工業電子 | 什么是SerDes，為何工業和汽車應用需要它？

重點內容速覽：

1. ?什么是SerDes？

2. ?ADI：私有協議的GMSL將向公有協議轉變

3. TI：工業和汽車有兩套SerDes解決方案

4.?Microchip：推出通用協議SerDes芯片

5.?羅姆：主要針對汽車領域

6.?國產SerDes芯片產品及供應商

在當今高度互聯的智能世界，數據的傳輸速度和可靠性變得前所有未有的重要。無論是自動駕駛汽車的環境感知傳感器，還是智能工廠中機器人的實時控制，抑或是人形機器人的各個關節聯動和靈巧手的實現等等，都離不開高速數據的可靠傳輸。這其中，SerDes（串行器/解串器）芯片就是實現高速數據可靠傳輸的關鍵器件，那么，你了解SerDes芯片嗎？為何它在工業和汽車這兩個嚴苛的應用領域中不可或缺？芯查查帶您一探究竟。

什么是SerDes？

在高帶寬應用中，數據通常是通過并行總線來進行傳輸的，但隨著數據速率的提升，使用并行總線的問題也隨之增多。比如，一是由于速度變快，功耗越來越高；二是由于定時容差的降低，信道數量的增加，布局難度越來越大；三是由于如今設計日益緊湊，板極空間顯得格外珍貴，大型并行總線需要更大的PCB空間；此外，信號的完整性和EMI也是一個問題。

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而高速串行通信不需要傳時鐘來同步數據流，沒有時鐘周期性沿變、頻譜不會集中，線少噪聲干擾也少。也就是說，如果將并行數據流轉換成串行數據流進行傳送，可以降低成本、功耗，以及板極空間。

圖：并行數據轉換成串行數據（來源:TI）

將并行數據流轉換成串行數據流就需要用到串行器（Serializer）和解串器（Deserializer），其中串行器的功能就是將并行數據流轉換成頻率更高的串行數據流；而解串器則用于將接收到的串行數據流轉換回并行數據流。由于它們通常都是成對出現的，因此一般統稱為SerDes。

近年來，隨著工廠智能化，以及汽車電動化和智能化的發展趨勢日益明顯，SerDes技術也越來越受到重視，國際廠商們在更新其原有產品線，國內半導體廠商也紛紛進入該賽道。比如恩智浦以2.4億美元收購Aviva Link公司；ADI提出了兼容以太網的GMSLE，以及宣布聯合多家產業鏈企業成立OpenGMSL協會，將GMSL從專有協議轉變為多供應商、全球可訪問的標準；高通宣布24億美元收購Alphawave，該公司擁有SerDes芯片及IP產品；國內的納芯微在今年推出了車規級SerDes產品等等。

其實，目前的SerDes芯片主要有私有協議和公有協議兩種，其中主流的解決方案是基于私有協議的，主要包括TI的FPD-Link與V3Link、ADI（收購Maxim后獲得的技術）的GMSL、Inova Semiconductors的APIX，以及羅姆的Clockless Link等，其中TI與ADI兩家加起來的份額就占了整個SerDes芯片市場的90%以上。公有協議陣營主要有三個，分別是ASA（Automotive SerDes Alliance）、MIPI的A-PHY，以及中國汽車標準委員會提出的HSMT。

基于ASA-ML協議，目前有四家半導體廠商推出了SerDes芯片產品，它們分別是Microchip、Aviva Link（已被恩智浦收購）、景略半導體、景芯豪通。

基于MIPI A-PHY協議，Valens、首傳微、上海芯熾科技等已經有產品量產。

至于HSMT協議，國內的瑞發科、納芯微、首傳微都發布了新的SerDes產品。

ADI：私有協議的GMSL將向公有協議轉變

千兆多媒體串行鏈路（Gigabit Multimedia Serial Link，GMSL）是一項由Maxim（2021年8月被ADI收購）于2008年推出的技術，當時下行鏈路速率最高可達3.125Gbps；2018年推出了第二代GMSL（稱為GMSL2），傳輸速率高達6Gbps，支持全高清顯示屏和分辨率高達800萬像素的攝像頭；2021年推出第三代GMSL，正向數據速率進一步提升至12Gbps，支持多攝像頭聚合，顯示器菊花鏈連接，以及通過單根線纜傳輸多個4K顯示視頻流等。

