车载 SerDes国产替代的难言之隐与“亿元门槛”

【摘要】在汽车智能化浪潮的汹涌推动下，高速、低延迟的车载SerDes 芯片市场前景日益明朗。

然而，海外双寡头长期掌控话语权，凭借技术优势与协议壁垒，占据着市场的主导地位，国产厂商尚处于摸索阶段。

从去年起，国产厂商相继推出12G以上高速车载SerDes产品，或有望凭借后发优势，从海外大厂手中夺取一定市场份额。

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以下是正文：

01高速、低延迟的车载SerDes芯片

SerDes，即Serializer（串行器）和Deserializer（解串器）的缩写，其功能在于发送端将多路低速并行信号转换为一路高速串行信号，在接收端则反之。

如此一来，既能消除高速并行数据线缆间的串扰，又能降低功耗，实现更高的传输速率并削减线缆成本。

汽车领域，SerDes芯片主要用于车载摄像头、传感器与显示系统间的数据传输。

在SerDes尚未普及前，传统汽车采用以CAN总线为主、Lin总线为辅的车载内部通信网络。然而，随着智能驾驶的发展，汽车电子系统日益复杂，数据传输量剧增，各类传感器和控制单元都需实时传输图像、雷达数据、车辆信息等大量数据。

经测算，一颗800万像素摄像头在高速、无损、无延迟传输时，按照RGB三色24bit，摄像头30帧计算，每秒产生的数据量高达5.75Gbps带宽，传统的CAN/LIN总线已难以满足需求。

基于此，SerDes技术逐渐应用于车端，用于摄像头到ECU间的长距离数据传输，以实现高带宽、低延迟，确保数据的实时性与可靠性。

随着辅助驾驶/自动驾驶的逐步普及，车载摄像头的使用数量和分辨率要求快速提高，自动驾驶级别越高，所需芯片数量越多；摄像头和显示器分辨率越高，SerDes芯片售价也越高。

据盖世汽车，伴随ADAS逐渐升级和加速渗透，叠加各车企硬件冗余性高，预计至2025年单车平均摄像头搭载量有望接近5对（10颗）。

图：车规SerDes芯片在汽车不同ADAS等级中的摄像头应用

当前，车载SerDes对传输速率的要求并不严苛。

在技术实现方面，一般采用40nm或28nm芯片制程，通信速率处于3Gbps至12Gbps之间，其中6-8Gbps已能满足多数需求。在智慧驾驶域，8MP摄像头30帧情况下，SerDes带宽大于5.76Gbps即可；智能座舱域中，4K@60Hz屏幕的SerDes则需12Gbps带宽。

不过，随着智能驾驶技术进步以及摄像头、车内屏幕和娱乐设施的升级，预计到2027年/2028年，市场将出现24Gbps车载SerDes产品。

02海外双寡头掌握话语权，ADC芯片成突破关键

2023年是全球车载SerDes芯片市场显著增长的一年，销售额达到4.47亿美元。预计到2030年，市场规模将扩大至16.77亿美元，2024-2030年CAGR高达20.28%，市场潜力和增长动力强大。

值得一提的是，中国市场在车载SerDes芯片领域的发展尤为迅速。

2023年，中国市场规模已达到1.36亿美元，占据全球市场30.40%的份额，成为推动全球市场增长的重要力量。预计到2030年，随着中国汽车电子化、智能化进程的加快，中国市场规模将增长至6.03亿美元，全球占比提升至35.96%，持续引领全球市场发展。

但美中不足的是，在车载SerDes芯片领域，海外厂商仍占据主导地位。

据QY Research数据，全球车载SerDes芯片第一梯队供应商为ADI（原美信Maxim）和德州仪器（TI），2023年二者占据92%的市场份额；第二梯队包括Inova Semiconductors、Sony Semiconductor和ROHM Semiconductor等，共占约6%的市场份额。

