车载SerDes芯片的定义

车载SerDes芯片是一种在汽车电子系统中发挥关键作用的芯片，其中SerDes是Serializer（串行器）和Deserializer（解串器）的简称。它实际上包括加串芯片（Serializer）和解串芯片（Deserializer），属于套片。

其主要功能是把高速数据从车内的一个位置传输到另一个位置。例如在汽车的众多应用场景中，它可以把车前的摄像头或雷达采集的数据传输到主控芯片，也能够将主控芯片的内容传输到驾乘员座位处的显示屏进行显示。

在SerDes流行之前，车载芯片之间是通过系统同步或源同步并行接口来传输数据的。而SerDes芯片的出现带来了许多优势，如减少布线冲突，具有抗噪声、抗干扰能力强、降低开关噪声，扩展能力强，更低的功耗和封装成本等优势。

从传输速率角度看，车载应用的SerDes产品车端基本在2Gb/s以上，虽然相比通信用SerDes（已经达到100 - 200Gb/s）速率较低，但车载应用更多的是对整体产品的可靠、稳定、安全提出了新的要求，包括抗干扰性能、可靠性、低功耗、低延迟和高带宽以及灵活性和可扩展性等要求。

补充：车载SerDes芯片与其他相关概念的比较

• 与传统并行接口芯片对比：传统的车载芯片采用系统同步或源同步并行接口传输数据，这种方式在面对日益复杂的汽车电子系统时存在诸多问题。例如，并行接口需要更多的布线，容易产生布线冲突，增加了系统的复杂度和成本。而车载SerDes芯片将多个并行数据信号拆分为较小的数据块，并以串行方式进行传输，大大减少了传输线的数量，降低了系统的复杂度和成本，同时提高了传输速度和可靠性。

• 与汽车以太网的关系：在整车电子架构集中化趋势愈发明确的当下，高带宽数据传输需求成为下一代整车电子架构的刚需。汽车以太网是目前市场的主流选择，但SerDes (ASA)、SerDes (MIPI A - PHY)也被不少企业作为选择方案。汽车以太网适合一些网络通讯技术相关的应用，而SerDes在面向ADAS多传感器的数据连接（非对称数据点对点）方面有其独特的优势，例如宝马集团就认为SerDes是必要的和正确的技术，可用于传感器、显示屏与域控制器的数据交互，其带宽能力在不同的标准下有所不同，如SerDes (ASA)可以提供3.6到13Gbps的带宽能力，SerDes (MIPI A - PHY)则可以提升至16Gbps以上。

车载SerDes芯片的工作原理

SerDes是一种高速串行数据传输技术，其工作原理类似于书籍翻页：将一本厚重的书分解成一页一页的内容，依次翻阅并重新组合。

具体来说，SerDes将多个并行数据信号拆分为较小的数据块，并以串行方式进行传输，然后在接收端将这些数据块重新组合成完整的并行数据。

从结构上看，SerDes主要包括三个模块：PLL（Phase Locked Loop，锁相环）模块、发送模块Tx和接收模块Rx。发送模块包括编码器、驱动电路和FFE（Feed - Forward Equalizer）均衡器，用于将并行数据转换为串行信号并进行驱动；接收模块包含线性均衡器、解码器和接收电路，用于接收串行信号并将其恢复为并行数据。

在传输过程中，SerDes信道内只传输串行数据，而不传输时钟信号，可以有效避免高带宽时钟信号偏移的问题。并且，SerDes可分为不同的架构协议，其中常被业界称为LVDS（Low Voltage Differential Signal）的接口是SerDes中最常用的硬线接口，具有高速率（Gbps级）、低延迟、低功耗等特点，主要用于传输摄像头和Display视频信号，从而被广泛应用在电信、消费类电子产品、数据中心和云计算等领域，在车载领域也被用于摄像头到ECU之间的长距离数据传输等场景。

