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车用SerDes芯片举足轻重,国产替代奋起直追
2025-05-20 标签: ICNET  汽车  半导体 来源:ICNET


SerDesSerializer(串行器)Deserializer(解串器)两个环节的合并简称,它是一种高速的时分多路复用(TDM)、点对点的串行通信技术,主要用于将并行数据转换为串行数据以实现高速传输,或者将串行数据转换为并行数据以便处理。


SerDes电路工作原理 来源:互联网


串行与解串两个环节的具体工作原理如下:

串行器(Tx):在发送端,并行数据被送入串行器的寄存器,经过并串转换后变为串行数据,该串行数据随后被发送到接收端。

解串器(Rx):在接收端,接收到的串行数据进入解串器的寄存器,经过串并转换后恢复成并行数据,以便进行后续的处理或使用。

关键技术:PLL(锁相环)模块、高精度ADC(模数转换器)、差分信号传输(如LVDS)、编码技术(如8B/10B编码)、均衡技术(补偿信号衰减)等。


SerDes技术的产生可追溯至光纤通信和广域网(WAN)的需求,核心目标是为解决传统并行接口在高速数据传输中的瓶颈问题,例如距离限制、信号干扰、布线复杂以及时序同步误差等。SerDes最初服务于光纤通信领域,后逐渐拓展至其他领域,包括数据中心、消费电子、汽车电子等。汽车领域选择SerDes技术解决通信链路问题,是应对智能化、网联化趋势下,车内电子设备繁多、数据传输需求激增的必然选择。SerDes在汽车中的应用场景主要有以下几种:


智能驾驶系统:自动驾驶和高级驾驶辅助系统(ADAS)中的摄像头、激光雷达及各个传感器,通过SerDes实现与处理器之间的数据传输与通信,满足高带宽与低延迟需求。例如800万像素摄像头每秒产生5.75Gbps数据,L4级自动驾驶需处理12个以上摄像头的原始视频流,传统Mbps级CAN总线无法承载,必须采用SerDes。

智能座舱系统:各类仪表、影音娱乐屏幕、抬头显示、流媒体后视镜等设备,通过SerDes传输高质量音视频信号,满足高带宽与低延迟需求。三屏座舱(中控+仪表+HUD)总带宽需求超50 Gbps,远超传统LVDS(最高3Gbps)和以太网(1Gbps)能力,只有SerDes方案可承载这一庞大数据流。

车载通信系统:SerDes与传统的CAN、LIN等协议结合,实现更高的数据传输效率,满足V2V(车-车)、V2I(车-基础设施)等通信所需。SerDes的时钟恢复技术(CDR)可将端到端延迟控制在纳秒级,满足自动驾驶决策的实时性要求。


具体应用现状

在汽车电子系统中,SerDes芯片通常以串行器(Serializer)+ 解串器(Deserializer)的芯片组形式存在,且需严格匹配协议和速率。出于协议兼容性问题,串行器与解串器通常只能在同一品牌内选型,成对使用。

ADAS摄像头传输:每颗摄像头需1颗串行器芯片,解串器芯片通常支持多通道(如4合1),平均每4颗摄像头共享1颗解串器芯片。

智能座舱显示屏:每块屏幕需独立配1对芯片组,例如中控屏、仪表盘、HUD各需1组。

单车用量方面,L2/L3级智能车需8-16颗串行器、2-4颗解串器;高阶车型用量达20颗以上。速率方面,当前主流为6-8Gbps,未来向12.8Gbps(HSMT)、24Gbps(PAM4调制)升级,芯片组需支持更高集成度。


主要车用SerDes供应商与协议

车用SerDes市场呈现“国际巨头引领高端,国产厂商崛起中端”的格局。TI(FPD-Link)和ADI(GMSL)凭借协议生态占据主导,而瑞发科、慷智等国内企业通过自主协议和国产供应链逐步打破垄断。未来随着HSMT、MIPI A-PHY等开放标准普及,国产厂商有望在12-16Gbps市场实现规模化,并向更高速率领域延伸。


国际供应商

德州仪器(TI):FPD-Link系列(如FPD-Link IV支持16Gbps)广泛应用于车载显示屏和摄像头传输,2023年占据全球市场约60%份额。协议成熟度高,与宝马、丰田等车企深度合作,支持8K分辨率及长距离抗干扰传输。

ADI:技术源自所收购的美信(Maxim),GMSL系列(如GMSL3支持12Gbps)主攻智能驾驶域控市场,2023年占全球份额约32%,且在ADAS摄像头传输领域占比超90%,适配高像素传感器(如800万像素)。