具体而言，SerDes芯片设计主要分四个部分，分别是模数转换器ADC、锁相环PLL、数字信号处理器DSP、以及RISC-V或者Arm架构，其中ADC和PLL是优化的核心。

可以说，ADC芯片的性能提升决定了SerDes芯片发展的步伐。

但从1996年起，西方国家就签订了《瓦森纳协定》，其中限制了对中国出口高端ADC芯片，禁运范围主要是精度超过8 位且速度超过10Msps的ADC。ADC速率的限制是当前国内SerDes厂商被卡住脖子的重要原因，大多数国内厂商只能拿到7bit规格的ADC。

而ADC／DAC可谓是整个模拟芯片皇冠上的明珠，技术难度非常高，其研发需要整个制造和研发环节的精密配合，普通厂商往往难以做到抽样频率和采样精度兼得。

我国ADC芯片国产化率不足5%，国内市场被TI、ADI、美信三家吃掉了95%，美信被ADI收购之后，ADC芯片更是呈现出了与Serdes芯片完全一致的双寡头市场格局。

锁相环也面临着同样的情况，TI和ADI两分天下，国产企业受限于技术封锁、人才匮乏、产研协同困难等原因前路尚且漫长。

03国产厂商乘势而上，中高端仍然掣肘

当下，地缘政治博弈日益激烈，全球供应链变得十分脆弱，而中国作为新能源汽车智能化发展最快的高地，想要汽车产业不受制于人，车载芯片国产替代是重要一环。

近几年，国内已经有超20家芯片厂商进入车载SerDes领域，从去年起，其中部分厂商陆续展示了12G以上高速车载SerDes产品。

但考虑到高速SerDes芯片技术本身需要长时间攻克，目前主流几家仍集中于中低端产品。

举例而言，据知情人士透露，成立于2017年的某Serdes公司就曾在长安车型上出现过问题，且收到过长安方面的索赔，后续还包含车辆召回等工作。

一般车企的索赔标准都会在合同中提前写明，而安全类的如域控、智驾等产品则需要故障率为0。

尽管限制的如此严格，各车企仍对国产替代厂商们不放心，一般只敢交出自家低端车型产品，中高端车型仍由TI、ADI等几家外商公司包揽。

另一边，成立于2022年的仁芯科技产品进展迅速，但量产项目也并不算多。一位知情人士透露，慷智年收入达到亿元级别，仁芯成立时间较短，收入量级要低。

2024年4月北京车展，仁芯科技展示了首颗16G高性能车载SerDes芯片，该芯片于2024年二季度量产。

一位从业者认为，高性能车载SerDes芯片目前仍处于发展初期，产品出点问题在这个阶段也属正常现象，各新势力企业仍需要市场给予更高的包容度，谁能拔得头筹还很难判断。

产业链包容度，说归说，实际情况是，除非前两三年供应链大扰动时期，目前汽车产业早已进入一个稳态，即便是国产替代，紧迫度、进度和重视程度，相较紧俏时期，早已回落不少，越是承平时期，越是拼产品力、量产工程基本功和性价比。

于是，我们也在近期也可以看到不少汽车芯片公司，普遍遇到了一个“亿元”收入里程碑的瓶颈，接下来三年，谁能在硬实力上率先达标，谁便能率先突破这一瓶颈。

04走向公有化的传输协议

尽管SerDes芯片传输原理相似，市场上的传输协议却并不统一。

首先是各大芯片厂商的私有协议。TI和ADI是车载SerDes市场的龙头，曾占据市场超95%份额。

ADI的SerDes业务源于对美信的收购，其SerDes芯片采用名为GMSL的私有协议，已迭代至第三代GMSL3X，正向传输速率最高达12Gbps，反向速率最高187.5Mbps，同轴电缆传输距离可达14米，双绞线传输距离为7米。

TI的SerDes芯片采用FDP - Link私有协议，自1996年推出后已迭代至第四代FDP - Link IV，支持8MP+车载摄像头，正向视频传输速率最高10Gbps，反向速率最高168.75Mbps。

