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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轉(zhuǎn)化成適合長距離高速傳輸?shù)拇行盘?，而后端的解串器，則是把串行信號還原成后端ECU的SoC所需要的并行信號。所以，SerDes IC是為了高速傳輸數(shù)據(jù)而成對使用用來進行通信方式轉(zhuǎn)換的兩個IC的總稱。
圖 | SerDes IC工作過程示意
這個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，然后到了另外一個岔口需要返回鄉(xiāng)間小路，這時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？
- 優(yōu)化傳輸速率有助于降低車載攝像頭的功耗
如今車里的攝像頭越來越多，有前視有后視，每個攝像頭會根據(jù)應(yīng)用場景的需求選擇不同的像素來支持，對于SerDes IC來講，數(shù)據(jù)輸入端的速率就會有所不同，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帶來功耗的浪費。
圖 | 利用傳輸速率優(yōu)化功能，可實現(xiàn)更低功耗
根據(jù)羅姆的實驗表明，當條件設(shè)定為2MPixel/ 30fs/ RAW12/ 4lane時，采用傳統(tǒng)方法的普通產(chǎn)品功耗要達到1800mW左右，但如果采用可以精細設(shè)置并可優(yōu)化傳輸速率的SerDes IC，則功耗可降500mW，相當于在普通產(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
對于很多應(yīng)用工程師來說，應(yīng)對EMI（電磁干擾）噪音是件比較頭疼的事情。因為在同一速率、頻率的基礎(chǔ)上，如果加入四路攝像頭，噪音可能會疊加，可以理解為一個共振的過程，結(jié)果就是EMI的噪聲會比較大。
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)羅姆的實驗表明，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，相當于把頻譜拓寬了，尖峰又可以降低一點，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對策設(shè)計的工時，工程師在測試EMI的時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信號格式，而對于顯示屏端用SerDes IC來講，解串時由于車載領(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、后排兩個屏，共五屏），傳統(tǒng)的做法是一對SerDes IC支持一個屏，于是視頻傳輸路徑就會變得越來越復(fù)雜，這必然會導(dǎo)致系統(tǒng)成本和故障風(fēng)險的增加。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形成網(wǎng)狀的拓撲結(jié)構(gòu)。通過采用菊花鏈方式連接解串器“BU18RL82-M”， 可通過單個串行器“BU18TL82-M”將視頻傳輸給多個路徑。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。
值得一提的是，對于屏端來講，由于電子鏡上的圖像卡頓和儀表盤上的指示燈圖標不亮等問題可能會導(dǎo)致嚴重事故，所以融入功能安全設(shè)計也非常重要。
圖 | 使用LVDS接口IC，可進行接口轉(zhuǎn)換并增強功能安全
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，還增加了菊花鏈功能和CRC校驗功能，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。
