车载Serdes芯片：车载通信最热的投资高地
发表时间：2024-07-23 07:41:05 来源：行业新闻
今年下半年，笔者购置了一台以智能驾驶为特色的新能源汽车，体验了一段时间以后，发现无论是高速还是高架，甚至是正常城市地面，都能实现近乎无人驾驶的功能，好像有另一个无形的人在帮我开车，觉得非常神奇，便不自觉的思考，我们自己去驾驶车辆，依靠的是眼睛查看路况，耳朵听声音，体内的神经网络将信息传递给大脑，然后由大脑来做决策是踩油门还是踩刹车，拐弯还是直行等。帮我开车的这个无形的人，它也有同样的构造，它的眼睛和耳朵是遍布车身的各个摄像头和传感器，它的大脑就是高算力的智驾芯片，它的神经网络有很多类型，其中传输速度最快，带宽最大的，就是本文的主角——车载Serdes芯片。
我们知道，传统的车载内部通信使用的主要是由德国汽车供应商巨头博世于1986年提出CAN总线，这条双绞线像公交车线路一样，将沿途的发动机、变速箱、紧急制动等各个ECU连接起来，实现相互通信，它的最高带宽为1Mbit/s，后来由奥迪、宝马、大众等汽车及供应商又共同提出了单线缆低带宽的LIN总线Kbit/s，用于座椅、车窗等传输数据较小的简单控制，CAN总线为主，LIN总线为辅，共同构成了传统的车载内部通信网络。后来随着车辆功能慢慢的变多，对传输带宽和可靠性要求更高，又相继提出了FlexRay、MOST、LVDS等传输方式，但都因为成本、产品性能、电磁干扰等缺陷没成大气候，总体来说，普遍问题为带宽低、成本高，下图为各个车载通信方式对比：
以特斯拉为代表的新能源车快速的提升以来，汽车产业发生了翻天覆地的变化，汽车架构从传统分散的ECU变为了由中央计算单元下辖的五大域（动力域、车身域、底盘域、座舱域、以及无人驾驶域），车载通信随之也发生了巨大变化，车越智能，需要传输的数据越多，在工业领域大放异彩的以太网技术慢慢被应用在车上，理论上来讲，以太网传输带宽最高可达100Gbit/s以上，但在汽车领域，电磁兼容及延迟性等问题亟待解决，目前车用以太网主要传输速率在1Gbit/s以内，未来的车载通信，将会形成以以太网为骨干、CAN/LIN总线以及各类通信方式为补充的混合车载网络（如下图所示）
以上车载网络中，以摄像头向座舱SOC传输的数据最大（涉及到实时动态图像），据测算，一颗800万像素摄像头每秒钟产生的数据量高达5.75Gbps，这一些数据要高速无损无延时的传输到SOC，很明显传统的以太网以及CAN/LIN总线等难以达到一定的要求，这时候，已经很成熟的用于数据中心的，速率高达百G的Serdes技术便派上了用场，用在车里来传输摄像头到SOC的数据，速率在10G以内已能满足目前大部分车辆需求，在技术实现上算是降维打击，不过由于是用于汽车，使用环境复杂，需要在抗干扰性能、可靠性及功耗上有更高的要求，否则开着车信息传输出现问题，严重的造成车毁人亡的大问题，通常来说，车载Serdes至少一定要通过ASIL B级的功能安全认证，下图为车载Serdes应用场景：
Serdes是两个词的组合的简称，一个是Serializer（串行器），一个是Deserializer（解串器），怎么理解呢，我们大家可以把数据传输理解为在马路上跑汽车，数据少的时候只跑一辆汽车，马路只需要一辆汽车那么宽好了，数据慢慢多起来了，汽车就多起来了，提高通行效率的方式是加宽马路（线束），几辆汽车同时并排跑，但是这样会造成汽车的线束越来越粗，越来越重，并且并排的车辆同时行走还容易撞车，形成干扰。我们大家都知道，汽车内的电缆线束总重量仅次于发动机和底盘的重量，因此减少电缆长度和数量能够大大减少车辆总重量，提高燃油效率或续航能力，因此多数据传输时，我们要以过独木桥的方式来传输，把低速并排的汽车排成单排快速通过，通过后再变为低速并排，把并排变成单排的过程就叫串行，把单排再变成并排的方式就叫解串，Serdes串行合解串过程如下图所示：
