車載SerDes芯片的定義

車載SerDes芯片是一種在汽車電子系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用的芯片，其中SerDes是Serializer（串行器）和Deserializer（解串器）的簡稱。它實際上包括加串芯片（Serializer）和解串芯片（Deserializer），屬于套片。

其主要功能是把高速數(shù)據(jù)從車內(nèi)的一個位置傳輸?shù)搅硪粋€位置。例如在汽車的眾多應(yīng)用場景中，它可以把車前的攝像頭或雷達采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺匦酒?，也能夠?qū)⒅骺匦酒膬?nèi)容傳輸?shù)今{乘員座位處的顯示屏進行顯示。

在SerDes流行之前，車載芯片之間是通過系統(tǒng)同步或源同步并行接口來傳輸數(shù)據(jù)的。而SerDes芯片的出現(xiàn)帶來了許多優(yōu)勢，如減少布線沖突，具有抗噪聲、抗干擾能力強、降低開關(guān)噪聲，擴展能力強，更低的功耗和封裝成本等優(yōu)勢。

從傳輸速率角度看，車載應(yīng)用的SerDes產(chǎn)品車端基本在2Gb/s以上，雖然相比通信用SerDes（已經(jīng)達到100 - 200Gb/s）速率較低，但車載應(yīng)用更多的是對整體產(chǎn)品的可靠、穩(wěn)定、安全提出了新的要求，包括抗干擾性能、可靠性、低功耗、低延遲和高帶寬以及靈活性和可擴展性等要求。

補充：車載SerDes芯片與其他相關(guān)概念的比較

• 與傳統(tǒng)并行接口芯片對比：傳統(tǒng)的車載芯片采用系統(tǒng)同步或源同步并行接口傳輸數(shù)據(jù)，這種方式在面對日益復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)時存在諸多問題。例如，并行接口需要更多的布線，容易產(chǎn)生布線沖突，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。而車載SerDes芯片將多個并行數(shù)據(jù)信號拆分為較小的數(shù)據(jù)塊，并以串行方式進行傳輸，大大減少了傳輸線的數(shù)量，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本，同時提高了傳輸速度和可靠性。

• 與汽車以太網(wǎng)的關(guān)系：在整車電子架構(gòu)集中化趨勢愈發(fā)明確的當下，高帶寬數(shù)據(jù)傳輸需求成為下一代整車電子架構(gòu)的剛需。汽車以太網(wǎng)是目前市場的主流選擇，但SerDes (ASA)、SerDes (MIPI A - PHY)也被不少企業(yè)作為選擇方案。汽車以太網(wǎng)適合一些網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用，而SerDes在面向ADAS多傳感器的數(shù)據(jù)連接（非對稱數(shù)據(jù)點對點）方面有其獨特的優(yōu)勢，例如寶馬集團就認為SerDes是必要的和正確的技術(shù)，可用于傳感器、顯示屏與域控制器的數(shù)據(jù)交互，其帶寬能力在不同的標準下有所不同，如SerDes (ASA)可以提供3.6到13Gbps的帶寬能力，SerDes (MIPI A - PHY)則可以提升至16Gbps以上。

車載SerDes芯片的工作原理

SerDes是一種高速串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其工作原理類似于書籍翻頁：將一本厚重的書分解成一頁一頁的內(nèi)容，依次翻閱并重新組合。

具體來說，SerDes將多個并行數(shù)據(jù)信號拆分為較小的數(shù)據(jù)塊，并以串行方式進行傳輸，然后在接收端將這些數(shù)據(jù)塊重新組合成完整的并行數(shù)據(jù)。

從結(jié)構(gòu)上看，SerDes主要包括三個模塊：PLL（Phase Locked Loop，鎖相環(huán)）模塊、發(fā)送模塊Tx和接收模塊Rx。發(fā)送模塊包括編碼器、驅(qū)動電路和FFE（Feed - Forward Equalizer）均衡器，用于將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行信號并進行驅(qū)動；接收模塊包含線性均衡器、解碼器和接收電路，用于接收串行信號并將其恢復(fù)為并行數(shù)據(jù)。

