什么是SerDes IC?


SerDes IC是串行解串器的英文缩写,该芯片通常由串行器和解串器两部分组成。在智能座舱或者ADAS领域,串行器的作用就是把原来并行的信号转化成适合长距离高速传输的串行信号,而后端的解串器,则是把串行信号还原成后端ECU的SoC所需要的并行信号。所以,SerDes IC是为了高速传输数据而成对使用用来进行通信方式转换的两个IC的总称。 

 


图 | SerDes IC工作过程示意


这个过程我们可以形象的理解为:在高速公路岔口有几条乡间的小路,许多并行的汽车驶过来,我们通过串行的技术把汽车一辆一辆地按顺序排好在高速公路上行驶,然后到了另外一个岔口需要返回乡间小路,这时候再把汽车一辆一辆地通过并行的方式分发出去。


摄像头端SerDes IC面临功耗和EMI问题,如何应对?

 

  • 优化传输速率有助于降低车载摄像头的功耗


如今车里的摄像头越来越多,有前视有后视,每个摄像头会根据应用场景的需求选择不同的像素来支持,对于SerDes IC来讲,数据输入端的速率就会有所不同,而传统的方法是采用固定的传输速率,为了迎合峰值的处理情况势必会带来功耗的浪费。

 


图 | 利用传输速率优化功能,可实现更低功耗


根据罗姆的实验表明,当条件设定为2MPixel/ 30fs/ RAW12/ 4lane时,采用传统方法的普通产品功耗要达到1800mW左右,但如果采用可以精细设置并可优化传输速率的SerDes IC,则功耗可降500mW,相当于在普通产品的基础上减少了27%的功耗。这表明SerDes IC的传输速率优化功能有助于降低车载摄像头模块的功耗。

 

  • “传输速率优化+展频”有助于改善EMI问题


对于很多应用工程师来说,应对EMI(电磁干扰)噪音是件比较头疼的事情。因为在同一速率、频率的基础上,如果加入四路摄像头,噪音可能会叠加,可以理解为一个共振的过程,结果就是EMI的噪声会比较大。


而前面提到的传输速率优化不仅可以降低车载摄像头的功耗,而且还能在第一阶段改善EMI问题。根据罗姆的实验表明,通过传输速率优化可降低约10dB的噪声。此外,如果在第二阶段开启展频功能,相当于把频谱拓宽了,尖峰又可以降低一点,同样可以带来10dB的噪声改善效果。这表明SerDes IC的传输速率优化功能和展频功能都可以减低EMI噪音,这将大大减少EMI对策设计的工时,工程师在测试EMI的时候也可以减少很多困扰。

 


图 | “传输速率优化+展频”有助于改善EMI问题


基于以上分析,罗姆在2021年发布过三款摄像头用的SerDes IC产品——BU18xMxx-C系列产品,包括一款串行器(BU18TM41)和两款解串器(BU18IM41和BU18IM84),均具有“传输速率优化”和“展频”功能下的低功耗和低EMI特性,最大可支持500万像素的摄像头,目前已经进入量产阶段。


屏端SerDes IC如何改善传输线路复杂问题?


SerDes IC不仅可以用在摄像头端,还能用在屏端,也就是SoC和显示屏幕中间。那么,摄像头端用SerDes IC和显示屏端用SerDes IC有什么区别呢?首先,摄像头端用SerDes IC的输入/输出现在比较通用的都是MIPI CSI信号格式,而对于显示屏端用SerDes IC来讲,解串时由于车载领域的屏都是LVDS接口的,所以统一用LVDS格式输出,但在输入端需要更多地考虑SoC的输出到底是LVDS格式的,还是MIPI-DSI格式的,所以两者的格式不太一样。


此外,我们知道,近年来随着电子后视镜和液晶仪表盘的普及,每辆车安装的显示器数量正在随之增加(五座车最典型的应用需求就是仪表、中控、副驾、后排两个屏,共五屏),传统的做法是一对SerDes IC支持一个屏,于是视频传输路径就会变得越来越复杂,这必然会导致系统成本和故障风险的增加。因此,简化视频传输路径一直是亟需解决的课题。

 


图 | 采用菊花链连接方式,可简化视频传输路径


为此,罗姆推出了带菊花链功能的SerDes IC——BU18xx82-M系列来简化传输路径。所谓菊花链,就是像用许多菊花串接在一起形成花环一样,只有相邻的模块或设备之间才能直接通信的一种不会形成网状的拓扑结构。通过采用菊花链方式连接解串器“BU18RL82-M”, 可通过单个串行器“BU18TL82-M”将视频传输给多个路径。这样可以在一定程度上减少连接器和线缆的数量,从而简化视频传输的路径,降低应用产品的系统成本和故障风险。


值得一提的是,对于屏端来讲,由于电子镜上的图像卡顿和仪表盘上的指示灯图标不亮等问题可能会导致严重事故,所以融入功能安全设计也非常重要。

 


图 | 使用LVDS接口IC,可进行接口转换并增强功能安全


所以,BU18xx82-M系列不仅继承了车载摄像头模块用的SerDes IC“BU18xMxx-C”的低功耗、低噪声等特点,还增加了菊花链功能和CRC校验功能,来简化传输路径和保证数据的完整性。目前,用来保证数据安全的信号桥接芯片已经在量产阶段的有两款产品,一款是带OSD的BU92RTF82,还有另外一款就是可以支持更高分辨率5K的BD92RE44。