摘要：根据盖世汽车研究院经分析预测，至2023年全球车载SerDes芯片市场规模就将达到数十亿美元，未来十年，这一市场将朝着百亿美元规模高速发展。这其中，基于中国智能驾驶发展现况及潜力，有望占四成。
因为智能汽车的崛起，过去几年Serdes芯片市场关注度飞升。
根据盖世汽车研究院经分析预测，至2023年全球车载SerDes芯片市场规模就将达到数十亿美元，未来十年，这一市场将朝着百亿美元规模高速发展。这其中，基于中国智能驾驶发展现况及潜力，有望占四成。
然而在这巨大的机遇背后，SerDes芯片存在一些固有的格局。例如迄今，这个市场主要是由ADI和TI两家模拟芯片供应商把持，他们分别利用GMSL和FPD-Link的先发优势统领了市场。由于这两家厂商的协议都是私有的，这就让其他想插足这个市场的厂商各出奇招。
但随着GMSL官宣开源以后，SerDes市场一夜生变。
SerDes，双王争霸
如上所述，SerDes是一个双王争霸的市场。当中，FPD-Link（Flat Panel Display Link）是由美国国家半导体公司（现隶属于德州仪器）于 1996 年创建的原始高速数字视频接口。FPD-Link 是低压差分信号(LVDS) 标准的首个大规模应用。美国国家半导体公司立即为 FPD-Link 技术提供了互操作性规范，以推广其作为一项免费开放的标准，从而使其他 IC 供应商得以效仿。TI的FlatLink是 FPD-Link 的第一个可互操作版本。
在汽车应用中，FPD-Link 通常用于导航系统、车载娱乐系统、倒车摄像头以及其他先进的驾驶辅助系统。
至于GMSL（Gigabit Multimedia Serial Link），则是一项由Maxim（被ADI收购）于2008年推出的技术。作为一种非对称全双工 SerDes技术，GMSL能在下行链路（或前向）上以高速率传输数据，同时在上行链路（或反向）上以较低的数据速率传输。
在实际应用中，它通过单根同轴电缆或屏蔽双绞线电缆同时传输电源、双向控制数据、以太网、双向音频和多路单向视频流。GMSL 串行器从标准数字视频接口（例如HDMI、DisplayPort、摄像头串行接口(CSI-2) 或显示器串行接口(DSI)）接收视频，并可通过长达 15 米的电缆传输视频。然后，数据由 GMSL 解串器接收，该解串器可将其输出到另一个标准数字视频接口上。
根据维基百科介绍，2000 年初，车载高分辨率平板显示器开始成为车载娱乐系统的标准配置。2008 年，美国国会强制要求安装倒车摄像头系统，并在 2008 年至 2011 年期间在汽车中广泛采用。于是，首批用于连接这些显示器和摄像头的技术是美国国家半导体公司的FPD-Link和美信集成公司的 GMSL。GMSL 于 2008 年推出，下行链路支持高达 3.125 Gb/s 的数据速率。这足以将未压缩的视频从主机传输到车载娱乐系统中常用的高清显示器，并将视频从摄像头传输到CPU。
随着汽车行业采用的显示器分辨率和摄像头分辨率不断提高，汽车视频系统中需要传输更高的视频数据速率。第二代 GMSL（称为 GMSL2）于 2018 年上市，数据速率高达 6 Gbit/s。GMSL2 支持全高清 (FHD)显示器和分辨率高达 800 万像素的摄像头。GMSL2增加了显示流压缩功能，以根据需要增加链路容量，从而通过单根电缆支持 4k 显示器。GMSL2 也是第一代支持以太网隧道的 GMSL。GMSL2 在反向信道上支持 187.5 Mbit/s 或 1.5 Gbit/s 的数据速率。
第三代 GMSL 设备 (GMSL3) 于 2021 年上市。GMSL3 的正向数据速率为 12 Gbit/s，支持多摄像头聚合、显示器菊花链连接以及通过单根线缆传输多个 4K 显示视频流。
ADI在官网透露，自2004年以来，GMSL链路总传输距离已超过20万亿公里（相当于两光年），公司也已为汽车级平台交付了超过 10 亿颗 GMSL 芯片。为数百万人改善了道路安全、用户界面和车内娱乐体验。
