/ 導(dǎo)讀 /

3年前，新A8成為首款具備L3級自動(dòng)駕駛功能的量產(chǎn)車，它搭載12個(gè)超聲波傳感器、5個(gè)攝像頭、4個(gè)中程雷達(dá)、1個(gè)遠(yuǎn)程雷達(dá)、1個(gè)紅外攝像頭，還有激光雷達(dá)（LiDAR）。

2020年3月，長安汽車發(fā)布國內(nèi)首個(gè)量產(chǎn)級L3自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，首次搭載于長安UNI-T車型。該系統(tǒng)采用5個(gè)毫米波雷達(dá)、6個(gè)攝像頭、12個(gè)超聲波雷達(dá)作為主要傳感器。

事實(shí)上，目前國家還不允許發(fā)布L3，國家部委正在商量出臺相關(guān)政策和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。否則，各廠家自動(dòng)駕駛標(biāo)準(zhǔn)不一樣，車輛上路可能就出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。

不管怎樣，這么多傳感器都需要高速互聯(lián)，催生了SerDes（Serializer/Deserializer，串行器/解串器）的車載應(yīng)用。需求多了，廠商間的競爭自然也就空前激烈。


為什么要用SerDes？

SerDes是一種主流的時(shí)分多路復(fù)用（TDM）、點(diǎn)對點(diǎn)（P2P）高速串行通信技術(shù)。顧名思義，它是一種將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)發(fā)送，將接收的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)的器件（IC）。串行器先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為易于高速傳輸?shù)男问剑▽⒉⑿锌偩€轉(zhuǎn)換為串行總線），解串器再將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為原格式（將串行總線轉(zhuǎn)換為并行總線）。


SerDes數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

在SerDes流行之前，芯片之間是通過系統(tǒng)同步或源同步并行接口來傳輸數(shù)據(jù)的。

有了SerDes IC，就可以減少布線沖突（串行且無單獨(dú)的時(shí)鐘線，時(shí)鐘嵌入在數(shù)據(jù)流中，從而解決了限制數(shù)據(jù)傳輸速率的信號時(shí)鐘偏移問題）；同時(shí)具有抗噪聲、抗干擾能力強(qiáng)（差分傳輸）；降低開關(guān)噪聲；擴(kuò)展能力強(qiáng)；更低的功耗和封裝成本等優(yōu)勢。


車載SerDes的博弈

目前，高速SerDes主要用在傳輸攝像頭和顯示器的視頻信號。這種被業(yè)界稱作LVDS（Low Voltage Differential Signal）的接口具有高速率（Gbps級）、低延遲、低功耗的特點(diǎn)。傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)具備控制信號的反向信道（back channel），既傳輸了大數(shù)據(jù)又可實(shí)現(xiàn)雙向控制。

從車載Serdes現(xiàn)狀看，目前汽車應(yīng)用中使用的SerDes解決方案本質(zhì)上都是專用的，這意味著如果不是所有組件都采用同一芯片供應(yīng)商的方案，則組件之間是不能搭配使用的。目前Serdes分案風(fēng)生水起的廠商包括TI、Maxim、ROHM（羅姆）、APIX和Inova Semiconductors等幾家。


SerDes IC的用途

隨著未來毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)的配備，一輛車上使用的SerDes數(shù)量會(huì)越來越多，市場需求將越來越大。由于SerDes解決方案因廠商不同協(xié)議也不一樣，主機(jī)廠一直希望制定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。2019年，寶馬（BMW）聯(lián)合幾家公司成立了ASA（Automotive SerDes Alliance，汽車SerDes聯(lián)盟），旨在解決上述問題，但目前還沒有結(jié)果。


攝像頭增加帶來挑戰(zhàn)

雖然L3未經(jīng)許可，但ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）卻是鼓勵(lì)發(fā)展的，也是目前最現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，已成為兵家必爭之地和創(chuàng)新的制高點(diǎn)。

ADAS系統(tǒng)通過由激光雷達(dá)、聲納和攝像頭等具有不同感測方式和感測距離的設(shè)備構(gòu)成。其中，停車輔助系統(tǒng)等單元中的車載攝像頭在消除附近盲區(qū)方面發(fā)揮著重要作用，因此，新推車型每輛車都配備了約10個(gè)攝像頭。

隨著ADAS的不斷發(fā)展，攝像頭使用數(shù)量也在進(jìn)一步增加，對提高各種攝像頭的性能也提出了更高的要求。另一方面，隨著攝像頭安裝數(shù)量的增加，電池可供給的電量和安裝攝像頭的空間都會(huì)受限。因此，在車載攝像頭模塊中，對進(jìn)一步縮小電路板尺寸和降低功耗的需求日益高漲。


車載攝像頭要求小體積和低功耗

羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心副總經(jīng)理李春華指出：“車載攝像頭的趨勢是越來越小型化，現(xiàn)在其模塊尺寸已經(jīng)能做到2×2×2cm大小。在這么小的空間里要容納CMOS圖像傳感器、電源管理IC、電源、串行器等，對尺寸要求非常高。同時(shí)要很好解決功耗和散熱問題。”


SerDes+電源管理一舉兩得

羅姆最近開發(fā)出一個(gè)SerDes IC+PMIC（電源管理IC）的解決方案，既可以滿足ADAS車載攝像頭模塊的SerDes要求，又能降低ADAS的功耗和EMI（電磁干擾）。

