【摘要】SerDes通过将并行数据转换为串行数据，并在接收端恢复为并行数据，解决了信号衰减和码间串扰问题，实现高速数据传输。
作为一项具备极高门槛的技术，其需要ADC、PLL、DSP和Risc-V/ARM架构上的团队高手一起下苦功，此前主要由国外厂商主导。近几年，由于数据需求不断升级、地缘政治风险深化和主机厂降本增效需求，国产化替代趋势开始势不可挡。
汽车领域，作为智驾时代数据传输的重要工具，预计SerDes市场规模在未来达到百亿美元量级，国内市场已经出现一批SerDes芯片设计创业厂商。
不过，现阶段国内高速SerDes的技术突破仍依赖于国外公司主体的人才和技术，要实现高速SerDes技术领域的国产自主化，还有很长的路要走。
以下是正文：
数据传输作为科技发展的重要环节，经历了少路到多路（低速并口）、增强型多路（高速并口）/高速串口的演变过程，SerDes技术则是其发展过程中里程碑式的一代。
其主要功能是在高速传输数据时减少信号的数量，从而降低对布线的需求，减少干扰并提高传输效率。
目前，SerDes广泛应用于各种高速数据传输场景，如计算机主板、网络设备、数据中心、汽车电子系统等。
具体来说，现代汽车工业的发展带来针对数据实时、可靠传输的更高要求，而车载SerDes是当前唯一可以满足如此高带宽数据实时传输的方案；数据量爆炸式增长的时代里，新出现的数据中心同样需要SerDes的保驾护航，才能实现高带宽、低延迟的数据传输。
这两大需求在当下显得尤为旺盛，基于此，SerDes开始正式走到舞台的中央。
01
SerDes，IP的皇冠
SerDes是Serializer（串行器）/Deserializer（解串器）的合称，是当前主流的时分多路复用（TDM）、点对点（P2P）的串行通信技术，可以最大化光纤或同轴链路的吞吐量。
为了解决高速数据点到点传输时常见的信号衰减、码间串扰问题，SerDes技术通过均衡、时钟恢复等技术组合方案，将并行数据串行成一路高速数据在介质中传输，在接收端解串恢复成并行数据。
随着以太网的网络结构蓬勃发展，人们对于SerDes速率的需求也在不断提升。据光大证券，2010 年SerDes能做到10Gbps的传输速度,而2019年这一要求便已经提升到约112Gbps。2024年，英特尔展示了其自研的3nm SerDes芯片，实现了224Gb/s的超高速传输。此外，楷登电子也推出了新一代224G-LR SerDes。
速度升级的潮流更是符合机器学习、神经网络等新兴数据密集型计算应用的需求，也助力了AI训练、推理，反过来说，这些新需求的出现，也进一步加强了对SerDes升级的需求。
无论单服务器中多 GPU、CPU 间芯片间（C2C）通信，还是在多服务器间组网，数据传输总体都呈现出高带宽、低延迟的技术需求，这也使得SerDes在当今时代的应用价值越来越大。
从产业链来说，SerDes技术的高速数据传输能力也为EDA工具的应用提供了技术支持，后者是芯片设计领域的另一大高门槛技术，而SerDes也因其不可替代的作用，被称为IP的皇冠。
02
海外大厂话语权高，国内尚在摸索阶段
产业生态方面，SerDes芯片设计并不是一门谁都能来分杯羹的生意。一个现实是：在SerDes已有布局的国产公司，背后往往难以离开海外大厂的身影。
SerDes国产替代被提上日程的一个重要因素在于，国内市场需求爆发明显，而芯片设计市场却主要由国外厂商主导。
据此前高工智能汽车的报道，未来，每辆汽车配备至少20颗SerDes芯片。目前市场上一个摄像头链路（含收发两端）所用车载SerDes芯片的价格大约是4-6美元，而一个显示屏链路所用车载SerDes价格在8-12美金左右，平均每辆车所需的SerDes芯片价值大约是80-120美元左右。这是一个体量极大的市场。
面对下一轮的高需求增长，如果仍然维持过去的供应关系，很难保证不会再次踏上“缺芯”的老路，即便如此，飞速增长的昂贵售价也是各家需要考虑的重要因素。
