要說汽車電子最近哪個領域競爭非常火熱，那一定是汽車SerDes領域。
從NXP以2.4億美元收購Aviva Link強化車載SerDes布局，到Microchip完成對總部位于韓國首爾的VSI Co. Ltd.的收購，再到ADI推出兼容以太網的GMSLE標準。可以說，廠商都摩拳擦掌，加速改變市場競爭格局。
反觀國內，則正通過特色的HSMT標準，競逐全球。最近，就有三家中國廠商推出了基于HSMT標準的汽車SerDes芯片，他們分別是——納芯微、瑞發科和首傳微。
無論從參數，還是從產品推出速度上來看，HSMT具備很強的優勢。“汽車開發圈”相信，在中國市場，HSMT會是未來。
汽車SerDes到底是啥
要想搞清楚納芯微、瑞發科和首傳微三家產品，首先要搞清楚汽車SerDes的概念和現狀。
SerDes是SERializer（串行器）和DESerializer（解串器）組合在一起的簡稱，是一種高速串行數據傳輸技術。這項技術早在電信、消費類電子、數據中心領域有所應用，同時在FPGA中它也已經基本成為標配，速率也達到了100～200Gb/s的水平。
SerDes的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容，依次翻閱并重新組合。SerDes將多個并行數據信號拆分為較小的數據塊，并以串行方式進行傳輸，然后在接收端將這些數據塊重新組合成完整的并行數據。
近年來，隨著新能源汽車對攝像頭的廣泛應用，SerDes技術被引入車端，比如車載攝像頭到ADAS域控制器/座艙域控制器到車載顯示屏幕的長距離、實時數據傳輸。其在視頻傳輸應用中具備速率高、延遲低、功耗低、抗噪聲能力強、可擴展性強等優勢，同時支持HDMI、LVDS、MIPI CSI/DSI等多種數據的傳輸。因為主要用在汽車攝像頭領域，所以偶爾也會被業界稱為攝像頭SerDes。
數據顯示，蔚來ET7、極氪001等車型平均配備10余顆攝像頭，L2/L3級智能車需要8~16顆串行器和2~4顆解串器。汽車SerDes市場規模龐大，去年全球市場超過100億人民幣，且增長迅速。預計到2025年，中國汽車銷量預計達到3000萬輛，Serdes芯片數量有望達到14顆/車。
從攝像頭到顯示器SerDes芯片為各種路徑提供通信接口
與數據中心的SerDes不同，汽車SerDes速率會略低一些，主流為6~8Gb/s左右，未來向12Gb/s（HSMT）、24Gbps（PAM4調制）、32Gbps（MIPI A-PHY）升級。這樣來看，汽車SerDes的技術迭代可以參考數據中心，甚至可以重走一邊數據中心的老路。當然，汽車顯示屏像素基本為4K，所以也不需要過高的傳輸速率，因此大家迭代并沒有那么激進。
此外，值得注意的是，在汽車電子系統內，SerDes需要嚴格匹配協議和速率，由于協議兼容性問題，串行器和解串器通常在同一品牌選型，并成對使用。
SerDes私有和公有之戰
目前，汽車SerDes分為兩個派別，一派是私有協議，一派是公有協議，兩派都各有特點：
首先，私有協議方面，誕生相對較早，技術水平很高，在全球車載顯示SerDes與車載攝像頭SerDes市場具有極強的統治力。雖然性能很好，可靠性也極高，不過相對的，這種方案本質上不公開、不互聯互通，想要實現組件之間的搭配使用，必須采用統一的芯片供應商的方案。如果SerDes方案使用了廠商A的產品，搭配的sensor端就不能使用別的廠商的方案。
主流的解決方案主要包括德州儀器的FPD-Link、ADI（美信）的 GMSL、Inova Semiconductors的APIX、羅姆的Clockless Link、索尼半導體的GVIF等。國內的一家企業慷智（AIM）也推出了自研的協議Automotive High Definition Link（AHDL）。此外，值得注意的是，針對不互通的問題，ADI最近推出了兼容以太網的GMSLE，這意味著以太網已經成為攝像頭SerDes的一條重要路線。
