以中国标准主导车载高速媒体传输芯片国产化车讯

中国的业界标准的引进是必要的

随着汽车行业智能化的进展，车载摄像头和车载大屏幕的需求很大，这些应用需要车载高速媒体传输芯片。过去很长一段时间，车载高速媒体传输在国内外还没有行业技术标准，成熟的技术由国外公司掌握，是非公开、非互联的。例如TI/Maxim/Rohm/Thine/APIX等车载传输芯片均采用企业私标，给行业和客户带来不便。其中，美国企业TI和Maxim对车载传输芯片的垄断，不仅提高了产业成本，而且芯片供应也存在风险，不能说是可以自主控制的。但车载高速媒体传输芯片是以自动驾驶和智能驾驶舱为主的解决方案的必然需求，大量的单车芯片数量决定了其市场规模的扩大。这里，自行车用照相机10台以上，大画面至少2台，都是发送（Tx）和接收（Rx）的2个传输芯片成对显示，所以自行车所需的芯片总数超过20台。这种芯片对视频传输的要求很高，例如对4k高清视频的传输速率的需求达到6-12Gbps，传输距离最长为15米，传输差错率BER小于10-12。这些性能指标对车载高速媒体传输芯片提出了较高的技术要求。近年来，国外陆续出现APHY、ASA等车载传输芯片的标准，但这些行业标准存在明显的技术缺陷，无法有效满足车内复杂的电磁强干扰环境下的传输性能。

我国在高速传输芯片上具有与国外先进水平相当的技术，在国产化芯片产品上也具有创新的应用，但长期以来没有形成自主的车载高速传输芯片行业标准。为了有效改变目前车载有线高速媒体传输芯片缺乏国内行业标准的不利局面，汽车标准委员会联网工作组于2020年2月启动了《车载有线高速媒体传输系统技术要求及试验方法》标准起草工作。中国信息通信研究院和中国第一汽车集团有限公司作为领头机构，积极共同起草本标准。积极参与这项工作的有中国汽车行业主机厂、供应商、芯片制造商等23家，共同为该标准的起草做出贡献。工信部2021年9月正式审核，并发放标准任务。目前已形成标准草案，名称为《车载有线高速媒体传输系统技术要求及测试方法》，英文为Technical Requirements and Test Methods of Automotive Wired High-Speed Media Transmission System，简称HSMT。这个标准近期将向社会公开征求意见。

HSMT标准的技术优势无可替代

我国车载高速媒体传输标准HSMT在技术规范要求上优于现有海外公司的企业私标，与其他类似海外竞品标准（APHY/ASA）的比较优势也非常明显。APHY标准由MIPI主导，主要推动者为以色列Valens公司，已提供8Gbps样品。ASA标准由欧洲汽车工厂主导，目前没有已知的芯片支持。中国HSMT标准与其他两种国外标准的技术比较见下表。

车载高速媒体传输在正向传输（通常是高清视频）中需要高带宽，在反向传输（通常是协议封装）中不需要高带宽。对于该特性，上述3个传输标准都是非对称传输协议。在正向传输编码方式中，三者都不约而同地选择了低速用NRZ、高速用PAM的数据编码方式。在高速度情况下，HSMT和ASA均采用PAM4编码，在有效降低传输带宽的同时，不会过度增加芯片复杂度。从其他有线高速传输标准来看，PAM4编码已成为现代高速有线传输的趋势，已被业界证明是平衡芯片性能和功耗的最佳方案。但是，APHY标准相反，超过8Gbps时采用过多的PAM调制。因此，对Tx芯片的线性度和Rx芯片的高速高精度采样以及数字信号处理提出了非常高的性能要求，必然带来过高的芯片功耗。另外，基于APHY标准的芯片在超过8Gbps速度的情况下，必须使用更先进的半导体工艺。

为了保证车载复杂环境下的传输稳定性和可靠性，HSMT对脉冲干扰、大电流注入、ESD物理层进行了精准的设计。在协议中引入了多种技术，包括强大的前向纠错编码（RSFEC）和物理层重发协议。因此，HSMT在标准协议上大大提高了芯片的抗干扰性能，更适应了车载复杂环境。比较而言，APHY标准不支持前向纠错，强干扰产生数据错误必然会激发物理层重发，即使有少量数据错误也不例外。因此，在实际应用中容易发生多次物理层重传，严重影响车载高清视频传输的实时性。ASA标准支持正向纠错编码，但纠错能力不及HSMT标准。更主要的问题是ASA是半双工传输协议，前向视频和反向协议分组是分时传输，不能支持实时物理层重发协议。因此，在发生强干扰、大量数据错误且未通过前向纠错进行纠正的情况下，必然引起视频传输的中断。由此可见，国外标准APHY和ASA存在明显的技术缺陷，不能有效满足车内复杂电磁强干扰环境下的传输性能。中国HSMT标准支持强大的前向纠错编码和物理层重发协议，优于以上两个国外标准。

此外，HSMT标准全面定义了媒体封装层，适用于多种业务和多种传感器的配合。其分层设计支持“一标准多用”和“一芯多用”，每层相对解耦，可最大限度地重用现有设计和IP。

综上所述，HSMT标准具有先进的性能品质，能更好地满足车载模式的要求。依托国内日益强大的汽车工业，特别是电动汽车产业的发展，在满足国内产业发展需求的同时，未来必将走向世界，成为车载高速媒体传输事实上的国际标准。

积累HSMT标准国产化芯片

利用国内已具备的技术能力、产业准备度、市场容量，适时推出高速媒体传输芯片行业标准，可以带动国内产业合力形成。拥有自主知识产权的国产化芯片也将陆续推出，必然会得到广泛应用。

目前，HSMT标准集团已有多家国产半导体公司参与，均急于开发支持该标准的国产芯片。其中最快的一家已经完成了工程样品的芯片测试，最高传输速率达到12.8Gbps。芯片支持23dB（@3.2GHz）的信道插入损耗衰减和最长15m的传输距离。测试结果均符合现阶段HSMT标准规定的必备项，包括系统连接性测试、差错率测试、线束诊断测试、信号电指标测试等。基于HSMT标准的芯片及其传输解决方案具有高性能和高可靠性，可成功应用于ADAS及环视系统，支持8M车载摄像机视频应用，也适用于4K高清车载显示应用。

HSMT标准规范的技术优势显而易见。基于这一标准的国产化芯片采用国内集成电路生产的成熟技术，确实可以达到自主、可控、供应保护和降成本的目标，更好地支持智能化国产汽车行业的高速发展