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自動運転の実現に向けて―MIPI D-PHYの重要性

On June 14, 2023   /   Whitepapers  
自動運転の実現に向けて―MIPI D-PHYの重要性 About the Authors:   Mahmoud Banna ASIC Manager, Mixel, Inc.   Julian Schiralli Principal ASIC Designer, GEO Semiconductor 自動車が発明された1世紀以上前から、自動車メーカーは可能な限り高速・安全・低燃費な自動車の開発に注力してきました。これらの各項目がほとんどピークに達したため、メーカーは新しいテクノロジーに目を向けて、他社との差別化の手段として取り入れつつあり、わずか20年前にはSFの世界だった機能をカメラとセンサーの実装で実現されています。これらの技術によって、運転者がA地点からB地点まで手動運転で移動していたものが、ますます人間による制御の必要が無くなり、徐々に運転者を乗客という概念に変えようとしています。 カメラとセンサーは、自動車業界にとって真新しいものではありません。ダッシュボードとバックアップカメラは、過去10年間で広範囲に採用されるようになりました。ただし、カメラとセンサーを自動運転システム（ADS：Autonomous Driving Systems）への第一歩としての高度な運転者支援システム（ADAS：Advanced Driver-Assisted Systems）に搭載されるのは最近のことです。これらのカメラとセンサーは連携して死角をなくし、車線逸脱の場合に警告を発し、車間の距離を一定に保ち、事故による死亡率を減らし、自動車全体をより安全にします。これを実現する舞台裏では、各カメラとセンサーからの膨大な量のデータを超高速で処理する必要があります。これには、自動車アプリケーション固有の課題に対する独自のSOCソリューションが必要です。 ADASがスムーズに機能するためには、組み込まれたカメラとセンサーのSOCデザインは、高い帯域幅をサポートし、より高いセンサー解像度、より低いシステム遅延、高ダイナミックレンジとディスプレイ解像度の要件に対応する必要があります。これらの要件を満たすには、低電力の必要性と厳しい安全性試験に合格する必要があります。ADASに必要なデータ要件に対応することで、過去数年間で自動車のセンサーとディスプレイをサポートするインタフェースと仕様の採用が大幅に増加しました。速度の要件を満たす複数のインタフェースがありますが、MIPI®の特性は、高速、低遅延、低消費電力の要件において最適なバランスを提供します。これは、MIPIの仕様がモバイルおよびモバイルに影響されるアプリケーションの厳しい要件を満たすように作成されているためです。では、今日のADASにおける主要なMIPIの特性と、それらがこの急成長するテクノロジーをどのように強化するかを詳しく見てみましょう。 ADASにおけるMIPI 表示とセンシングの両方のADASアプリケーションはイメージング、センシング、高速シリアル通信、およびダウンストリーム処理機能を処理する必要があるため、カメラビデオプロセッサ（CVP：Camera Video Processors）は常にこれらのシステムの中心となります。より複雑なタスクに対応するためにシステムにカメラとセンサーが追加されるにつれて、より統合されたCVPソリューションが必要になります。理想的には、これらのCVPは、複数の高ダイナミックレンジセンサーから受信したデータを処理し、高解像度ディスプレイ、自動車SerDesリンク、コンピュータービジョンプロセッサーを最小限の電力消費と低レイテンシで駆動する必要があります。ここにおいてMIPIの特長の出番となります。 高帯域幅パフォーマンス、スケーラビリティ、低遅延、低電力、低EMIは、MIPI物理層とプロトコル仕様の基本的な機能です。これらのユニークな属性は、車載アプリケーションに最適であり、MIPI D-PHY℠ はすべてのADASアプリケーションの前提条件となっています。 MIPI D-PHYは、1つのクロックレーンとさまざまな数のデータレーンを使用する単純なソース同期PHYです。 2009年以降、MIPI CSI-2℠ およびDSI℠ （およびそれ以降のDSI-2℠ ）アプリケーションに広く導入されています。シングルレーンD-PHY v1.2構成には、4つのピン、クロックレーン用の2つのピン、データレーン用の2つのピンが必要で、最大2.5 Gbpsのデータレートを実現します。 図1はADASビジョンシステムの概要を示し、そのようなシステムでのMIPIインタフェースの役割を示しています。 Figure 1: MIPIRead more →
