MIPI CSI-2: Tulang Belakang Sensor Kereta & Kilang Pintar

AI dalam Pembuatan (Elektronik, Automotif, Semikonduktor)••By 3L3C

MIPI CSI-2 ialah tulang belakang rangkaian sensor automotif dan kilang pintar, memacu integrasi AI yang selamat, boleh skala dan kos efektif dalam E&E Malaysia.

MIPI CSI-2automotif pintarAI dalam pembuatansensor rangkaiansemikonduktor MalaysiaADAS dan keselamatankilang pintar
Share:

MIPI CSI-2: Dari Sensor Kereta Ke Kilang Pintar Berasaskan AI

Dalam sebuah kereta moden hari ini, ada lebih 20 hingga 30 sensor hanya untuk sistem bantuan pemandu (ADAS) – kamera, radar, LiDAR, ultrasonik. Setiap satu menghantar data berterusan dalam gigabit sesaat. Di kilang automotif dan elektronik pula, robot, AGV dan sistem pemeriksaan kualiti berasaskan visi AI bergantung pada aliran data sensor yang sama laju dan sensitif.

Kebanyakan syarikat silap fokus. Mereka hanya kejar prestasi cip AI, tapi abaikan tulang belakang penghantaran data sensor. Tanpa infrastruktur yang betul, model AI paling canggih pun akan jadi “buta” kerana data tak sampai dengan tepat pada masanya.

Di sinilah MIPI CSI-2 masuk sebagai piawaian utama. Pada asalnya dibina untuk telefon pintar, ia kini menjadi asas rangkaian sensor automotif dan secara langsung menyokong transformasi AI dalam pembuatan elektronik, automotif dan semikonduktor – termasuk ekosistem E&E di Malaysia.

Dalam artikel ini, saya akan kongsi:

  • Kenapa MIPI CSI-2 penting untuk kereta autonomi dan kilang pintar
  • Cara CSI-2 menyokong integrasi sensor heterogen (kamera, radar, LiDAR)
  • Peranan ciri keselamatan dan keselamatan fungsi (functional safety) dalam automotif
  • Implikasi praktikal untuk jurutera semikonduktor, OEM automotif dan pengeluar di Malaysia

1. Kenapa Rangkaian Sensor Adalah “Nadi” AI Automotif & Pembuatan

AI hanya sebaik kualiti data sensornya. Dalam automotif dan pembuatan, data ini datang daripada:

  • Kamera HD untuk ADAS, pemeriksaan kualiti dan panduan robot
  • Radar dan LiDAR untuk persepsi 3D di jalan raya dan di dalam kilang
  • Sensor ultrasonik untuk jarak dekat, parkir, dan navigasi AGV
  • Sensor suhu, tekanan, getaran untuk pemantauan keadaan mesin (condition monitoring)

Semua ini menghasilkan:

  • Throughput tinggi: berbilion piksel sesaat daripada kamera sahaja
  • Keperluan latensi rendah: milisaat membezakan antara brek selamat dan pelanggaran, atau antara robot berhenti tepat dan merosakkan produk
  • Persekitaran EMI mencabar: motor, inverter, dan power electronics yang kuat di dalam kereta mahupun kilang

Jika rangkaian sensor berserabut dengan kabel tebal, banyak protokol berbeza, dan tiada piawaian yang konsisten, tiga masalah besar muncul:

  1. Susah skala – tambah sensor bermakna reka semula kabel, ECU dan PCB
  2. Kos meningkat – lebih banyak jenis kabel, konektor, IC bridge, dan masa integrasi
  3. Keselamatan terancam – titik lemah pada link sensor boleh dieksploit untuk serangan atau menjejaskan fungsi kritikal

MIPI CSI-2 menangani masalah ini dengan cara yang agak bijak: satu protokol yang mampu menyokong pelbagai jenis sensor, kadar data dan jarak, sambil memastikan keselamatan dan kebolehskalaan.

2. Apa Yang Menjadikan MIPI CSI-2 Sesuai Untuk Automotif & Kilang Pintar

MIPI CSI-2 ialah protokol penghantaran data sensor yang dioptimumkan untuk kuasa rendah, EMI rendah dan throughput tinggi. Ia menjadi standard de facto bukan hanya dalam telefon pintar, tetapi kini dalam kereta dan sistem industri.

