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什么是SerDes IC？
SerDes IC是串行解串器的英文縮寫，該芯片通常由串行器和解串器兩部分組成。在智能座艙或者ADAS領(lǐng)域，串行器的作用就是把原來并行的信號(hào)轉(zhuǎn)化成適合長距離高速傳輸?shù)拇行盘?hào)，而后端的解串器，則是把串行信號(hào)還原成后端ECU的SoC所需要的并行信號(hào)。所以，SerDes IC是為了高速傳輸數(shù)據(jù)而成對(duì)使用用來進(jìn)行通信方式轉(zhuǎn)換的兩個(gè)IC的總稱。
圖 | SerDes IC工作過程示意
這個(gè)過程我們可以形象的理解為：在高速公路岔口有幾條鄉(xiāng)間的小路，許多并行的汽車駛過來，我們通過串行的技術(shù)把汽車一輛一輛地按順序排好在高速公路上行駛，然后到了另外一個(gè)岔口需要返回鄉(xiāng)間小路，這時(shí)候再把汽車一輛一輛地通過并行的方式分發(fā)出去。
攝像頭端SerDes IC面臨功耗和EMI問題，如何應(yīng)對(duì)？
- 優(yōu)化傳輸速率有助于降低車載攝像頭的功耗
如今車?yán)锏臄z像頭越來越多，有前視有后視，每個(gè)攝像頭會(huì)根據(jù)應(yīng)用場景的需求選擇不同的像素來支持，對(duì)于SerDes IC來講，數(shù)據(jù)輸入端的速率就會(huì)有所不同，而傳統(tǒng)的方法是采用固定的傳輸速率，為了迎合峰值的處理情況勢必會(huì)帶來功耗的浪費(fèi)。
圖 | 利用傳輸速率優(yōu)化功能，可實(shí)現(xiàn)更低功耗
根據(jù)羅姆的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)條件設(shè)定為2MPixel/ 30fs/ RAW12/ 4lane時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的普通產(chǎn)品功耗要達(dá)到1800mW左右，但如果采用可以精細(xì)設(shè)置并可優(yōu)化傳輸速率的SerDes IC，則功耗可降500mW，相當(dāng)于在普通產(chǎn)品的基礎(chǔ)上減少了27%的功耗。這表明SerDes IC的傳輸速率優(yōu)化功能有助于降低車載攝像頭模塊的功耗。
- “傳輸速率優(yōu)化+展頻”有助于改善EMI問題
對(duì)于很多應(yīng)用工程師來說，應(yīng)對(duì)EMI（電磁干擾）噪音是件比較頭疼的事情。因?yàn)樵谕凰俾?、頻率的基礎(chǔ)上，如果加入四路攝像頭，噪音可能會(huì)疊加，可以理解為一個(gè)共振的過程，結(jié)果就是EMI的噪聲會(huì)比較大。
而前面提到的傳輸速率優(yōu)化不僅可以降低車載攝像頭的功耗，而且還能在第一階段改善EMI問題。根據(jù)羅姆的實(shí)驗(yàn)表明，通過傳輸速率優(yōu)化可降低約10dB的噪聲。此外，如果在第二階段開啟展頻功能，相當(dāng)于把頻譜拓寬了，尖峰又可以降低一點(diǎn)，同樣可以帶來10dB的噪聲改善效果。這表明SerDes IC的傳輸速率優(yōu)化功能和展頻功能都可以減低EMI噪音，這將大大減少EMI對(duì)策設(shè)計(jì)的工時(shí)，工程師在測試EMI的時(shí)候也可以減少很多困擾。
圖 | “傳輸速率優(yōu)化+展頻”有助于改善EMI問題
基于以上分析，羅姆在2021年發(fā)布過三款攝像頭用的SerDes IC產(chǎn)品——BU18xMxx-C系列產(chǎn)品，包括一款串行器（BU18TM41）和兩款解串器（BU18IM41和BU18IM84），均具有“傳輸速率優(yōu)化”和“展頻”功能下的低功耗和低EMI特性，最大可支持500萬像素的攝像頭，目前已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段。
屏端SerDes IC如何改善傳輸線路復(fù)雜問題？
SerDes IC不僅可以用在攝像頭端，還能用在屏端，也就是SoC和顯示屏幕中間。那么，攝像頭端用SerDes IC和顯示屏端用SerDes IC有什么區(qū)別呢？首先，攝像頭端用SerDes IC的輸入/輸出現(xiàn)在比較通用的都是MIPI CSI信號(hào)格式，而對(duì)于顯示屏端用SerDes IC來講，解串時(shí)由于車載領(lǐng)域的屏都是LVDS接口的，所以統(tǒng)一用LVDS格式輸出，但在輸入端需要更多地考慮SoC的輸出到底是LVDS格式的，還是MIPI-DSI格式的，所以兩者的格式不太一樣。
此外，我們知道，近年來隨著電子后視鏡和液晶儀表盤的普及，每輛車安裝的顯示器數(shù)量正在隨之增加（五座車最典型的應(yīng)用需求就是儀表、中控、副駕、后排兩個(gè)屏，共五屏），傳統(tǒng)的做法是一對(duì)SerDes IC支持一個(gè)屏，于是視頻傳輸路徑就會(huì)變得越來越復(fù)雜，這必然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)成本和故障風(fēng)險(xiǎn)的增加。因此，簡化視頻傳輸路徑一直是亟需解決的課題。
圖 | 采用菊花鏈連接方式，可簡化視頻傳輸路徑
為此，羅姆推出了帶菊花鏈功能的SerDes IC——BU18xx82-M系列來簡化傳輸路徑。所謂菊花鏈，就是像用許多菊花串接在一起形成花環(huán)一樣，只有相鄰的模塊或設(shè)備之間才能直接通信的一種不會(huì)形成網(wǎng)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過采用菊花鏈方式連接解串器“BU18RL82-M”， 可通過單個(gè)串行器“BU18TL82-M”將視頻傳輸給多個(gè)路徑。這樣可以在一定程度上減少連接器和線纜的數(shù)量，從而簡化視頻傳輸?shù)穆窂?，降低?yīng)用產(chǎn)品的系統(tǒng)成本和故障風(fēng)險(xiǎn)。
值得一提的是，對(duì)于屏端來講，由于電子鏡上的圖像卡頓和儀表盤上的指示燈圖標(biāo)不亮等問題可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故，所以融入功能安全設(shè)計(jì)也非常重要。
圖 | 使用LVDS接口IC，可進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換并增強(qiáng)功能安全
所以，BU18xx82-M系列不僅繼承了車載攝像頭模塊用的SerDes IC“BU18xMxx-C”的低功耗、低噪聲等特點(diǎn)，還增加了菊花鏈功能和CRC校驗(yàn)功能，來簡化傳輸路徑和保證數(shù)據(jù)的完整性。目前，用來保證數(shù)據(jù)安全的信號(hào)橋接芯片已經(jīng)在量產(chǎn)階段的有兩款產(chǎn)品，一款是帶OSD的BU92RTF82，還有另外一款就是可以支持更高分辨率5K的BD92RE44。
