拆解车载SerDes的机会
来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）转载自公众号【水深三米】，谢谢。
本文从“SerDes”、“车载”、“协议”三个维度，阐述车载SerDes投资思路。
历久弥新的SerDes技术
一、基本情况
（一）SerDes的基本概念
SerDes是Serializer（串行器）和Deserializer（解串器）的简称，发送端将多路低速并行信号（数字信号）转换成高速串行信号（模拟信号），经过传输媒体（光缆或铜线），在接收端高速串行信号重新转换成低速并行信号。
图表1. SerDes产品功能示意图
（二）SerDes的应用背景
信息技术的早期，数据传输主要用低速串口，为提高带宽，出现了低速并口。
随着并口技术的发展，干扰和噪音问题逐渐凸显，并口传输速度的瓶颈也逐渐到来。为此，又出现了集合串口和并口的技术，典型代表就是SerDes。
（三）SerDes的基本原理
发送端将并行的数字信号转换为串行的模拟信号，在接收端将串行的模拟信号恢复为并行的数字信号。
另外，由于时钟与数据并行传输时，一旦超过1Gb/s以上的带宽，会出现非常严重的时钟信号偏移。因此，SerDes信道内只传输串行数据，而不传输时钟信号，并在接收端进行时钟数据恢复的技术。
（四）SerDes技术的基本架构
SerDes 架构主要分为三个模块，分别为 PLL（Phase Locked Loop，锁相环)模块、 发送模块 Tx 以及接收模块 Rx。
发送模块又分为编码器、驱动电路和 FFE 均衡器三部分；而接收模块包含线性均衡器、解码器、接收电路三部分，两者的结构、工作原理类似。
信号在发送模块的流向为，发送模块在接收来自图像处理芯片的并行数据信号后将其输入到转换电路，接着传递至编码器以及扰码器，来对数据进行串行加密，然后将加串后的数据信号输入到 FFE 均衡器，再利用驱动电路将串行信号发送出去。
信号在接收模块的流向与发送模块的信号流向类似，在串行信号输入到线性均衡器以及判决反馈均衡器后，对串行信号进行信号调理，滤除信号在传递过程中的干扰，接着传递至 COR 时钟恢复电路中，来对数据进行解串操作，然后把处理好的并行数 据信号输入到接收电路中将并行信号发送出去。
图表2. SerDes各模块工作流程
二、SerDes的产品形态
SerDes主要用于大通量，低延时的数据传输场景，被广泛应用在电信、消费类电子产品、数据中心和云计算等领域。
近年来，随着新能源汽车对摄像头的广泛应用，SerDes技术被引入车端。
图3 SerDes的主要应用形式
车载焕发新光彩，提出新要求
一、SerDes在车辆的应用
SerDes主要被用于从摄像头到ECU之间的长距离数据传输。
图表4.车载SerDes产品功能示意图
二、车载带来的新要求
目前常见的SerDes，车端基本在2Gb/s以上，通信用SerDes已经达到100-200Gb/s。从传输速率角度，车载应用的SerDes产品难度较低，更多的是对整体产品的可靠、稳定、安全提出了新的要求。
（一）产品方面
车载SerDes（Serializer/Deserializer）和一般的SerDes在设计和应用上有一些区别。
三、市场规模
（一）以太网 VS SerDes
按照数据测算，基于 SerDes 方案，相比于目前的汽车以太网方案，系统 BOM 成本和功率都可以实现 40%-50% 的下降，同时，高质量的原始视频更容易同步，并且保持较低的延时。
（二）SerDes市场规模
根据公开资料，车载每一个摄像头对应一颗发送（Tx）和一颗接收（Rx）两颗传输芯片，合计价格在6~10美元之间。以国内某车型为例，使用TI方案DS90UB913A / DS90UB934-Q1的价格约为7.7美元。