Beberapa ciri yang relevan untuk dunia automotif dan pembuatan:

2.1 Sokongan pelbagai jenis sensor & kadar data

CSI-2 menyokong:

  • Kamera dari VGA sehingga multi-megapiksel, multi-frame per second
  • Sensor 3D, ToF, LiDAR dan radar yang menghasilkan data mentah berterusan
  • Mod transmisi fleksibel dengan berbilang lane untuk menampung permintaan bandwidth berbeza

Ini bermakna OEM atau pengeluar di Malaysia boleh:

  • Campur pelbagai sensor daripada pembekal berbeza pada protokol yang sama
  • Naik taraf kamera atau radar kepada resolusi lebih tinggi tanpa menukar keseluruhan seni bina bas

2.2 Arkitektur modular & boleh skala

Struktur CSI-2 membenarkan:

  • Tambah bilangan lane data bila perlukan bandwidth lebih
  • Guna semula IP dan reka bentuk yang sama daripada projek mudah alih ke automotif dan industri
  • Kekalkan keserasian ke belakang (backward compatibility) supaya komponen lebih lama boleh hidup sebumbung dengan generasi baharu

Dalam konteks kilang pintar, ini memudahkan migrasi dari sistem visi 2D asas kepada sistem multi-kamera dan multi-sensor untuk AI inspection tanpa rombak penuh infrastruktur.

2.3 Pilihan PHY jarak dekat & jarak jauh

CSI-2 menyokong beberapa lapisan fizikal (PHY):

  • D-PHY, C-PHY (jarak dekat) – sambungan IC-ke-IC, contohnya kamera dalam modul, sensor dalam kabin, atau modul di atas PCB yang sama
  • A-PHY dan PHY bukan MIPI (jarak jauh) – penghantaran melalui kabel di sepanjang kereta atau sepanjang line pengeluaran

Hal ini membuka dua senario penting:

  1. Dalam kereta: kamera depan, kamera 360°, radar bumbung, LiDAR di bampar – semuanya boleh salur data ke ECU pusat melalui kabel panjang dan masih guna protokol CSI-2 di lapisan atas.
  2. Dalam kilang: kamera di gantry robot, sensor pada AGV, atau modul pemeriksaan di line SMT – data boleh dihantar balik ke edge server AI melalui kabel industri sambil kekal standard di peringkat protokol.

2.4 Virtual channel: Kurang kabel, lebih pintar

CSI-2 menyokong virtual channel, iaitu keupayaan untuk:

  • Menggabungkan pelbagai aliran sensor ke atas satu kabel fizikal
  • Bezakan setiap aliran di peringkat protokol tanpa perlu kabel berasingan

Untuk automotif dan kilang, faedahnya jelas:

  • Kurang kabel bermakna berat lebih rendah, kos lebih rendah, pemasangan lebih mudah
  • Reka bentuk harness dalam kereta atau trunking kabel di kilang jadi lebih ringkas

3. Universal Serial Link (USL): Hapus Satu Lagi Kabel

Satu isu klasik dalam integrasi sensor: selain aliran data besar (video, radar), kita juga perlukan saluran konfigurasi kawalan seperti I2C atau SPI untuk:

  • Set exposure kamera, gain, mod operasi radar
  • Lakukan diagnostik dan kemas kini firmware

Biasanya, ini memerlukan sideband channel berasingan. USL mengubah pendekatan itu.

Universal Serial Link (USL) menambah keupayaan bidirectional pada PHY jarak dekat seperti D-PHY/C-PHY, jadi:

  • Data “utama” dan data kawalan boleh berkongsi infrastruktur fizikal
  • Tiada lagi keperluan untuk kabel/config bus berasingan untuk setiap sensor

Kesan praktikal kepada jurutera reka bentuk:

  • Susun atur PCB lebih bersih, kurang risiko ralat sambungan
  • Kebolehpercayaan meningkat kerana kurang konektor dan pin
  • Kos BOM turun – sesuatu yang sangat sensitif untuk modul automotif dan industri volum tinggi

Dalam persekitaran kilang, di mana modul kamera dan sensor mungkin berada dalam housing yang terdedah kepada habuk, getaran dan suhu, mengurangkan bilangan konektor bermakna kurang titik kegagalan.