在傳輸過程中，SerDes信道內(nèi)只傳輸串行數(shù)據(jù)，而不傳輸時鐘信號，可以有效避免高帶寬時鐘信號偏移的問題。并且，SerDes可分為不同的架構(gòu)協(xié)議，其中常被業(yè)界稱為LVDS（Low Voltage Differential Signal）的接口是SerDes中最常用的硬線接口，具有高速率（Gbps級）、低延遲、低功耗等特點，主要用于傳輸攝像頭和Display視頻信號，從而被廣泛應(yīng)用在電信、消費類電子產(chǎn)品、數(shù)據(jù)中心和云計算等領(lǐng)域，在車載領(lǐng)域也被用于攝像頭到ECU之間的長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)葓鼍啊?/p>

補充：不同模塊在工作原理中的作用

• PLL模塊：PLL（鎖相環(huán)）模塊在SerDes芯片的工作中起到了至關(guān)重要的作用。它主要用于產(chǎn)生穩(wěn)定的時鐘信號，這個時鐘信號對于整個數(shù)據(jù)傳輸過程的準確性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。在高速串行數(shù)據(jù)傳輸中，時鐘信號的穩(wěn)定性直接影響到數(shù)據(jù)的采樣和恢復(fù)。PLL模塊能夠根據(jù)輸入信號的頻率和相位，生成與輸入信號同步的本地時鐘信號，并且能夠?qū)r鐘信號進行倍頻或分頻操作，以滿足不同的傳輸需求。例如，當需要提高數(shù)據(jù)傳輸速率時，PLL模塊可以將時鐘信號倍頻，從而使得發(fā)送模塊能夠以更高的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)，在接收端，PLL模塊也能夠為接收模塊提供合適的時鐘信號，以便準確地恢復(fù)出原始的并行數(shù)據(jù)。

• 發(fā)送模塊Tx：發(fā)送模塊Tx中的編碼器負責將原始的并行數(shù)據(jù)按照一定的編碼規(guī)則進行編碼，將其轉(zhuǎn)換為適合串行傳輸?shù)母袷健＞幋a的目的是為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托?，例如通過增加冗余信息來檢測和糾正傳輸過程中的錯誤。驅(qū)動電路則將編碼后的信號進行放大和整形，使其能夠在傳輸介質(zhì)（如銅線或光纜）上進行有效的傳輸。FFE（Feed - Forward Equalizer）均衡器的作用是對信號進行預(yù)加重處理，以補償信號在傳輸過程中由于高頻衰減而產(chǎn)生的失真。在高速串行數(shù)據(jù)傳輸中，信號的高頻分量往往衰減得更快，導致信號的失真，F(xiàn)FE均衡器通過增強信號的高頻分量，使得接收端能夠接收到更準確的信號。

• 接收模塊Rx：接收模塊Rx中的線性均衡器主要用于對接收的信號進行均衡處理，以補償信號在傳輸過程中的失真。由于信號在傳輸過程中會受到各種因素的影響，如傳輸介質(zhì)的損耗、電磁干擾等，導致信號的幅度和相位發(fā)生變化，線性均衡器通過調(diào)整信號的幅度和相位，使得信號能夠恢復(fù)到接近原始發(fā)送的狀態(tài)。解碼器則負責將接收到的串行信號按照與發(fā)送端相反的編碼規(guī)則進行解碼，將其還原為原始的并行數(shù)據(jù)。接收電路最后將解碼后的并行數(shù)據(jù)進行處理，如進行數(shù)據(jù)緩存、錯誤檢測等操作，以確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

車載SerDes技術(shù)在汽車的多個系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用場景。

一、攝像頭系統(tǒng)

在自動駕駛和高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）中，攝像頭起著至關(guān)重要的作用，而SerDes技術(shù)用于將車載攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)高速傳輸至中央處理單元，以實現(xiàn)實時圖像處理和分析。隨著汽車對安全性和智能化的要求不斷提高，攝像頭的數(shù)量和分辨率也在不斷增加，這就需要高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，車載SerDes芯片正好滿足這一需求。例如，現(xiàn)代汽車可能配備多個攝像頭用于環(huán)視、前視、后視等不同功能，這些攝像頭產(chǎn)生的大量視頻數(shù)據(jù)需要及時、準確地傳輸?shù)较嚓P(guān)的處理單元，以便對車輛周圍的環(huán)境進行準確的感知和判斷。

二、雷達系統(tǒng)