在具体使用上，车载Serdes芯片一般是成对使用，摄像头里一颗发射端，Soc里一颗接收端，发送端将并行的数字信号转换为串行的模拟信号，在接收端将串行的模拟信号恢复为并行的数字信号。发送模块包含了编码器（用于数据串行加密）、驱动电路（用于发送串行信号）和FFE均衡器（用于信号调节），接收模块包括了均衡器（信号调理及滤除干扰）、解码器（信号解密）、接收电路（发送并行信号），有必要注意一下的是，摄像头端一般是单通道，Soc端一般是多通道，一颗SoC端的4通道芯片，对应4个摄像头的单通道使用。通道数越多，芯片价格越贵。下图为车载Serdes一对芯片的使用原理。
由于Serdes作为一种高速信息传输技术，并且一般由发送端和接收端成对使用，因此彼此间的通信协议就很重要，通信协议类似于“天王盖地虎，宝塔镇河妖”这样的暗号，暗号对上了，信息就能成功传输。具体来说，通信协议大体上分为私有协议和公有协议，顾名思义，私有协议由某个特定公司开发且仅能为该公司使用，公有协议是由某个联盟或第三方在众多私有协议上提取共性，稍做修改，变为大家都能用的协议，车载Serdes也是同理，全球车载Serdes属于TI和美信垄断状态，这两家都是用的是私有协议，TI的协议是FPD-link，美信的协议是GMSL，但私有协议的问题是不利于市场之间的竞争，主机厂会受到制约，因此公有协议随之诞生，车载Serdes最早的公有协议是MIPI联盟2015年提出的MIPI A-PHY(最大传输距离能达到15米,传输速率可以超过16Gbps，甚至达到48Gbps)，2020年完成MIPI A-Phy V1.0的开发,紧接着还有由宝马、博通、NXP等联合成立的ASA联盟推出的ASA Motion Link，2020年发布了1.0版本，传输速率最高可达16G，除此之外，还有由汽标委、国内主机厂及芯片公司联合推出的HSMT协议，作为国内车载Serdes标准也于2020年启动，目前最高速率支持12.8G，目前总体来说，公有协议的竞争大多分布在在MIPI A-PHY和HSMT之间，各个车载Serdes芯片公司依据协议分为不一样队伍。
车载Serdes芯片的应用不仅仅在于摄像头到SoC数据的传输，在车载屏幕端，也用于屏幕间的数据传输，多个方面数据显示，目前主流新能源车搭载的摄像头从5个到11个不等，屏幕数量从1个到8个不等，平均测算下来，大概每辆车需要6个摄像头，2块屏幕，需要8对Serdes芯片，也就是16颗，根据目前市场售价，每颗芯片售价2-3美元左右，按均价2美元计算，平均每辆车所需的Serdes芯片价值大约280元，2022年中国新能源车700万辆，2023年约940万辆，由于这是个增量市场，我们暂且按照1000万辆新能源车来测算，可知中国Serdes芯片市场规模大约为22.4亿，总体来说属于较小的细分市场，未来随着新能源车的普及，蛋糕还在逐渐变大，下图为中国各主流新能源车搭载的摄像头数量。
虽然车载Serdes是个细分小众市场，但这样的领域国产化率约等于0，美信和T占据了市场超过95%的份额，摄像头端美信约占70%-80%份额，屏幕端TI占据超过50%份额，究其原因，一是因为过去汽车产业链很成熟稳定，车载Serdes作为很小一个市场，技术难度又不低，车厂替换意愿也不强，TI和美信又都是私有协议，不值得很多巨头下场去做，但现在新能源车改变了汽车供应商市场格局，车载Serdes的蛋糕慢慢的变大，Serdes技术逐渐被攻破，公有协议也在近些年逐渐推出，国产新能源汽车也有供应链国产化以及降本的需求，愿意给勇于探索商业模式的公司试用的机会，可谓天时地利人和，因此这样的领域的创业便如火如荼的发展了起来，技术实现上来讲，车载Serdes芯片一般都会采用40nm或28nm的制程，所需通信速率一般在3Gbps到12Gbps之间，通常来说，6-8Gbps已能满足大部分车载Serdes的需求。