根据Yole数据显示，2022年新能源汽车单车摄像头和大屏数量合计约为6个，按照国内2022年新能源汽车700万辆、单颗芯片按照3美金测算，国内车载接口芯片的市场规模约为16.6亿元。
按照目前自动驾驶发展规划，国内新能源汽车有望在2025~2026年逐步切入L3自动驾驶级别，带动整车摄像头和大屏数量有望超过12个，按照能源汽车销量1000万辆、单颗芯片2美金保守测算，国内车载接口芯片市场规模超过30亿元。
协议的方向
车载SerDes按照协议的分类，主要分为私有标准和公有标准。其中，目前主流应用的芯片，如Ti、Maxim、ROHM，都是私有协议。公有协议主要包括ASA、MIPI、HSMT。
（一）私有协议 VS 共有协议
Maxim和Ti两家美国公司占据了全球市场95%以上的份额，且均为私有协议。形成由私有协议主导的市场格局，笔者认为潜在原因包括：
一是产品研发和客户导入难度高。车载SerDes需要解决电磁、功耗等车载场景的特定需求，对芯片的架构和模拟设计提出了较高的要求。由于需要功能安全，对团队的复合型背景提出了较高的要求。
二是产品安全可靠要求很高。下游客户对该类芯片的导入也较为谨慎，需要从倒车、环视、自驾逐步导入。
三是私有协议完全封闭。由于私有协议排他，SerDes芯片只能成对应用。后期，如果SerDes与前端的传感器封装，就会锁死了更大的产品货值。
四是缺乏合适的公有协议产品。由于公有协议起步时间较晚，车厂其实并没有太多选择。目前，MIPI A-PHY标准的发起方Valens有部分产品上量，其他厂商还鲜有出货。
私有协议与车厂博弈的利益天平，会随着公有协议产品的逐步推出，逐步向车企倾斜。
一是车厂有充足动力打破私有协议主导的市场格局。
目前市场实际由Maxim和Ti垄断，缺货、高昂的价格、缺位的支持、缓慢的技术迭代（速率已经无法很好满足国内车企快速迭代的技术需求），已经都对车厂的供应链保障、成本控制、工程应用、车型规划带来了一定的挑战和限制。
而公有协议逐步发展：
1.带来透明的产品标准，即便芯片后期应用出现问题，也方便免责；
2. 带来明确的测试标准，方便上游测试设备、软件的适配；
3. 带来统一的应用标准，促使汽车一级供应商和汽车制造商加快开发周期，并提升与其他商用设备的互操作性。
二是公有标准生态正处于起步阶段，一旦进入拐点会加速成熟，五年内有机会成为主流技术路线。
A-PHY、HSMT 的提出及标准设立也就是近几年的事情，从标准制定、芯片研发、芯片验证需要一定的周期，随着公有协议产品的开始上量，整个生态会初步健全。一旦有成为主流应用方向的苗头，整个方案的芯片厂商会加速拥抱生态，带来生态的快速成熟。
（二）A-PHY VS HSMT
由于ASA标准发展速度较慢，从目前国产芯片的研发情况和车厂对标准的认同程度来看，国内主要竞争体现在HSMT和MIPI A-PHY。
技术标准 | HSMT | MIPI A-PHY |
反向速率 | 100Mbps | 2000/4000Mbps |
抗干扰性 | 强 | 中 |
工艺节点 | 一般 | 高 |
芯片复杂程度 | 一般 | 高 |
启动时间 | 2020年 | 2018年 |
HSMT和MIPI A-PHY的区别主要体现为：
1.技术维度
A-PHY缺点：
以Valens为例，在8Gbps以上采用过多的PAM调制，导致芯片性能要求和工艺节点要求高，且功耗不理想。
Valens 对 Tx 芯片的线性度和 Rx 芯片的高速高精度采样以及数字信号处理都有高性能要求，造成过高的芯片功耗，也使得超过 8Gbps 速率时使用更加先进的半导体工艺。
国内也有相关芯片企业，芯片架构相比 Valens 更加优化，规避先进工艺节点的要求，并可能实现更理想的性能和更小的芯片面积。
A-PHY优点：
新的应用方案更加简洁，整体方案的成本降低。
标准制定的超高带宽，可将前端传感器的原始数据及其预处理工作直接传输、转交域或中央处理器来做处理。