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双模 C-PHY/D-PHY：支持下一代 VR 显示器

On March 27, 2023   /   Whitepapers  
双模 C-PHY/D-PHY：支持下一代 VR 显示器 About the Authors:   Ashraf Takla Founder & CEO, Mixel, Inc.   Jeff Lukanc Sr. Director, IoT Product Lines, Synaptics 多年来，虚拟现实 (VR) 和增强现实 (AR) 与游戏和娱乐应用密切相关。 如今，VR/AR 及其组合版本混合现实 (MR) 的应用已扩展到其他领域，如医疗保健、军事、教育、制造、零售、营销和广告。 下一代 VR 显示器面临哪些挑战？ 是什么让 MIPI® 接口最适合 VR/AR/MR 应用？ Mixel, Inc. 如何将不同的 MIPI PHY 产品组合成独特、差异化、灵活的解决方案？Read more →
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A PHY for All Seasons: MIPI M-PHY Takes Center Stage

On February 14, 2023   /   Whitepapers  
携帯電話内部の高速データ転送，次の主役は「MIPI M-PHY」―― 広範なアプリケーションを見据えた多芸多才の標準規格 About the Authors:   Ashraf Takla President & CEO, Mixel, Inc.   George Brocklehurst Marketing Director, Nanotech Semiconductor 幕が上がったとき，舞台の中央にいたのは「M-PHY」でした．携帯電話内部の高速・高信頼のデータ転送規格として，また物理層（PHY）インターフェースの規格として，M-PHYにはさまざまな役柄を演じることが期待されています． M-PHY仕様は，MIPIアライアンスの作業部会（ワーキング・グループ）によって策定されました．この作業部会は高速インターフェースの標準規格を策定し，携帯電話の性能を引き上げることを目標としています．MIPIアライアンスの策定する高速インターフェースは，次世代携帯電話製品の性能を飛躍的に高めてくれると期待されています． マルチメディア機能を備えた携帯電話の爆発的な普及に伴って，携帯電話にはますます高度な処理能力が求められています．MIPIアライアンスを通して，携帯電話の業界は究極の物理層インターフェースを策定しました．この規格は，さまざまな携帯電話の要求を十分に満たしています．また物理層の選択により，適用範囲を携帯電話から他のキー・アプリケーションの領域へと広げることも可能です． ●最新MIPI仕様としてM-PHYが最終承認へ M-PHY仕様は，「まったく新しい高機能な高速インターフェースを策定する」というMIPIアライアンスのビジョンの中核に位置づけられる規格です．MIPIアライアンスのメンバ企業は，「携帯電話には年々広い伝送帯域幅が求められること」，そして「これに対応した高速シリアル・インターフェースが必要になること」を早い時期から認識していました．現在では，ビデオ・コンテンツやソーシャル・メディア，クラウド・コンピューティングの利用が拡大し，広帯域化の要求はさらに高まっています．そして携帯電話は，M-PHYのような，より高速な物理層インターフェースを必要としています．エンド・ユーザが満足する高速応答の実現に必要なデータ転送速度は，年々上昇しているのです．現在，普及しつつある他のMIPI標準の成功に後押しされる形で，M-PHYもまた，最新MIPI規格として最終的な承認へ向けてはずみが付きました． ソース同期方式のインターフェースであるMIPI D-PHY規格は，携帯電話のアプリケーション・プロセッサとカメラ，あるいはプロセッサとディスプレイの間のインターフェースとして採用されています．D-PHYは有用なインターフェースですが，その同期方式の制約によりデータ転送速度に上限（最大1Gbps）があり，さらなる高速化の要求に応えることはできません． 携帯電話の業界はさらに強力な物理層インターフェースを求めています．それは非同期転送に対応し，チップ間接続に伴う高速信号伝送と信号品質（シグナル・インテグリティ）の問題に対処できる物理層インターフェースです．