2024年汽车电子测试行业分析：智能网联驱动下的技术演进与市场机遇

随着全球汽车产业向"新四化"(电动化、网联化、智能化、共享化)方向快速发展，汽车电子测试行业正迎来前所未有的发展机遇。新一轮汽车产业变革的驱动力主要来自于能源、互联和智能三大革命，这为汽车电子测试带来了全新的技术挑战和市场空间。能源革命推动传统动力汽车向新能源汽车转变，使得"三电"(电池、电机和电控系统)技术成为新的汽车核心技术；互联革命和智能革命相辅相成，使得互联化和智能化技术成为新的汽车核心技术。

一、智能网联汽车推动电子电气架构变革，域控制器测试需求激增

汽车的"信息化、智能化"为汽车行业带来了软件定义汽车的新概念。它代表着车内软件的数量和价值(包括电子硬件)超过了机械硬件，代表着汽车行业的逐步转型，从高度的电子机械终端到智能、可扩展的移动电子终端并可持续升级。要成为如此智能的终端，汽车必须预先嵌入高级的硬件，而硬件的功能和价值通过整个生命周期中的OTA逐渐激活及增强。

当前车内的电子电气架构以功能型的域集中形式为主，比如将动力域、底盘域、车身域整合为"车控域"；"智能座舱域"将取代原有的信息娱乐域，实现人机交互和T-box集成功能；"自动驾驶域"将负责高级自动驾驶的感知、规划和决策。造车新势力会更进一步的采用域中心化及车中心化的先进架构实现更高级别的自动驾驶能力，实现"跨域融合"。

智能座舱作为与消费者最直接的接触空间，是客户交互体验差异化的关键，汽车行业中的热点并且不断的加速演进。这也带来了智能座舱在数字仪表、信息娱乐、等多个显示域实现HMI的无缝连接，并且屏幕的尺寸也越来越大，多模交互、中控多屏以及智能联屏是智能座舱发展的趋势。

因此汽车的电子电气架构(EEA)需要从传统的分布式模型向中心化、简介化、可扩展化演进。概括的说，EEA的演进将通过集成、域中心化及车中心化三步演进。这种架构变革对汽车电子测试提出了全新挑战：

首先，域控制器的复杂性大幅增加。以智能座舱域控制器为例，其中可能包含了各种各样的显示高速总线，比如GMSL/FPD-LINK/MIPI DSI/CSI等连接多种屏幕，同时也包含了各种车内互联接口，比如CAN/CAN-FD/USB2.0/100BASE-T1等用于与座舱中各种传感器、音频设备等外设的互联。设计者要面对下一代高速的视频及外设接口信号完整性，冗余的硬件设计满足消费者的全生命周期迭代升级要求，轻量化及降低线束，以及更低的功耗等等各种挑战。

其次，自动驾驶域涉及到感知、决策和执行三个层面，随着汽车智能化水平的不断提高，驱使着自动驾驶算力的不断增加以及融合感知能力的不断增强。这都使得传感器接口数量和带宽都高速增长，涉及到MIPI D-PHY/CPHY/SERDES/车载以太网等等高速互联接口；以及内部计算接口总线、存储总线、芯片互联总线诸如PCIe Gen3/4、LPDDR4/5、XFI等等。这都为硬件工程师带来不断提升的高速信号完整性及电源完整性设计与测试的挑战。

面对这些挑战，汽车电子测试行业正在快速发展新的测试技术和解决方案。以泰克汽车电子测试解决方案为例，其提供了针对PCIe、MIPI系列总线、LVDS(GMSL、FPDLINK)、汽车以太网等多种高速总线的全面测试能力。特别是在PCIe测试方面，泰克解决方案不仅仅针对PCIe一致性测试，而且也支持PCIe Base测试所需要的测量项目，并且具备优异的三模测试探头、功能完备的串行数据链路分析软件(SDLA)及协议解码功能，可以让我们在PCle的调试、测试和评估中得心应手。

二、高速总线技术迭代加速，测试解决方案面临全新挑战

随着汽车智能化水平的提升，车内高速总线技术正在经历快速迭代，这对测试解决方案提出了更高要求。从技术演进路径来看，汽车正在成为"带轮子的数据中心"，这一趋势对数据传输速率和可靠性提出了前所未有的高要求。

在域控制器板内高速信号测试领域，PCIe总线正变得越来越重要。PCIe是数据中心和客户端应用中使用的主要的新兴高性能存储和串行总线，由于汽车向"信息化、智能化"不断演进，汽车也越来越像移动的数据中心，承载着大量的计算场景，从而PCle的大量使用也是必不可少，并且速率也在随着芯片算力、消费接口升级而不断提高。

