SerDes，即Serializer（串行器）和Deserializer（解串器）的簡稱，是一種高速串行數據傳輸技術。

其工作原理類似于書籍翻頁：將一本厚重的書分解成一頁一頁的內容，依次翻閱并重新組合。如下圖所示，SerDes將多個并行數據信號拆分為較小的數據塊，并以串行方式進行傳輸，然后在接收端將這些數據塊重新組合成完整的并行數據。

SerDes可分為不同的架構協議，而常被業界成為LVDS（Low Voltage Differential Signal）的接口則是SerDes中最常用的硬線接口，具有高速率（Gbps級）、低延遲、低功耗等特點，主要用于傳輸攝像頭和Display視頻信號，從而被廣泛應用在電信、消費類電子產品、數據中心和云計算等領域。

近年來，隨著新能源汽車對攝像頭的廣泛應用，SerDes技術逐漸被引入車端，用于從攝像頭到ECU之間的長距離數據傳輸。

01 車載應用帶來的新要求

在SerDes流行之前，車載芯片之間是通過系統同步或源同步并行接口來傳輸數據的。有了SerDes芯片，就可以減少布線沖突，同時具有抗噪聲、抗干擾能力強、降低開關噪聲；擴展能力強；更低的功耗和封裝成本等優勢。

SerDes芯片的主要作用是把高速數據從車內的一個位置傳輸到另一個位置，例如把車前的攝像頭或雷達采集的數據傳輸到主控芯片進行分析，或者把主控芯片的內容傳輸到駕乘員座位處的顯示屏進行顯示。

目前常見的SerDes，車端基本在2Gb/s以上，通信用SerDes已經達到100-200Gb/s。

從傳輸速率角度，車載應用的SerDes產品難度較低，更多的是對整體產品的可靠、穩定、安全提出了新的要求。

①抗干擾性能：車載SerDes需要具備更強的抗干擾性能，能夠在車輛行駛過程中穩定傳輸數據，不受外界干擾影響。這是因為車載環境中存在大量的電磁干擾源，如引擎、電動機、無線電通信設備等。

②可靠性：車載SerDes需要具備更高的可靠性，以確保車輛行駛過程中數據傳輸的穩定性和可靠性。這是因為車載環境中存在復雜的道路條件、溫度變化、震動等因素，對數據傳輸設備的可靠性提出了更高的要求。

③低功耗：車載SerDes需要具備低功耗的特點，以降低車輛系統的能耗，延長電池壽命。相比之下，一般的SerDes功耗相對較高。

④延遲和帶寬：隨著汽車內部電子系統的復雜性增加，對延遲和帶寬的需求也在不斷提高。例如，在自動駕駛汽車中，需要實時傳輸大量高清視頻和傳感器數據。因此，車載SerDes需要具備低延遲和高帶寬的能力，以滿足對實時性和數據處理能力的要求。

⑤靈活性和可擴展性：主機廠對車輛內部布線和電子系統的靈活性和可擴展性有著不同的需求。車載SerDes應具備可配置的特性，以適應不同車型和配置的需求。同時，它還應支持多種接口和協議標準，以便與現有的汽車電子系統無縫集成。

02 車載SerDes芯片應用現狀及困境

目前，行業內常用的車載SerDes芯片方案主要為：德州儀器（TI）的FPD-Link、美信半導體（Maxim）的GMSL、慷智集成電路（上海）有限公司（AIM）（以下簡稱為慷智）的AHDL、Inova Semiconductors的APIX以及羅姆（Rohm）的Clockless Link等緊隨其后。

其中，德州儀器（TI）和美信半導體（Maxim）占據了全球車載顯示SerDes與車載攝像頭SerDes市場的95%。在高筑的技術壁壘下，能夠實現國產突破的本土玩家屈指可數。

究其原因，行業專家分析指出，一方面是國內相關技術起步較晚，不只是車載SerDes芯片，整個半導體產業制備工藝遠遠落后；其次是人才匱乏；三是車載SerDes芯片較工規芯片而言，要求更加嚴苛，包括車載的電磁環境、工作溫度環境、PPM等，且對于壽命、安全性、可靠性要求更高。

不過，隨著近幾年一步步攻克技術難關，我國本土車載SerDes供應商也開始嶄露頭角。如受到小米集團、合創資本等產業資本看好的慷智，再如瑞發科半導體，以及聯合景略半導體共同研發的韋爾股份等。

除了技術壁壘的限制，車載SerDes面對的困境還有一點，那就是當下的汽車應用中使用的SerDes解決方案都是專用的，每家都有自己的協議。簡單來說，你現在用的是TI的方案ADAS控制器，搭配的sensor 端就不能用Maxim的方案。