在汽車的雷達系統(tǒng)中，無論是毫米波雷達還是激光雷達，SerDes用于將雷達傳感器的數(shù)據(jù)快速傳輸至計算單元，提升車輛對周圍環(huán)境的感知能力。雷達傳感器可以檢測車輛周圍的物體距離、速度等信息，這些數(shù)據(jù)對于自動駕駛、防撞預(yù)警等功能至關(guān)重要。車載SerDes芯片能夠確保這些數(shù)據(jù)以低延遲、高帶寬的方式傳輸，從而使車輛能夠及時做出響應(yīng)。例如，在自適應(yīng)巡航控制功能中，雷達系統(tǒng)需要不斷地將前方車輛的距離和速度信息傳輸給車輛的控制系統(tǒng)，車載SerDes芯片可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和準確性，確保車輛能夠根據(jù)這些信息自動調(diào)整車速，保持安全的跟車距離。

三、顯示系統(tǒng)

將高分辨率視頻信號從主控芯片傳輸至儀表盤、后視鏡顯示器、中控顯示屏等是車載SerDes芯片的另一個重要應(yīng)用場景。駕駛員需要從這些顯示器上獲取各種信息，如車速、導航信息、車輛狀態(tài)等，清晰、準確的顯示對于駕駛安全至關(guān)重要。SerDes芯片能夠以高速率、低延遲的方式傳輸視頻信號，保證顯示內(nèi)容的及時性和清晰度。例如，在智能座艙的概念下，中控顯示屏可能需要顯示高清的多媒體內(nèi)容、車輛信息以及與手機等設(shè)備的互聯(lián)信息，車載SerDes芯片可以滿足這些高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，確保顯示效果的流暢性和清晰度。

補充：新興應(yīng)用場景及未來發(fā)展方向

• 新興應(yīng)用場景

• 車 - 車（V2V）和車 - 基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）通信：隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，車 - 車（V2V）和車 - 基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）通信變得越來越重要。車載SerDes芯片可以在這些通信場景中發(fā)揮作用，用于傳輸車輛與車輛之間、車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施（如交通信號燈、路邊傳感器等）之間的高速數(shù)據(jù)。例如，車輛可以通過V2I通信從交通信號燈獲取實時的交通信號狀態(tài)和配時信息，從而優(yōu)化行駛路線和速度；在V2V通信中，車輛可以互相交換位置、速度、行駛意圖等信息，提高道路安全性和交通效率。雖然目前這些應(yīng)用還處于發(fā)展階段，但車載SerDes芯片的高速數(shù)據(jù)傳輸特性使其具有很大的應(yīng)用潛力。

• 車內(nèi)娛樂系統(tǒng)升級：現(xiàn)代消費者對車內(nèi)娛樂體驗的要求不斷提高，如高清視頻播放、虛擬現(xiàn)實（VR）/增強現(xiàn)實（AR）體驗等。車載SerDes芯片可以為這些高端娛樂應(yīng)用提供高速的數(shù)據(jù)傳輸支持，將高質(zhì)量的音頻和視頻內(nèi)容從存儲設(shè)備或流媒體源傳輸?shù)杰噧?nèi)的娛樂設(shè)備（如后排娛樂顯示屏、頭戴式顯示設(shè)備等）。例如，在支持VR游戲的車內(nèi)娛樂系統(tǒng)中，需要大量的實時數(shù)據(jù)傳輸來保證游戲的流暢性和沉浸感，車載SerDes芯片能夠滿足這種高帶寬、低延遲的傳輸要求。

• 未來發(fā)展方向

• 與更多傳感器的融合：隨著汽車智能化程度的進一步提高，未來汽車將配備更多種類的傳感器，如生物識別傳感器（用于駕駛員狀態(tài)監(jiān)測）、環(huán)境傳感器（如空氣質(zhì)量傳感器、濕度傳感器等）等。車載SerDes芯片將需要與這些新的傳感器進行集成，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸和融合處理。例如，生物識別傳感器采集的駕駛員生理數(shù)據(jù)（如心率、疲勞狀態(tài)等）可以與其他車輛數(shù)據(jù)（如車速、路況等）一起傳輸?shù)杰囕v的控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)更加個性化和智能化的駕駛輔助功能。

