慷智、仁芯…國產公司競逐車載SerDes，百億美金賽道這就卷起來了？

【摘要】SerDes通過將并行數(shù)據(jù)轉換為串行數(shù)據(jù)，并在接收端恢復為并行數(shù)據(jù)，解決了信號衰減和碼間串擾問題，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。

作為一項具備極高門檻的技術，其需要ADC、PLL、DSP和Risc-V/ARM架構上的團隊高手一起下苦功，此前主要由國外廠商主導。近幾年，由于數(shù)據(jù)需求不斷升級、地緣政治風險深化和主機廠降本增效需求，國產化替代趨勢開始勢不可擋。

汽車領域，作為智駕時代數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾�工具，預計SerDes市場規(guī)模在未來達到百億美元量級，國內市場已經出現(xiàn)一批SerDes芯片設計創(chuàng)業(yè)廠商。

不過，現(xiàn)階段國內高速SerDes的技術突破仍依賴于國外公司主體的人才和技術，要實現(xiàn)高速SerDes技術領域的國產自主化，還有很長的路要走。

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以下是正文：

數(shù)據(jù)傳輸作為科技發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，經歷了少路到多路（低速并口）、增強型多路（高速并口）/高速串口的演變過程，SerDes技術則是其發(fā)展過程中里程碑式的一代。

其主要功能是在高速傳輸數(shù)據(jù)時減少信號的數(shù)量，從而降低對布線的需求，減少干擾并提高傳輸效率。

目前，SerDes廣泛應用于各種高速數(shù)據(jù)傳輸場景，如計算機主板、網絡設備、數(shù)據(jù)中心、汽車電子系統(tǒng)等。

具體來說，現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展帶來針對數(shù)據(jù)實時、可靠傳輸?shù)母�高要求，而車載SerDes是當前唯一可以滿足如此高帶寬數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)姆桨�；�?shù)據(jù)量爆炸式增長的時代里，新出現(xiàn)的數(shù)據(jù)中心同樣需要SerDes的保駕護航，才能實現(xiàn)高帶寬、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸。

這兩大需求在當下顯得尤為旺盛，基于此，SerDes開始正式走到舞臺的中央。



01SerDes，IP的皇冠

SerDes是Serializer（串行器）/Deserializer（解串器）的合稱，是當前主流的時分多路復用（TDM）、點對點（P2P）的串行通信技術，可以最大化光纖或同軸鏈路的吞吐量。

為了解決高速數(shù)據(jù)點到點傳輸時常見的信號衰減、碼間串擾問題，SerDes技術通過均衡、時鐘恢復等技術組合方案，將并行數(shù)據(jù)串行成一路高速數(shù)據(jù)在介質中傳輸，在接收端解串恢復成并行數(shù)據(jù)。

隨著以太網的網絡結構蓬勃發(fā)展，人們對于SerDes速率的需求也在不斷提升。據(jù)光大證券，2010 年SerDes能做到10Gbps的傳輸速度,而2019年這一要求便已經提升到約112Gbps。2024年，英特爾展示了其自研的3nm SerDes芯片，實現(xiàn)了224Gb/s的超高速傳輸。此外，楷登電子也推出了新一代224G-LR SerDes。

速度升級的潮流更是符合機器學習、神經網絡等新興數(shù)據(jù)密集型計算應用的需求，也助力了AI訓練、推理，反過來說，這些新需求的出現(xiàn)，也進一步加強了對SerDes升級的需求。

無論單服務器中多 GPU、CPU 間芯片間（C2C）通信，還是在多服務器間組網，數(shù)據(jù)傳輸總體都呈現(xiàn)出高帶寬、低延遲的技術需求，這也使得SerDes在當今時代的應用價值越來越大。

從產業(yè)鏈來說，SerDes技術的高速數(shù)據(jù)傳輸能力也為EDA工具的應用提供了技術支持，后者是芯片設計領域的另一大高門檻技術，而SerDes也因其不可替代的作用，被稱為IP的皇冠。



02海外大廠話語權高，國內尚在摸索階段

產業(yè)生態(tài)方面，SerDes芯片設計并不是一門誰都能來分杯羹的生意。一個現(xiàn)實是：在SerDes已有布局的國產公司，背后往往難以離開海外大廠的身影。

SerDes國產替代被提上日程的一個重要因素在于，國內市場需求爆發(fā)明顯，而芯片設計市場卻主要由國外廠商主導。

據(jù)此前高工智能汽車的報道，未來，每輛汽車配備至少20顆SerDes芯片。目前市場上一個攝像頭鏈路（含收發(fā)兩端）所用車載SerDes芯片的價格大約是4-6美元，而一個顯示屏鏈路所用車載SerDes價格在8-12美金左右，平均每輛車所需的SerDes芯片價值大約是80-120美元左右。這是一個體量極大的市場。

