搶攻自動駕駛商機　MIPI聯盟推動標準化介面規格

過去，消費者購買汽車較重視外觀與駕駛舒適度。時至今日，消費者更關心油耗、價格與安全性的要素，影響汽車製造商的開發與政府法規制定方向。汽車產業預期於2020年出現的自動駕駛車中，至少會安裝十個雷達系統，再加上攝影機、雷射及超音波系統，如同在車輛周圍形成安全防護罩，成為自動駕駛發展的關鍵技術。 

此外，汽車產業有很多安全標準與要求，這是MIPI介面從消費電子切入汽車產業，必須先解決並獲得市場認可的。根據現行標準，這兩者之間有五十幾種差異，包含可靠性與安全性(包含電子安全與車輛安全)，另外，也需思考如何避免失效情況，故汽車相關零組件需通過IOS 26262、AEC Q100等不同標準的認證。 

貼近市場需求　 MIPI成立汽車BoF 

為了更貼近汽車市場的需求，MIPI聯盟於日前宣布成立汽車工作小組(Birds of a Feather, BoF)，尋求來自原始設備製造商(OEM)及其供應商的產業幫助，增強汽車應用的現有介面規範或開發新規範。 

汽車BoF工作小組初期的重點是，確定是否可以擴展MIPI規範，在支援最長15公尺通訊鏈路距離的同時，提供與自動駕駛系統的相機和雷達感測器相關的高速資料傳輸率。 

MIPI聯盟搶進車用市場長距離傳輸挑戰待克服 

在行動裝置闖出一片天的MIPI介面標準，近年來積極布局車用市場，目前在短距離傳輸應用已經沒有問題，但長距離傳輸資訊仍有挑戰。汽車應用的傳輸距離要求可高達15公尺，與行動裝置有很大的差異。如何在長距離傳輸的過程中，解決訊號干擾與傳輸速率下降的問題，是目前MIPI聯盟正努力克服的技術挑戰。 

圖1 MIPI聯盟董事總經理Peter Lefkin表示，看好汽車產業未來發展前景，MIPI聯盟積極投入相關標準制定，同時更建立BoF工作小組深入了解汽車應用需求。

MIPI聯盟董事總經理Peter Lefkin(圖1)指出，現今汽車產業積極轉型，許多新廠商加入，政府也針對汽車產業制定新的規範，同時消費者對於汽車喜好也有所改變，延伸出新的商業模式與零組件需求。搭著這股趨勢，MIPI聯盟延伸既有現行標準能力，進一步擴展到汽車領域，以滿足車用市場需求。 

相較於過去消費者購買汽車較重視外觀與駕駛舒適度，現在消費者更關心油耗、價格與安全性等要素，影響汽車製造商的開發方向。以安全功能而言，包含駕駛注意力監督、去盲點偵測與防碰撞系統等應用。而MIPI聯盟擅長於整合感測器、顯示、影像和攝影機元件，將協助汽車產業導入安全相關系統，加速汽車產業發展動力。 

不過，要整合各式各樣的感測器元件，亟需要有標準介面負責傳遞資料。高通(Qualcomm)工程總監C.K. Lee(圖2)表示，MIPI介面的開發標準，目標是讓訊號能夠更容易進行連接。汽車應用需要長距離的通訊介面，但訊號在傳輸過程中可能會因為許多原因而失真，或是訊號完整性出狀況。如何克服這些問題，是目前MIPI聯盟進入汽車產業須處理的當務之急。 

圖2 高通工程總監C.K. Lee談到，解決長距離傳輸挑戰同時支援高速傳輸，是MIPI聯盟進入車用市場的首要課題。

現在汽車無論顯示器與感測器，主要都是位於汽車中央，而MIPI已經將這兩者介面標準化；Lefkin談到，MIPI聯盟目前在車用電子開發規格目標是介於4公尺到15公尺，有些應用已經可以使用MIPI架構，這也是汽車工作小組扮演重要角色之因，此工作小組的任務即是集結電子工程師與汽車工程師，一同探討汽車產業關注的議題，將行動經驗帶到汽車工作小組中。 

迎接未來自駕車發展趨勢，感測器可能分布於車體各部位，包含前後兩側可能都會有感測器，故需要一個橋接晶片(Bridge Chip)負責接收與傳輸資料到中央處理器(CPU)或感測器，這個晶片可能位於汽車後端，而這個部分目前還沒被標準化。 

圖3 Mixel執行長Ashraf Takla指出，目前在車用市場中，MIPI介面已廣泛導入於短距傳輸應用。

Mixel執行長Ashraf Takla(圖3)表示，目前MIPI介面在汽車的短距離傳輸(30公分以內)的應用，如顯示器序列介面(MIPI DSI)與MIPI D-PHY，性能表現已十分良好。但長距離傳輸的部分尚未有標準化規格，許多OEM與汽車大廠，如豐田(TOYOTA)、通用(GM)和BMW皆引頸期盼MIPI聯盟推出長距離標準，讓MIPI介面可以輕鬆地應用在各種汽車設計中。 