笔者梳理了国内车载Serdes领域勇于探索商业模式的公司状况，除了裕太微（做以太网物理层芯片的）、龙迅股份（做高清视频桥接芯片的）、矽力杰（模拟芯片）等相关领域上市公司往车载Serdes芯片涉猎外，未上市的勇于探索商业模式的公司主要有以下：
1. 景略半导体：公司2009年就成立了，属于裕泰微的强力竞争对手，核心产品PHY与Switch产品已大规模量产，在消费、工业、汽车等领域均有应用，公司团队来自Marvell，领军人物何润生为前Marvell核心产品千兆以太网物理层芯片的系统架构总设计师，公司获得韦尔和武岳峰等知名机构投资，业务向车载Serdes方向扩展，采用的ASA的协议，想和做车载摄像头芯片的豪威深度绑定，目前还未大规模出货
2. 天津瑞发科：公司同样是2009年成立，核心团队都出自清华大学，领军人物王元龙有超20年的超大规模ASIC芯片设计及高速模拟及混合电路架构经验，公司在USB主控芯片的传统业务上发展车载Serdes芯片，2022年承担了国家部委汽车Serdes芯片专项，采用HSMT协议，产品覆盖2G到12.8G，公司获得了君联、赛富、华为哈勃等知名机构投资
3. 慷智集成：公司2017年成立，由前海思美国IC Lab首席多媒体科学家刘文军创立，汇聚了来自TI、NXP等知名芯片公司的同领域顶级专家，公司聚焦车载Serdes芯片领域，先后获得了华登、北汽产投、小米、合创资本等大机构投资，公司推出了自有的私有协议AHDL，算是另辟蹊径，不过据说公司产品以3Gbps为主
4. 北京锐泰微：公司2021年初创立，创始团队来自ADI/MAXIM/Marvell等公司，产业主攻车载Serdes，公司获得了中芯聚源、蔚来资本、华业天成等巨头入股，根据公开信息查询得知，目前公司在车载SerDes领域已经取得重大突破，推出基于自研SerDes协议、自研IP、自主可控的车载SerDes产品
5. 南京仁芯：公司2022年成立，创始团队来自高通、Synopsys、通用汽车等国际头部企业，公司同样瞄准了高速率的车载Serdes市场，先后获得了红杉资本，海望资本、上市公司移远通信等巨头的投资，公司采用A-PHY协议，已发布22nm制程，速率高达16Gbps的车载Serdes芯片
6. 苏州英纳微：公司2022年下半年成立，团队几乎全部来自Marvell，由前Marvell技术大牛张海青领衔，公司以车载Serdes芯片为切入口，获得了隔离芯片巨头纳芯微的投资以及大力扶持，目前正奋力研发中，最高速率支持12.8G的产品即将完成开发
7. 苏州首传微：企业成立于2021年，小组成员来自高通及展锐，公司获得湖杉资本、沃赋基金等机构投资，产品采用A-PHY协议，据说最高支持16G的速率
通过观察以上勇于探索商业模式的公司，车载Serdes或作为老公司的新业务，或是勇于探索商业模式的公司切入口，均吸引了投资机构及各大主机厂的投资入股，可以感受到，这是一个巨头扎堆的赛道，将该细致划分领域一定会跑出一批龙头，目前虽然各家都宣传自己的产品如何之好，但基本都未实现大规模量产，未来2-3年或许是重要的机遇窗口期，我们期待着，看看最终到底谁能在激烈的竞争中杀出重围，成为真正的国产车载Serdes芯片之光！