面對下一輪的高需求增長，如果仍然維持過去的供應關系，很難保證不會再次踏上“缺芯”的老路，即便如此，飛速增長的昂貴售價也是各家需要考慮的重要因素。

再加上國內廠商尤其是新能源汽車玩家迭代速度較快，也在倒逼更高芯片速率、更強自主性的供應鏈。基于此，SerDes芯片制造的本土化成為必然趨勢。

具體而言，SerDes芯片設計主要分四個部分，分別是模數(shù)轉換器ADC、鎖相環(huán)PLL、數(shù)字信號處理器DSP、以及risc-v或者arm架構，其中ADC和PLL是優(yōu)化的核心。

高端ADC芯片的性能提升決定了整個SerDes行業(yè)發(fā)展的步伐。美國等西方國家都對高端ADC芯片的出口進行了嚴格管制，禁運范圍主要是精度超過8位1.3Gsps以及16位以上速度超過65MSPS的ADC。ADC速率的限制是當前國內SerDes廠商被卡住脖子的重要原因，大多數(shù)國內廠商只能拿到7bit規(guī)格的ADC。

所以，對于國內廠商來說，要想做出能比得上國際一流水平的SerDes芯片，重點要放在鎖相環(huán)優(yōu)化和設計上。鎖相環(huán)的核心功能是鎖定輸入信號的相位和頻率，產生一個與輸入信號同相位和固定頻率的輸出信號。

能做好這一環(huán)節(jié)的國內人才少之又少，中國大陸在這一領域也很難招到高手，以致于部分廠商不僅極為珍惜相關領域的大牛，甚至還不遺余力“內斗”，避免人才流入其它地方。

一個好的SerDes芯片創(chuàng)業(yè)公司，必須集齊在ADC、PLL、DSP等模擬芯片設計上的高手團隊，同時也得懂點指令集架構，并且花時間反復進行參數(shù)調試，才能實現(xiàn)技術突破。

這一點是部分國內廠商的軟肋，也是整個國產替代過程中難以打折扣的前期準備。



03國內車市迭代催生車載SerDes更新

在汽車上，由于具備高速率、低延遲、低功耗等特點，SerDes有廣泛的應用空間，主要用于車載攝像頭、傳感器和顯示系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

SerDes尚未流行之前，傳統(tǒng)汽車使用的是CAN總線為主、Lin總線為輔組成的車載內部通信網絡，但是數(shù)據(jù)傳輸、傳輸帶寬、穩(wěn)定性都比較有限。

新車型如蔚來ET7、極氪001等的發(fā)布，展示了乘用車搭載更多數(shù)量、更高質量攝像頭的趨勢。

據(jù)測算，一顆800萬像素攝像頭在高速無損無延遲傳輸?shù)那闆r下，每秒鐘產生的數(shù)據(jù)量就高達5.75Gbps，在這種情形下，傳統(tǒng)的CAN/LIN總線很難滿足需求。

此外，隨著智能駕駛的發(fā)展，汽車電子系統(tǒng)越來越復雜，數(shù)據(jù)傳輸量大幅增加，各種傳感器和控制單元都需要實時傳輸大量數(shù)據(jù)，除了圖像，還有雷達數(shù)據(jù)和車輛信息。

在輸入端產品不斷迭代得更清、更遠、更廣的同時，背后無損無延時的傳輸“視覺神經”以及高速計算的“大腦”就顯得尤為重要。

基于此，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(shù)據(jù)傳輸，以實現(xiàn)高帶寬和低延遲，確保實時和可靠。

當前全球智能電動車領域引領者特斯拉以及全球半導體領域巨頭英偉達，均在其各自高階產品中使用了車載 SerDes 芯片，自動駕駛級別越高，所使用的數(shù)量越多，而攝像頭和顯示器分辨率越高，SerDes芯片的售價也越高。

據(jù)業(yè)內人士，一輛車如果有5顆攝像頭，就至少需要配置10+顆SerDes芯片，平均每輛車需要15-30顆SerDes。一顆金額在1-5美金，平均3美金左右，所以每輛車大概需要配置約100美金的SerDes芯片（其中SerDes廠商利潤可能在20美金左右）。

除了主驅動，隨著車內信息顯示方式和人機交互方式的革新，以及車載信息娛樂需求的不斷提升，座艙屏幕數(shù)量和分辨率均呈現(xiàn)快速增長，SerDes 也被用于車機向座艙屏幕的大帶寬數(shù)據(jù)傳輸，以及域控制器之間的高速實時數(shù)據(jù)傳輸。

據(jù)蓋世汽車研究院分析，2023年全球車載 SerDes 芯片市場規(guī)模已達到數(shù)十億美元，未來十年，這一市場將朝著百億美元規(guī)模進發(fā)。

不過，值得注意的是，當前汽車應用中使用的SerDes解決方案都是專用的，每家都有自己的協(xié)議。這意味著，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，主機廠很有可能喪失部分價格談判權。

