車中廣泛採用。於是，首批用於連接這些顯示器和攝像頭的技術是美國國家半導體公司的FPD-Link和美信集成公司的 GMSL。GMSL 於 2008 年推出，下行鏈路支持高達 3.125 Gb/s 的數據速率。這足以將未壓縮的視頻從主機傳輸到車載娛樂系統中常用的高清顯示器，並將視頻從攝像頭傳輸到CPU。隨着汽車行業採用的顯示器分辨率和攝像頭分辨率不斷提高，汽車視頻系統中需要傳輸更高的視頻數據速率。第二代 GMSL（稱爲 GMSL2）於 2018 年上市，數據速率高達 6 Gbit/s。GMSL2 支持全高清 (FHD)顯示器和分辨率高達 800 萬像素的攝像頭。GMSL2增加了顯示流壓縮功能，以根據需要增加鏈路容量，從而通過單根電纜支持 4k 顯示器。GMSL2 也是第一代支持以太網隧道的 GMSL。GMSL2 在反向信道上支持 187.5 Mbit/s 或 1.5 Gbit/s 的數據速率。第三代 GMSL 設備 (GMSL3) 於 2021 年上市。GMSL3 的正向數據速率爲 12 Gbit/s，支持多攝像頭聚合、顯示器菊花鏈連接以及通過單根線纜傳輸多箇 4K 顯示視頻流。ADI在官網透露，自2004年以來，GMSL鏈路總傳輸距離已超過20萬億公里（相當於兩光年），公司也已爲汽車級平臺交付了超過 10 億顆 GMSL 芯片。爲數百萬人改善了道路安全、用戶界面和車內娛樂體驗。在ADI看來，GMSL是一種經濟高效、簡單易用且可擴展的SerDes技術。具有強大的PHY和極低的BER。它支持高分辨率、低延遲的攝像頭和顯示器連接要求，並通過視頻分割、菊花鏈連接和傳感器數據聚合實現靈活的拓撲結構。它是一種高度可擴展且靈活的解決方案，提供與上一代GMSL兼容的速度選項，並允許向後兼容。GMSL同時也是一種經濟實惠的解決方案，因爲視頻、音頻、控制、數據和電源可以在單個通道上傳輸。它支持視頻分割以及菊花鏈式連接顯示器。GMSL 支持 ASIL B 級設備，並滿足嚴格的 EMI/EMC 要求，是一款功能安全的解決方案，具有實時鏈路診斷功能，可確保可靠且優化的系統運行。其高能效特性可實現輕量化設計，降低能耗和排放，有助於確保在整個產品生命週期內降低功耗和材料浪費。三大標準協議，出招正如文章開頭所說，因爲這是私有協議，於是有了新的標準化協議亮相。當中，MIPI-A-Phy，ASA和HSMT，無疑就是其中的最強挑戰者。當中，MIPI A-PHY 是一種長距離串行器-解串器 (SerDes) 物理層接口，適用於汽車應用，包括 ADAS、ADS 和其他環繞傳感器應用，包括攝像頭和車載信息娛樂 (IVI) 顯示器。該規範提供了一種點對點或菊花鏈拓撲結構的非對稱數據鏈路，通過單根電纜傳輸高速單向數據、嵌入式雙向控制數據和可選的電力傳輸。這減少了佈線、成本和重量，並允許設計人員根據其用例所需的性能、成本和複雜性優化系統，從而提供可擴展性和靈活性，以滿足各種速度和設計需求。爲了與現有的網絡主幹網集成，A-PHY 可以補充以太網、CAN、FlexRay 和其他接口。除了汽車用途外，該規範還非常適合物聯網和工業等應用。MIPI A-PHY 由MIPI A-PHY 工作組開發，並可供 MIPI 聯盟成員使用。A-PHY v1.0 也於 2021 年 6 月被採納爲 IEEE 標準，並以IEEE 2977-2021 的形式提供。ASA則是Automotive Serdes Alliance的簡稱。由寶馬、大陸集團、博通、弗勞恩霍夫半導體研究所 (Fraunhofer IIS) 和恩智浦 (NXP) 於 2019 年作爲創始成員成立。自成立以來的短時間內，ASA 發展迅速，目前擁有 90 多家活躍成員公司。2020 年 12 月，ASA 發佈了“ASA Motion Link”收發器規範 v1.01，該規範定義了一種用於 2Gbps 至 16Gbps 線速車載連接的 SerDes 通信技術。成員公司目前正在最終確定該規範的 v1.1 版本。作爲一種專用通信鏈路，ASA支持典型顯示器、攝像頭和傳感器應用的非對稱性。串行器和解串行器（簡稱 SerDes）在許多高速數字總線技術中很常見。這些鏈路接收各種數字輸入，並使用高速串行鏈路將其遠距離發送。SerDes 的非對稱特性意味着一箇方向的傳輸速度比另一箇方向更快，從而節省功耗並將收發器的複雜性降至最低。例如，使用高速下行鏈路進行數據傳輸，從攝像頭到中央 CPU，然後使用低速上行鏈路來支持設備監控等要求較低的應用。HSMT(High-speed Media Transmission)則是一種由我國提出的車載有線高速媒體傳輸技術。HSMT 可支持 10Gbps+的超高速率及多檔位速率的需求（1 對線可支持12Gbps@15m，速率檔支持 4/6.4/8/12.8Gbps），且考慮到節點低功耗的需求支持正反向非對稱業務流速率，此外還具有高可靠（BER 爲10-12，FEC+PHY 重傳）、抗干擾、低時延（<50us）、接口歸一化（大屏和攝像頭統一標準）、易適配（不同分辨率、不同線纜等）的特點。