Inova Semiconductors:德国无晶圆厂,SerDes产品使用APIX协议,专注于高带宽视频传输,支持多屏联动和低延迟控制通道,被奥迪、大众等欧洲车企采用,适用于高端车型座舱系统。

罗姆(ROHM):Clockless Link协议,以低功耗和抗电磁干扰为特点,主要面向中端市场。

索尼(Sony):依托CIS业务领先地位,推出专有SerDes协议GVIF,该协议在日系车型中渗透率超60%,但全球份额不足1%。

恩智浦(NXP):2024年末收购汽车SerDes联盟(ASA)企业Aviva Links,将支持NXP围绕ASA标准打造车用SerDes产品。

目前车用SerDes芯片市场,TI与ADI占绝对主导地位。统计指出,2023年TI与ADI合计占据全球车载SerDes芯片市场92%的份额,其中摄像头传输领域ADI占比超90%,显示屏领域TI占70%。两家凭借私有协议绑定生态(如GMSL3X速率达12Gbps,FPD-Link IV支持8MP摄像头),并通过专利封锁、高集成度方案(如ADC/PLL核心技术)巩固主导地位。


国内供应商

瑞发科(Norelsys):基于中国汽标委HSMT标准(支持2Gbps-12.8Gbps),全自研IP与国产供应链,2024年在中国智能驾驶域控SerDes市场份额进入前三,累计出货量超400万颗。

纳芯微:HSMT 6.4G方案(单通道加串器NLS9116+四通道解串器NLS9246),全球首款完成芯片级HSMT协议互通测试的国产方案,支持前向纠错(FEC)和物理层重传,抗干扰能力优于国际方案。

慷智科技(AIM):HDL协议(第二代速率达6Gbps),通过ISO 26262功能安全认证,客户覆盖长安、上汽等车企。

首传微电子:全球首款双协议芯片(MIPI A-PHY和HSMT),单端口速率8Gbps,兼容同轴线与双绞线。与Valens等厂商完成MIPI A-PHY互通测试,打破品牌绑定限制。

裕太微电子:基于MIPI A-PHY研发(目标速率6.4Gbps),计划2025年底推出样片,主攻商用车市场。

国产SerDes厂商以HSMT协议(瑞发科、纳芯微)和MIPI A-PHY(首传微、裕太微)为核心技术路线,逐步打破国际巨头垄断。随着车企对供应链安全及降本需求的提升,国产方案在L2+智驾、多屏座舱等场景的替代将加速,预计2030年国产份额有望突破30%。


主要车用SerDes协议技术指标 来源:AI综合互联网信息整理(点击放大查看表格)


国产替代乘势而上,进取高端

政策与市场双向驱动下,国产SerDes芯片正迎来发展良机。在政策支持、技术突破、供应链自主、成本优势、市场需求旺盛和标准制定权等方面,都提供了向上突破的优势条件。

协议兼容:HSMT协议已被工信部批准为行业标准,外加MIPI A-PHY、ASA等公有协议也被国内厂商广泛采用,将加速打破国际大厂私有协议垄断。双协议SerDes芯片(如首传微的HSMT+APHY产品)作为重要创新,也将加快推动国产车用SerDes芯片的普及。

成本优势:目前国产SerDes芯片总体较进口芯片价格低30%-50%,可显著降低车企采购成本,提高盈利能力。且国产芯片厂商更具本土化优势,能够保持快速响应,并提供更丰富的定制化服务,对车企的供应链效率提升发挥显著作用。

产业协同:国内已形成涵盖设计、制造、封装测试等环节的完整产业链,半导体制程水平也大幅提升。同时,CIS、镜头、SerDes芯片的国产化组合有望复刻消费电子供应链的崛起路径。例如豪威依托CIS领域优势,近期推出全新2Gbps SerDes系列产品OTX9211和OTX9342,即是国产芯片产业链综合化实力的体现。

车企协同:本土车企对智能驾驶和智能座舱的需求不断增长,面对供应链安全问题,愿意给国产供应商更多机会。据测算,2025年中国汽车年销量或达3000万辆,若单车搭载10颗 SerDes芯片,年需求将达3亿颗。


随着汽车智能驾驶与智能座舱的渗透率不断提升,车用SerDes芯片正处于市场规模爆发的起始阶段。未来2-3年的窗口期,无疑是国产厂商布局的关键节点,政策与市场的双重驱动,将为国产车用SerDes芯片的发展提供充足动力。但另一方面,车用SerDes市场现在也是挤满了对手,现在众多芯片厂商围绕多个协议路线展开竞争,究竟何种产品与协议标准能够胜出,还要看市场检验。

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