PCIe标准由PCI-sig组织负责维护，其主要的信号特点包括：采用AC耦合的差分信令传输；应用100MHz的参考时钟，既可以是公共时钟也可以是分离时钟；总线宽度可扩展，包含x1、x2、x4、x8、x16通路数目；可扩展传输速率，包含2.5GT/s(Gen1)、5GT/s(Gen2)、8GT/s(Gen3)、16GT/s(Gen4)等等；多种连接方式，如CEM、U.2、M.2及PCB直连等。

在MIPI系列总线方面，MIPI协会成立于2003年，最早致力于开发移动及移动相关产品的接口软硬件标准，由于其影响力和快速发展，如今每一台智能手机中都应用到不止一项MIPI标准。如今MIPI协会移动相关的接口标准更是关注于汽车及IOT的应用。MIPI的标准族包含了汽车中的摄像头、音视频、无线互联、车载网络、存储、传感器等等各类应用场景，并得到了各大厂商的广泛应用。

在汽车内针对不同的多媒体接口，MIPI标准的应用十分广泛，比如MIPI的C-PHY、D-PHY物理层，涉及到高级辅助自动驾驶及智能座舱中存储相关的UFS接口所用的M-PHY标准；甚至目前正在稳步推荐的汽车SERDES总线标准A-PHY等等。这些标准具备了丰富的信号调制格式和特征来应对车内复杂的应用场景，各种各样的调制方式、时钟模式以及工作模式都给工程师学习和了解这些标准，并进而进行快速准确的验证测试带来了太多挑战。

以MIPI D-PHY为例，MIPI联盟将D-PHY定义为可重复使用、可扩展的用于连接各种组件的物理层，例如相机和显示器以及下一代车内智能终端的基带处理器。与许多现有接口不同，D-PHY是独一无二的因为它可以在差分(高速)和单端(低功耗)模式实时取决于需要传输大量数据或节省电力以延长电池寿命。D-PHY接口能够以单工或双工配置运行，具有单个数据通道或多个数据通道，可根据需要灵活的配置利用链路。

在高速串行总线测试领域，泰克等测试设备厂商提供了全面的解决方案。以PCIe测试为例，泰克的SDLA串行链路分析软件支持针对发射机、接收机均衡模拟，以及信道的嵌入与去嵌，因而在进行复杂的PCIe链路的模拟中通过一次测试模拟出不同均衡下，针对不同信道模型各个节点的波形进行分析比对。同时SDLA支持丰富的信道模型嵌入和去嵌，最大程度提高测试的便利性，比如单端或差分S参数，示波器及探头模型、传输线模型、RLC模型、传递函数等等。

三、汽车以太网与消费类接口测试需求快速增长

对比过去、现在、将来的汽车，有一个明显的趋势：汽车已经成为带轮子的数据中心。在每辆汽车内部，来自安全系统、机载传感器、导航系统等的数据流量，以及对这些数据的依赖程度，都在不断迅速增长。在未来几年中，我们预计每辆汽车中都会看到超过100个ECU，联网的车内网络每天会承载几TB数据。

随着传感器的数量越来越多，灵敏度越来越高，它们会产生庞大的数据。可以想象，10~20个摄像头，提供360度全景视图，所有摄像头都发送1080p(现在)或4K(将来)高清数据流，像素深度从16位提高到20位甚至24位。这些数字正在迅速叠加在一起：一个支持24位像素深度的4K摄像头以每秒10-30帧的速率，生成每帧199Mb的数据。虽然1Gbps速率现在可能足够了，但很快就需要10Gbps。

目前，IVNs采用预处理硬件，在传感器上执行数据精简(即压缩)。遗憾的是，这会引入时延，影响响应时间，同时还会降低图像质量，从而限制可用的检测距离。一个新兴解决方案是以2-8Gbps速率把原始数据传送到集中式片上系统(SoCs)或通用处理单元(GPUs)，SoC或GPU可以对输入的实时数据进行压缩。IVNs正从扁平结构转向域控制器结构，在域控制器结构中，传感器会把原始数据传送到中央处理单元。

随着速度达到10Gbps，汽车以太网将在承载高速数据通信方面发挥越来越大的作用，包括：IEEE 802.3cg, 10BASE-T1, 10Mbps；IEEE 802.3bw, 100BASE-T1, 100Mbps；IEEE 802.3bp, 1000BASE-T1, 1Gbps；IEEE 802.3ch, 10GBASE-T1, 2.5/5/10Gbps。考虑到可用的数据速率及对这些性能的需求不断增长，另外需要降低线缆重量，许多业界观察人员在预测汽车以太网的发展及联网的车载节点数量时均非常乐观。