其次，公有協議方面，都是近幾年才出現的。目的就是為了建立一個更為開放的生態，標準化將使組件供應商、一級供應商和OEM 能夠專注于創新，同時也為他們在更大的生態系統中提供更多的選擇、可擴展性和互操作性。
目前公有協議分為三種流派：國際的MIPI A-PHY、ASA和中國的HSMT。
當市場上出現不同的標準，競爭是不可避免的。有意思的是，實際上無論是ADI還是TI都是ASA和MIPI聯盟成員，他們也在迎接開放的未來。所以說，開放或許已是汽車SerDes的大勢所趨。
細說三種公有協議
那么從底層來看，三種協議都有什么特性？
1. MIPI A-PHY
2018年，MIPI AWG（Automotive Working Group）成立，旨在引入名為MASS（MIPI Automotive SERDES Standard）的通用通信框架鋪平道路。2020年，MIPI聯盟發布了MIPI A-PHY v1.0，這是第一個汽車長距離串行器/解串器（SerDes）物理層接口規范，單通道速率達到16Gbps，并具備擴展至48Gbps的潛力。2024年9月，MIPI聯盟發布MIPI A-PHY v2.0，將單通道上的最大可用下行鏈路數據速率從16Gbps)提高一倍至32 Gbps，并增加了一個額外的上行鏈路設備，速度提高了八倍，最高支持1.6 Gbps。MIPI A-PHY陣營的參與者包括寶馬、豐田、博世、電裝、采埃孚、英特爾、微軟、松下、高通等。
從物理層來看，MIPI A-PHY采用PAM4/PAM8/PAM16多種調制方式，其中PAM16能夠實現高達32Gbps的傳輸速率；支持最長15米的同軸電纜傳輸；依賴自適應均衡和物理層重傳來應對信號傳輸過程中的干擾；支持單線供電（PoC）；此外，PHY依賴7nm以下先進制程，可能會帶來功耗和成本增加，進而影響A-PHY在中低端車型中的應用。
從協議層來看，MIPI A-PHY原生支持CSI-2和DSI-2協議；支持菊花鏈拓撲；端到端延遲小于2ms；滿足ISO 26262 ASIL-B/D標準；提供基礎鏈路監控功能，能夠實時監測鏈路的狀態。
MIPI A-PHY代表玩家包括Valens（2006年成立于以色列，首家量產A-PHY芯片的廠商，VA7000系列已有三家歐洲頭部整車廠和Mobileye選用）、芯熾科技（2019年8月成立于上海，目前芯熾科技與Valens公司已實現物理層互通）、矽力杰（SA89717/SA89712/SA89724/SA89722）、首傳微（2021年3月成立于蘇州，率先發布 PAM4 8Gbps A-PHY套片VL7717S與四路解串器VL7724S）。
2. ASA
2019年，寶馬、福特、大陸集團、博通、Fraunhofer IIS、NXP、Marvell和Microchip、沃爾沃作為創始成員，建立了汽車SerDes聯盟，聯合國際知名車載產品供應商為成員，制定和發布了ASA Motion Link （ASA-ML）通信協議，以推動不同芯片廠家的SerDes產品的互聯互通。
2024年4月，ASA聯盟最新發布的“ASA Motion Link”收發器規范v2.0，成為全球首先在協議細節中明確定義了與IEEE 802.3MAC、協議子層（Reconciliation Sublayer）和媒體獨立接口（Media-Independent Interface---xMII）的SerDes協議標準。ASA陣營擁有超過150個成員，知名會員包括Aptiv、電裝、Ficosa、富士康、通用汽車、兆易創新、華為、現代汽車、英飛凌、英特爾、LG、聯發科、Mobileye、OVT、安森美、高通、瑞昱、三星、Stellantis、意法半導體、法雷奧、Vector、小鵬汽車、ZF、德州儀器。