4. Dimensi Keselamatan & Security: Dari Sensor Ke ECU

Untuk automotif dan sistem industri kritikal, sensor bukan sekadar “mata” – ia juga titik serangan. Jika data sensor dimanipulasi, sistem ADAS atau robot industri boleh membuat keputusan yang salah.

MIPI memperkenalkan Camera Service Extension (CSE) dan rangka kerja security lain untuk menangani isu ini secara serius.

4.1 MIPI CSE v2.0 – keselamatan di peringkat perkakasan

CSE v2.0 menyediakan:

  • Perkhidmatan integriti data (data integrity)
  • Pengesahan (authentication) antara sensor dan ECU/pengawal
  • Pilihan penyulitan (encryption) bergantung keperluan

Yang menarik, ia beroperasi di lapisan aplikasi, bukan sekadar di link fizikal. Jadi:

  • Data kekal dilindungi walaupun melalui bridge, aggregator, atau PHY berbeza
  • Rangkaian sensor heterogen masih boleh mengekalkan rantaian kepercayaan (chain of trust)

4.2 CCISE & Camera Security v1.0

Beberapa komponen lain melengkapkan gambar besar:

  • CCISE – mengamankan saluran kawalan I2C (sering menjadi sasaran serangan kerana lebih ringkas)
  • Camera Security v1.0 – menyediakan mekanisme perisian untuk pengesahan dan sesi selamat menggunakan SPDM

Untuk jurutera sistem automotif yang perlu mematuhi ISO 26262 dan langkah-langkah siber seperti UNECE R155/R156, memiliki ekosistem standard sebegini menjimatkan masa integrasi dan audit.

4.3 Empat vektor security: cara praktikal untuk “tune” perlindungan

CSE mentakrifkan security melalui empat vektor:

  1. Protocol – SEP atau FSED
  2. Tag mode – seberapa kerap elemen keselamatan dimasukkan dalam aliran data
  3. Security variant – hanya integriti data, atau integriti + penyulitan
  4. Cyphersuite – algoritma spesifik yang digunakan

Gradasi ini membenarkan reka bentuk yang seimbang antara keselamatan, prestasi dan kuasa. Contohnya:

  • Kamera utama untuk brek kecemasan automatik mungkin perlukan integriti tinggi dan penyulitan penuh
  • Kamera dalaman untuk pemantauan pemandu mungkin pilih profil lebih ringan untuk jimat bandwidth dan kuasa

5. Implikasi Untuk Reka Bentuk Cip & Ekosistem Semikonduktor Malaysia

Di Malaysia, kita lihat pelaburan besar dalam pembuatan semikonduktor, modul automotif dan elektronik pengguna. Banyak MNC dan syarikat tempatan sedang memasukkan AI ke dalam produk dan proses mereka.

MIPI CSI-2 memberi beberapa kelebihan strategik:

5.1 Reka bentuk IP dan SoC yang lebih mudah dipasarkan global

Vendor IP seperti Rambus telah membangunkan controller IP CSI-2 dan DSI-2 yang:

  • Digunakan oleh ratusan pelanggan di seluruh dunia
  • Disesuaikan dengan spesifikasi MIPI terkini
  • Bebas untuk digandingkan dengan PHY daripada mana-mana vendor

Untuk pemain reka bentuk di Malaysia:

  • Anda boleh fokus pada diferensiasi AI/algoritma dan integrasi sistem, sambil gunakan IP CSI-2 yang sudah matang
  • Proses pensijilan ASIL-B hingga ASIL-D jadi lebih mudah jika IP datang dengan FMEDA, DFMEA dan manual keselamatan

5.2 Menyokong kilang pintar & pemeriksaan kualiti berasaskan AI

Dalam konteks AI dalam pembuatan:

  • Modul kamera pemeriksaan SMT, AOI, dan X-ray boleh gunakan CSI-2 untuk sambungan standard ke edge accelerator
  • Rangkaian sensor vibration, suhu dan imej di line pengeluaran automotif boleh dikumpul melalui aggregator dan disuap terus ke sistem AI untuk predictive maintenance