圖：使用GMSL通道的攝像頭連接解決方案（來源：ADI）

據ADI的官網的介紹，GMSL可以使用同軸電纜供電（PoC），通過單根同軸電纜傳輸電力和數據。這意味著，ECU側的電源可以通過同軸電纜傳送，從而同時為遠程攝像頭，或傳感器，以及認證器供電。最高支持12Gbps數據傳輸速率，支持同軸電纜和屏蔽雙絞線，傳輸距離可達15m。

圖：GMSL2與GMSL3參數對比（來源：ADI）

其主要產品型號包括MAX96792A、MAX96752、MAX96751等70多個型號可供工程師選擇。

圖：ADI的SerDes芯片型號在其官網顯示有70個可供工程師選擇（來源：ADI）

2025年2月底，IEEE的802.3dm會議上，ADI提出GMSLE和OpenGMSL，GMSL將從私有協議，走向公有協議，這中間最主要的驅動力就來自Zone全以太網架構。
據悉，截至2024年底，GMLS為代表的攝像頭解串行芯片出貨量超過11億片，是ADI最有競爭力的產品之一。
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ADI 認為，GMSL 的非對稱性和高效性使 OpenGMSL 更適合下一代架構中的高速單向數據流。該協會還計劃對該標準進行未來修訂，以跟上日益增長的 ADAS 復雜性和邊緣 AI 集成。例如，目前的開發工作包括在邊緣嵌入神經網絡處理器，以減少對中央計算系統的依賴。
此外，機器視覺、工業自動化、醫療影像、機器人，特別是人形機器人的關節和靈巧手等環節也是GMSL發揮其特長的應用場景。

TI：工業和汽車有兩套SerDes解決方案

TI的產品廣泛應用于工業、汽車、個人電子、通信設備等市場，其在接口和高速數據傳輸技術方面擁有豐富的經驗。在SerDes芯片解決方案方面，TI在工業領域主要提供V3Link系列SerDes產品；在汽車領域主要提供FPD-Link系列SerDes產品。其中，V3Link系列是TI專為工業成像系統而設計的。

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V3Link系列產品具有高集成度，可通過單根電纜同時傳輸原始未壓縮的視頻、數據和功率，簡化系統設計和布線；且兼容多個接口，與與MIPI CSI-2、并行接口、HDMI、DSI、OpenLDI、RGB、DVI、eDP/DP等多種業界通用傳感器和顯示接口兼容；具有可靠的信號完整性，即使在惡劣條件下，也能確保數據完好無損地傳輸，最遠可達15m；同時，支持同步多個攝像頭在系統中實現AI和高性能處理。

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而FPD-Link系列產品則具有高速數據傳輸，支持高分辨率視頻和數據傳輸，滿足車載和工業應用的高帶寬需求；低功耗，可優化設計以降低功耗，適用于對能效有要求的應用；具有高可靠性，比如出色的EMC性能和寬溫度范圍工作能力等。

Microchip：推出通用協議SerDes芯片

Microchip在2024年4月收購了一家韓國SerDes產品公司VSI，通過收購該公司，Microchip推出了基于ASA-ML通用協議的SerDes芯片單端口的VS775S和多端口的VS776系列芯片。

圖：Microchip的SerDes芯片產品（來源：Microchip）

而且，在2025年1月的CES展會上，Microchip展示了其ASA方案，該方案使用了ASA-ML在分區架構中聚合了多個攝像頭，以實現高度靈活和模塊化的IVN設計。其中攝像頭主要采用VS775S單端口ASA-ML串行器，分區集線器采用了VS776Q四集線器ASA-ML解決方案，ECU則使用了VS775S ASA-ML解串器。