而一旦使用了某家的方案，未來的平臺更新升級存在嚴重的依賴性。更大的問題是買東西的人失去了隨意挑選的權利，有種被綁架的感覺，這事OEM怎么能忍？

03 標準聯盟崛起

為打破這一掣肘，寶馬集團聯合大陸集團、恩智浦（NXP）等汽車、半導體領域巨頭，在2019年成立了ASA(Automotive SerDes Alliance)聯盟，旨在制定統一的標準。

目前已經有36個廠商陸續加入聯盟。不過，前面提到的幾家頭部企業暫時還沒有加入。ASA已陸續制定了自己的規范和協議，至于產品什么時候出來，還需靜觀其變。

此外，還有由多家半導體企業于2018年成立的MIPI AWG（Automotive Working Group），專注于提供有關要求的輸入和協調，以確保MIPI滿足汽車行業的需求。

MIPI AWG完成了A-PHY的需求收集過程，A-PHY是針對自動駕駛系統、ADAS和其它環視傳感器應用的物理層規范（最長15m）。隨著A-PHY開發已經開始達到12-24Gbps，需求收集已經開始支持更高的速度，包括超過48Gbps的顯示器和其它應用。

據MIPI聯盟稱，2019年底開發人員就可以開始使用A-PHY v1.0了。MIPI聯盟預測第一批使用A-PHY組件的車輛會在2024年投產。

04 SerDes協議：私標與公標

車載SerDes按照協議的分類，主要分為私有標準和公有標準。像上文提及的TI、ADI等企業專用的標準均為私標，或者說企業標準，由ASA和MIPI等組織牽頭制定的則是公標，目前已知的車載SerDes公標有三個：

ASA聯盟發布的ASA標準，目前PHY層的最新版本為V1.01；

MIPI組織發布的A-PHY標準，目前最新版本是2023年5月24日發布的V1.1.1

中國汽標委發布的HSMT標準，目前最新版本是2023年5月24日發布的征求意見稿

私標與公標的最大區別在于：

私標是某企業自己制定的接口標準，標準內容不對外公布，加串芯片和解串芯片必須使用同一家公司的芯片。

公標則是多個企業聯合起來制定的接口標準，標準內容至少要對聯合組織內的所有公司進行公開

目前，幾乎壟斷全球市場份額的Maxim和TI公司均為私標，不過，隨著公標產品的逐步推出，私標與主機廠博弈的利益天平也將逐步向車企傾斜。原因主要有兩點：一是車廠有充足的動力打破私有協議主導的市場格局；二是公有標準生態正處于起步階段，一旦進入拐點會加速成熟，五年內有機會成為主流技術路線。

由于ASA標準發展速度較慢，從目前國產芯片的研發情況和車廠對標準的認同程度來看，國內主要競爭體現在HSMT和MIPI A-PHY。這兩者在技術標準、抗干擾性、工藝節點、芯片復雜度和啟動時間等方面存在差異。

05 車載SerDes VS 汽車以太網

隨著整車電子架構集中化的趨勢愈發明確，高帶寬數據傳輸需求，正在成為下一代整車電子架構的剛需，也是架構規劃的關鍵一環。

這其中，汽車以太網是目前市場的主流選擇，SerDes (ASA)、SerDes (MIPI A-PHY)也在被不少企業作為選擇方案。前者可以提供3.6到13Gbps的帶寬能力，后者可以提升至16Gbps以上，主要應對傳感器、顯示屏與域控制器的數據交互。

牽頭成立ASA的寶馬集團就認為，SerDes是必要的和正確的技術，尤其是面向ADAS多傳感器的數據連接（非對稱數據點對點），而以太網是一種適合其他應用的網絡通訊技術。

值得注意的是，寶馬也是全球第一個將以太網技術引到汽車工業的企業。現如今，寶馬又開始押寶SerDes，其中很大的考量在于汽車以太網的數據吞吐要略低于LVDS，這意味著，視頻等圖像信息需要解壓縮，從而增加了延遲的問題。

不過，相對比汽車以太網，SerDes的成本確實更高，而成本對于汽車制造商來說，往往是優先考慮的關鍵問題之一。

在業內人士看來，擁有一個具有成本效益和性能優化的車載網絡架構來支持智能座艙、自動駕駛等主要應用是一個關鍵的挑戰，行業正在尋找正確的解決方案。

對于這一難題，4月11日-12日，由談思實驗室和談思汽車聯合主辦的「第五屆中國國際汽車以太網峰會」上，來自寶馬集團的高級專家，同時也是汽車以太網發明人之一、OPEN Alliance首任主席、《汽車以太網》第一作者的Kirsten Matheus博士將要發表的《結合SerDes和以太網技術，實現汽車高速通信》這一主題演講，或將給到業內人士一些技術啟示和實踐方向。

此外，聯合寶馬集團共同牽頭成立ASA的恩智浦半導體（NXP），也將參與本次大會，并帶來硬核演講與技術方案。敬請期待。



審核編輯：劉清