再加上国内厂商尤其是新能源汽车玩家迭代速度较快，也在倒逼更高芯片速率、更强自主性的供应链。基于此，SerDes芯片制造的本土化成为必然趋势。
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。
高端ADC芯片的性能提升决定了整个SerDes行业发展的步伐。美国等西方国家都对高端ADC芯片的出口进行了严格管制，禁运范围主要是精度超过8位1.3Gsps以及16位以上速度超过65MSPS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。
所以，对于国内厂商来说，要想做出能比得上国际一流水平的SerDes芯片，重点要放在锁相环优化和设计上。锁相环的核心功能是锁定输入信号的相位和频率，产生一个与输入信号同相位和固定频率的输出信号。
能做好这一环节的国内人才少之又少，中国大陆在这一领域也很难招到高手，以致于部分厂商不仅极为珍惜相关领域的大牛，甚至还不遗余力“内斗”，避免人才流入其它地方。
一个好的SerDes芯片创业公司，必须集齐在ADC、PLL、DSP等模拟芯片设计上的高手团队，同时也得懂点指令集架构，并且花时间反复进行参数调试，才能实现技术突破。
这一点是部分国内厂商的软肋，也是整个国产替代过程中难以打折扣的前期准备。
03
国内车市迭代催生车载SerDes更新
在汽车上，由于具备高速率、低延迟、低功耗等特点，SerDes有广泛的应用空间，主要用于车载摄像头、传感器和显示系统之间的数据传输。
SerDes尚未流行之前，传统汽车使用的是CAN总线为主、Lin总线为辅组成的车载内部通信网络，但是数据传输、传输带宽、稳定性都比较有限。
新车型如蔚来ET7、极氪001等的发布，展示了乘用车搭载更多数量、更高质量摄像头的趋势。
据测算，一颗800万像素摄像头在高速无损无延迟传输的情况下，每秒钟产生的数据量就高达5.75Gbps，在这种情形下，传统的CAN/LIN总线很难满足需求。
此外，随着智能驾驶的发展，汽车电子系统越来越复杂，数据传输量大幅增加，各种传感器和控制单元都需要实时传输大量数据，除了图像，还有雷达数据和车辆信息。
在输入端产品不断迭代得更清、更远、更广的同时，背后无损无延时的传输“视觉神经”以及高速计算的“大脑”就显得尤为重要。
基于此，SerDes技术逐渐被引入车端，用于从摄像头到ECU之间的长距离数据传输，以实现高带宽和低延迟，确保实时和可靠。
当前全球智能电动车领域引领者特斯拉以及全球半导体领域巨头英伟达，均在其各自高阶产品中使用了车载 SerDes 芯片，自动驾驶级别越高，所使用的数量越多，而摄像头和显示器分辨率越高，SerDes芯片的售价也越高。
据业内人士，一辆车如果有5颗摄像头，就至少需要配置10+颗SerDes芯片，平均每辆车需要15-30颗SerDes。一颗金额在1-5美金，平均3美金左右，所以每辆车大概需要配置约100美金的SerDes芯片（其中SerDes厂商利润可能在20美金左右）。
除了主驱动，随着车内信息显示方式和人机交互方式的革新，以及车载信息娱乐需求的不断提升，座舱屏幕数量和分辨率均呈现快速增长，SerDes 也被用于车机向座舱屏幕的大带宽数据传输，以及域控制器之间的高速实时数据传输。
据盖世汽车研究院分析，2023年全球车载 SerDes 芯片市场规模已达到数十亿美元，未来十年，这一市场将朝着百亿美元规模进发。
不过，值得注意的是，当前汽车应用中使用的SerDes解决方案都是专用的，每家都有自己的协议。这意味着，一旦使用了某家的方案，未来的平台更新升级存在严重的依赖性，主机厂很有可能丧失部分价格谈判权。
基于此，主机厂未来很有可能加强对关键芯片的集中采购和集中终端管理，来降低在SerDes芯片上的花费成本。
04
车载SerDes主要厂商盘点
至少目前来看，车载SerDes对传输速率的追求并不高。
