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[导读]更多的摄像头和屏幕,更小巧的易于嵌入汽车外形的摄像头,这是当前智能汽车产品形态发展的几个趋势。面对这样的情况,如何能够优化设计,实现更低设计成本的同时,实现更好的性能和可靠性?全新的SerDes IC芯片和高集成度的摄像头用PMIC可以提供一臂之力。

更多的摄像头和屏幕,更小巧的易于嵌入汽车外形的摄像头,这是当前智能汽车产品形态发展的几个趋势。面对这样的情况,如何能够优化设计,实现更低设计成本的同时,实现更好的性能和可靠性?全新的SerDes IC芯片和高集成度的摄像头用PMIC可以提供一臂之力。罗姆半导体近日发布了其最新的相关产品,罗姆半导体(上海)有限公司技术中心经理陈行乐先生针对智能汽车的发展和设计趋势,以及最新产品特色进行了精彩的分享。


SerDes IC:实现长距离高速通信

SerDes是一个芯片组方案,其中包含串行器(Serializer)和解串器(Deserializer)两种芯片,SerDes也是两个英文单词的头三个字母的一个缩写的组合。工作原理是串行器将并行数据转换为易于高速传输的串行数据,经过线缆高速传输,到解串器后将串行数据还原为并行数据进行分发。“可以理解为在高速公路岔口有几条乡间的小路,并行的汽车驶过来以后,我们通过串行的技术把汽车一辆一辆顺序排好在高速公路上行驶,然后又回到了另外一个乡间小路上,把汽车一辆一辆通过并行的方式再分发出去,相当于一个串行再解串的一个过程。”陈行乐形象地比喻到。

说到SerDes IC的具体应用主要是在两方面,一是在摄像头这一端,车载摄像头模块到车载SoC之间需要有SerDec产品;另一方面是在屏幕端,从SoC到仪表、中控等多媒体屏幕,也需要多组SerDes IC。从市场调研数据来看,目前SerDes市场规模约为800亿日元,但在2030年会提升到1300亿日元的规模,这是一个非常有潜力的市场。

【ROHM SerDes芯片:更低功耗和EMI】

ROHM的SerDes芯片具备两大特色——传输速率可优化和具备展频功能,通过这两大特色实现了整体设计更为低功耗和低EMI的表现。

现在的汽车中摄像头数量较多,不同应用的摄像头像素等规格也有所不同,SerDes芯片需要根据不同摄像头分别设置不同的传输速率。传统的解决方案是固定的2Gbps、3G或4Gbps三个台阶的对应不同带的产品。而罗姆的SerDes IC可以在每一个台阶范围内做一个微调。相当于在覆盖此摄像头像素范围以内,做精准的传输速率的设置,这样可以把功耗可以做得更低。如下图所示,在200万像素30帧的一个摄像头种,通过优化传输速率可以实现27%的功耗降低。

据陈行乐分享,这种传输机制为ROHM自有,被称为BD-LINK Clockless。“摄像头端有一个LINE,一个LINE可以理解为是一对差分线,最大支持3.6Gbps。然后屏端有两个LINE,就是最大可以支持7.2Gbps传输的一个速率;所以只要是传输速率符合这个范围以内,所以屏的尺寸和分辨率都是可调的。”

ROHM SerDes芯片另外一个特色叫做“展频功能”。在汽车设计中,在同一速率频率基础上进行多路摄像头设计,会产生噪音叠加(也可以理解为共振),所以EMI的噪声较大。在罗姆的SerDes IC上,可以首先通过传输速率优化,通过设置每个通道所需的传输速率,在第一阶段可以减低EMI噪音;然后在第二阶段开启展频,通过拓宽频谱,将尖峰进一步降低。大大地减少工程师在EMI对策设计上的工时,减少EMI测试时的困扰。

【全新屏端SerDes IC:更少线缆和更高数据安全】

在此次发布会上罗姆推出了全新的显示器用SerDes IC——BU18xx82-M,新产品的特色在于支持菊花链连接、具备CRC校验功能、以及LVDS接口IC加持实现功能安全提高。

当前智能汽车设计趋势向着屏幕更多更大的方向发展,一辆五座车最典型的显示应用,需要仪表、中控、副驾和后排至少5个屏幕才能够覆盖。后视镜电子化之后,流媒体后视镜也可以理解为是一个屏幕,也有部分车型将左右后视镜设计成A柱上两个显示屏