补充：不同模块在工作原理中的作用

• PLL模块：PLL（锁相环）模块在SerDes芯片的工作中起到了至关重要的作用。它主要用于产生稳定的时钟信号，这个时钟信号对于整个数据传输过程的准确性和稳定性至关重要。在高速串行数据传输中，时钟信号的稳定性直接影响到数据的采样和恢复。PLL模块能够根据输入信号的频率和相位，生成与输入信号同步的本地时钟信号，并且能够对时钟信号进行倍频或分频操作，以满足不同的传输需求。例如，当需要提高数据传输速率时，PLL模块可以将时钟信号倍频，从而使得发送模块能够以更高的频率发送数据，在接收端，PLL模块也能够为接收模块提供合适的时钟信号，以便准确地恢复出原始的并行数据。

• 发送模块Tx：发送模块Tx中的编码器负责将原始的并行数据按照一定的编码规则进行编码，将其转换为适合串行传输的格式。编码的目的是为了提高数据传输的可靠性和效率，例如通过增加冗余信息来检测和纠正传输过程中的错误。驱动电路则将编码后的信号进行放大和整形，使其能够在传输介质（如铜线或光缆）上进行有效的传输。FFE（Feed - Forward Equalizer）均衡器的作用是对信号进行预加重处理，以补偿信号在传输过程中由于高频衰减而产生的失真。在高速串行数据传输中，信号的高频分量往往衰减得更快，导致信号的失真，FFE均衡器通过增强信号的高频分量，使得接收端能够接收到更准确的信号。

• 接收模块Rx：接收模块Rx中的线性均衡器主要用于对接收的信号进行均衡处理，以补偿信号在传输过程中的失真。由于信号在传输过程中会受到各种因素的影响，如传输介质的损耗、电磁干扰等，导致信号的幅度和相位发生变化，线性均衡器通过调整信号的幅度和相位，使得信号能够恢复到接近原始发送的状态。解码器则负责将接收到的串行信号按照与发送端相反的编码规则进行解码，将其还原为原始的并行数据。接收电路最后将解码后的并行数据进行处理，如进行数据缓存、错误检测等操作，以确保数据的完整性和正确性。

车载SerDes技术在汽车的多个系统中有着广泛的应用场景。

一、摄像头系统

在自动驾驶和高级驾驶辅助系统（ADAS）中，摄像头起着至关重要的作用，而SerDes技术用于将车载摄像头采集的视频数据高速传输至中央处理单元，以实现实时图像处理和分析。随着汽车对安全性和智能化的要求不断提高，摄像头的数量和分辨率也在不断增加，这就需要高速、稳定的数据传输技术，车载SerDes芯片正好满足这一需求。例如，现代汽车可能配备多个摄像头用于环视、前视、后视等不同功能，这些摄像头产生的大量视频数据需要及时、准确地传输到相关的处理单元，以便对车辆周围的环境进行准确的感知和判断。

二、雷达系统

在汽车的雷达系统中，无论是毫米波雷达还是激光雷达，SerDes用于将雷达传感器的数据快速传输至计算单元，提升车辆对周围环境的感知能力。雷达传感器可以检测车辆周围的物体距离、速度等信息，这些数据对于自动驾驶、防撞预警等功能至关重要。车载SerDes芯片能够确保这些数据以低延迟、高带宽的方式传输，从而使车辆能够及时做出响应。例如，在自适应巡航控制功能中，雷达系统需要不断地将前方车辆的距离和速度信息传输给车辆的控制系统，车载SerDes芯片可以保证数据传输的实时性和准确性，确保车辆能够根据这些信息自动调整车速，保持安全的跟车距离。

三、显示系统

将高分辨率视频信号从主控芯片传输至仪表盘、后视镜显示器、中控显示屏等是车载SerDes芯片的另一个重要应用场景。驾驶员需要从这些显示器上获取各种信息，如车速、导航信息、车辆状态等，清晰、准确的显示对于驾驶安全至关重要。SerDes芯片能够以高速率、低延迟的方式传输视频信号，保证显示内容的及时性和清晰度。例如，在智能座舱的概念下，中控显示屏可能需要显示高清的多媒体内容、车辆信息以及与手机等设备的互联信息，车载SerDes芯片可以满足这些高带宽数据传输的需求，确保显示效果的流畅性和清晰度。

