摄像头、屏幕卷数量,汽车智能化带火SerDes芯片

马氪说汽车 2024-05-07 18:19:01

汽车行业的巨变,出现在每个角落。

本届北京车展,从产品的惊艳度到营销形式五花八门,掀起了汽车智能化浪潮的高峰。

一个少有人关注的新领域也亮相了车展:车载通信芯片(SerDes 芯片)。

汽车上的摄像头数量、屏幕数量肉眼可见的越来越多,甚至游戏也上车了。

此时,大量数据需要高速率、高宽带的传输,而高性能车载 SerDes 芯片作为核心零部件之一,满足了汽车智能化迭代的想象空间。

在近几年崛起的本土高性能车载通信芯片企业中,仁芯科技做出了世界上速率(16Gbps)最高的车载 SerDes 芯片,预计今年二季度量产。

在车展上,仁芯科技推出了与索尼半导体开发的「智驾 5V 超级视觉解决方案」,由 5 颗摄像头完成了整车智驾环境的全视野覆盖,并搭载仁芯科技高性能车载 SerDes 芯片。

性能做上去了,面对汽车业「降本增效」的迫切要求,如何满足?更重要的,在赢家通吃的芯片领域,一家初创企业如何做出差异化的车载 SerDes 芯片产品,在市场上获得一席之地?

车载 SerDes 芯片国产替代之战,可能也是汽车智能化竞争最激烈的细分赛道之一,市场窗口期极短,两三年内就能见分晓。

一个有雄心的车载 SerDes 芯片企业,可能需要一场硬仗才能出头。

01、高阶智驾需求助推,车载通信 SerDes 芯片火了

「智能化」,是中国汽车近来最高频亮相的词汇。

在北京车展上,搭载鸿蒙车机系统的智界 S7,被余承东称为是「年轻人首辆智能轿车」。

4 月 23 日,雷军通过社交媒体对外称,「从造车的第一天起,我就认为,智驾就是整个新势力造车和传统造车的分水岭。」

伴随城市 NOA 竞争进入白热化阶段,对环境感知数据的需求,以及各大汽车品牌对用户驾驶体验及安全性的高标准追求,一个新领域成为角逐场:高速率车载通信 SerDes 芯片。

汽车的算力芯片在不断的提升,刺激了存储和传输芯片更高的要求,传输芯片向高速、高带宽发展。

SerDes(串行器/解串器)是一项通信技术。

车载通信 SerDes 芯片,以高速率、低延迟特点成为满足高带宽数据实时传输的最优方案。

目前,从车载摄像头到车载显示器、ADAS 域控制器、座舱域控制器等都在使用车载通信 SerDes 芯片,以实现视频信号和实时数据传输。

车载 SerDes 芯片的新需求出来了,做高速率产品的玩家跃跃欲试。

主打车载通信芯片的仁芯科技,发布首颗 16Gbps 高性能车载 SerDes 芯片产品 R-LinC,支持 16Gbps-1.6Gbps 的传输速率,15 米远的传输距离,插损补偿能力可达到 30dB 以上,速率和工艺目前领先同行 1-2 代。

16Gbps,这是目前车载 SerDes 芯片传输速率的天花板。

在车载 SerDes 芯片领域,两大巨头企业德州仪器(TI)、美信半导体长期占据绝对优势位置,本土企业难以插手。两家头部企业在的产品速率达到了 12Gbps 和 13Gbps 量级。

