最近,汽车芯片领域又一个概念开始火了,那就是SerDes芯片。

上周,随着Microchip宣布,完成对韩国汽车高速通信半导体开发商VSI的收购,行业又生变局。

汽车带宽最大的神经

SerDes是两个词语组合在一起的简称,即SERializer(串行器)和DESerializer(解串器),是一种高速串行数据传输技术。

SerDes并非新事物,早在电信、消费类电子、数据中心领域有所应用,同时在FPGA中它也已经基本成为标配,并且速率已经达到100~200Gb/s。

近年来,随着新能源汽车对摄像头的广泛应用,SerDes技术被引入车端,与上述领域不同,车端SerDes速率基本在2Gb/s以上。

在汽车中,SerDes用于车载摄像头到ADAS域控制器、或座舱域控制器到车载显示屏幕的长距离、实时数据传输。

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从摄像头到显示器SerDes 芯片为各种路径提供通信接口,图源丨罗姆

打个比方来说,我们自己驾车,用眼睛查看路况,用耳朵听声音,体内则依赖神经网络传递信号给大脑,最终由大脑决定踩油门还是刹车;而对电智化汽车来说,摄像头和传感器是汽车的眼睛和耳朵,智能驾驶芯片是大脑,而神经网络既包括以太网、CAN、LIN,也包括SerDes,SerDes是其中传输速度最快,带宽最大的那个神经网络。

SerDes的工作原理类似于书籍翻页:将一本厚重的书分解成一页一页的内容,依次翻阅并重新组合。SerDes将多个并行数据信号拆分为较小的数据块,并以串行方式进行传输,然后在接收端将这些数据块重新组合成完整的并行数据。

从垄断到三大技术标准

车载SerDes芯片领域集中度非常高。德州仪器(TI)、美信(Maxim,也就是现在的ADI)在全球车载显示SerDes与车载摄像头SerDes市场具有极强的统治力。

直到现在,行业内主流的解决方案主要包括德州仪器的FPD-Link、ADI(美信)的 GMSL、Inova Semiconductors的APIX、以及罗姆的Clockless Link等。

不过,这种方案有本质上都是非常专用的,不公开、不互联互通,想要实现组件之间的搭配使用,必须采用统一的芯片供应商的方案。

集中度高,就意味着可能会有更贵的价格。更重要的是,如果SerDes方案使用了厂商A的产品,搭配的sensor端就不能使用别的厂商的方案。

为打破这一限制,世界诞生了两个联盟和两种重要的技术——A-PHY和ASA,而中国则提出了HSMT标准。

  1. MIPI A-PHY

MIPI阵营的参与者包括宝马、丰田、博世、电装、采埃孚、英特尔、微软、松下、高通等。2018年,MIPI AWG(Automotive Working Group)成立,旨在引入名为MASS(MIPI Automotive SERDES Standard)的通用通信框架铺平道路。2021年,MIPI联盟最近发布了MIPI A-PHY v1.0,这是第一个汽车长距离串行器/解串器(SerDes)物理层接口规范。

A-PHY是一种用于汽车的SerDes(串行器-解串器)物理层规范,适用于长距离、超高速汽车应用,工作范围可达15米,随着A-PHY开发已经开始达到12-24Gbps,需求收集已经开始支持更高的速度,包括超过48Gbps的显示器和其它应用。

而且,一些机构调查也显示,相比其它商业方案,一辆应用MIPI A-PHY环视系统的保时捷纯电动跑车Taycan能节省约17~27美元,如果是一辆应用VA7000的普通乘用车,预计将节省约10~20美元。

2. ASA

ASA阵营的参与者则包括宝马、博通、大陆集团、Marvell、NXP等。2019年,多家巨头联合组建了汽车SerDes联盟(Automotive SerDes,ASA),目的是为了制定满足汽车级应用要求的SerDes连接标准。不过,市面上的SerDes解决方案供应商,比如德州仪器(FPD-Link)、Maxim(GMSL)都不在列。

在ASA公开演示中宝马提供的调查数据中表明,截止到2026年量产的车型中最“相关”的数据速率在3~12.5Gbps范围内,速度高于和低于该范围的相关性则较低。

虽然说,两个联盟在成立初期,曾被业内人士议论纷纷,认为二者存在竞争关系。不过在2023年,MIPI联盟与汽车SerDes联盟签署合作协议。

3. HSMT

2021年9月,工信部正式立项并下发标准任务,目前已经形成标准草案,名称为《车载有线高速媒体传输系统技术要求及试验方法》,英文为 Technical Requirements and Test Methods of Automotive Wired High-Speed Media Transmission System,简称HSMT。