Hasilnya:

  • Yield lebih baik – kecacatan dikesan awal dengan sistem visi AI
  • Downtime berkurang – mesin diramal rosak sebelum benar-benar gagal
  • Data standard – senang untuk pasukan data sains menggabungkan dan melabel data dari pelbagai stesen

5.3 Menjambatani kereta, kilang dan rantaian bekalan

Kereta moden sebenarnya ialah sistem siber-fizikal bergerak. Kilang pula ialah sistem siber-fizikal statik. Kedua-duanya berkongsi keperluan:

  • Sensor banyak
  • AI di edge
  • Protokol standard untuk data

Dengan CSI-2 di tahap sensor dan AI/ML di tahap pemprosesan, pemain Malaysia boleh:

  • Bangunkan modul yang boleh digunakan dalam kereta dan dalam kilang dengan hanya sedikit variasi
  • Capai skala pengeluaran lebih tinggi dengan reka bentuk platform yang sama

6. Bagaimana Untuk Mula – Perspektif Praktikal

Bagi jurutera atau pengurus produk yang sedang menilai seni bina sensor untuk projek automotif atau kilang pintar:

  1. Pemetaan keperluan sensor
    Senaraikan semua sensor (kamera, radar, LiDAR, ultrasonik, industri) dengan:

    • Resolusi / kadar data
    • Jarak kabel
    • Kritikal keselamatan (ASIL level, jika automotif)

  2. Pilih profil CSI-2 & PHY yang sesuai

    • D-PHY / C-PHY untuk modul jarak dekat di PCB atau dalam kabin
    • A-PHY atau PHY lain untuk kabel panjang dalam kereta atau line pengeluaran
    • Gunakan virtual channel untuk kurangkan kabel fizikal

  3. Rancang security profil CSE dari awal

    • Tentukan sensor mana perlukan integriti + penyulitan penuh
    • Pilih tag mode dan cyphersuite yang seimbang dengan keperluan latency

  4. Gunakan IP dan ekosistem sedia ada

    • Pilih vendor IP CSI-2 yang ada rekod automotif dan sokong ISO 26262
    • Pastikan dokumentasi keselamatan (FMEDA, DFMEA, safety manual) tersedia

  5. Selarikan dengan strategi AI syarikat

    • Pastikan format data sensor memudahkan pipeline AI (latihan & inferens)
    • Fikirkan kebolehbawaan data antara kereta, kilang dan cloud analitik

Saya sendiri melihat terlalu banyak projek yang bermula dengan pemilihan SoC AI, tetapi protokol sensor hanya difikirkan kemudian – dan akhirnya terpaksa menambah bridge dan patch yang kompleks. Mengunci CSI-2 sebagai layer standard sejak awal akan menjimatkan banyak masa integrasi.

Penutup: CSI-2 Sebagai Asas AI Automotif & Pembuatan Malaysia

Realitinya, MIPI CSI-2 sudah menjadi tulang belakang rangkaian sensor automotif moden, dan sedang menembusi dunia pembuatan pintar. Ia menyatukan kamera, radar, LiDAR dan sensor lain dalam satu bahasa yang difahami oleh SoC dan IP di seluruh dunia.

Bagi ekosistem E&E dan semikonduktor Malaysia, menguasai CSI-2 – dari peringkat IP, modul hingga sistem – bermakna:

  • Produk lebih mudah disepadukan dalam kenderaan global
  • Kilang lebih bersedia untuk AI dalam pemeriksaan kualiti, robotik dan pemantauan mesin
  • Pasukan reka bentuk boleh fokus pada nilai tambah sebenar: algoritma AI, seni bina sistem dan perkhidmatan data

Gelombang seterusnya AI dalam automotif dan pembuatan bukan hanya tentang model yang lebih besar, tetapi tentang rangkaian sensor yang lebih pintar, selamat dan standard. CSI-2 ialah salah satu batu asas utama ke arah itu.

🇲🇾 MIPI CSI-2: Tulang Belakang Sensor Kereta & Kilang Pintar - Malaysia | 3L3C