FPGA 正在重塑电子后视镜:一场从延时到带宽的技术竞速

作者:电子创新网编辑部

在智能汽车的感知系统中,没有哪一个模块像“电子后视镜(CMS)”这样既低调、却又决定生死。

它关系到驾驶安全,关系到用户体验,更关系到 OEM 在智能化时代的第一印象。而在 CMS 的核心链路中,FPGA 正悄悄成为新的技术主导者:从摄像头输入,到 MIPI/SerDes 链路,再到 ISP 与显示控制——几乎每一步,FPGA 都能带来关键价值。

为什么是现在?为什么是 FPGA?

因为 CMS 进入了一个更高难度的时代:

  • 更高分辨率:1080p → 4K

  • 更高帧率:60fps → 120fps

  • 更低延时:< 50ms → < 20ms

  • 更高安全性:ASIL-B、ASIL-D

  • 更高带宽:MIPI D-PHY 从 1Gbps → 6Gbps/12Gbps

  • 更强的国产化诉求

这些需求正在把 MCU、ISP 芯片完全推不动的部分,重新推回给 FPGA。

一、为什么 FPGA 会成为电子后视镜的新核心?

1. 毫秒级延时是生命线

CMS 的延时不能“差不多”,它必须全链路极低延时
特别是换道、倒车、高速并线时,几十毫秒的画面拖延就可能酿成事故。

FPGA 拥有:

  • 可并行化硬件 ISP

  • 可定制化 MIPI–SerDes 管线

  • 全硬件流水线

这意味着:1 ms 的图像预处理 + 20ms 的整体延迟是能做到的。

传统 SoC 做不到这一点。

2. 摄像头接口爆炸式增长,FPGA 是最灵活的桥接器

当 OEM 在车辆两侧、后方甚至 A 柱布置多个摄像头时,系统要处理:

  • MIPI D-PHY 的版本不一致

  • 不同厂家的 sensor 时序不一致

  • 显示屏 LVDS/DSI/HDMI 不一致

FPGA 具备天然的 桥接能力,且能适配所有车厂自定义接口。

3. 国产替代的战略窗口打开

车厂越来越担心供应链风险。摄像头作为“安全器件”,一旦供应不稳,整车停产。
FPGA 是可以快速国产化的重要器件之一。

因此,我们看到:

  • Gowin(高云)等国产 FPGA 进入 OEM 视频链路方案

  • 视频规格与车规认证能力加速完善

这是一个被国产厂商抓住的时代级机会。

二、全球 FPGA 厂商在电子后视镜的战场地图

下面逐家分析,从技术能力、应用匹配度、创新度三个角度评星(满分五星)。

1. AMD / Xilinx:旗舰方案,强到没有对手(⭐⭐⭐⭐⭐

代表产品:Zynq UltraScale+ MPSoC XA 系列

为什么强?

  • ARM + FPGA 的完美组合

  • 成熟的车规版本(AEC-Q100)

  • 大量成熟 ISP 与 ADAS 视频加速 IP

  • 支持 4K 超高清视频与多路并行处理

  • 足够强的 DSP → 可上 AI 板块

适用场景:

  • 高端 CMS(豪华品牌)

  • 多摄拼接

  • 高帧率、高清晰度

  • AI 增强型电子后视镜

创新度:⭐⭐⭐⭐⭐

理由:已形成“软件生态壁垒”,后来的 FPGA 难以完全替代。

短板:

  • 成本高

  • 国产化受限

  • 供应周期长

2. Altera:带宽怪兽但车规选型有限(⭐⭐⭐⭐

代表产品:Agilex / Arria / Cyclone 系列

优势:

  • 极强的片内带宽

  • 高速 SerDes(10–58Gbps)

  • 支持 4K 视频处理

  • 成熟的 PCIe/网络接口

非常适合:

  • 高带宽 CMS

  • 4K 视频传输

  • 低延时算法链路

创新度:⭐⭐⭐⭐

高端接口能力强,对多路高速摄像头友好。

短板:

  • 车规版本选择有限

  • 国产化适配度低

  • 成本略高

3. Lattice:低功耗桥接之王(⭐⭐⭐⭐

代表产品:CrossLink / CrossLink-NX

核心定位:摄像头接口专家

Lattice 在电子后视镜里的出镜率极高,因为它几乎是:

  • MIPI → LVDS

  • MIPI → DSI

  • MIPI → HDMI

低功耗桥接芯片的首选。

优势:

  • 功耗低

  • 封装小

  • 视频接口性能优异(4K 支持)

  • 市场验证量巨大(多家车厂应用)

创新度:⭐⭐⭐⭐

在小型 FPGA 中几乎没有对手。

短板:

  • DSP/逻辑资源太少

  • 不适合承担复杂 ISP

  • 不适合做“全链路 CMS”