ASA 2.0又被稱為ASA-MLE（Automotive SerDes Alliance Motion Link Ethernet ) ，強調了對于非對稱以太網通信的支持，通過在每個方向允許不同的數據速率來優化數據傳輸。ASA 2.0僅定義物理層，上層利用現有以太網標準。
非對稱以太網對視頻流和控制信號等應用特別有用，因為發送和接收節點之間的數據要求不同。ASA-MLE對區域架構的支持通過集中計算資源并在車輛中更高效地分配數據，降低了車輛線束的復雜性、重量和成本。
值得注意的是，ASA-ML 使用時分雙工（TDD），該技術允許通過單個物理鏈路在兩個方向（下游和上游）進行高效的數據傳輸，從而減少對單獨電線的需求和功耗。此外，ASA 還與 MIPI、Vesa和HDMI標準機構建立了聯絡合作伙伴關系，因此為這些封裝協議提供支持。
目前，至少有10家半導體供應商已經或即將提供ASA-ML產品。這些公司是AVIVA Links（已被NXP收購）、Broadcom、景略半導體、仁芯科技.、OMNIVISION、Realtek、ROHM（羅姆）、Silicon Auto、索尼半導體、Sparq Semiconductor和Microchip旗下公司VSI。
3. HSMT
2020年2月汽標委網聯工作組啟動了《車載有線高速媒體傳輸系統技術要求及試驗方法》的起草工作。中國信息通信研究院和中國第一汽車集團有限公司作為牽頭單位，積極聯合進行本標準起草。踴躍參與這項工作的還有中國汽車行業的主機廠、供應商和芯片廠商等23家企業。2021年9月，工信部正式立項并下發標準任務，目前已經形成標準草案，名稱為《車載有線高速媒體傳輸系統技術要求及試驗方法》，英文為 Technical Requirements and Test Methods of Automotive Wired High-Speed Media Transmission System，簡稱HSMT。
HSMT生態系統由國內汽標委、中國信通院、一汽等機構和企業主導建設，這些單位在汽車標準制定、技術研發和市場推廣方面具備深厚積累。通過聯合瑞發科、納芯微等23家產業鏈企業，HSMT形成了“標準-芯片-測試”的閉環生態體系，既保障了技術的標準化實施，也為國內企業創造了有利的發展環境。
相比ASA和MIPI A-PHY，中國HSMT標準支持強大的前向糾錯編碼（FEC）和物理層重傳協議。為了保證車載復雜環境中的傳輸穩定性和可靠性，HSMT在抗脈沖干擾、大電流注入、ESD 物理層方面都有針對性設計。因此HSMT在標準協議上極大地提升了芯片的抗干擾性能，更適應車載的復雜環境。
從物理層來看，HSMT采用NRZ（2~8Gbps）和PAM4（6.4~12.8Gbps）兩種調制方式，使得HSMT能夠在不同的速率需求下靈活切換；插損補償能力達到了30dB@3GHz，這一能力使得HSMT能夠在長距離傳輸中保持信號的完整性；集成了RS-FEC前向糾錯和TDR故障定位功能
從協議層來看，HSMT采用分層設計，能夠適配多種業務格式，包括視頻RAW/YUV、音頻IEC 60958和控制I2C等。
HSMT代表玩家包括納芯微、瑞發科和首傳微。這三家都在加大對于HSMT的投入，目前還有更多廠商正在加入HSMT。具體從產品來看，三家對于HSMT有著不同的理解。
納芯微：HSMT最值得信賴
4月29日，納芯微發布了公司首款基于全國產供應鏈、采用HSMT公有協議的車規級SerDes芯片組，包括單通道的加串器芯片NLS9116和四通道的解串器芯片NLS9246。目前納芯微的SerDes產品已與國內頭部 ADAS 廠商開展測試合作，預計今年內實現客戶端量產。
加串器NLS9116：支持4路MIPI D-PHY輸入（每路2.5Gbps），單路HSMT 6.4Gbps輸出，支持反向100Mbps時鐘生成，支持正向6.4Gbps展頻；解串器 NLS9246：支持4路HSMT 6.4Gbps輸入，輸出兩路獨立4通道CSI-2數據流，內置4 個CSI控制器，支持靈活的視頻路由與復制。