中国的车载高速媒体传输标准HSMT在技术规范要求上,优于已有国外公司的企业私标,与其它类似的国外竞品标准(APHY/ASA)对比优势也非常明显。中国HSMT标准与其他两个国外标准的技术对比如下表所示。

HSMT与A-PHY、ASA的对比,图源丨汽车观察Autoobserver

可以说,ASA、A-PHY、HSMT三大标准都是在近几年才出现的,所以这几年将会是SerDes芯片集中爆发的关键时间。

Serdes领域火热

SerDes在近期非常在车载领域非常受关注。

首先,车企已经开始关注到SerDes技术的重要性,开始押宝这项技术。我们都知道宝马、丰田等车企分别押宝ASA和A-PHY。

为什么SerDes芯片一直被垄断?那一定是这个领域很难做,具有统治力的厂商的方案优质好用。不过车企可不会这么想,他们不想失去选择权,所以才会组建这样的联盟,制定出这样的标准,让越来越多的企业能够做出相关产品.

其次,这样的趋势也传导到了芯片行业,通过ASA和A-PHY诞生了很多产品。

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目前车载SerDes芯片领域内可用的解决方案,图源丨山西证券

A-PHY方面,以色列芯片企业Valens是首家推出符合MIPI A-PHY技术的公司,于2021年12月开始向特定客户和合作伙伴提供VA7000产品系列的样品,这家公司正在不断扩大它的合作版图。

  • 2021年~2022年,舜宇智领与Valens不断开展战略合作,将A-PHY集成到下一代摄像机模块中,共同开始车载UTP模组的研发;
  • 2月7日,Valens携手芯鼎科技推出车载SerDes解决方案;
  • 4月10日,Valens与索尼合作完成了多厂商A-PHY链路的电磁兼容(EMC)测试,这将可与Valens的VA7000解串器芯片兼容的索尼A-PHY集成图像传感器推向成熟。

ASA方面,3月18日,中国首个ASA SerDes芯片已经进入量产状态。据高工智能汽车报道,景略半导体经过多年的技术积累和自主IP沉淀,其研发的用于车载摄像模组高速视频图像传输基于ASA协议的SerDes芯片已取得了阶段性进展,通过了多家头部客户测试验证,产品已进入量产准备。

此外,上周Microchip收购汽车SerDes先驱韩国VSI,VSI曾在2022年推出业界首款符合汽车 SerDes联盟 (ASA) 标准的商用SerDes——VS775,提供高达16 Gbps的数据传输速率,使ECU能够快速处理车辆图像传感器收集的高分辨率图像数据,特别是电动汽车和自动驾驶汽车。

HSMT方面,瑞发科是主要代表厂商。2023年4月,瑞发科发布新一代车载SerDes芯片。单通道正向传输速率可支持从2Gbps到最高12.8Gbps速率,反向传输速率100Mbps。

除了三大标准,国内厂商也有部分厂商自研新技术。比如, 慷智(AIM)采用的AHDL,最近,这家公司车载SERDES芯片系列通过国际权威认证机构DNV(挪威)的功能安全流程认证,成功获得ISO26262:2018功能安全ASIL-B等级流程认证证书。慷智成为国内首家,全球第三家获此认证的车载SERDES芯片公司。

可以说,SerDes芯片的未来,是光明的。

从现在趋势来看,SerDes芯片得用量会逐步增加。这是因为汽车得摄像头和显示器分辨率越来越高,同时单车摄像头搭载两也在逐步提升,叠加ADAS功能逐步升级,SoC芯片算力提升,SerDes芯片将会是未来的主角,价值量正在逐步上升。

数据显示,蔚来ET7、极氪 001、理想L9、集度01、零跑C01等平均搭载10颗以上摄像头,按照此趋势来看,预计到2025年单车SerDes芯片用量约为20个。

据盖世汽车研究院经分析预测,至2023年全球车载SerDes芯片市场规模将达到数十亿美元,未来十年市场规模朝百亿美元高速发展,其中中国市场发展潜力较大,有望占比四成。

为了打破行业垄断,建立国产产业链,国内浮现了越来越多的SerDes芯片企业,包括龙迅股份、慷智科技、瑞发科、昆高新芯、裕太微、锐泰微、景略半导体、飞昂创新、仁芯科技。

随着越来越多的产品了落地,SerDes芯片的战争,开始了。