携帯電話内部では，回路基板の実装密度はより高くなり，電磁放射ノイズ（EMI：Electro-magnetic Interference）の影響はますます大きくなっています．その一方で，電力消費を最小化することが継続的に求められています． ●M-PHYは多芸多才の花形役者 まさに芸達者な花形役者であるかのように，M-PHYインターフェースはさまざまな役柄を演じ分ける能力を備えています． 当初M-PHYインターフェースは，MIPIアライアンス内部ですでに策定済みの，あるいは策定途中のいくつかの仕様の"寄せ集め"という扱いでした．M-PHYの仕様はカメラのシリアル・インターフェース（CSI），ディスプレイのシリアル・インターフェース（DSI），そして汎用プロトコル（UniPro）を包含してます． CSIとDSIは分かりやすい仕様です．これらはアプリケーション・プロセッサとカメラ，あるいはアプリケーション・プロセッサとディスプレイの間のプロトコル・インターフェースを定義しています． UniProの仕様は包括的で，汎用のチップ間通信プロトコルとして機能します．また，他のプロトコルを隠ぺいする共通のトンネル機能を提供します．M-PHYインターフェースは当初，UniPro仕様のための物理層インターフェースとして設計されました．M-PHY仕様は二つの信号方式を採用しており，自己クロック（ソース同期）と埋め込みクロックの両方式に対応しています．加えて，この仕様には高速通信と低速通信の二つのオプションが用意されています．高速通信オプションを利用すると，M-PHYインターフェースはUniProが備える「高速」，「低消費電力」，「低コスト」の利点を100％引き出せます． 最初にM-PHYインターフェースの多才さが明らかになったのは，DigRFアライアンスがMIPIアライアンスに取り込まれたときでした．DigRFアライアンスは携帯電話プラットホームにおけるベースバンドIC（BBIC）とRFチップの間のインターフェース仕様を策定していました．この新しい仕様には，ディジタル・ベースバンドICとRFチップの間の論理的仕様，電気的仕様，およびタイミング特性が定義されています．そして，新しい物理層部分には，M-PHYが使われています． さらにM-PHYインターフェースはJEDEC（電子部品関連の標準化団体）により，先行して規格化が進んでいたUFS（Universal Flash Storage）仕様の理想的な物理層インターフェースとして承認されました．UFS仕様は，さまざまな不揮発メモリに対応し，広範なレベルの接続性を実現する高位のインターフェースです．これは現在，フラッシュ・メモリ・モジュールを取り扱うJEDECのJC-64委員会の中で開発されています． このような明るい動きがきっかけとなり，低消費電力メモリを取り扱うJEDECのJ42.6小委員会もまた，「次世代携帯電話の物理層インターフェース」という新たな役柄を，M-PHYに演じさせようと考えています． これらの動きがひと段落ついた頃，M-PHY仕様は，上位層のMIPI仕様と組み合わせて利用される標準的な物理層インターフェースとなることでしょう．仮にMIPIアライアンスの理事会が前述の規格化の取り組みを承認していなければ，M-PHYの適用範囲は大幅に制限されていたかもしれません． ●M-PHYに対する13の要求 M-PHYはシリアル・リンクとして定義されています．その大ざっぱな目的は，以下のとおりです． 少ピン数に対応．すべての制御信号はインターフェースの帯域幅の中で処理される 電気インターフェースと光インターフェースの両方に対応．光インターフェースは，シンプルな電気-光信号変換で実現 10cm未満の伝送に最適化されているが，数mの長距離伝送にも対応 広範な速度要求（10Mbps～6Gbps）に対応Read more →
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MIPI：将汽车变成移动设备

On December 21, 2022   /   Whitepapers  