• 支持更高的分辨率和幀率：無論是攝像頭還是顯示屏，未來都將朝著更高的分辨率和幀率發(fā)展。車載SerDes芯片需要不斷提升自身的性能，以滿足這些設(shè)備對于數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬的更高要求。例如，8K甚至更高分辨率的車載攝像頭和顯示屏將成為未來的發(fā)展趨勢，車載SerDes芯片需要能夠以足夠高的速率傳輸這些高分辨率圖像和視頻數(shù)據(jù)，確保圖像的清晰和流暢顯示。

車載SerDes芯片的主要品牌

在車載SerDes芯片領(lǐng)域，有多個知名品牌。

一、德州儀器（TI）

德州儀器（TI）是一家在半導體領(lǐng)域具有廣泛影響力的公司，其推出的FPD - Link系列車載SerDes芯片在市場上占據(jù)重要地位。TI的車載SerDes芯片解決方案在全球車載顯示SerDes與車載攝像頭SerDes市場中擁有較高的市場份額，與眾多汽車制造商和供應(yīng)商有著廣泛的合作關(guān)系。其產(chǎn)品以性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟而著稱，能夠滿足汽車電子系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咭?，例如在抗干擾性能、可靠性、低功耗等方面都有出色的表現(xiàn)。

二、美信半導體（Maxim）

美信半導體（Maxim）的GMSL系列車載SerDes芯片也是市場上常用的解決方案之一。美信半導體在半導體行業(yè)也擁有深厚的技術(shù)積累和豐富的產(chǎn)品線，其GMSL系列產(chǎn)品在車載攝像頭和顯示等應(yīng)用場景中被廣泛采用。該公司的車載SerDes芯片在數(shù)據(jù)傳輸速率、信號完整性等方面表現(xiàn)優(yōu)秀，并且能夠適應(yīng)復(fù)雜的車載環(huán)境要求，與TI公司一起占據(jù)了全球車載顯示SerDes與車載攝像頭SerDes市場的95%左右，在行業(yè)內(nèi)具有很強的競爭力。

三、慷智集成電路（上海）有限公司（AIM）

慷智集成電路（上海）有限公司（AIM）推出的AHDL車載SerDes芯片是國產(chǎn)車載SerDes芯片的代表之一。隨著中國本土車載SerDes供應(yīng)商的崛起，慷智受到了小米集團、合創(chuàng)資本等產(chǎn)業(yè)資本的看好。其產(chǎn)品在滿足國內(nèi)汽車制造商對于車載SerDes芯片需求的同時，也在逐步提升在國際市場上的競爭力，為打破國外品牌在車載SerDes芯片市場的壟斷做出了貢獻。

四、Inova Semiconductors

Inova Semiconductors的APIX車載SerDes芯片也是行業(yè)內(nèi)的重要產(chǎn)品之一。該公司在車載SerDes芯片技術(shù)研發(fā)方面投入較大，其APIX產(chǎn)品在汽車電子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸方面有著獨特的優(yōu)勢，例如在特定的應(yīng)用場景下能夠提供更高的帶寬或者更低的延遲，滿足一些對數(shù)據(jù)傳輸要求較為苛刻的汽車電子設(shè)備的需求。

五、羅姆（Rohm）

羅姆（Rohm）的Clockless Link車載SerDes芯片在市場上也有一定的份額。羅姆在半導體元器件制造方面具有豐富的經(jīng)驗，其Clockless Link產(chǎn)品在車載數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域能夠提供可靠的解決方案，在一些對成本、性能和可靠性有綜合要求的汽車電子應(yīng)用場景中得到了應(yīng)用。

補充：各品牌在市場競爭中的優(yōu)劣勢

• 德州儀器（TI）和美信半導體（Maxim）

• 私有協(xié)議限制：TI和美信半導體采用的是私有標準（私標），這意味著他們的加串芯片和解串芯片必須使用同一家公司的芯片。這種私有協(xié)議在一定程度上限制了汽車制造商的選擇，并且當汽車制造商想要更換供應(yīng)商或者進行平臺升級時，可能會面臨較大的困難，容易形成對這兩家公司的依賴。