补充：新兴应用场景及未来发展方向

• 新兴应用场景

• 车 - 车（V2V）和车 - 基础设施（V2I）通信：随着智能交通系统的发展，车 - 车（V2V）和车 - 基础设施（V2I）通信变得越来越重要。车载SerDes芯片可以在这些通信场景中发挥作用，用于传输车辆与车辆之间、车辆与路边基础设施（如交通信号灯、路边传感器等）之间的高速数据。例如，车辆可以通过V2I通信从交通信号灯获取实时的交通信号状态和配时信息，从而优化行驶路线和速度；在V2V通信中，车辆可以互相交换位置、速度、行驶意图等信息，提高道路安全性和交通效率。虽然目前这些应用还处于发展阶段，但车载SerDes芯片的高速数据传输特性使其具有很大的应用潜力。

• 车内娱乐系统升级：现代消费者对车内娱乐体验的要求不断提高，如高清视频播放、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）体验等。车载SerDes芯片可以为这些高端娱乐应用提供高速的数据传输支持，将高质量的音频和视频内容从存储设备或流媒体源传输到车内的娱乐设备（如后排娱乐显示屏、头戴式显示设备等）。例如，在支持VR游戏的车内娱乐系统中，需要大量的实时数据传输来保证游戏的流畅性和沉浸感，车载SerDes芯片能够满足这种高带宽、低延迟的传输要求。

• 未来发展方向

• 与更多传感器的融合：随着汽车智能化程度的进一步提高，未来汽车将配备更多种类的传感器，如生物识别传感器（用于驾驶员状态监测）、环境传感器（如空气质量传感器、湿度传感器等）等。车载SerDes芯片将需要与这些新的传感器进行集成，以实现数据的高效传输和融合处理。例如，生物识别传感器采集的驾驶员生理数据（如心率、疲劳状态等）可以与其他车辆数据（如车速、路况等）一起传输到车辆的控制系统，从而实现更加个性化和智能化的驾驶辅助功能。

• 支持更高的分辨率和帧率：无论是摄像头还是显示屏，未来都将朝着更高的分辨率和帧率发展。车载SerDes芯片需要不断提升自身的性能，以满足这些设备对于数据传输速度和带宽的更高要求。例如，8K甚至更高分辨率的车载摄像头和显示屏将成为未来的发展趋势，车载SerDes芯片需要能够以足够高的速率传输这些高分辨率图像和视频数据，确保图像的清晰和流畅显示。

车载SerDes芯片的主要品牌

在车载SerDes芯片领域，有多个知名品牌。

一、德州仪器（TI）

德州仪器（TI）是一家在半导体领域具有广泛影响力的公司，其推出的FPD - Link系列车载SerDes芯片在市场上占据重要地位。TI的车载SerDes芯片解决方案在全球车载显示SerDes与车载摄像头SerDes市场中拥有较高的市场份额，与众多汽车制造商和供应商有着广泛的合作关系。其产品以性能稳定、技术成熟而著称，能够满足汽车电子系统对于数据传输的高要求，例如在抗干扰性能、可靠性、低功耗等方面都有出色的表现。

二、美信半导体（Maxim）

美信半导体（Maxim）的GMSL系列车载SerDes芯片也是市场上常用的解决方案之一。美信半导体在半导体行业也拥有深厚的技术积累和丰富的产品线，其GMSL系列产品在车载摄像头和显示等应用场景中被广泛采用。该公司的车载SerDes芯片在数据传输速率、信号完整性等方面表现优秀，并且能够适应复杂的车载环境要求，与TI公司一起占据了全球车载显示SerDes与车载摄像头SerDes市场的95%左右，在行业内具有很强的竞争力。

三、慷智集成电路（上海）有限公司（AIM）

慷智集成电路（上海）有限公司（AIM）推出的AHDL车载SerDes芯片是国产车载SerDes芯片的代表之一。随着中国本土车载SerDes供应商的崛起，慷智受到了小米集团、合创资本等产业资本的看好。其产品在满足国内汽车制造商对于车载SerDes芯片需求的同时，也在逐步提升在国际市场上的竞争力，为打破国外品牌在车载SerDes芯片市场的垄断做出了贡献。

四、Inova Semiconductors

Inova Semiconductors的APIX车载SerDes芯片也是行业内的重要产品之一。该公司在车载SerDes芯片技术研发方面投入较大，其APIX产品在汽车电子系统中的数据传输方面有着独特的优势，例如在特定的应用场景下能够提供更高的带宽或者更低的延迟，满足一些对数据传输要求较为苛刻的汽车电子设备的需求。