A-PHY最新发布的 V1.1 降低了对线材和连接器的性能要求。新规范显示，在4Gbps以下，A-PHY的性能增强可以在选择线缆和连接器时不需要带屏蔽层。
2.生态维度
A-PHY由国际组织和企业推动，HSMT主要由国产化需求推动。
A-PHY标准由MIPI联盟于2020年9月发布，并被纳为IEEE标准(IEEE2977-2021)。在最权威的两大国际组织认可下，A-PHY确立了其全球统一与通行的地位。
HSMT作为国内的标准，目前主要面向国产化需求，由汽标委、国内大企业、芯片设计公司联合推动。目前，按照HSMT标准研发的企业仅有国内企业，且数量有限，上下游绑定程度较深。
目前看，HSMT国内外生态建设进度均不如A-PHY。但不排除，基于 HSMT 标准开发的企业，在产品力、客户验证、上下游绑定关系方面存在竞争优势，有望抢占市场先机，并持续获益于先发优势。
投资思考
一是车载SerDes缺货涨价较为严重，由美国厂商掌控带来供应链的隐患，国产汽车厂商具有较强的国产替代意愿，预计国产替代进程较快。德州仪器和美信两家企业掌握全球约95%市场份额，前期缺货较为严重，且均为美国企业，对国内车厂供应链的稳定性和安全性构成一定的挑战。另外，国外芯片价格高带来整车厂成本压力大，按照近期价格一组10美元和单车使用量10组计算，单车该类芯片成本约100美金，属于货值较高的芯片类型，国产厂商具有较强的意愿降低该芯片的成本。
二是三十亿以上的国内市场规模，可以容纳多家国产车载SerDes厂商。2025年后国内市场规模达到30亿元后持续增长，且在国内车厂有扶持该类芯片厂商的意愿，预计可以容纳多家车载SerDes厂商。
三是车载SerDes安全稳定要求高，能先发获得主流车型量产应用的芯片企业预计能够获得主要市场份额，且未来市场集中度预计较高。目前国产车规芯片主要应用于如车窗、座椅、娱乐等不涉及核心安全的领域，这些领域对功能安全的要求一般，而最严苛要求的ASIL-D等级芯片的国产化渗透率很低。车载SerDes芯片由于其直接应用于自动驾驶，用于主摄的产品功能安全等级要求为ASIL-D等级，若没有整车厂的战略性支持，其很难在车厂的主流车型的核心子系统中实现批量应用，而一旦获得主流车型的批量应用，对后期打开整个国产汽车市场具有显著意义。
四是重点把握未来2到3年的市场窗口期，布局最快最强的前三名。目前国产汽车厂商有较强的国产替代意愿，预计一旦国产芯片有1-2年的上车应用时间，则会加速进行国产替代。按照目前国内各家主流车载SerDes企业的开发和验证进展，预计重要市场窗口期是未来2-3年。鉴于国产化周期和未来的市场集中度，重点布局产品开发应用早、知识产权完善、与车企绑定程度深的前几家企业，有机会获得快速突破。
五是关注 SerDes 和车载的复合型团队。由于市场的高集中度，前期直接参与车载 SerDes 研发的团队较少，因此创业公司一般需要组建 SerDes 和车载两部分的团队协力开发该产品。其中，车载团队对汽车应用场景有较为深入的理解，并拥有功能安全方面的经验。另外，两个团队的融合需要优秀的管理者，对双方的开发逻辑、工作习惯有较好的协调。
六是关注公有协议机会，布局具备生态资源的企业。从客户价值来看，除了国产替代，重点关注公有协议的投资价值。由于目前公有协议产品的应用案例较少，需要深度嵌入车厂、Tier 1、芯片、摄像头、处理器厂商组成的小生态中的，自己推动生态或者被其中某一强者绑定（目前看车企和Tier1都有意愿）推动，建议重点关注芯片公司与下游车企或Tier1的绑定程度。
1. 力合资本，《SerDes行业研究》
2. Keysight，《Automotive SerDes – Enabling Better ADAS Camera Sensors》
3. 汽车观察，《芯片标准国产化按下快进键》
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