Wofür steht APIX?
Die Abkürzung steht für Automotive PIXel Link und ist eine mehrkanalige SerDes-Technologie (Serialiser/Deserialiser) entwickelt für hochauflösende unkomprimierte Video-Anwendungen in Kraftfahrzeugen.
Welche Chiphersteller hierfür gibt es?
Entwickelt wurde APIX von Inova Semiconductors mit Sitz in München. Inova stellt seine eigenen Chips bereit und lizenziert das geistige Eigentum an andere Halbleiterlieferanten. Eine eigene Fertigung von Microchips besitzt Inova nicht, es zählt aber dennoch zu einem der größten Zulieferer für Automotive SerDes-Produkte. Socionext, gegründet von Fujitsu und Panasonic, hat als erster die Technologie übernommen und ist heute der größte Lizenznehmer von APIX, gefolgt von Herstellern wie Toshiba, Analog Devices oder Cypress.
Was sind die Anwendungen?
Typische Anwendungen für die APIX3-Bausteine sind Infotainment- und Entertainment-Systeme, sowie Kombi-Instrumente und Head-up-Displays in Fahrzeugen. Die APIX3-Generation kann mehrere Display-Verbindungen mit einer Bandbreite von bis zu 12 GBit/s aufbauen und unterstützt HD- sowie Ultra-HD-Displays. APIX verbindet nicht nur TFT-Displays mit Grafikeinheiten, sondern kann auch Links zwischen den Kamerasensoren von Fahrerassistenzsystemen und einer zentralen Prozessoreinheit oder direkt mit einem Display herstellen.
Wie kam APIX ins Fahrzeug?
Inova war das erste Unternehmen, welches sich auf SerDes-Produkte fokussiert hat. Der SOP von APIX war 2008 im Head-Up-Display des BMW 7er. Die Datenrate war dabei für 1 Gbit/s ausgelegt. Das Unternehmen ging aus einem Start-Up hervor, welches den Gigastar entwickelte (den Gigabit/s-Transmitter and Receiver), für die ab 2000 aufkommenden Fahrgast-Informationssysteme. Gemeinsam mit der Fraunhofer Gesellschaft IIS hat Inova im Jahr 2006 erste vollständig funktionsfähige Chips fertig gestellt. Ebenfalls bei BMW erfolgte später die Einführung von APIX2 im Jahre 2012 mit bis zu 3 Gbit/s. Die hierbei verwendetet HSD Leitungen hatten einen blau eingefärbten Mantel, um Verwechslungen vorzubeugen. Die Chips sind hingegen abwärtskompatibel. Mit APIX3, welches im Jahr 2020 bei BMW eingeführt wurde, war auch die Verwendung von Koax-Leitungen möglich. Die maximale Datenrate von 12 Gbit/s erreicht man aber nur mit einer geschirmten STQ Leitung oder zwei separaten Koax-Leitungen. Mit APIX3 lassen sich Infotainment-Architekturen mit 8K Auflösung und 10 Bit RGB-Farbtiefe realisieren. Die Transmitterbausteine ermöglichen auch Videoübertragung über die VESA-DisplayPort-Schnittstelle. Der Industriestandard VESA DisplayPort unterscheidet sich von anderen Videoschnittstellen vor allem durch seine hohe Datenrate, die Unterstützung aller gängigen Videoformate bis einschließlich 8K Auflösung und die Möglichkeit, gleichzeitig mehrere unabhängige Videos zu übertragen. Die DisplayPort-Schnittstelle ist bei leistungsfähigen SoCs, wie sie heute auch im Fahrzeug eingesetzt werden, praktisch ein De-Facto-Standard.
Kommt LVDS zum Einsatz?
Seit der ersten APIX-Generation im Jahr 2008 setzt Inova Semiconductors konsequent auf den „Non-Return-to-Zero (NRZ)“-Leitungscode und „Current Mode Logic (CML)“ mit differenzieller Übertragung. Dieses in der HF-Technik bewährte Verfahren zeichnet sich durch niedrige Abstrahlungen bei gleichzeitig hoher Robustheit gegenüber Einstrahlung aus. Die Übertragung erfolgt im APIX-System mit einem konstanten seriellen Bit-Takt, der unabhängig vom Pixel-Takt der zu übertragenden Videos ist. Hinsichtlich Abstrahlung und Störfestigkeit kann daher das gesamte System auf diese Frequenz optimiert werden. Selbst bei der Übertragung verschiedener Videoformate bleibt das EMV-Verhalten damit nahezu unverändert.
Lassen sich Kabeleinflüsse ausgleichen?
Als eine sehr wichtige Funktion verfügt APIX3 erstmals über eine vollautomatische Selbst- und System-Kalibration, die alle internen Taktsysteme abdeckt, sowie die Samplepunkte dynamisch optimiert. Zudem werden nach jedem Reset die Leitungstreiberstufen und Filter justiert, so dass der Frequenzgang diverser Kabeltypen und -längen kompensiert wird und diese per „plug and play“ verwendet werden können. Darüber hinaus stehen umfangreiche Diagnose- und Kompensationsmöglichkeiten zur Verfügung, um Fertigungstoleranzen, Kabelalterung und Temperatureffekte auszugleichen.
Christian Neulinger
Christian Neulinger ist „Manager Radio Frequency & Simulation“ und hat inzwischen mehr als 10 Jahre Berufserfahrung in der Entwicklung und Qualifizierung von innovativen elektrischen Komponenten für die leitungsgebundene High-Speed-Datenübertragung. Als aktives Mitglied in diversen Standardisierungsgremien wie IEEE 802.3 arbeitet er an der Entwicklung von neuen leistungsfähigen Datenübertragungssystemen für die Automobilindustrie mit.