其實除了這三種標準化協議外，還有一些廠商正在打造私有協議的SerDes芯片，去爭食這個市場。毫無疑問，在羣攻之下，TI和ADI面臨着空氣壓力，特別是隨着人形機器人的到來，他們需要相處一箇應對之策。於是，GMSL，突然宣佈開源了。GMSL，一夜生變ADI今天宣佈，將成立OpenGMSL協會。該協會將利用ADI業界領先、久經驗證的千兆多媒體串行鏈路 (GMSL) 技術，創建一項全球標準，以革新視頻和高速數據的SerDes傳輸，從而加速汽車生態系統的創新。換而言之，OpenGMSL 協會將 GMSL 從專有協議轉變爲多供應商、全球可訪問的標準。據介紹，OpenGMSL 協會由 Analog Devices, Inc. (ADI)、Aptiv PLC、Coilcraft, Inc.、Core Microelectronics、DENSO CORPORATION、Ethernovia, Inc.、吉利控股集團、GlobalFoundries、Granite River Labs、Indie Semiconductor, Inc.、Keysight Technologies, Inc.、現代摩比斯、村田製作所、NOFFZ Technologies、OMNIVISION、Qualcomm Technologies, Inc.、羅德與施瓦茨、羅森伯格集團、Teledyne LeCroy、TDK Corporation、TZ Electronic Systems GmbH 和Würth Elektronik 等公司支持。ADI也歡迎整個汽車生態系統的廣泛行業參與。“該協會將徹底改變車載連接的未來。”ADI強調。ADI介紹說，隨着OpenGMSL協會的成立，參與全球標準將助力自動駕駛、ADAS、信息娛樂等應用領域的創新。OEM廠商和供應商可以通過高效協同的解決方案加快產品上市速度，從而降低運營成本。OpenGMSL 協會主席 Paul Fernando 表示：“GMSL IC 的出貨量已超過 10 億顆，並被全球超過 25 家原始設備製造商 (OEM) 和 50 家一級供應商採用，是汽車行業最成熟、久經驗證的高速視頻鏈路技術之一。OpenGMSL 以此堅實的基礎爲基礎，加速自動駕駛、ADAS 和下一代信息娛樂領域的創新，將蓬勃發展的生態系統發展成開放協作的未來。”據 ADI 介紹，OpenGMSL 標準專注於邊緣連接，將傳感器和顯示器連接到現代軟件定義汽車 (SDV) 架構中的分區計算節點。隨着 OEM 從以域爲中心遷移到分區拓撲，邊緣網絡需要低功耗、低延遲和非對稱數據處理。GMSL 滿足了這一需求，因爲它的功耗遠低於以太網等對稱標準，即使只有一箇方向傳輸大量數據（傳感器的典型情況），它也需要在上行和下行方向上都保持活動鏈路。“以太網是一種對稱鏈路。你必須向上游發送與向下游接收等量的數據，”ADI公司副總裁兼汽車業務部負責人Yasmine King在接受外媒採訪時說道。“但通常情況下，當你從邊緣傳感器（例如攝像頭）捕獲數據時，它主要是單向的。以太網會消耗大量電力，因爲你總是需要爲通道兩端供電。”ADI 認爲，GMSL 的非對稱性和高效性使 OpenGMSL 更適合下一代架構中的高速單向數據流。該協會還計劃對該標準進行未來修訂，以跟上日益增長的 ADAS 複雜性和邊緣 AI 集成。例如，目前的開發工作包括在邊緣嵌入神經網絡處理器，以減少對中央計算系統的依賴。“OPEN GMSL 協會將利用 GMSL 技術制定一箇開放的全球標準。”King說。ADI指出，OpenGMSL 將是一項全新開放的規範，包含超過 200 頁的技術文檔，涵蓋完整的通道堆棧：物理層和數據鏈路層、協議適配器、硬件寄存器抽象、配置和狀態報告，以及串行器和解串器規範。此外，OpenGMSL 強制執行合規性認證流程，以確保不同製造商的所有組件之間的互操作性。顯而易見的是，儘管MIPI A-PHY、ASA和HSMT等多項標準正在競相解決汽車邊緣連接問題，但目前尚無任何標準能夠與GMSL匹敵，無論是成熟度還是普及程度。ADI也認爲，這些替代方案仍處於部署的早期階段，尚未在大衆市場車輛中得到現場驗證。OpenGMSL利用了成熟的物理層、強大的電磁兼容性 (EMC) 性能以及現有的組件供應鏈——這些優勢對於新標準來說需要數年時間才能複製。“我堅信，除非我們向前邁進一步，並證明我們能夠在整個行業、生態系統中所有不同參與者之間進行更強有力的合作，否則這個行業將無法成功過渡到 SDV，”King 說道。“我對此感到非常興奮。我充滿熱情地確保這一切能夠成功。”半導體精品公衆號推薦專注半導體領域更多原創內容關注全球半導體產業動向與趨勢*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4055期內容，歡迎關注。『半導體第一垂直媒體』實時專業原創深度公衆號ID：icbank喜歡我們的內容就點“在看”分享給小夥伴哦

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