屏幕数量增多后,继续使用传统SerDes连接方案,线缆数量也将同步倍增,每一个屏幕都需要一组SerDes IC。但BU18xx82-M的菊花链连接的方式,可以大幅减少在编码这一环节的线缆。如上图所示,传输同样的内容在多个屏幕显示,仅需一个Ser芯片即可。这样就大幅减少了线缆以及Ser芯片的成本。

BU18xx82-M在数据安全性方面,主要是通过CRC校验功能来保证。在数据传输的两端都会有相应的CRC校验,从而确保每一次传输的数据完全性。

在功能安全性方面,需要考虑一些极端的情况,例如SoC发生故障或线缆断裂时,传统方案就无法在仪表上显示警告灯给用户做出提示。全新的BU18xx82-M在与屏幕之间可以通过一个桥接芯片(LVDS接口IC)来连接。当SerDes、SoC或者传输线缆发生异常状况时,就把一些存储在外部FLASH中的定制化图标自主地投放在屏幕当中去,例如显示警告灯等。陈行乐表示,这样可以避免用户在开车的时候产生恐慌的心理,同时也是越来越多的客户在屏端做一些增强功能安全的具体需求。


全新摄像头PMIC:高集成度应对车载小型化需求

除了上文提到的智能汽车中屏幕数量越来越多外,另一方面车载摄像头的数量和种类也越来越多。车外的自动驾驶、自动泊车、360影像,座舱内的驾驶员监测、拍照等功能,都需要摄像头的支持。如此多的摄像头,需要在美观可靠的前提下,完成在车辆上的布置。因此小型化是一个非常重要的趋势,高集成度的方案也就愈发受到关注。

罗姆此次最新发布的BD868xxMUF-C,是一种更紧凑的PMIC产品。相比摄像头模组中传统的CMOS供电或串行器供电的分力电源方案,BD868xxMUF-C可以代替这种丹路的DC/DC或LDO的产品,并且实现封装尺寸和整体PCB谜案集的缩小。最终可以帮助客户实现更小的摄像头模组设计。

据悉,BD868xxMUF-C具备两大产品特色。第一是符合符合ISO 26262和ASIL-B标准,属于罗姆的功能安全品牌ComfySIL系列产品,并且达到了最高等级要求。内置的异常状态通知机构,可以监测CMOS图像传感器和串行器的异常工作情况。其中有一部分寄存器用于存放芯片状态,通过透穿技术可以实时了解芯片过压、过流、过温等异常状况,从而提高摄像头模组的安全可靠性。

第二大产品特色在于其可以支持不同的CMOS图像传感器的时序控制和电压。不同CMOS的每一路电压电流和功耗均有所不同;CMOS在上电时也需要有时许控制。因此将时序控制放入到PMIC中,可以更灵活的为客户提供定制化的时序设置。

据陈行乐分享,针对摄像头PMIC系列产品,后续也会提供五通道的PMIC,增加输出通道数量。未来也会在PMIC内部加入非易失性存储器,强化异常状态机构。


SoC参考设计:加速产品上市

虽然罗姆提供的是单独的芯片产品,但一直与海内外的SoC厂商保持着密切合作,在其SoC外围融入了电源芯片、数字芯片等,推出了方案级的参考设计,大幅帮助客户缩短上市时间。

近日罗姆和芯驰科技合作开发了一整套评估板系统,参考板在芯驰的核心板SoC的基础上,外围加入了罗姆的SerDes和PMIC产品。如上图所示,该方案可以支持最高4路CMOS输入和4个显示屏驱动。摄像头模组内通过PMIC实现电池管理;摄像头、SoC和显示器之间使用多组SerDes芯片进行高速数据编解码传输。


总结

小型化的产品、SoC参考设计、ComfySIL品牌的功能安全以及线上线下完备的技术支持,是罗姆在汽车信息娱乐系统和ADAS领域的四大优势。此次最新推出的BU18xx82-M和BD868xxMUF-C也同样也享有这四大优势。据悉BU18xx82-M已于本月开始样品出售,预计将于9月份实现20万的每月量产规模;BD868xxMUF-C上架同一规格两种不同时序设置的产品型号,可供客户选择。

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