值得注意的是，納芯微是業內率先完成芯片級協議互聯互通測試的國產SerDes方案，和其他廠商HSMT協議的SerDes方案完成了圖像數據流和控制業務流的打通和寄存器互操作，真正實現了加串器與解串器的解耦，使得客戶可靈活選擇不同供應商的芯片組合，得到了國內頭部ADAS客戶的高度認可。之所以這樣做，是因為在HSMT協議框架下，雖然大家都是競爭關系，但更多的是合作，共同壯大HSMT這一生態。
納芯微認為，標準雖然亂戰，但長期看HSMT最值得信賴。國內標準意味著自主可控，同時由于HSMT是后制定的標準，所以相對于其他協議，有更多的先進性，也更容易被市場所接納。比如，在技術層面MIPI A-PHY定義了4Gbps和8Gpbs，而直接跳過了目前最主流的6.4 Gbps速率，廠商需要額外自行設計，從而導致互聯互通的難度加大，而HSMT則規定了完整且符合市場要求的路書。
“車載SerDes是一個長坡厚雪的賽道，不止研發投入大，回報周期還很長，不可能只做一款爆款，就可以在1~2年內收回成本。”納芯微電子產品線市場總監兼高速接口負責人楊礬日前說道，“所以我們已經做好了5~8年的準備。”
總之，納芯微在汽車SerDes的故事才剛剛開始。根據納芯微的理解，目前6.4Gbps可以覆蓋99%以上的應用，所以目前還不用PAM4技術。但面對未來更高速率的數據傳輸，PAM4會是剛需，目前納芯微正在開發基于PAM4的12.8Gbps下一代產品，不止應用于更高分辨率的攝像頭，還可以布局車載屏幕的接口。
瑞發科：沒有PAM4就沒有未來
瑞發科成立于2009年，早期SerDes芯片專注于消費和工業，2016年正式進入汽車SerDes領域。瑞發科是首家HSMT半導體芯片參與企業，承擔支持HSMT標準的首款測試芯片及相關測試工作，實現了最高速率12.8Gbps測試的標準要求。同時，符合汽標委HSMT行業標準，保證了與行業同類型產品的互通性和兼容性。
今年4月上海車展期間，瑞發科宣布符合HSMT標準的車載SerDes芯片已大規模量產上車，并率先突破400萬顆大關，預計今年Q4將突破1000萬顆。
汽車SerDes芯片從客戶驗證到規模量產需要較長周期，瑞發科今年1月成功突破100萬顆耗時15個月，而后續每個百萬顆交付周期都在縮短。作為國內車載SerDes領域的先行者，瑞發科已實現多款芯片的大規模量產交付，成功打入長安汽車以及頭部主機廠供應鏈。
瑞發科目前已實現20余款HSMT標準車載SerDes芯片的量產，產品線覆蓋2Gbps至12.8Gbps傳輸速率范圍。可適配不同規格的車載攝像頭（最高支持1700萬像素）、4D毫米波雷達、激光雷達及4K顯示屏等多樣化需求。
值得關注的是，瑞發科不使用任何第三方IP，全系產品采用自主知識產權IP核，并構建了完整的國產化供應鏈體系，涵蓋芯片設計、晶圓制造到封裝測試全流程，實現了真正的技術自主可控。同時，瑞發科是行業中率先拿下“三證”的廠商（AEC-Q100車規認證、ISO26262ASIL-B級認證、TUV ISO26262 ASIL-D流程認證）。
瑞發科聯合創始人、副總裁王立新認為：“如果沒有PAM4技術實力，車載SerDes芯片廠商在高階智能駕駛與座艙顯示市場沒有未來。”這是因為，HSMT目前的標準主要基于主流制程，而汽車SerDes如果想基于22nm/40nm成熟工藝制程實現超過8Gbps高帶寬，必須要采用PAM4技術。
據了解，瑞發科與另一家美商頭部企業共同成為全球唯二的量產超過12G PAM4車載SerDes的企業。下一步，瑞發科將推出傳輸速率達25.6Gbps的SerDes芯片，該產品將支持8K車載顯示屏的應用需求。目前來看，納芯微也在布局PAM4，這樣來看，PAM4對于HSMT的確非常重要。