在技术实现上，一般采用40nm或28nm的芯片制程，通信速率在3Gbps到12Gbps之间，6-8Gbps已经可以满足大部分车载SerDes的需求。
不过随着智能驾驶技术的进步和摄像头、车内屏幕和娱乐设施的升级，有相关专业人士预计到2027年/2028年，市场上将会出现24Gbps车载SerDes产品。
国内新能源造车虽然走在世界的前列，但是低速率的车载SerDes芯片这块，海外厂商还是占据当前的主导位置。
据QYResearch，全球车载SerDes芯片第一梯队的供应商为美信半导体（Maxim），德州仪器，这两家公司2023年占据了92%的市场份额；第二梯队包括Inova Semiconductors、Sony Semiconductor和ROHM Semiconductor等共占有约6%的市场份额。
图1 全球车载SerDes芯片的主要参与者和市场份额情况
与海外成熟的市场体系相对照的，是国内各相关从业者的心有不甘。
在拥有更大体量市场的情况下，国内理应伴生一个更加全面的产业链，也应该分到更多的蛋糕。恰逢美国的贸易壁垒越来越高，车载SerDes芯片设计领域开始迎来一场创业潮。
近几年，国内已经有超20家芯片厂商跻身车载SerDes领域，同时蔚来、广汽、长安等车企以及相关资本也在持续加码该赛道。
尽管国内技术起步较晚，当前竞争同样非常激烈，目前主要参与者包括：
1）仁芯科技，成立于2022年，创始团队来自高通、Synopsys和通用汽车等国际头部企业。公司首颗22nm高性能车载SerDes芯片产品回片已点亮量产，支持1.6bps-16Gbps的传输速率，速率和工艺目前领先同行一至二代。
2）瑞发科，成立于2009年，团队来自清华大学，领军人物王元龙拥有超过20年的ASIC芯片设计及高速模拟和混合电路架构经验。公司推出支持单通道正向传输速率从2Gbps到12.8Gbps的车载SerDes芯片。全球唯二的量产超过12G PAM4车载SerDes的企业。
3）锐泰微，成立于2021年，创始团队来自ADI、MAXIM和Marvell等企业，专注于车载SerDes技术的开发。公司推出了基于自主研发SerDes协议和IP的12Gbps车载SerDes产品，预计在2024年底实现量产。
4）景略半导体，成立于2009年，由前Marvell核心成员组成，领军人物何润生曾是千兆以太网物理层芯片的系统架构总设计师。公司推出中国首个基于ASA协议的车载SerDes产品，支持通讯速率覆盖2-16Gbps和30米通讯距离，产品计划在2024年底量产。
5）慷智，成立于2017年，由前海思美国IC Lab首席多媒体科学家刘文军创立，团队成员来自TI、NXP等顶级芯片公司。其第一代车规级芯片已成功量产，累计出货近百万颗。第二代产品在速率上有显著提升，最高可达6Gbps。
6）英纳微，成立于2022年，团队几乎全部来自Marvell，由前Marvell技术专家张海青领衔。公司目前开发了最高支持12.8Gbps速率的车载SerDes产品。
05
尾声
无论是车载SerDes芯片的商业前景爆火，还是数据中心对高速SerDes芯片的需求激增，两大背景尤为明显。
一方面，国内车市、AI、大模型迭代迅速，在已有市场需求的基础上，工具性的辅助显得至关重要。国内市场体量优势正在延伸至相关供应链，催生更多国产企业加入。
另一方面，经济全球化的后半程，美国却开始在高端供应链上逐渐加高壁垒，这相应倒逼了国内供应链创业潮的产生。经历过上一轮“缺芯”困境的厂商，几乎都在着手分散风险，也愿意为新兴国产厂商提供试水的机会。
作为一个门槛相对较高的领域，发展初期的各家厂商还处在对已有知识的吸收、消化、创新阶段，区位差距没有太过明显，市场格局后续变化预计较大。
值得警惕的是避免未成体系化前的内斗，在相应人才、市场份额、技术环节上枪口抬高一尺，彼此多留一些机会。
集中度如此之高的SerDes市场，需要更多的中国力量。