MIPI：将汽车变成移动设备 About the Authors:   Ashraf Takla President & CEO, Mixel, Inc.   Thomas Wilson Automotive Radar Product Marketing Manager, NXP Semiconductors   Christian Tuschen Automotive Systems Engineering, NXP Semiconductors 每个人都记得他们的第一辆车——你可以去你想去的地方，移动得更快，走得更远——你是移动的。是的，我们的汽车让我们移动，但今天的汽车本身正在成为移动设备。汽车不仅仅是一种交通工具，它正在演变成完整的移动设备——与互联网、交通网以及彼此之间的连接和联系。MIPI®规范在这一转变中发挥着重要作用，就像它们在统一最常见的移动设备智能手机的接口方面发挥了关键作用一样。 MIPI联盟成立的目的是使手机等设备中的系统接口变得更容易和更经济。 该组织定义了接口规范，对高速处理器、低速传感器和其他芯片间数据传输之间的相机、显示器和无线模块的接口进行标准化。移动设备通常很小，组件在设备内部以紧凑、紧密耦合的方式连接。汽车向联网设备的转变也在由内而外发生——这是利用MIPI联盟内所做工作的完美环境。智能手机供应商的（供应商控制的）系统界面反映了那些为汽车行业服务的开发。供应商创建高功率和高性能接口（使用MIPI规范）的能力为汽车供应链上的公司提供了与手机制造商及其供应商相同的优势。汽车系统正在以有线和无线的方式进行连接。这种连接正在成为汽车的 "中枢神经系统"。MIPI规范提供了越来越多的关键任务、信息和娱乐系统之间的连接，从而将你的汽车变成了一个移动设备。让我们看看这种转变以及MIPI联盟及其成员公司如何帮助实现这种转变 车内和车外 有一些宏观趋势正在定义MIPI规范所适合的 "使用模式"。这些趋势包括以下项目的初始部署和更深入的集成： 远程信息处理和车载信息娱乐系统（IVI） 先进的驾驶辅助系统（ADAS） 智能交通系统(ITS) 自主驾驶系统（ADS） 远程信息处理需要将GPS（全球定位系统）与导航显示器相连接，包括触摸和音频功能。驾驶员辅助系统需要摄像头、雷达、激光雷达（激光）、图像处理和带有音频和显示器的计算机视觉接口以提供直接反馈。智能交通系统需要无线车辆到基础设施（V2I）、车辆到车辆（V2V）和车辆到一切（V2X）的连接，桥接支持多种不同无线（IEEE 802.11p、ac、ah、蓝牙）和蜂窝（LTE、GSM）标准的射频（RF）能力。随着我们走向自动驾驶，所有这些系统及其互连变得更加关键。 有趣的是，这些连接要求与最普遍的移动平台——智能手机中的连接要求几乎相同。在智能手机中，你在相机和显示器、音频、麦克风和陀螺仪、磁和光功能以及需要触摸或声控输入的应用之间有类似的交互。为智能手机有效定义这些接口的 MIPI 规范同样适用于为支持汽车中的这些系统而开发的接口。而它们今天正在被部署。 让我们更深入地了解ADAS，看看MIPI规范是如何应用的。Read more →
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解读MIPI C-PHY D-PHY子系统

On August 10, 2022   /   Whitepapers  
解读MIPI C-PHY D-PHY子系统 权衡利弊，挑战和采纳 About the Author:   Ashraf Takla President & CEO, Mixel, Inc. 2018年4月首次发布。于2022年3月更新。 MIPI® C-PHY(SM)于2014年10月面世，让人既兴奋又担忧。这个新的C-PHY与MIPI D-PHY(SM)和M-PHY®相比如何？MIPI C-PHY有什么不同，它是否与D-PHY足够兼容，以便两者可以在一个混合子系统中共存？ 多年后的今天，答案已经很清楚了。 本文将阐述这些答案，提供D-PHY和C-PHY架构的高层次概述，突出其相似性和差异性，确定每种PHY的优点和缺点，并提供在实施C-PHY时遇到的一些挑战的见解。最后，我们将研究Mixel®对C-PHY/D-PHY组合IP的创新实现，从多个来源获得的硅结果，涵盖使用案例，并检查C-PHY/D-PHY组合解决方案在市场上的采用情况。 让我们首先仔细看看D-PHY，它自2009年以来就已经存在，因此得到了更好的理解和广泛应用。D-PHY是一种简单的源同步PHY，使用一个时钟通道和不同数量的数据通道。四个数据通道的D-PHY的框图如图1所示，每个通道的细节如图2所示。由于D-PHY在市场上已经存在了近十年，因此有丰富的文献涵盖了它的独特功能和使用情况（1）。 Figure 1: Four data lane D-PHY block diagram Figure 2: Block Diagram of a D-PHY data lane 相比之下，C-PHY是一种更新、更复杂的PHY。它在三个信号上运行，三合一，时钟被嵌入到数据中，从而不需要单独的时钟通道。 C-PHY的框图如图3所示。 Figure 3: C-PHY Block Diagram 表1对D-PHY和C-PHY进行了比较。Read more →
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