高速率的车载 SerDes 芯片作为一个新兴市场,从初创企业的角度来说,只有速率高于头部两家企业,打造差异化定位的产品满足市场新需求,才有机会站稳脚跟。

从高速率切入,在技术上拥有以高打低的势能。而如果只做低速率场景,可能会丢掉了一些市场。另外,高速率场景的产品还可以做到向下兼容。

仁芯科技 R-LinC,可以实现支持 16Gbps-1.6Gbps 的传输速率,为客户提供了更多选择空间。

汽车智能化浪潮汹涌,车载 SerDes 芯片赛道前景具备一定的确定性。

在任何市场竞争中,赛道选择是一方面,能力是另外一方面。

智驾数据采集量在增加,对通信接口带宽提出了更高的要求。实现难度更大的高速率产品,打开了广阔的智能化应用边界。

仁芯 R-LinC 加解串芯片高达 16Gbps/lane 的高速通道,可以为 17MP 的摄像头模组提供通信支持。

差损,用于衡量信号传输质量,数据传输得越远损耗越大。补偿能力越强,信号质量越高。

仁芯 R-LinC 拥有高达 30dB+的插损补偿能力,领先于业界的 20dB+。

有了强大的差损补偿能力,即便采用低成本的线束或规格稍差的插件也不会有问题,可以进行技术补偿。

不仅如此,仁芯科技自主研发的实时自适应均衡的算法,能够做到微秒级,超出市面现有产品的毫秒级一个量级的水平。这保障了高带宽、高速传输的稳定性。

从芯片的应用场景来说,产品速率越高,意味着单价可能越高。

那么,高性能车载 SerDes 芯片产品,主机厂凭什么买单?

02、破解成本、性能之困,车载 SerDes 芯片集成化路线如何走?

本届北京车展的焦点小米 SU7,搭载 11 颗高清摄像头,以及 1 颗激光雷达、3 颗毫米波雷达、12 颗超声波雷达,整车使用共计 27 颗环境感知传感器。

从感知、决策规划到实现智能控制,感知是智驾的基础。ADAS 和 ADS(高阶智驾)的发展、多样化的应用需求,推动了传感器总数和传输数据所需带宽的迭代。

在很长一段时期内,摄像头等核心传感器向着高数量、高像素两个方向演进。

在摄像头数量方面,目前,车载摄像头平均配置数量已超 8 颗,而主流的 ADAS 方案里需要 11 颗。

在摄像头像素方面,车载 800 万像素摄像头,自理想 ONE 2021 款在全世界范围内首个量产之后已经广泛普及,如今,1500 万、1700 万像素的摄像头也开始进入市场。

以 800 万像素摄像头高速无损无延时传输要求为例,按照 RGB 三色 24bit,摄像头 30 帧计算,每秒该摄像头产生的数据量为 5.75Gbps 带宽。

这带来了一个困境:车上传感器数量在增多,成本也在增加。成本增长反而不利于智能化产品的落地。

面对车载摄像头数据的高速无延时、无损传输要求,车载 SerDes 芯片如何能够兼顾性能和成本?

传感器集成,成为必然趋势。

在结构上做减法、减少线束,整体方案优化可以实现降本增效。

本次车展上,仁芯科技推出了与索尼开发的「智驾 5V 超级视觉解决方案」,5 颗摄像头完成了整车智驾环境的全视野覆盖。

「智驾 5V 超级视觉解决方案」是由 1 颗基于索尼 1700 万图像传感器的前视超高清摄像头和 4 颗基于索尼 800 万像素的超级鱼眼摄像头。

集成化之后,摄像头数量减少,SerDes 芯片数量也会减少。

车载视频信号传输系统通常由数颗 Serializer (串行芯片)和 De-serializer(解串芯片)组成。

该方案搭载了 5 颗仁芯 16Gbps 高速率加串芯片、1颗高集成度6合1解串芯片。

得益于 16Gbps 高带宽,使用 1 颗仁芯 R-LinC 加串芯片、单根线束就能够将高达 1700 万像素摄像头数据传到后面的控制器。

在控制侧,仁芯 R-LinC 单颗解串器可实现6路输入,相较于传统 4 路输入方案可以节约1颗解串器。

板级硬件设计面积更小,器件布局更优,进而降低了系统方案成本。未来,一旦出货量上升,高性能方案的整体成本会进一步下降。

另一方面,用于目前主流的高阶智驾方案时,仁芯的加串芯片支持双路 MIPI 输入,使用双目 8MP 摄像头时可以节约一颗加串芯片和一组线束连接器;解串芯片支持 6 路聚合转发,相较于传统 4in1 解串方案,可以节省 1 到 2 颗解串芯片,1 颗加串芯片。

汽车日益成为集出行、娱乐、商务、生活于一体的移动空间,比如游戏对屏幕的刷新率、带宽、数据量将会提出更高要求。

在智能化浪潮助推下,车辆不仅需要搭载许多传感器(摄像头、激光雷达和雷达等),而且有丰富的显示技术(高分辨率仪表板、侧视镜面板等)。

车载 SerDes 芯片初创企业往往选择需求量更大的摄像头市场,之后会进入车载显示板块,后者的应用场景、生态对应着更复杂的产品设计。

据了解,在今年底,仁芯科技会推出车载显示相关高性能产品,速率高达 32Gbps。

技术的迭代实现产品性能提升和成本下降,仍然是产品商业化落地的关键。

03、巨头在前,新兴企业靠什么破局?