• 面臨公標產(chǎn)品競爭壓力：隨著公有標準（公標）的發(fā)展，如ASA聯(lián)盟發(fā)布的ASA標準和MIPI組織發(fā)布的A - PHY標準等，由多個企業(yè)聯(lián)合制定的公標具有開放性和通用性的優(yōu)勢。雖然目前公標產(chǎn)品尚未完全普及，但在未來的發(fā)展趨勢下，TI和美信半導體可能會面臨來自公標產(chǎn)品的競爭壓力。

• 技術(shù)成熟度高：這兩家公司在半導體行業(yè)歷史悠久，擁有大量的專利技術(shù)和豐富的研發(fā)經(jīng)驗。他們的車載SerDes芯片產(chǎn)品經(jīng)過了長時間的研發(fā)和市場驗證，在技術(shù)上非常成熟，能夠穩(wěn)定地滿足汽車電子系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N要求。

• 市場份額大：TI和美信半導體憑借其早期進入市場的優(yōu)勢以及優(yōu)秀的產(chǎn)品性能，占據(jù)了全球車載顯示SerDes與車載攝像頭SerDes市場的95%左右。這使得他們在與汽車制造商和供應(yīng)商的合作中具有很強的議價能力，并且能夠通過大規(guī)模生產(chǎn)降低成本。

• 生態(tài)系統(tǒng)完善：由于市場份額大，與他們合作的上下游企業(yè)眾多，形成了完善的生態(tài)系統(tǒng)。例如，有大量的汽車制造商習慣使用他們的產(chǎn)品，同時也有眾多的供應(yīng)商為其提供配套的技術(shù)支持和服務(wù)，這進一步鞏固了他們的市場地位。

• 優(yōu)勢：

• 劣勢：

• 慷智集成電路（上海）有限公司（AIM）等國產(chǎn)供應(yīng)商

• 技術(shù)起步晚：相比TI和美信半導體等國際巨頭，國內(nèi)的車載SerDes芯片供應(yīng)商技術(shù)起步較晚，在半導體產(chǎn)業(yè)制備工藝等方面還存在一定的差距。這可能導致其產(chǎn)品在性能、可靠性等方面暫時不如國外品牌，需要花費更多的時間和精力進行技術(shù)追趕。

• 品牌影響力較弱：在國際市場上，國產(chǎn)車載SerDes芯片品牌的知名度和影響力相對較低，這可能會影響其在國際市場的拓展，尤其是在與國際知名汽車制造商合作時，可能會面臨信任度不高的問題。

• 國產(chǎn)替代潛力大：隨著國內(nèi)汽車市場的不斷發(fā)展，對于國產(chǎn)車載SerDes芯片的需求也在增加。國產(chǎn)供應(yīng)商如慷智等在滿足國內(nèi)汽車制造商對于成本、定制化服務(wù)等方面具有一定的優(yōu)勢，并且能夠得到國內(nèi)產(chǎn)業(yè)資本的支持，有利于其產(chǎn)品的研發(fā)和市場推廣。

• 政策支持：在國家大力推動半導體產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展的政策背景下，國產(chǎn)車載SerDes芯片供應(yīng)商能夠享受到相關(guān)的政策優(yōu)惠和扶持，這有助于他們在技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)制造等方面的發(fā)展，縮小與國外品牌的差距。

• 優(yōu)勢：

• 劣勢：

車載SerDes芯片的發(fā)展趨勢

一、標準趨向統(tǒng)一化

目前車載SerDes芯片存在私有標準（私標）和公有標準（公標）之分。像TI、ADI等企業(yè)專用的標準為私標，而由ASA和MIPI等組織牽頭制定的是公標，如ASA聯(lián)盟發(fā)布的ASA標準、MIPI組織發(fā)布的A - PHY標準以及中國汽標委發(fā)布的HSMT標準等。

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，公有標準的發(fā)展趨勢愈發(fā)明顯。車廠有充足的動力打破私有協(xié)議主導的市場格局，因為私標存在加串芯片和解串芯片必須使用同一家公司的芯片的限制，使得汽車制造商在選擇和升級產(chǎn)品時受到束縛。而公有標準生態(tài)正處于起步階段，一旦進入拐點會加速成熟，五年內(nèi)有機會成為主流技術(shù)路線。雖然目前ASA標準發(fā)展速度較慢，但從國內(nèi)情況看，主要競爭體現(xiàn)在HSMT和M

車載芯片封裝清洗介紹

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

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