羅姆：主要針對汽車領域

羅姆的SerDes芯片主要針對汽車領域，其主要SerDes產品有BU18xMxx-C系列，包括串行器BU18TM41-C和解串器BU18RM41-C，以及四通道解串器BU18RM84-C等。

羅姆的SerDes芯片采用的是其私有協議Clockless Link，最高傳輸速率為3.6Gbps，支持STP、Coax、PoC等通信電纜，因此可以適用于各種ADAS攝像頭系統。

國產SerDes芯片產品及供應商

除了這些國際廠商，國內半導體芯片廠商在近幾年也紛紛進入SerDes領域，并且它們主要針對的是汽車領域。比如慷智、仁芯科技、龍迅半導體等均推出了其私有協議的SerDes芯片。

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慷智集成電路(上海)有限公司（AIM）由多位硅谷資深芯片專家于2017年創立于上海，推出了其自主研發的Automotive High Definition Link（AHDL）協議SerDes芯片系列AIM935/905M高清車載視頻傳輸SerDes芯片，通過了ISO26262功能安全ASIL-B等級認證，滿足車規級可靠性要求，支持8M像素攝像頭及15米長距離傳輸。產品可應用于ADAS、車載攝像頭、智能座艙等領域。

仁芯科技2022年2月在南京成立。2024年4月中北京國際汽車展覽會上推出了其首顆16Gbps速率的車載SerDes芯片R-LinC，該芯片采用了22nm工藝，正向速率支持16Gbps~1.6Gbps，反向通道支持200M/100M；串行器實現了雙MIPI聚合，解串器實現6路聚合，最多支持12路800萬像素高清攝像頭；支持I2C、UART、SPI、GPIO等多類型接口，且獲得了ISO 26262最新的ASIL B Ready功能安全認證。

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上市公司龍迅半導體也推出了其私有協議SerDes芯片產品，包括串行器產品LT933MT和解串器產品LT934MT。

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除了私有協議的SerDes芯片，也有國產廠商開始推出基于通用協議的產品，比如景略半導體、首傳微、上海芯熾科技、瑞發科、納芯微等。

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景略半導體于2009年在上海成立，是國內車載以太網芯片及車載高速網絡全棧解決方案商。2024年，景略半導體推出了ASA-ML協議SerDes芯片JL7611、JL7622和JL7642。

首傳微在2025年上海車展期間推出了全球首款支持HSMT和A-PHY雙協議標準的車載SerDes芯片VL77XX系列，該系列芯片采用了PAM4調制技術，支持 2/4/8Gbps 數據速率，能夠兼容同軸電纜、屏蔽雙絞線和單對線等多種傳輸介質，接口支持 CSI-2 輸出，可靈活配置為 4+4、4+2、2+2 通道，每通道速率高達5.7Gbps。據該公司官網介紹，VL77XX與Valens VA7000系列成功完成了互操作性測試。

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納芯微在今年4月份也推出了加串器芯片NLS9116支持4路MIPI D-PHY輸入（每路2.5Gbps），單路HSMT輸出，最大速率可達6.4Gbps；滿足ASIL-B功能安全設計；支持反向100Mbps時鐘生成，可為傳感器提供參考時鐘，從而降低攝像頭的BOM成本與PCB布板難度；支持正向6.4Gbps展頻以降低EMI設計復雜度；而且符合AEC-Q100 Grade 2 標準（-40℃至 105℃溫度范圍），封裝采用TQFN-32。

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以及解串器芯片NLS9246則支持4路HSMT 6.4Gbps輸入，具有2個獨立的4通道CSI-2數據流，內置了4個CSI控制器，支持靈活的視頻路由與復制；每路SerDes都集成了眼圖監測功能，無需高速示波器即可評估傳輸質量；支持TDR時域反射技術（通過 100Mbps 反向鏈路檢測線纜開路/短路及故障位置）；此外，還支持反向展頻降低EMI；且符合 AEC-Q100 Grade 2 標準，封裝形式為TQFN-64。