在ADI看来，GMSL是一种经济高效、简单易用且可扩展的SerDes技术。具有强大的PHY和极低的BER。它支持高分辨率、低延迟的摄像头和显示器连接要求，并通过视频分割、菊花链连接和传感器数据聚合实现灵活的拓扑结构。它是一种高度可扩展且灵活的解决方案，提供与上一代GMSL兼容的速度选项，并允许向后兼容。
GMSL同时也是一种经济实惠的解决方案，因为视频、音频、控制、数据和电源可以在单个通道上传输。它支持视频分割以及菊花链式连接显示器。GMSL 支持 ASIL B 级设备，并满足严格的 EMI/EMC 要求，是一款功能安全的解决方案，具有实时链路诊断功能，可确保可靠且优化的系统运行。其高能效特性可实现轻量化设计，降低能耗和排放，有助于确保在整个产品生命周期内降低功耗和材料浪费。
三大标准协议，出招
正如文章开头所说，因为这是私有协议，于是有了新的标准化协议亮相。当中，MIPI-A-Phy，ASA和HSMT，无疑就是其中的最强挑战者。
当中，MIPI A-PHY 是一种长距离串行器-解串器 (SerDes) 物理层接口，适用于汽车应用，包括 ADAS、ADS 和其他环绕传感器应用，包括摄像头和车载信息娱乐 (IVI) 显示器。
该规范提供了一种点对点或菊花链拓扑结构的非对称数据链路，通过单根电缆传输高速单向数据、嵌入式双向控制数据和可选的电力传输。这减少了布线、成本和重量，并允许设计人员根据其用例所需的性能、成本和复杂性优化系统，从而提供可扩展性和灵活性，以满足各种速度和设计需求。为了与现有的网络主干网集成，A-PHY 可以补充以太网、CAN、FlexRay 和其他接口。
除了汽车用途外，该规范还非常适合物联网和工业等应用。
MIPI A-PHY 由MIPI A-PHY 工作组开发，并可供 MIPI 联盟成员使用。A-PHY v1.0 也于 2021 年 6 月被采纳为 IEEE 标准，并以IEEE 2977-2021 的形式提供。
ASA则是Automotive Serdes Alliance的简称。由宝马、大陆集团、博通、弗劳恩霍夫半导体研究所 (Fraunhofer IIS) 和恩智浦 (NXP) 于 2019 年作为创始成员成立。
自成立以来的短时间内，ASA 发展迅速，目前拥有 90 多家活跃成员公司。2020 年 12 月，ASA 发布了“ASA Motion Link”收发器规范 v1.01，该规范定义了一种用于 2Gbps 至 16Gbps 线速车载连接的 SerDes 通信技术。成员公司目前正在最终确定该规范的 v1.1 版本。
作为一种专用通信链路，ASA支持典型显示器、摄像头和传感器应用的非对称性。串行器和解串行器（简称 SerDes）在许多高速数字总线技术中很常见。这些链路接收各种数字输入，并使用高速串行链路将其远距离发送。SerDes 的非对称特性意味着一个方向的传输速度比另一个方向更快，从而节省功耗并将收发器的复杂性降至最低。例如，使用高速下行链路进行数据传输，从摄像头到中央 CPU，然后使用低速上行链路来支持设备监控等要求较低的应用。
HSMT(High-speed Media Transmission)则是一种由我国提出的车载有线高速媒体传输技术。HSMT 可支持 10Gbps+的超高速率及多档位速率的需求（1 对线可支持12Gbps@15m，速率档支持 4/6.4/8/12.8Gbps），且考虑到节点低功耗的需求支持正反向非对称业务流速率，此外还具有高可靠（BER 为10-12，FEC+PHY 重传）、抗干扰、低时延（
其实除了这三种标准化协议外，还有一些厂商正在打造私有协议的SerDes芯片，去争食这个市场。毫无疑问，在群攻之下，TI和ADI面临着空气压力，特别是随着人形机器人的到来，他们需要相处一个应对之策。
于是，GMSL，突然宣布开源了。
GMSL，一夜生变
ADI今天宣布，将成立OpenGMSL协会。该协会将利用ADI业界领先、久经验证的千兆多媒体串行链路 (GMSL) 技术，创建一项全球标准，以革新视频和高速数据的SerDes传输，从而加速汽车生态系统的创新。
换而言之，OpenGMSL 协会将 GMSL 从专有协议转变为多供应商、全球可访问的标准。