在供应链方面,SerDes 芯片市场的集中度较高,德州仪器(TI)、美信半导体几乎垄断了全球摄像头和车载显示的市场。

从整个汽车芯片领域来说,本土汽车芯片的国产化率整体不足 10%,部分领域甚至不到 5%。

车载 SerDes 芯片本土企业崭露头角,为国内主机厂提供了更多选择权。

在保障供应链安全和产品质量方面,本土车载 SerDes 芯片企业有两大优势:一是基于中国应用场景的市场理解,二是提供贴身服务。

仁芯科技创始人兼 CEO 党伟光认为,中国汽车市场具有应用驱动型的特征。本土 SerDes 芯片企业与主机厂需要紧密合作。

在整个供应链里,芯片站在金字塔尖,下边有模块、Tier1、主机厂、终端用户,「需求是依次往上的,所以能够把芯片产品定义准确,是一件很难的事情。」在流片之前,经反复沟通获知的客户需求痛点,会放进芯片设计的考量中。因此,在产品定义层面,立足于中国本土市场的 SerDes 芯片企业拥有一定优势。

仁芯科技做出的「6 合 1」芯片,任何一路接口出现故障,对其他的路没有影响。而这正是基于客户对其他「4 合 1」芯片产品应用的一个痛点做出的改进。

从产品服务的角度看,国外企业产品的功能调控出现问题,从反馈到解决问题的链条之长、耗时之久,这样的困境同样出现在车载 SerDes 芯片领域。

本土供应商面对出现的问题,可以第一时间派出研发或维护团队跟进,甚至 CEO 亲自坐镇,响应速度及时,故障解决效率更高。仁芯科技不仅能够提供芯片产品,还能提供包括软硬件、系统方案设计和应用在内的一系列服务,以此确保客户产品的按时交付。

此外,产业、生态的配合与合作对芯片厂商尤为重要,国内自动驾驶芯片「一哥」地平线,即是仁芯科技的投资方也是仁芯科技重要的合作伙伴,双方目前已在多个层面开展合作。

中国 SerDes 芯片的国产化刚刚起步,对初创企业来说,处于非常关键的时期。

按照 2025 年中国汽车 3000 万台新车年销量测算,平均每车装配量 10 颗,SerDes 芯片出货将达到 3 亿颗左右。

芯片需要规模效应,头部企业一旦占据市场主导地位,在产品成熟度、生态、成本上将占据巨大优势,将会形成「强者恒强」的马太效应。

对领先者来说,这是占据市场优势,对于后来者来说,却是开启了「困难模式」。

那么,作为一家 SerDes 芯片领域的初创企业,如何在激烈的市场竞争中求生存?

一方面,需要一支能打的创始团队。党伟光曾在 Nokia、QCOM、Synopsys,做了 20 多年的产品市场和销售,有芯片设计和汽车电子的产品商业化经验。

另一方面,在极短的窗口期内,如何能抓住机遇是巨大的挑战。

「如果一家形成规模后,其他家要想跟进就很困难。产品规划和定义需要很长时间,而执行需要效率。必须得抢时间,否则错过窗口期,可能很多商业逻辑就不成立了。」党伟光认为,对于这一批本土化的 SerDes 芯片初创企业来说,未来 2~3 年将是最关键时期,也就是一代车的时间。

未来,L3、L4 级自动驾驶将催生更丰富的用户体验需求,对车载通信的高性能 SerDes 芯片在感知端和屏幕显示端的普及具有确定性。

只有活下来的实力玩家,才能在这片广阔的天空中翱翔。

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