A-PHY：未来をリードする長距離モジュール伝送技術、自動運転を強力にサポート

A-PHY：未来をリードする長距離モジュール伝送技術、自動運転を強力にサポート

 

はじめに

A-PHYは、ADAS/ADSの周囲センサー用途およびインフォテインメント表示用途向けに設計された、自動車業界初の非対称長距離SerDes物理層規格です。これは、ますます複雑化し高速化する通信環境に対応するために開発されました。ポイントツーポイントトポロジーにおける非対称データリンクとして、高速な一方通行データや、組み込まれた双方向制御データなどの機能を備えています。A-PHYは、自動車業界のニーズを満たすよう特別に設計されています。

 

nA-PHY技術はモジュール端に適用され、どのような利点がありますか？ 1の311

 

車載モジュール端でのアプリケーション実現のため、サニースマートリードとValensは2022年に戦略的提携を結び、共同で車載UTPモジュールの研究開発を開始しました。両社の協力により、現在までに3Mモジュールの開発が完了し、関連テストも実施されており、開発作業は一応の段階を終えました。

A-PHYが車載端末にもたらすメリットは、以下のような点に表れます。

① 低いチャネル搬送波周波数でより高いデータ帯域幅をサポートし、車載システムにおける大容量データ伝送のニーズに対応するとともに、伝送ケーブルやコネクタへの要求を低減します。

② 車載ビッグデータの伝送距離が十分でなく、伝送帯域幅が十分に高くなく、データが安定しないなどの問題を解決する。

③ A-PHYは、世界共通のオープン標準であり、A-PHYを活用することで、異なるメーカーの機器やインターフェース間で相互に互換性が実現し、相互接続が可能になります。これにより、自動車メーカーと機器サプライヤーのサプライチェーン資源が豊かになり、サプライチェーンのリスクを低減できます。

④ A-PHYは将来的にフロントエンドセンサー用チップやバックエンドのSoCチップに直接統合でき、最終的には車体システムの統合を簡素化し、ブリッジICの必要性を低減。これにより、車両全体のシステムコストを効果的に削減できます。

 

nA-PHYは、どのようにして高レートかつ低誤り率の伝送を実現するのか

 

A-PHYのPHY層の再送信と、狭帯域干渉除去器が共同でこの成果を実現しました。

 

信号伝送において、再送メカニズムとは、データ伝送の過程で信号の減衰やノイズ、歪みなどにより、データパケットが消失する現象を指します。データの完全性を確保するために、失われたデータパケットを再送するための一定の対策が必要です。一般的な再送メカニズムには、タイムアウト再送、高速再送、SACK、D-SACKなどがあります。

 

A-PHYのアーキテクチャでは、物理層における時間制限付きの再送信（Time-bounded local PHY-level retransmission）が採用されています。この方式により、事前に設定された範囲内でレイヤー間信号伝送のタイムリーな実現が可能になります。

 

（A-PHY伝送アーキテクチャ）

車体環境からのさまざまなノイズの影響に抵抗するために、ValensがA-PHY向けに開発したチップは、再送データパケットに対して動的なPAM変調を施し、より高い誤り耐性を備えています。

 

外界に突然発生する持続的なノイズが存在する場合、A-PHYチップは再学習を実行でき、モジュールが外部ノイズの影響に効果的に対応し、正常な情報伝送状態に戻ることができます。また、RTS再送信メカニズムにより、誤った部分のデータを完全に復元することが可能です。

 

（左側は動的変調のないモジュール、右側は動的変調のあるモジュール）

以上の機能が相まって、A-PHY車載モジュールは非常に安定性と信頼性の高い伝送を実現でき、伝送誤り（欠落）パケット率は極めて低く（PER <10⁻¹⁹）、既存の他の方案を大幅に下回っています。これにより、高速度（各単一チャネルで最大32Gbps、純データレートでは28.8Gbps）の伝送を効果的に確保できます。

 

nA-PHYが車体の配線システムを効果的に低減する方法

 

理想的には、システムはセンサーとECUの間で最もシンプルなエンドツーエンド通信を実現できます。しかし、現在のセンサーおよびディスプレイ技術の仕様に基づき、依然としてD-PHY/C-PHYを用いた端末内情報通信が行われ、ブリッジチップによるプロトコル変換と長距離伝送（Ser-Desアーキテクチャ）が実施されています。一方、MIPI A-PHYベースの方案は、3つの重要な分野において顕著なコスト削減をもたらします。

①MIPI A-PHY SerDesは、PAM-4および最大4Gbpsのリンク速度で動作する際、非シールドツイストペアケーブル（UTP）と非シールド直挿しコネクタを使用できます。これらはより小型で軽量、コストも低く、設置がさらに簡単です。

② カメラの設計とその内部のPCBにおいてコスト削減が実現されました。また、UTPケーブルを使用することで、カメラモジュールへの外部接続部のシーリングプロセスが簡素化され（結果としてコストが低減されました）。

③長距離伝送の应用场景においても、外部からの干渉に効果的に耐えることができます。A-PHYは直接ECUに接続可能です。これにより、ECU内のブリッジチップや配線ハーネスの数が明らかに削減され、結果としてコストが低減されます。

 

 

（左側はA-PHYモジュールを使用した車体配線レイアウト、右側は通常のモジュールを使用した車体配線レイアウトです）

 

nA-PHY技術のローカルモジュール端で、自動運転にどのように貢献するのか

 

サニースマートリード技術は、専門的な設計力と成熟した製造体制を基に、車体に予め設けられた狭い取り付けスペースの課題に対応するため、23×23mmサイズの小型3M環視モジュールを開発しました。このモジュールには、SONY製IMX623チップと車載用の200度広角魚眼レンズが搭載されています。また、UTPコネクタとValensチップを採用することで、遠距離での信号伝送を実現しつつ、コスト削減も可能にしています。モジュールの仕様は以下の通りです：

 

 

 

A-PHYチップを搭載したモジュールは、長距離での安定した伝送能力を備えています。16mのUTPテストリードを接続しても、モジュールは依然として正常に画像表示および信号伝送が可能で、ソフトウェアテストではフレーム数が安定し、エラーフレーム数はゼロでした。

 

 

POCハーネスモジュールに比べ、UTPハーネスのカメラモジュールはシールド被覆がなく、直径が小さいためスペースを節約でき、曲げやすく、取り付けも容易で、自動車メーカーの車体組み立てニーズにもより適しています。

 

さらに、UTPハーネスはPOCハーネスに比べて価格面で優位性があり、単一モジュール分野ではそのメリットが顕著ではありませんが、UTPの接続方案がモジュール向けの下流部品、さらには車両システム全体へと広がれば、大きなコストメリットが得られるでしょう。

 

総じて、Valens社のA-PHY技術は画期的なイノベーションであり、信号伝送の効率と安定性を高めるだけでなく、ユーザーにより良い使用体験をもたらし、車載カメラモジュールシステムに新たなチャンスをもたらします。私たちは、A-PHY技術が今後ますます発展し、磨かれていくことで、将来の応用可能性が一層明るくなると信じています。

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