解读新一代汽车高速连接标准A-PHY

随着汽车行业的快速发展，车载通信技术也在不断进步。MIPI A-PHY作为一项新兴的连接标准，专为汽车应用设计的高速串行器-解串器（SerDes）物理层接口，正逐渐成为车载通信领域的明星技术。
MIPI A-PHY由MIPI联盟（Mobile Industry Processor Interface）开发，A-PHY标准的设计目的是为汽车中的摄影镜头、雷达、激光雷达和显示器等高带宽数据传输提供可靠且高效的连接，以满足汽车行业对于高带宽、低延迟和可靠数据传输的严格要求。

CASE、MASS意为何物？

 
图一 : 产业趋势推进汽车功能安全

汽车的许多应用都受到全新产业趋势所驱动，「CASE」四个字母代表的是联网 （Connected）、自动化（Automated）、共享（Shared）和电气化（Electrified）。网联汽车使用先进的LTE和5G网络来增加网络带宽并驱动更高分辨率的显示器；先进的自动化让新的应用程序有更充分的时间运用更高解析、更丰富的联网显示器以及联网传感器；共享是自动化的自然结果，让应用程序藉由互连的GPU和ECU有更多机会采用端到端相机和显示器；电气化需要低功率的照明和高效率的显示器。传统的汽车应用程序，持续要求提高相机和帧率的分辨率，同时降低功耗和电气干扰容限。

 
图二 : MIPI 自动化SerDes 方案（MASS）

MASS 系列规范专为端到端功能安全和未来的安全而设计。图中左侧的镜头雷达使用 MASS 规范来撷取数据，并通过功能安全和安全协议予以保护，标记来自传感器和 ECU 的完整图示，再到显示器。不同区块分别通过A-PHY SerDes 接口完成这一切。ECU 图像讯号和图形显示处理器会协助显示器产生新的像素输出数据。通过A-PHY SerDes MASS 规范可以替显示处理器输出的像素提供安全保障，最终来到玻璃显示器的部分。端到端MASS的作法有时称为「玻璃到玻璃」，因为它从传感器捕捉到光的瞬间启动，一直到光线离开显示器为止。

标准的不断演进
MIPI A-PHY规范在点对点或菊花链拓扑结构中提供非对称数据链路，具有高速单向数据、嵌入式双向控制数据和可选的供电功能，全部通过单根电缆实现。这减少了布线、成本和重量，并允许设计人员根据其用例所需的性能、成本和复杂性优化系统，提供可扩展性和灵活性，以满足广泛的速度和设计需求。为了与现有网络骨干整合，A-PHY补充了以太网、CAN、FlexRay和其他接口。
MIPI A-PHY 标准不断演进，以满足日益增长的性能和功能需求。最新的进展包括更高的传输速率、更低的功耗以及更好的兼容性。比如，最新版本可能支持每秒数十 Gbps 的传输速度，大大提升了数据传输的效率。


在汽车领域的应用广泛
A-PHY可以用于连接车载摄影镜头、雷达、传感器等设备与中央处理单元，实现高速的数据传输，为自动驾驶和高级驾驶辅助系统（ADAS）提供关键的支持。例如，在自动驾驶中，A-PHY能够快速传输来自多个摄影镜头的图像数据，以极低的延迟传输到处理单元，使车辆能够及时准确地感知周围环境。
* 自动驾驶系统中的传感器数据传输，如摄影镜头、雷达等。
* 车载信息娱乐系统的高画质视频和音频传输。
* 车辆内部的高速网络连接，实现不同模块之间的高效通信。
预计首批使用A-PHY组件的车辆将于2024年投入生产。除汽车用途外，该规范还将非常适合物联网和工业等应用。


产业链上下游进展
芯片厂商普遍计划采用 MIPI A-PHY，这种远程物理层接口非常适合用于汽车和其他环绕传感器应用，例如摄影镜头和车载信息娱乐（IVI）显示器。汽车制造商则在不断改进自动驾驶功能，他们也意识到，这些功能应当有助于提升汽车的安全性。
作为MIPI A-PHY标准的重要贡献者，Valens率先推出符合A-PHY标准的芯片组VA7000，并与索尼（SONY）、黑芝麻智慧科技等公司合作，将A-PHY技术应用于汽车摄影镜头模块、自动驾驶计算平台等领域。英特尔与Valens代工合作，使用其先进的制程技术为Valens代工生产新一代MIPI A-PHY芯片，以满足市场需求。
是德科技的SerDes接收机（Rx）合规性测试解决方案，根据合规性测试规范（CTS）的要求验证移动行业处理器接口MIPI A-PHY 器件。该解决方案由是德科技联合 BitifEye Digital Test Solutions GMBH 和 Wilder Technologies 两家公司共同开发，并且得到了 Valens的支持。是德科技提供先进的设计和验证解决方案，旨在加速创新，创造一个安全互联的世界。


面临的挑战和机遇
一项新兴技术发展过程中总会面临诸多挑战。首先，其技术尚处于不断完善的阶段，新的标准和技术在实际应用中可能会暴露出一些未被充分验证的问题，例如在复杂的电磁环境中能否保持稳定的数据传输性能。再者，市场对于成本的敏感度较高，A-PHY 相关产品在初期的研发和生产成本较高，这可能使其在价格竞争激烈的市场中面临一定的压力。
此外，A-PHY 要在诸如汽车等对安全性和可靠性要求极为严苛的领域广泛应用，必须要满足一系列高标准的认证和测试，这无疑增加了其推广和普及的难度。
然而，MIPI A-PHY也生在充满机遇的时代。随着汽车行业向智能化和电动化的快速迈进，对高速、稳定且低延迟的数据传输需求日益增长，这为A-PHY在汽车领域的应用提供了广阔的空间。例如，自动驾驶技术的发展需要大量传感器数据的实时传输，A-PHY正好能满足这一需求。
同时，工业 4.0 时代的到来促使工业生产中的设备互联更加紧密和高效，A-PHY有望在工业自动化领域发挥重要作用，助力提升生产效率和质量控制水平。另外，5G技术的普及也为 A-PHY 创造了更多的应用可能性，二者的融合将为智能交通、远程医疗等新兴领域带来创新性的解决方案。