五、罗姆（Rohm）

罗姆（Rohm）的Clockless Link车载SerDes芯片在市场上也有一定的份额。罗姆在半导体元器件制造方面具有丰富的经验，其Clockless Link产品在车载数据传输领域能够提供可靠的解决方案，在一些对成本、性能和可靠性有综合要求的汽车电子应用场景中得到了应用。

补充：各品牌在市场竞争中的优劣势

• 德州仪器（TI）和美信半导体（Maxim）

• 私有协议限制：TI和美信半导体采用的是私有标准（私标），这意味着他们的加串芯片和解串芯片必须使用同一家公司的芯片。这种私有协议在一定程度上限制了汽车制造商的选择，并且当汽车制造商想要更换供应商或者进行平台升级时，可能会面临较大的困难，容易形成对这两家公司的依赖。

• 面临公标产品竞争压力：随着公有标准（公标）的发展，如ASA联盟发布的ASA标准和MIPI组织发布的A - PHY标准等，由多个企业联合制定的公标具有开放性和通用性的优势。虽然目前公标产品尚未完全普及，但在未来的发展趋势下，TI和美信半导体可能会面临来自公标产品的竞争压力。

• 技术成熟度高：这两家公司在半导体行业历史悠久，拥有大量的专利技术和丰富的研发经验。他们的车载SerDes芯片产品经过了长时间的研发和市场验证，在技术上非常成熟，能够稳定地满足汽车电子系统对于数据传输的各种要求。

• 市场份额大：TI和美信半导体凭借其早期进入市场的优势以及优秀的产品性能，占据了全球车载显示SerDes与车载摄像头SerDes市场的95%左右。这使得他们在与汽车制造商和供应商的合作中具有很强的议价能力，并且能够通过大规模生产降低成本。

• 生态系统完善：由于市场份额大，与他们合作的上下游企业众多，形成了完善的生态系统。例如，有大量的汽车制造商习惯使用他们的产品，同时也有众多的供应商为其提供配套的技术支持和服务，这进一步巩固了他们的市场地位。

• 优势：

• 劣势：

• 慷智集成电路（上海）有限公司（AIM）等国产供应商

• 技术起步晚：相比TI和美信半导体等国际巨头，国内的车载SerDes芯片供应商技术起步较晚，在半导体产业制备工艺等方面还存在一定的差距。这可能导致其产品在性能、可靠性等方面暂时不如国外品牌，需要花费更多的时间和精力进行技术追赶。

• 品牌影响力较弱：在国际市场上，国产车载SerDes芯片品牌的知名度和影响力相对较低，这可能会影响其在国际市场的拓展，尤其是在与国际知名汽车制造商合作时，可能会面临信任度不高的问题。

• 国产替代潜力大：随着国内汽车市场的不断发展，对于国产车载SerDes芯片的需求也在增加。国产供应商如慷智等在满足国内汽车制造商对于成本、定制化服务等方面具有一定的优势，并且能够得到国内产业资本的支持，有利于其产品的研发和市场推广。

• 政策支持：在国家大力推动半导体产业自主发展的政策背景下，国产车载SerDes芯片供应商能够享受到相关的政策优惠和扶持，这有助于他们在技术研发、生产制造等方面的发展，缩小与国外品牌的差距。

• 优势：

• 劣势：

车载SerDes芯片的发展趋势

一、标准趋向统一化

目前车载SerDes芯片存在私有标准（私标）和公有标准（公标）之分。像TI、ADI等企业专用的标准为私标，而由ASA和MIPI等组织牵头制定的是公标，如ASA联盟发布的ASA标准、MIPI组织发布的A - PHY标准以及中国汽标委发布的HSMT标准等。

随着汽车行业的发展，公有标准的发展趋势愈发明显。车厂有充足的动力打破私有协议主导的市场格局，因为私标存在加串芯片和解串芯片必须使用同一家公司的芯片的限制，使得汽车制造商在选择和升级产品时受到束缚。而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。虽然目前ASA标准发展速度较慢，但从国内情况看，主要竞争体现在HSMT和M

车载芯片封装清洗介绍

·          研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

·         水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要，一旦选定，就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

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