取代I2C/SPI介面　 I3C晶片2018年登場 

隨著車用產業發展逐漸朝向電子化發展，MIPI聯盟近期正積極將I3C推向汽車應用，期能透過該介面同時整合雷達、光達、影像顯示等感測器，進一步取代內部整合電路(I2C)和串列周邊介面(SPI)的地位；根據MIPI聯盟表示，現已有許多業者積極開發I3C相關晶片，預計2018年導入I3C晶片將陸續面世。 

萊迪思(Lattice)競爭策略生態系統策略計劃總監Satwant Singh(圖4)表示，目前最廣泛被採用的感測器介面為SPI與I2C，在該聯盟推出I3C感測器介面之前，即在聯盟內進行調查，了解用戶使用感測介面會遇到那些問題，以避免I3C重蹈覆轍，同時提升I3C的介面特色，希望I3C未來可以取代SPI與I2C。不過以現階段而言，當開發商使用I3C時，需要有一個過渡期，換言之，廠商在採用I3C介面的時候，需要可支援其他介面功能，也就是說I3C與其他感測介面彼此可以相容。 

圖4 萊迪思競爭策略生態系統策略計劃總監Satwant Singh認為，I3C將有望取代I2C/SPI介面，成為下一代感測介面的霸主。

向下相容是I3C初期能否大量被採用的關鍵要素，而MIPI聯盟推出的新I3C版本就是可以相容於I2C，因此新感測器可以在I3C Bus同樣使用，若開發商在使用時需要加入額外功能，也可以直接讓將既有產品從I2C升級到I3C。 

整體而言，I3C是一種感測器的介面，其主要特色為感測器管理、高傳輸速率、不中斷傳輸、飛時距測的計算以及降低成本，同時還能讓多感測器同步傳輸。I3C起初目標市場在於手機應用，由於手機內有很多感測器，如果沒有控制好開關電源，感測器比較容易有耗電問題。 

萊迪思半導體亞太區資深事業發展經理陳英仁(圖5)表示，I3C能使感測器功耗降低，相較於I2C的感測器要做一個結束(Termination)的時候，一定需要搭配一個電阻，當有電阻存在的時候，相對而言就會增加耗電；而I3C則是提供動態開關的機制，這個動態開關是一個特別的控制線路，可有效降低耗電問題。 

圖5 萊迪思半導體亞太資深事業發展經理陳英仁表示，I3C具備低延遲、低功耗與同步傳輸功能，適用於相機相關的應用領域。

不過，事實上I3C可廣泛應用於所有採用I2C的感測器裝置，在這樣的狀況下，廠商應該用怎樣的標準選用I2C與I3C呢？Lefkin談到，這兩種介面的選用是截長補短，I2C的缺點在於沒有進一步控制機制與嵌入式中斷功能，因此若是單一感測器的裝置應用，採用I2C即能符合需求；不過有些應用裝置需要感測融合技術的應用，就會選用I3C介面，透過I3C進一步控管不同感測器。 

舉例來說，現在汽車中很多感測器，像是溫度、壓力與雷達感測器，都需要有一個總線接到中央處理器上，而I3C即能將所有感測器資訊串聯起來，讓整個汽車進行同步處理；I3C在高速模式下，最高可支援32顆感測器(圖6)。 

圖6 I3C傳輸架構圖

 

資料來源：MIPI Alliance  

FPGA準備就緒　時機成熟即能支援I3C介面 

Singh談到，雖然現在市面上還看不到支援I3C介面的晶片，不過以現場可編程閘陣列(FPGA)來說，不一定需要有新晶片，只要有可以去發展FPGA應用的軟體，即能應用在不同介面上，而I3C也是如此。 

陳英仁表示，該公司現在行動FPGA最新成員--UltraPlus，已可支援I3C的Host端與Slave端應用，並在硬體上導入動態位址分配(Dynamic Address Assignment)設計，此外也提供代碼(Coding)支援。與此同時，該設計已至插拔大會進行測試，預計參考設計最快可於2018年第一季提供。 

陳英仁指出，基本上該公司已具備提供I3C的能力，一待市場需求升溫，即能推出相對應的I3C方案，例如提供SPI到I3C的橋接晶片，或是其他符合市場需求的解決方案。整體而言，I3C可以讓很多感測器在低延遲、同步傳輸的狀況進行採樣，搭配上FPGA效能可以更上層樓，滿足多感測融合的處裡的需求。 

Lefkin透露，MIPI聯盟進一步研究領域，主要鎖定在汽車攝影機介面所需要傳輸速率、通道問題，此外，還包含了感測器的電力限制、功能性、安全性、延遲性與車輛行駛嚴苛環境等問題，種種上述因素皆為MIPI聯盟與其汽車工作小組繼續研究的領域，相信未來規格定義，包含雷達、相機與顯示感測器等規格可以更加完備。