数字连接和模拟连接电脑版

刘洪

Valens来自以色列，是领先的影音和车载高速连接解决方案供应商, 为影音和汽车行业实现长距离高速视频和数据传输，不断突破极限，至今已交付数千万颗芯片。此外，Valens也是汽车行业的创新者，其率先推出的符合A-PHY标准的芯片组有助于应对当前电动汽车发展的诸多挑战：如控制的复杂性、车身重量上升和总连接成本的增加。

日前，Valens高级副总裁兼汽车业务主管Gideon Kedem在北京接受采访时表示：“在汽车连接标准方面，我们的首要目标是尽全力满足客户需求,为客户提供最好的服务，而非改变行业标准。Valens对行业产生影响的方式之一是，帮助整车厂优化车辆布线架构和数据架构，以满足市场对新一代车辆的需求。”在他看来，Valens的目标在于脚踏实地满足客户需求，而非引领行业标准。的确，如果不能把产品做好，又谈何标准？

车辆内布线架构示例图

从私有协议到开放标准

传统SerDes是一些半导体厂商自定义的标准，并不开放，可以将其理解为一种私有技术。SerDes中的Ser和Des分别代表串行器（Serializer）和解串器（Deserializer）。SerDes的主要功能是将低速并行信号转化为高速低压差分信号（LVDS）并通过串行链路发送和接收。

早期SerDes技术应用在以光纤为传输介质的远距离广域网通信，随着数据传输速率的不断提升，这一技术也不断拓展到其他应用领域，在各种数据通信系统中广泛采用，成为了高速接口技术的主流。

如上所述，目前汽车应用中使用的SerDes方案本质上都是专有的，这意味着如果不是所有组件都来自同一芯片供应商，厂商之间的组件是不能搭配使用的。

因为SerDes具有高速传输特性，近年来汽车领域也在将其作为一种实现高速连接的选择。2020年9月，MIPI联盟发布了高速车载视频连接A-PHY标准,该标准发布以来发展态势迅猛。2021年，IEEE标准协会将A-PHY列为其标准之一，各大知名整车厂都在计划将其加入下一代解决方案。

MIPI联盟成员

那么，MIPI A-PHY标准和传统SerDes的主要区别是什么？未来是否会在汽车应用中共存？对此，Gideon Kedem解释道：“两者区别在于MIPI A-PHY是一个全球通用的开放性标准，芯片供应商可以按照这个标准去设计、研发并生产相应的MIPI A-PHY的芯片。”

由于没有专利限制，任何芯片厂商只要具备技术能力均可开发和制造。对一些厂商而言，生产基于MIPI A-PHY标准的芯片难度并不高，但技术上需要有一些积累，目前除了第一家推出满足A-PHY协议芯片组的公司Valens，还有LG Innotek等少数厂商也加入了开发生产MIPI A-PHY芯片模组的队伍。

“打个比方，A-PHY就像以太网标准一样，行业中有很多芯片玩家，大家都会开发并生产满足A-PHY协议的芯片。”Gideon Kedem说。“未来国内外会有越来越多A-PHY芯片厂商出现，但不同芯片厂商的研发能力不同，做出来的产品在性能或性价比上会有一些差异。总的来说，A-PHY更有助于在行业内建立更好、更规范的生态。”

关于信号传输距离，他解释说，以往的协议如C-PHY和D-PHY主要用于车载短距离ECU视频传输，而A-PHY适用更远距离的信号传输，比如从摄像头到ECU之间的长距离数据传输，可实现长达15米的传输距离。2022年初，Valens与美国重卡公司Stoneridge合作，芯片搭载Stoneridge拖车，实现了后置摄像头与车厢显示屏的连接。在恶劣噪声环境中，以长达40米的高速数据链路解决了关键安全隐患，提升了道路安全性，同时降低了整车厂的运营成本。

在恶劣噪声环境中支持长达40米高速数据链路

此外，GMSL或FPD-Link也都是模拟信号的私有协议，而越来越多整车厂希望使用开放标准替代私有协议。至于整车厂如何选择，Gideon Kedem表示：“我们尊重客户选择最适合他们情况的连接解决方案。我们的核心宗旨是为客户提供合适的解决方案。”