用于ADAS車載攝像頭模塊的SerDes IC是BU18xMxx-C，攝像頭用PMIC的BD86852MUF-C。兩款產(chǎn)品不僅可以滿足對于模塊的小型化和低功耗的需求，而且都具有展頻功能，因此EMI更低，有助于縮短客戶EMI對策的設(shè)計(jì)工時(shí)。所謂展頻是指不固定開關(guān)頻率，而是使其在一定幅度內(nèi)變動(dòng)，從而將噪聲能量擴(kuò)散到一定寬度的頻率上。通過降低噪聲峰值可減輕EMI噪聲。

用來傳輸影像的BU18xMxx-C具有以下特性：
·優(yōu)化傳輸速率，降低車載攝像頭模塊功耗
普通SerDes IC為每個(gè)頻段設(shè)置了固定的傳輸速率，由于這種方式無法更精細(xì)地設(shè)置傳輸速率，因此會(huì)產(chǎn)生功率損耗。BU18xMxx-C具備根據(jù)分辨率而非頻段來優(yōu)化傳輸速率的功能，可以實(shí)現(xiàn)比普通產(chǎn)品更精細(xì)的傳輸速率設(shè)置，工作效率更高，有助于進(jìn)一步降低車載攝像頭模塊的功耗。將該器件安裝在使用4個(gè)攝像頭模塊的應(yīng)用中，與普通產(chǎn)品相比，可以將功耗降低約27％。


優(yōu)化傳輸降低功耗

·內(nèi)置傳輸速率優(yōu)化和展頻減少EMI對策設(shè)計(jì)工時(shí)
利用傳輸速率優(yōu)化功能，通過微細(xì)改變各路徑的傳輸速率，分散了EMI峰值，使EMI降低了10dB左右。另通過串行器和解串器兩枚IC的展頻功能，還可以使EMI再降低10dB左右。在車載應(yīng)用設(shè)計(jì)中，EMI對策設(shè)計(jì)是一個(gè)主要負(fù)擔(dān)，上述優(yōu)勢有助于減少EMI對策的設(shè)計(jì)工時(shí)。

降低EMI并縮短設(shè)計(jì)工時(shí)

·凍結(jié)檢測功能有助于提高可靠性
該IC還具有凍結(jié)檢測功能，除了通過比較從CMOS圖像傳感器到解串器的MIPI CRC值來確認(rèn)圖像是否準(zhǔn)確傳輸?shù)幕竟δ芡猓€可通過在串行器中始終對攝像頭圖像的數(shù)據(jù)幀CRC值與其前后的值進(jìn)行比較，以監(jiān)控圖像凍結(jié)。如果數(shù)據(jù)幀CRC值持續(xù)一致，則可通過輸出錯(cuò)誤標(biāo)志來通知后段的IC發(fā)生了圖像凍結(jié)問題，從而提高整個(gè)ADAS系統(tǒng)的可靠性。

圖像凍結(jié)檢測

再看電源管理IC，用于攝像頭的BD86852MUF-C可以為各主要制造商的CMOS圖像傳感器電源系統(tǒng)提供更好的管理功能。由于只通過一個(gè)IC即可進(jìn)行電壓設(shè)置和時(shí)序控制，因此可將安裝面積減少約41％，有助于實(shí)現(xiàn)車載攝像頭模塊的小型化。

攝像頭模塊SerDes+PMIC

PMIC BD86852MUF-C具有以下的特點(diǎn)：
·針對CMOS圖像傳感器優(yōu)化，電路板面積更小
制造商不同，CMOS圖像傳感器的驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)置和時(shí)序控制也不同，且需要使用很多外置元件。BD86852MUF-C配備了可設(shè)置主要CMOS圖像傳感器驅(qū)動(dòng)電壓和時(shí)序控制的引腳，無需外置驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)置和時(shí)序控制元件。與以往產(chǎn)品相比，元件數(shù)量和安裝面積顯著減少，有助于車載攝像頭模塊的小型化。

攝像頭模塊的小型化

·高轉(zhuǎn)換效率降低功耗
通過外置LDO為CMOS圖像傳感器供電，可將集中在IC中的熱量分散開，抑制整個(gè)電路的發(fā)熱量，實(shí)現(xiàn)高達(dá)78.6％的轉(zhuǎn)換效率，比普通產(chǎn)品提升約4％，有助于進(jìn)一步降低車載攝像頭模塊的功耗。此外，還可以縮短CMOS圖像傳感器和LDO之間的距離，從而減少電源線干擾噪聲，為CMOS圖像傳感器穩(wěn)定供電。

BD86852MUF-C為CMOS圖像傳感器供電

·展頻功能減少EMI對策的設(shè)計(jì)工時(shí)
內(nèi)置的開關(guān)穩(wěn)壓器（DC/DC轉(zhuǎn)換器）中配備了展頻功能，可將開關(guān)帶來的EMI噪聲峰值降低約10dB，可以在不更換電路板的情況下降低噪聲，有助于減少EMI對策的設(shè)計(jì)工時(shí)。

·內(nèi)置電源系統(tǒng)確保高可靠性
內(nèi)置的3個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器為攝像頭模塊提供電源。其各種保護(hù)功能除了可減少外置元件數(shù)量的時(shí)序控制外，還有用來監(jiān)控電壓狀態(tài)的Power Good等諸多功能，在確保高可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)攝像頭模塊的低EMI和高效率的電源電路。
據(jù)李春華介紹，此次推出的車載攝像頭模塊用SerDes IC和PMIC均符合汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100，可確保車載應(yīng)用所需的可靠性。此外，符合更嚴(yán)格ISO 26262流程認(rèn)證要求的新款PMIC正在開發(fā)當(dāng)中，預(yù)計(jì)將在今年推出符合該標(biāo)準(zhǔn)ASIL-B安全等級的產(chǎn)品樣品。