适合“只做接口转换”的 OEM 和 Tier1。

4. Microchip:安全稳定的“耐力型”玩家(⭐⭐⭐

代表产品:PolarFire / PolarFire SoC

优势:

  • 极低功耗(比 UltraScale+ 低 30–50%)

  • 稳定可靠(适合 24h 常开摄像头)

  • 强安全机制

适合:

  • 中端 CMS

  • 车规要求严苛但算力中等的场景

创新度:⭐⭐⭐

稳定性强,但产品方向不以视频为主,更多偏安全与低功耗。

5. Gowin(高云科技):国产“黑马”正在靠拢主战场(⭐⭐⭐⭐

代表产品:Arora V / GW5AT 系列

其中 GW5AT-138 已成为国产视频桥接与 ISP 项目中频繁出现的型号。

为什么值得关注?

① 视频友好型架构

  • MIPI D-PHY RX/TX(硬核)

  • 270Mbps → 12.5Gbps SerDes

  • 大量 DSP/BRAM(适合轻量 ISP)

  • 延时做到      1ms 级图像处理

这对国产 FPGA 来说是重大突破。

② 国产化供应链优势

在主机厂、Tier1 供应商都在寻求替代时,Gowin 抓住了窗口期:

  • 国内供应可控

  • 已推进 ISO26262、AEC-Q100

  • EDA 流程已过功能安全认证

③ 成本优势明显

非常适合:

  • 国产化 CMS

  • 中端 → 高端的低延时视频链路

  • 需要独立 ISP + 接口桥接的 Tier1 模组

创新度:⭐⭐⭐⭐

在国产 FPGA 中创新力最强,尤其在:

  • 视频链路

  • MIPI 硬核

  • 车规认证

  • 延时优化
         方面实现突破,并且项目落地速度快。

短板:

  • 高端算法 IP 生态弱于 AMD

  • 长期车规验证经验仍在积累

  • 顶级 4K/AI 功能仍有差距

三、FPGA 在 CMS 的三大趋势:产业方向已非常清晰

趋势 1:视频链路完全硬件化(硬件 ISP + 全硬件 MIPI 管线)

未来 CMS 不允许“软件 ISP”的不确定性。
车厂越来越倾向于:

全部 ISP 硬件化
全链路硬件流水线
固定延时,不依赖 CPU

这正是 FPGA 的强项,也是 Gowin、Lattice 与 Xilinx 三家竞争最激烈的部分。

趋势 2:CMS 不再是“镜子”,而是“传感器融合的一部分”

CMS 正从“单纯显示”转向:

  • 与 ADAS 信息叠加

  • 与盲区检测融合

  • 与车身稳定系统协同

  • AI 识别行人/车辆危险

因此,FPGA 需要:

  • 可扩展 DSP

  • 可插 AI pipeline

  • 更多 MIPI/LVDS 通道

  • 更大带宽

这使得 AMD/Xilinx 的高端方案仍长期占据高端市场。

趋势 3:国产化 FPGA 将在中高端 CMS 迎来爆发

OEM 已经将“后视镜摄像头”列为必须可国产化的清单。
而 Gowin 的视频链路产品线刚刚好切中要害:

  • MIPI/ISP 专用硬核

  • 车规推进成熟

  • 成本更低

  • 工具链已拿到 ISO 认证

这是国产 FPGA 能在 CMS 建立大规模市场的第一次真正机会。

四、FPGA 厂商在 CMS 的综合竞争力排名

排名

厂商

综合竞争力

为什么

AMD/Xilinx

⭐⭐⭐⭐⭐

全栈生态 + 功能安全 +   ISP/IP 最强

Altera

⭐⭐⭐⭐

带宽王者 + 性能强但车规覆盖略弱

Gowin(国产)

⭐⭐⭐⭐

视频链路能力强,是最具成长性的国产方案

Lattice

⭐⭐⭐⭐

MIPI 桥接王者,小型 CMS 的最佳选择

Microchip

⭐⭐⭐

低功耗耐久型,但视频链路非主战方向

五、结语:电子后视镜正进入“毫秒级竞争”时代,FPGA 战火正旺

CMS 不再只是“把摄像头画面搬上屏幕”,它正变成:

  • 一个需要实时性

  • 视频带宽

  • 硬件确定性

  • 国产化供应链

  • 功能安全

  • AI 协同

多重因素交织的“智能安全设备”。

而 FPGA 恰恰是唯一能在成本、灵活度、可定制化、响应速度之间找到黄金平衡的器件类型。

胜负关键是什么?

  • 谁更快做到 ≥4K、≤20ms

  • 谁能更好支持国产化和车规认证

  • 谁能在视频链路硬件化上走得更深

  • 谁具备更丰富的 ISP/视频处理 IP

  • 谁能撑得起未来的 AI 电子后视镜

这场竞速,才刚刚开始。

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