汽车以太网概念是由OPEN联盟SIG提出来的，也叫IEEE 802.3bw(原BroadR-Reach)，是为汽车联网应用设计的一种以太网物理层标准，如高级安全功能、舒适和信息娱乐功能。通过汽车以太网，多个车载系统可以经过一条非屏蔽单绞线电缆同时访问信息。对汽车制造商来说，这一技术降低了联网成本和线缆重量，同时提高了信号带宽。

为实现更高的信号带宽，汽车以太网在双绞线电缆上采用全双工通信链路，支持同时收发功能及PAM3信令。采用PAM3实现全双工通信，可能会令查看汽车以太网业务及信号完整性测试变得非常复杂。OPEN联盟为元器件、信道和互操作能力制订了汽车以太网测试规范。测试系统整合了电子控制单元(ECU)、连接器和非双绞线电缆。测试要求系统在车内苛刻的环境条件和噪声条件下工作。为此，用户必需能够在系统级表征和查看信号完整性和业务，才能执行可靠性测试。

在消费类接口方面，DisplayPort及eDP、HDMI、V-BY-ONE、USB3.2等接口在汽车中的应用也日益广泛。汽车是另一个快速增长的高分辨率视频显示和内容领域。DisplayPort和嵌入式DisplayPort(eDP)都已在汽车行业引起关注。当今许多流行的SoC都支持DisplayPort和eDP的输出，而eDP是当今笔记本电脑使用的显示面板上的主要输入接口，支持高达4K分辨率和低线数。VESA刚刚成立了汽车显示连接SIG，以讨论显示接口要求以及专门针对汽车显示应用的新标准的潜力。

eDP(Embedded Displayport)是VESA(视频电子标准协会)制定的用于Notebook或PAD等移动设备的内嵌显示接口，目前官方组织发布的最新版为1.5。eDP接口共有1~4对lane用于数据传输，内嵌时钟。在RBR，HBR，HBR2三种不同模式下，单个lane速率分别为：RBR1.62Gbps;HBR2.7Gbps;HBR25.4Gbps;HBR38.1Gbps。

以上就是关于汽车电子测试行业的分析，随着汽车产业向智能化、网联化、电动化方向快速发展，汽车电子测试行业正面临前所未有的机遇与挑战。从技术发展趋势来看，未来汽车电子测试将呈现以下几个主要特点：

首先，测试复杂度将持续提升。随着域集中式电子电气架构的普及，以及自动驾驶等级的不断提高，车内电子系统的复杂度呈指数级增长。这要求测试设备能够支持更多种类的高速总线协议，同时处理更复杂的信号完整性和电源完整性问题。以PCIe为例，从Gen1的2.5GT/s发展到Gen5的32GT/s，对测试设备的带宽和精度要求大幅提高。

其次，测试自动化需求日益凸显。面对日益复杂的测试项目和标准，手动测试已经无法满足效率要求。泰克等领先测试设备厂商提供的自动化测试软件，如针对PCIe、MIPI、汽车以太网等协议的自动化测试解决方案，将成为行业标配。这些解决方案可以显著提高测试效率，降低人为错误，并生成标准化的测试报告。

第三，电磁兼容性测试的重要性进一步提升。随着汽车电子设备密度增加和无线连接技术的普及，EMI/EMC问题变得更加突出。预一致性测试设备的普及将帮助企业在早期开发阶段发现并解决潜在的电磁干扰问题，避免后期高昂的修改成本。泰克的EMCVu等解决方案为工程师提供了便捷的预测试工具。

最后，测试与开发的界限逐渐模糊。传统的"先开发后测试"模式正在被"测试左移"的理念所取代，测试活动越来越早地介入产品开发周期。这要求测试设备不仅要具备强大的测试能力，还需要提供丰富的调试和诊断功能，帮助工程师快速定位和解决问题。串行链路分析、协议解码等高级功能将成为测试设备的必备特性。

总体来看，汽车电子测试行业正处于快速发展期，技术创新和市场需求的共同驱动下，测试设备厂商需要持续投入研发，提供更全面、更智能、更高效的测试解决方案，以应对汽车电子化浪潮带来的各种挑战。未来几年，随着自动驾驶技术的逐步成熟和车载信息娱乐系统的持续升级，汽车电子测试市场有望保持稳定增长，为测试设备厂商和相关技术服务提供商带来可观的发展机遇。

编辑：666知识控