从ADAS迈向ADS-高效能计算的整合与互联技术浅析
发布日期:
2021-10-21

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10月22日,2021第六届海峡两岸半导体产业(合肥)高峰论坛开幕。本次论坛的主题为“‘芯’合作 新征程”,共分为主论坛及第三代半导体、汽车电子芯片、芯机联动、新型储存技术以及长三角集成电路协同发展暨投资“五场分论坛。国家科技重大专项“核高基”专家组专家,相关科研院所、行业协会领导和专家,两岸半导体企业高管以及投融资界人士600余人齐聚合肥,共商半导体产业发展大计,共谋新时代半导体合作。上海奎芯集成电路设计有限公司王晓阳副总裁为《汽车电子芯片发展专题论坛》作汇报演讲。


奎芯科技(MSquare)于2021年在上海注册成立﹐是一家专业的集成电路IP供应商。作为芯片产业链上游关键技术环节的企业,公司聚焦高性能计算、人工智能、消费类电子、汽车电子、物联网等领域,致力于通过先进半导体IP研发与定制服务,打造市场急需的IP组合,积极响应全球快速发展的芯片和应用需求﹐全面赋能芯片设计产业。

 

从ADAS迈向ADS-高效能计算的整合与互联技术浅析

以下为演讲内容序列一

 

随着汽车电动化与智能化要求越来越高,汽车的EE架构正在发生变革,从传统的分布式ECU架构正逐渐转变成集中式的域架构。

 

在ADAS系统,connected car以及未来的V2X等需求下产生了许多新的应用,这些应用催生了传感器需求的激增,例如Image Sensor,Lidar、Radar Sensor,IR Sensor等等,同时汽车的系统级以及SoC级的安全性也是越来越高。

 

即便如此,目前主流的配备ADAS系统的中高端汽车中,有超过40多重,多达100多颗控制芯片来实现复杂的辅助驾驶功能,各种传感器和控制器之间有多重互联接口和协议实现数据传输,复杂的传输以及互联架构导致数据线的重量在整车重量中排第三位,十分可观。

 

从ADAS迈向ADS-高效能计算的整合与互联技术浅析

 

我们认为未来的汽车形态一定是ADS,最终实现人类大脑和四肢的解放。

 

ADS系统与ADAS系统的关键区别在于ADS需要做到物件的侦测、识别、追踪,并对该物件的行为做预测。这些都需要大量的图像和数据分析计算,或是 AI 来辅助。因此我们认为实现ADS至少需要具备三个条件:

•更强更集中的算力 (>2000TOPS)

•更多的传感器组合 (> 30cameras)

•更加高效统一的接口标准实现高效数据通信。

 

ADS 中包含了众多传感器与制动器的通讯,而这些装置若没有统一的接口,便很难整合在同一个 ADS 中。另外,这些装置分散在车辆的各个角落,传输线的长度达数公尺,现行的底层接口规范很难直接应用上。因此急需一种统一的接口标准来提高通信效能。

 

MIPI接口规范是MIPI联盟针对手机的 AP 提出的,是整合手机 AP 与周边设备的连接接口,从最初的 D-PHY 应用在手机的显示屏与相机接口,该低功耗的接口,十分合适手机这类手持式装置,甚至优于高通推出的 MDDI 接口,称霸手机与平板应用。而后针对数据连接与存储应用的 M-PHY,可谓 D2D 的鼻祖。后期随着显示屏尺寸增大与相机像素增加,高通推出的 C-PHY 也顺利进入 MIPI,获得 Sony 的大力支持。除此之外,连接电源、音频与周边的接口等陆续推出。由于MIPI接口的特点是高带宽、可扩展以及低延迟、低功耗、低电磁干扰,这些特性与未来自动驾驶汽车的系统需求十分匹配。因此MIPI 联盟推出了专为汽车打造的A-PHY。

 

相比 MIPI 接口的其他特点,A-PHY 的优点是长距离传输,采用非对称式点对点架构,传输在同轴电缆(coaxial cable) 或遮蔽双绞线 (shielded twisted pair, STP) 上能支持到 15米的距离,目前最高速率在每秒16Gb,未来会提升到每秒 48Gb 甚至更高。A-PHY 能让高速数据,控制信号以及电源在同一条线材上传送,能够整合 ADAS 或是未来的 ADS 系统并提供一个良好的平台。另外,既使现行的显示屏与相机模组还没能原生支持 A-PHY,透过硬件适配层 (Protocol Adaptation Layer, PAL) 也能外挂 A-PHY 模组芯片来应用在车载上。

 

从ADAS迈向ADS-高效能计算的整合与互联技术浅析 

A-PHY的主要特点包括:

•非对称点对点架构

•15米的超长距离

•多种速率( 2、4、8、12与16Gbps ),未来可能提高到48Gbps以上

•超低误包率(PER 10-19), 可以在相同的线缆上传输数据,控制信号与电源

•低延迟:固定延迟低至6us

•原生支持MIPI DSI-2, CSI-2以及DP/eDP协议,通用的链路层可以支持第三方协议

 

目前MIPI Alliance 针对车载应用推出了MASS(MIPI Automotive SerDes Solutions),还是以相机等传感器与显示屏介面为主,结合之前在手机与手持装置等应用基础上,打造出 ADS 系统的接口标准,也就是MIPI A-PHY,对标的是高级驾驶辅助系统、自动驾驶系统、车载信息娱乐以及其他环绕传感器应用,整合并简化连接雷达与相机介面,让所有环绕在车辆周围数量众多的相机与传感器能够更简便地与 ECU (Engine Control Unit) 连接与扩充。

通过额外的开发,MASS将允许MIPI和第三方证明的高层协议在横跨整个车辆的物理链路上运行,消除对专有“桥梁”和物理的需要。对于原始设备制造商和系统集成商来说,这相当于简化了网络,降低成本、重量和开发时间。

 

从ADAS迈向ADS-高效能计算的整合与互联技术浅析

 

我们认为MIPI的A-PHY以及MASS方案非常适合车载互联场景,未来极有可能成为车载互联的主流接口标准之一。奎芯科技将逐步在现有成熟的MIPI C/D PHYIP产品基础上,继续加大对A-PHY的研发,实现A-PHY IP的产品全覆盖。