自动驾驶的巨大商机,MIPI和以太网将发生怎样的竞争?

随着自动驾驶技术的发展,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。上周,mipi联盟开始为移动产业开发新的接口规范,以因应汽车产业对于高速数据传输接口的需求。目前已制定了mipi a-phy标准规范,在15米长度的物理层,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。mipi和以太网将发生怎样的竞争?
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(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络联盟(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、激光雷达和雷达这类高分辨率传感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描绘的未来车载网络(来源:aquantia)
上周,mipi联盟开始为移动产业开发新的接口规范,以因应汽车产业对于高速数据传输接口的需求。目前已制定了mipi a-phy标准规范,在15米长度的物理层,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/视频、电源、以太网络、usb以及一些控制信号,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带宽,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持高达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以太网络联盟同步开发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速度的以太网络技术,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汽车产品营销副总裁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汽车以太网络技术。”他解释,其他公司可推出他们自有的解决方案,藉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络传输技术。”
在aquantia看来,oem代工厂和一线车厂采用multi-gig汽车以太网络技术(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络既有的好处,像是众多供应商和低成本,功能特性方面支持交换、同步、音视频桥接(avb)/时效性网络(tsn)标准、安全性和网络拓扑等。
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接口的特性都是相同的。市场研究机构strategy analytics车用电子市场研究总监ian riches举例,mipi的汽车接口与hdbaset即有所不同,他表示:“mipi a-phy是一种点对点异步链接技术,一边的带宽很大,另一边则较小,它只是一个数据传输管道(data pipe),并不像hdbaset那样原生支持usb、以太网络和电源。”
尽管如此,mipi将与其他multi-gig连接技术竞争,像是汽车以太网络(automotive ethernet)技术,riches说:“此技术用来连接高带宽设备(例如相机)到中央控制器。”
关于这些竞争技术的比较,riches说:“如果你要选择网络技术,以太网络是很棒的选择。hdbaset支持电力传输、链接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,它很适合在受限的信号控制信道中,将数据从某处传输到另一处。”
再次使用mipi移动协议?
mipi联盟董事会成员兼高通资深技术总监rick wietfeldt认为以太网络、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、传感器和显示器提供量身定制的非对称连接性。wietfeldt认为:“虽然以太网络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接口和交换机产品。”
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:“许多人将以太网络视为高速控制应用中主要的‘网络(通常指多对多)’架构接口(尽管不是唯一的)。”他补充:“此外,目前的汽车以太网络速度是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物理层接口,可以“直接有效地执行mipi移动协议的相机接口(csi)/显示器接口(dsi),兼容于目前数十亿智能手机中使用的芯片,并且在汽车电子中也被普遍采用。”
以太网络会是最终的选择?
aquantia不认同mipi联盟对汽车以太网络的论点。bar-niv声称:“整体而言,只有以太网络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络需求。”
他指出:“mipi似乎专注于点对点连接的特定应用或网络拓扑。以太网络不仅能符合需求(支持星状、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,以太网络的媒体访问控制层(mac)传输速率已经高达100g,可满足未来的汽车应用需求。”
连接传感器
strategy analytics的riches说:“虽然做为车载网络骨干的mipi a-phy并未将以太网络视为竞争技术,但mipi和以太网络将会在‘传感器和显示器连接’方面产生竞争。”
以太网络并非只能做到点对点连接。但nav联盟希望能传输高分辨率摄影机、光达和雷达所产生的巨大数据。
aquantia解释说,车辆配备的高分辨率相机,其分辨率由720p提升到1080p,之后会提高到4k。该公司指出,这代表网络传输速度应该提升到10 gbps。
传感器融合和大量数据传输需求推动带宽拉升到multi-gig (来源:aquantia)
更重要的是,现在推动multi-gigabit连接技术的是音/视频开发人员,他们希望运用未压缩的原始传感器数据进行传感器融合。
aquantia的bar-niv告诉我们,今天的传感器模块搭载了预处理装置。“新趋势是不采用这些预处理芯片,以降低传感器模块的成本并降低功耗。”他解释说,这些传感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是一种应用于传感器、摄影机和显示器的高速非对称串流接口,可作为以太网络的替代技术。”
(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信道传输数据,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,原始资料传感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传感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。

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