MIPI A-PHY能为汽车带来什么？

MIPI A-PHY具有卓越的电磁兼容性（EMC）、超高带宽、能简化汽车架构和保障端到端安全等优点，它能够为汽车行业提供哪些好处呢？

首先，连接解决方案需要支持高带宽，零延迟并拥有优异的EMC性能，以保证汽车安全和时间敏感型应用的高速连接。但是，由于汽车结构在密度和长度有着各种限制，使汽车空间、重量和复杂性都到达了极限。

Valens在CES 2023展示的下一代车辆安全连接解决方案VA7000芯片组采用MIPI A-PHY标准，使用非屏蔽双绞线和简单连接器即插即用，能够极大地降低系统总成本，为汽车制造商提供高效的解决方案。

在Gideon Kedem看来，与其他现有解决方案相比，VA7000的本质优势在于其基于A-PHY这一开放标准，基于这个优势之上，还有以下三点可以关注：

第一点，VA7000为汽车行业提供了高带宽，且还有进一步提高带宽的空间，潜力较大。VA7000可以实现8Gbps的传输速率，预计2025年推出的芯片可以达到16Gbps。这是因为我们的芯片是基于数字设计的，因此可以成比例提高传输速率。同样由于这个原因，Valens芯片具有增强的电磁兼容性(EMC)。

第二点，抗电磁干扰能力。传统连接方案采用前向纠错机制（FEC），无法单独处理车载的EMI问题，只能处理高斯噪声，因此在实际应用中需要使用屏蔽线等额外措施。随着汽车向智能化、网联化、电动化发展，电磁干扰越来越明显。车上的很多噪声源，包括计算机、雷达、天线以及道路输电线缆，使数据传输处在电磁噪声极强环境，对ADAS系统的正常运行构成了严峻挑战，这对行车安全至关重要。Valens芯片利用其独特机制处理EMI问题，相比市面上其他连接解决方案，更能在嘈杂的汽车环境下保证传输链路的稳定性。

三是有助于整车厂降低成本。Valens芯片可以使用成本更低的线缆线束和连接接口架构，大幅降低整体系统成本。独立机构A2MAC1的《基于UTP的MIPI A-PHY技术》报告显示，对比传统基于GMSL的解决方案，采用MIPI A-PHY环视系统的保时捷纯电动跑车Taycan可以节省约17-27美元成本；采用VA7000的普通乘用车可节省约10-20美元。

基于MIPI A-PHY的环绕影像系统显著降低了Taycan成本

“汽车向电动化发展是大势所趋，电动汽车内部署的线缆数量和重量已达上限。为了实现持续发展，线缆简化是必经之路。”Gideon Kedem补充道。“使用Valens连接解决方案能够简化车辆线缆布局，减少线缆数量和重量。与传统内燃机车对比，平均减重可达30-40%。”

据他介绍，根据汽车的不同配置，每辆车使用的Valens芯片有所不同，以奔驰车为例，包括自动变速器控制单元（DCU）、发动机控制、中央控制电动门锁控制等几大模块，每个模块分别要使用一或两个Valens芯片。

“我们相信整车厂、Tier1和Tier2将对Valens行业领先的解决方案产生极大兴趣，并推动VA7000在在更多车辆上应用。”Gideon Kedem自信地说。

Valens之于自动驾驶

当前，汽车行业正向自动驾驶加速迈进，在ADAS和自动驾驶推动下，汽车行业正在经历向传感器融合的重大转型。只有通过组合不同类型的传感器（如摄像头、激光雷达和雷达），才能满足ADAS等安全性应用所需的数据和功能。但是，连接汽车和传感器、处理器之间的基础设施仍有待提升。

目前看，整车厂已在车上搭载800万像素摄像头和1500万像素摄像头。随着车载摄像头的升级，汽车对传输带宽和速率有了更高的要求。对此，Gideon Kedem表示，Valens技术的一大优势是能够按比例提升传输数据速率，可以从目前每秒8Gbps提升到下一代芯片的16Gbps，32Gbps的芯片也在研发当中。“就摄像头数量而言，我预计未来的车辆将平均搭载10-20个摄像头，包含内部和外部摄像头。”Gideon说道。