据介绍，OpenGMSL 协会由 Analog Devices, Inc. (ADI)、Aptiv PLC、Coilcraft, Inc.、Core Microelectronics、DENSO CORPORATION、Ethernovia, Inc.、吉利控股集团、GlobalFoundries、Granite River Labs、Indie Semiconductor, Inc.、Keysight Technologies, Inc.、现代摩比斯、村田制作所、NOFFZ Technologies、OMNIVISION、Qualcomm Technologies, Inc.、罗德与施瓦茨、罗森伯格集团、Teledyne LeCroy、TDK Corporation、TZ Electronic Systems GmbH 和Würth Elektronik 等公司支持。ADI也欢迎整个汽车生态系统的广泛行业参与。
“该协会将彻底改变车载连接的未来。”ADI强调。
ADI介绍说，随着OpenGMSL协会的成立，参与全球标准将助力自动驾驶、ADAS、信息娱乐等应用领域的创新。OEM厂商和供应商可以通过高效协同的解决方案加快产品上市速度，从而降低运营成本。
OpenGMSL 协会主席 Paul Fernando 表示：“GMSL IC 的出货量已超过 10 亿颗，并被全球超过 25 家原始设备制造商 (OEM) 和 50 家一级供应商采用，是汽车行业最成熟、久经验证的高速视频链路技术之一。OpenGMSL 以此坚实的基础为基础，加速自动驾驶、ADAS 和下一代信息娱乐领域的创新，将蓬勃发展的生态系统发展成开放协作的未来。”
据 ADI 介绍，OpenGMSL 标准专注于边缘连接，将传感器和显示器连接到现代软件定义汽车 (SDV) 架构中的分区计算节点。随着 OEM 从以域为中心迁移到分区拓扑，边缘网络需要低功耗、低延迟和非对称数据处理。GMSL 满足了这一需求，因为它的功耗远低于以太网等对称标准，即使只有一个方向传输大量数据（传感器的典型情况），它也需要在上行和下行方向上都保持活动链路。
“以太网是一种对称链路。你必须向上游发送与向下游接收等量的数据，”ADI公司副总裁兼汽车业务部负责人Yasmine King在接受外媒采访时说道。“但通常情况下，当你从边缘传感器（例如摄像头）捕获数据时，它主要是单向的。以太网会消耗大量电力，因为你总是需要为通道两端供电。”
ADI 认为，GMSL 的非对称性和高效性使 OpenGMSL 更适合下一代架构中的高速单向数据流。该协会还计划对该标准进行未来修订，以跟上日益增长的 ADAS 复杂性和边缘 AI 集成。例如，目前的开发工作包括在边缘嵌入神经网络处理器，以减少对中央计算系统的依赖。
“OPEN GMSL 协会将利用 GMSL 技术制定一个开放的全球标准。”King说。
ADI指出，OpenGMSL 将是一项全新开放的规范，包含超过 200 页的技术文档，涵盖完整的通道堆栈：物理层和数据链路层、协议适配器、硬件寄存器抽象、配置和状态报告，以及串行器和解串器规范。此外，OpenGMSL 强制执行合规性认证流程，以确保不同制造商的所有组件之间的互操作性。
写在最后
显而易见的是，尽管MIPI A-PHY、ASA和HSMT等多项标准正在竞相解决汽车边缘连接问题，但目前尚无任何标准能够与GMSL匹敌，无论是成熟度还是普及程度。
ADI也认为，这些替代方案仍处于部署的早期阶段，尚未在大众市场车辆中得到现场验证。OpenGMSL利用了成熟的物理层、强大的电磁兼容性 (EMC) 性能以及现有的组件供应链——这些优势对于新标准来说需要数年时间才能复制。
“我坚信，除非我们向前迈进一步，并证明我们能够在整个行业、生态系统中所有不同参与者之间进行更强有力的合作，否则这个行业将无法成功过渡到 SDV，”King 说道。“我对此感到非常兴奋。我充满热情地确保这一切能够成功。”
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来源：半导体行业观察一点号