在德国主机厂应用较多的Inova公司，其SerDes芯片采用APIX私有协议，已更新至第三代，单条双绞线传输速率可达6Gbps，四条双绞线可实现12Gbps速率，且支持多种线缆媒介，如STP、QTP和同轴电缆等，可降低线缆成本。

日本汽车芯片大厂罗姆的SerDes芯片使用Clockless Link协议，通过一对差分线路传输数据，传输速率最高仅2.7Gbps。

图像传感器大厂索尼也有自家SerDes产品，部分日系车型搭载，采用GVIF（Gigabit Video InterFace）私有传输协议，最新产品据称可实现800万像素摄像头每秒45帧输出画面，约为8.63Gbps。

国内部分SerDes厂商也采用私有协议。

慷智自研的AHDL已迭代至第三代，今年5月宣布采用第三代AHDL的20Gbps车规级SerDes芯片成功点亮，单通道可实现10Gbps（NRZ）和20Gbps（PAM4）视频传输速率，最高支持3200万像素视频传输@30fps及4K +显示屏，预计2024年底提供样片。

仁芯科技的R - LinC系列车载SerDes芯片采用私有协议，向下兼容全速率16Gbps - 1.6Gbps，支持15米远传输距离，插损补偿能力达30dB以上，可实现17MP超高分辨率ADAS摄像头。

不过，由于协议绑定，当主机厂选择方案时ADAS控制器和传感器两端必须使用同一协议的SerDes芯片，大大缩小了供应链选择范围，对主机厂十分不利。

因此，制定统一标准成为汽车行业尤其是强势主机厂积极推动的方向。

目前共有三种公有SerDes传输协议。

其一是ASA联盟的ASA - ML，该联盟由宝马集团联合大陆、恩智浦、博通等Tier1、汽车芯片巨头于2019年成立，现有超70个成员企业。

2020年12月，ASA发布“ASA Motion Link（ASA - ML）”收发器规范v1.01，定义了一种SerDes通信技术，线路速率从2Gbps到16Gbps，正在制定的v1.1版本下行速率将高达64Gbps。

其二是MIPI联盟的A - PHY。MIPI是移动行业处理器接口联盟，此前制定的C - PHY、D - PHY等标准已在智能手机、高端显示器、摄像头、相机模块等领域广泛应用。

MIPI联盟于2021年发布MIPI A - PHY v1.0，去年5月更新至MIPI A - PHY v1.1.1版本。A - PHY v1.0版本下行速率支持2Gbps至16Gbps，上行速率100Mbps，同轴电缆传输距离达15米。

值得一提的是，2023年MIPI联盟与ASA签订合作协议，未来使用MIPI CSI - 2接口可与ASA - ML物理层互联，为建立更广泛生态创造了条件。

此外，中国汽标委2023年发布了HSMT标准征求意见稿，下行速率最高12.8Gbps、上行速率100Mbps，抗干扰性强。

目前，国内厂商瑞发科推出基于HSMT的车载SerDes芯片，芯炽科技、首传微电子、Valens等海内外厂商在A - PHY协议上推出SerDes芯片，ASA - ML有Microchip、景略半导体等开发了相关产品。

05尾声

市场规模看，车载Serdes芯片目前还是一个非常小众的市场，2023年约为4.5亿美金。

但新能源车的普及势必带动自动驾驶和智能座舱的渗透率不断提高，车规SerDes芯片市场空间快速增长只是时间问题。

TI、ADI等传统大厂凭借着先发优势几乎垄断了全球车载显示SerDes与车载摄像头SerDes市场。

而汽车产业链国产化和协议公有化的趋势，则给了国内厂商一次弯道超车的机会，不少厂商已有部分产品量产上车。

未来2-3年是重要的窗口期，产品质量和量产速度将是杀出重围的关键。

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