那么，不同的传感器在传输视觉和其他信号方面有什么不同？Gideon Kedem表示，如果采用传统连接方式，每种传感器各为独立发射器，需要通过不同线缆传输数据到中控电脑。使用基于MIPI A-PHY标准的连接架构，不同传感器数据先在域控制器进行整合，然后由一条电缆传输至中央处理平台。MIPI A-PHY的优势在于，能够利用一种协议将采用不同接口的设备整合起来，再由一条电缆将数据传输至中央处理平台，比如利用智能雷达系统实现新的集中雷达处理架构。

他还说，在自动驾驶方面，不管是国外的单车智能，还是中国的智能网联，Valens的解决方案能适合两种自动驾驶架构和算法，因为它们都需要传输传感器数据，需要零延迟传输。此外，软件定义汽车（SDV）也需要强大的硬件基础，而Valens芯片提供了适用于不同汽车架构的硬件基础。

合作以期提供更好的服务

据了解，Valens已与汽车行业领导者梅赛德斯-奔驰合作，自2020年起，Valens VA60xx芯片组已搭载奔驰S级、C级及全电EQS平台量产车型的车载信息娱乐系统。Valens为奔驰的多个Tier1供应商供货，包括Harman、Continental、molex和Bosch；Valens还和高通、Mobileye和NVDIA等建立了合作关系。

Gideon Kedem表示：“Valens深知责任重大，过去几年看到整车厂对芯片和芯片制造商的依赖性很高，非常迫切希望和芯片制造商建立直接的沟通和联系。这也是我此行来到中国与当地整车厂沟通交流的原因。即使Tier1供应商会给整车厂提供整套的A-PHY解决方案，但我们仍要确保了解本土整车厂的需求，和他们建立密切的联系，并为他们供应芯片，以保证供应链的稳定性。”

近年来，Valens的汽车业务营收持续增长，2022年汽车领域业绩的增长主要得益于产品搭载更多梅赛德斯-奔驰车型。在准备量产最新VA7000系列芯片组的同时，Valens还在持续构建相应的生态系统，参与多个整车厂项目竞标，使VA7000芯片组有望在2023年首次定点车厂项目并投入量产。“我们预计，在这10年间A-PHY业务为Valens带来的收入将增长到上亿美元量级。”Gideon Kedem说。

他表示，虽然Valens VA7000芯片组是市场上首个符合MIPI A-PHY标准的芯片组，却已有超过30家潜在客户和合作伙伴正在对其进行评估，包括安波福（Aptiv）、LG Innotek、豪威科技（Omnivision）、安森美（onsemi）、Mobileye、英特尔、索尼、日本住友电气（Sumitomo Electric）、舜宇光学（Sunny Optical）、是德科技、Leopard Imaging等，其中有8家是整车厂，他们有望在下一阶段将Valens芯片集成到其ADAS平台中。

MIPI联盟成员持续推进A-PHY生态发展

他补充道：“即使是梅赛德斯-奔驰这种豪华车品牌，对成本方面的控制也是十分严格的。目前，Valens在中国、韩国与一些非豪华车品牌进行了接洽，收到了积极的反馈，也证明了我们的成本优势。”

在中国市场，Valens正积极和中国一些本地供应商沟通未来合作事宜。他也坦承，中国整车厂发展迭代特别快，开发速度几乎是欧洲市场的两倍。比如欧洲客户，如果2023年开展技术测试，可能要在2028年才能投入量产，而中国客户可能会在2025年就能实现量产。所以，Valens要准备好在今年第四季度批量生产下一代产品；同时尽快在中国建立A-PHY生态系统。他透露，Valens和国内领先的车载摄像头模组制造企业舜宇光学的合作就包括将VA7031和VA7021集成到其下一代摄像头模组中，用于ADAS和环视应用。不久，Valens将公布更多和中国企业合作的好消息。

Valens继续助力推动行业变革

Gideon Kedem一周的中国之行收获良多，与一些整车厂进行了卓有成效的沟通，获得了积极的反馈。他说：“Valens高度重视中国市场，看到了中国整车厂的创造性和发展势头，已经准备好与中国整车厂建立合作，提供我们最大的价值。”

他强调，Valens是ADAS和自动驾驶技术发展的关键推动者，其先进技术是车载高速连接新标准的基础。未来Valens将继续在多领域探索突破连接性的边界，进一步完善MIPI A-PHY生态系统，为越来越多的整车厂、Tier1、Tier2提供更好的服务。