從市場角度來看，王立新認為，中國車載SerDes市場正迎來爆發性增長機遇，一方面整車廠對降本增效和供應鏈安全的訴求日益凸顯，另一方面美國持續加碼高端芯片出口管制。進口SerDes芯片不僅價格昂貴，還面臨供應鏈風險。相較而言，本土廠商在定制化開發和服務響應方面更具優勢。這一市場窗口期極短，預計2025年整個市場格局就會定型。
首傳微：雙協議芯片誕生
今年4月上海車展期間，首傳微電子展出了VL7717S、VL7722S、VL7724S系列芯片，開創性同時兼容MIPI A-PHY和HSMT雙協議標準的車載SerDes解決方案。該系列產品提供2Gbps至8Gbps的多檔傳輸速率（涵蓋2Gbps、3.2Gbps、4Gbps、6.4Gbps和8Gbps），可完美適配最高1600萬像素的車載攝像頭，全面覆蓋當前主流車載視覺系統的需求。
這一系列芯片，也采用了PAM4傳輸技術，成為全球范圍內僅有的三家掌握該技術的SerDes廠商之一。該系列產品創新性地采用了全雙工模擬前端設計，通過近乎無源的架構實現上下行信號的早期分離，具備三大技術優勢：抗過壓能力強：可安全處理超過1V（單端合并信號）的信號幅度；傳輸性能優異：支持PAM4模式下更高的下行信號幅度；能效比突出：在保持低功耗的同時確保信號鏈路前端的高線性度。
值得關注的是，在2024年2月由Valens主導的MIPI A-PHY標準互通性測試中，首傳微VL77XX系列成功實現了與Valens VA7000系列芯片的互聯互通，并完成圖像傳輸驗證。此次跨廠商產品的成功互操作，不僅驗證了MIPI A-PHY標準的技術可行性，更為該標準的產業化推廣奠定了重要基礎。
行業人士認為，雙協議在一定程度上，會為選型帶來很大的自由度，同時更加互聯互通。不過，兩邊都支持，對于工程師來說，可能應用場景并不一定大，因為很少情況下串行器和解串器同時采用不同的HSMT和MIPI A-PHY。未來，不清楚首傳微是否會推出單HSMT協議的芯片。
破局汽車SerDes芯片的"中國方案"
在全球汽車SerDes芯片競爭白熱化的背景下，中國HSMT標準的崛起正在改寫產業格局。從納芯微的"協議互通"突破、瑞發科的"PAM4技術領先"到首傳微的"雙協議創新"，中國廠商通過差異化技術路徑，正在構建自主可控的SerDes生態體系。
當前，汽車智能化浪潮催生了對高速數據傳輸的爆發性需求。數據顯示，目前單車搭載SerDes芯片價值大約是幾十美元左右，未來隨著攝像頭、顯示屏數量的增多，單車價值還有望繼續增加。在這場關乎智能汽車"神經網絡"的競賽中，HSMT標準憑借其開放性和適應性，有望成為中國汽車電子產業"換道超車"的重要支點。這場標準之爭的終局尚未可知，但可以肯定的是，中國汽車產業正在通過HSMT標準，書寫屬于自己的SerDes芯片新篇章。
展望未來，隨著8K顯示、4D成像雷達等新技術加速上車，PAM4以及12.8和25.6Gbps以上傳輸速率將成為競爭焦點。
參考文獻
[1]測試鏈盟：https://mp.weixin.qq.com/s/5c3qu9I8zINpz_gNUSbuSw
[2]首傳微VELINKTECH：https://mp.weixin.qq.com/s/3P-O6TBypwHzHtCZiO73DQ
[3]Connect Supplier：https://connectorsupplier.com/automotive-serdes-taps-ethernet-for-high-speed-communications/
[4]蓋世汽車每日速遞：https://mp.weixin.qq.com/s/Exi19dPhVd--XsqNKHwJKA
[5]高工智能汽車：https://mp.weixin.qq.com/s/F6K7q330sSTVkO_nTRVtbg
(審核編輯: 光光)
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