私有还是公有？车载SerDes芯片协议简析

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在车载网络通信系统中，过去最为常见的是CAN总线、LIN总线等，多个分布式的ECU通过CAN、LIN等总线系统进行连接，而不同域之间则通过CAN网关进行通信。因此随着汽车电子架构的转变，以及智能化的趋势，不同域之间的通信需要更大的带宽，CAN-FD最大支持5Mbps至8Mbps，显然无法满足要求，于是车载以太网成为智能汽车时代主干网络，在域内部还可以继续使用CAN总线。

此外在域内部，比如ADAS、智能座舱域中，更高像素的摄像头、激光雷达、毫米波雷达等传感器以及车内更多的屏幕，也带来了更高的数据传输需求。因此，高速传输用的SerDes芯片开始在车载领域广泛应用。

SerDes芯片协议多样

SerDes是Serializer/Deserializer 的缩写，即串行器和解串器，SerDes芯片就是在发送端将多路低速并行的信号转换成一路的高速串行信号，在接收端将高速串行信号转换成多路低速并行信号。比如将8/10bit或16/20bit宽度的并行信号，转换成1bit宽度的串行信号。

一般来说，在高速传输的过程中，并行的数据线缆之间会存在串扰，与此同时，并行信号需要同时发送同时接收，这需要多个信号进行时钟同步，任何一根线出现延迟都会对信号传输产生影响。而串行信号只需要一根同轴电缆，不需要额外传输时钟信号，不存在串扰的同时，还可以利用低压差分信号传输技术，提高抗干扰性以及降低功耗，实现更高的传输速率。

SerDes的应用场景非常广泛，除了汽车是其中一个重要应用场景之外，超高清视频传输、数据中心等也广泛应用到SerDes芯片。

而在SerDes芯片下，虽然传输的原理类似，但在实际市场产品上，还有多种不同的传输协议。

首先是各大芯片厂商的私有协议。TI、ADI是车载SerDes市场的龙头，两家公司一度占据市场超过95%的份额。ADI的SerDes业务来源于对美信的收购，目前其SerDes芯片产品采用的是名为GMSL（千兆多媒体串行链路）的私有协议，目前已迭代至第三代的GMSL3X，正向传输速率覆盖最高至12Gbps，反向速率最高187.5Mbps，采用同轴电缆传输距离可达14米，采用双绞线则为7米。

TI的SerDes芯片产品采用名为FDP-Link的私有协议，FDP-Link全称Flat panel display link，自1996年推出以来，目前已经迭代至第四代的FDP-Link IV，支持8MP+的车载摄像头，正向视频传输速率最高10Gbps，反向速率最高168.75Mbps。

在德国主机厂中应用较多的Inova公司，在其SerDes芯片上采用了APIX的私有协议，目前更新至第三代，单条双绞线可以实现6Gbps传输速率，通过四条双绞线可以实现12Gbps速率，同时APIX还支持不同的线缆媒介，包括STP、QTP和同轴电缆等，可以降低线缆成本。

日本汽车芯片大厂罗姆的SerDes芯片使用了Clockless Link协议，通过一对差分线路传输数据，不过传输速率较低，最高只有2.7Gbps。

图像传感器大厂索尼也有自家的SerDes产品，在部分日系车型上有搭载。索尼采用了私有的 GVIF（Gigabit Video InterFace）传输协议，目前最新的产品据称能够实现800万像素摄像头以每秒45帧输出画面，折算约为8.63Gbps。

而国内的SerDes厂商方面，也有部分采用了私有协议。包括慷智的AHDL（Automotive High Definition Link），目前AHDL已经迭代至第三代，今年5月慷智宣布采用第三代AHDL的 20Gbps 车规级 SerDes芯片成功点亮，单通道可实现10Gbps（NRZ）和20Gbps（PAM4）的视频传输速率，最高可支持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芯片也采用了私有协议，向下兼容全速率16Gbps-1.6Gbps，支持15米远的传输距离，插损补偿能力可达到30dB以上，可以实现17MP超高分辨率的ADAS摄像头。其16G高速SerDes芯片已经在今年一季度量产。

各家大厂的SerDes跑不同的私有协议，这对于主机厂来说显然不是好事。比如主机厂在选择方案时，由于协议的绑定，串行和解串两端，也就是ADAS控制器和传感器两端都必须用同一品牌的SerDes芯片，这让车企的供应链选择范围大大缩小。比如在ADAS控制器和传感器两个部分上，无法选择不同品牌的方案，因为传输协议不通用。

自然，制定统一的标准就成为汽车行业，尤其是各大主机厂积极推动的方向。

公有Serdes协议标准

目前共有的SerDes传输协议主要有三种，分别是ASA（Automotive SerDes Alliance）联盟的ASA-ML、MIPI 联盟的A-PHY和中国汽标委发布的HSMT。

ASA是由宝马集团联合大陆、恩智浦、博通等Tier1、汽车芯片巨头在2019年成立的联盟，目前已经有超过70个成员企业。2020年12月，ASA发布了“ASA Motion Link（ASA-ML）”收发器规范v1.01，该规范定义了一种SerDes通信技术，用于从2Gbps到16Gbps线路速率的车载连接。据称目前正在制定的v1.1版本的下行速率将高达64Gbps。

MIPI是移动行业处理器接口联盟的缩写，此前为视频数据传输制定的C-PHY、D-PHY等标准已经在智能手机、高端显示器、摄像头、相机模块等领域广泛应用。MIPI AWG汽车工作组在2018年成立，包括宝马、丰田、博世、英特尔、高通等多家厂商参与，旨在建立一个汽车SerDes物理层接口规范。

MIPI联盟在2021年发布了MIPI A-PHY v1.0，在去年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到15米。

值得一提的是，去年MIPI联盟与ASA签订了合作协议，未来使用MIPI CSI-2接口可以与ASA-ML物理层进行互联，这也为未来建立更加广泛的生态创造了入口。

另外，中国汽标委在去年发布了HSMT（High-speed Media Transmission高速媒体传输）标准的征求意见稿，下行速率最高12.8Gbps、上行速率100Mbps，主要特点在于抗干扰性较强。目前国内厂商瑞发科已经推出了基于HSMT的车载SerDes芯片，包括串行器NS6012和4合一解串器NS6603。

芯炽科技、首传微电子、 Valens等海内外厂商则在A-PHY协议上推出了SerDes芯片；ASA-ML目前有Microchip、景略半导体等开发了相关的SerDes产品。

写在最后：

车载SerDes芯片尽管目前市场规模并不大，但随着车载ADAS摄像头、传感器以及座舱内娱显示设备的升级，SerDes芯片的需求量将快速上升。随着一大批国内新玩家主攻12G以上的高速SerDes，TI、ADI等巨头在国内车载SerDes市场可能会受到一定程度冲击。