基于此，主機廠未來很有可能加強對關鍵芯片的集中采購和集中終端管理，來降低在SerDes芯片上的花費成本。



04車載SerDes主要廠商盤點


至少目前來看，車載SerDes對傳輸速率的追求并不高。

在技術實現(xiàn)上，一般采用40nm或28nm的芯片制程，通信速率在3Gbps到12Gbps之間，6-8Gbps已經可以滿足大部分車載SerDes的需求。

不過隨著智能駕駛技術的進步和攝像頭、車內屏幕和娛樂設施的升級，有相關專業(yè)人士預計到2027年/2028年，市場上將會出現(xiàn)24Gbps車載SerDes產品。

國內新能源造車雖然走在世界的前列，但是低速率的車載SerDes芯片這塊，海外廠商還是占據(jù)當前的主導位置。

據(jù)QYResearch，全球車載SerDes芯片第一梯隊的供應商為美信半導體（Maxim），德州儀器，這兩家公司2023年占據(jù)了92%的市場份額；第二梯隊包括Inova Semiconductors、Sony Semiconductor和ROHM Semiconductor等共占有約6%的市場份額。


圖1 全球車載SerDes芯片的主要參與者和市場份額情況

與海外成熟的市場體系相對照的，是國內各相關從業(yè)者的心有不甘。

在擁有更大體量市場的情況下，國內理應伴生一個更加全面的產業(yè)鏈，也應該分到更多的蛋糕。恰逢美國的貿易壁壘越來越高，車載SerDes芯片設計領域開始迎來一場創(chuàng)業(yè)潮。

近幾年，國內已經有超20家芯片廠商躋身車載SerDes領域，同時蔚來、廣汽、長安等車企以及相關資本也在持續(xù)加碼該賽道。

盡管國內技術起步較晚，當前競爭同樣非常激烈，目前主要參與者包括：

1） 仁芯科技，成立于2022年，創(chuàng)始團隊來自高通、Synopsys和通用汽車等國際頭部企業(yè)。公司首顆22nm高性能車載SerDes芯片產品回片已點亮量產，支持1.6bps-16Gbps的傳輸速率，速率和工藝目前領先同行一至二代。

2） 瑞發(fā)科，成立于2009年，團隊來自清華大學，領軍人物王元龍擁有超過20年的ASIC芯片設計及高速模擬和混合電路架構經驗。公司推出支持單通道正向傳輸速率從2Gbps到12.8Gbps的車載SerDes芯片。全球唯二的量產超過12G PAM4車載SerDes的企業(yè)。

3） 銳泰微，成立于2021年，創(chuàng)始團隊來自ADI、MAXIM和Marvell等企業(yè)，專注于車載SerDes技術的開發(fā)。公司推出了基于自主研發(fā)SerDes協(xié)議和IP的12Gbps車載SerDes產品，預計在2024年底實現(xiàn)量產。

4） 景略半導體，成立于2009年，由前Marvell核心成員組成，領軍人物何潤生曾是千兆以太網物理層芯片的系統(tǒng)架構總設計師。公司推出中國首個基于ASA協(xié)議的車載SerDes產品，支持通訊速率覆蓋2-16Gbps和30米通訊距離，產品計劃在2024年底量產。

5） 慷智，成立于2017年，由前海思美國IC Lab首席多媒體科學家劉文軍創(chuàng)立，團隊成員來自TI、NXP等頂級芯片公司。其第一代車規(guī)級芯片已成功量產，累計出貨近百萬顆。第二代產品在速率上有顯著提升，最高可達6Gbps。

6） 英納微，成立于2022年，團隊幾乎全部來自Marvell，由前Marvell技術專家張海青領銜。公司目前開發(fā)了最高支持12.8Gbps速率的車載SerDes產品。



05尾聲

無論是車載SerDes芯片的商業(yè)前景爆火，還是數(shù)據(jù)中心對高速SerDes芯片的需求激增，兩大背景尤為明顯。

一方面，國內車市、AI、大模型迭代迅速，在已有市場需求的基礎上，工具性的輔助顯得至關重要。國內市場體量優(yōu)勢正在延伸至相關供應鏈，催生更多國產企業(yè)加入。

另一方面，經濟全球化的后半程，美國卻開始在高端供應鏈上逐漸加高壁壘，這相應倒逼了國內供應鏈創(chuàng)業(yè)潮的產生。經歷過上一輪“缺芯”困境的廠商，幾乎都在著手分散風險，也愿意為新興國產廠商提供試水的機會。

作為一個門檻相對較高的領域，發(fā)展初期的各家廠商還處在對已有知識的吸收、消化、創(chuàng)新階段，區(qū)位差距沒有太過明顯，市場格局后續(xù)變化預計較大。

值得警惕的是避免未成體系化前的內斗，在相應人才、市場份額、技術環(huán)節(jié)上槍口抬高一尺，彼此多留一些機會。

集中度如此之高的SerDes市場，需要更多的中國力量。

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