SerDes芯片，納芯微強勢殺入 - asiasworldcity.hk

「香港飛龍」標誌

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在汽車“電動化”方興未艾之際，“智能化”也正在洶湧來襲。要問什麼是智能汽車？不同人有不同的觀點。縱觀行業的發展現狀，智能座艙和智能駕駛是兩個必然的發展路線，很多相關研究也是圍繞着這兩個“智能”而展開的。具體到客戶端，那就是給汽車裝上越來越多的高清屏幕、集成越來越多的雷達和攝像頭、使其越來越智能，讓車乘人員無論是在駕駛還是在娛樂的時候，都能獲得更好的體驗。而爲了更好實現上述目的，很多相關技術正在被引進並升級。當中，在攝像頭和主機之間充當關鍵連接角色的車載SerDes ，重要性與日俱增。被壟斷的車載SerDes ，難！難！難！SerDes 是Serializer Deserializer的縮寫，是一種用於將串行數據轉換爲並行數據（反之亦然）的電子電路。從名稱可以得知，SerDes 主要由加串器（Serializer）和解串器（Deserializer）兩部分組成。其中，串行器負責將並行數據轉換爲串行數據。它接收並行位形式的數據，並將其轉換爲可通過通信信道傳輸的串行位流；解串器則負責將串行數據轉換爲並行數據。它接收串行數據，並將其轉換回接收系統可以使用的並行位。正因爲具備這些領先特性，SerDes 被廣泛應用車載網絡、電信網絡和消費電子產品等應用中。具體到汽車領域，又因爲智能座艙和智能駕駛的飛速發展，SerDes 需求飆升。本土汽車芯片巨頭納芯微引述相關資料介紹說，以L2/L3級的智能汽車爲例，平均每車搭載8-16顆加串器和2-4顆解串器；更高階的高端車型在新增側視激光雷達、電子後視鏡的情況下，對SerDes芯片的數量要求則更多。目前，單車搭載SerDes芯片價值大約是幾十美元左右，未來隨着攝像頭、顯示屏數量的增多，單車價值還有望繼續增加。納芯微電子產品線市場總監兼高速接口負責人楊礬在日前的一場交流中也指出，在智能汽車中，規模高達數十億人民幣的攝像頭和屏幕（ADAS+Display）市場是車載 SerDes的主要應用領域，作爲汽車座艙和自動駕駛領域最核心的模擬器件之一，車載 SerDes 芯片也自然而然成爲單品類規模最大的產品。但是，和很多的汽車芯片一樣，這個市場被TI和ADI這些海外廠商基於私有協議開發的產品所壟斷。資料顯示，早在1996 年，美國芯片公司國家半導體（後來被TI收購）創建了一項被稱爲FPD-Link的免費開放的標準。最初，這個標準主要用於將筆記本電腦等設備的圖形處理單元 ( GPU ) 輸出連接到顯示面板的時序控制器。但到了2000年以後，從車內顯示屏開始，再到倒車攝像頭的強制要求，這項技術逐漸在汽車攝像頭信號傳輸市場上找到了機會並屹立至今。至於GMSL，則由Maxim Integrated（後來被ADI收購）於 2008 年面向汽車應用推出，在後續的發展中，該技術和FPD-Link在汽車攝像頭應用上分庭抗禮，進而形成了當下的競爭局面。無法否認，這些廠商在車載SerDes 上有其先發優勢。通過綁定早期客戶，形成商業閉環，他們也建立其很高的壁壘。但從全球競爭格局看來，這也帶來了另一箇層面的隱憂。“現在主流的車載 SerDes 多爲私有協議，且收發端綁定，會讓主機廠缺乏供應鏈彈性。”楊礬直言。在他看來，這也是國內車載SerDes 面對的頭號挑戰。他同時指出，在類似車載攝像頭信號傳輸這些應用中，當前SerDes 的主流速率爲 1Gbps 至 6.4Gbps。但未來隨着攝像頭升級，速率會進一步提升，隨之帶來的技術需求將會成爲車載SerDes 面臨的又一箇挑戰。“作爲一款車規級產品，車載SerDes本身就是一類極具挑戰的數模混合芯片，因爲它不但需要開發者在汽車攝像頭狹小的應用場景中克服環境複雜，電磁干擾等問題，還要求開發者在芯片上長期（5-10 年）投入鉅額研發，持續迭代高速率產品等。這帶來的難度顯而易見。”楊礬說。如他所說，車載SerDes面臨四大挑戰：第一，攝像頭小型化要求芯片體積、成本、功耗嚴格控制；第二，域控端隨攝像頭數量增加，解串器布版面積需優化；第三，需滿足功能安全 ASIL B 等級設計；第四，支持通用協議（規定速率、幀結構、糾錯機制等）。雖然這麼難，但市場的巨大吸引力以及使命感，吸引了越來越多的國產芯片廠商投身這條賽道，納芯微也正在強勢殺入這條賽道。押寶HSMT，納芯微底氣十足在楊礬看來，納芯微進軍車規SerDes，擁有天然的優勢。首先，公司擁有成熟的車規體系。據介紹，自 2020 年全面投入汽車領域，納芯微建立了 IPD 全流程管控體系，公司的車規模擬產品發貨量國內領先，質量表現對標國際一流；其次，公司實現了車規產品的從晶圓到封測的全國產供應鏈，能給客戶提供更好的交付和成本控制能力。再者，公司擁有一站式解決方案，能爲汽車電動化和智能化提供廣泛的產品支持。例如在攝像頭應用方面，除了SerDes 接口芯片，納芯微還將同步推出攝像頭 PMIC、路徑保護等配套模擬芯片，覆蓋了電源到接口的全需求，以加速客戶端的產品設計。基於這些領先佈局，納芯微選擇了HSMT協議，切入車載SerDes賽道。前文中我們提到，當前應用的車載SerDes主要是私有協議，這給客戶帶來了風險。有見及此，全球業者推動了包括ASA、MIPI-A-Phy和HSMT等在內的標準化協議發展。當中，HSMT是由中國廠商主推的一箇協議。關於哪個協議更好？這可能不能簡單地立刻給出一箇結論。縱觀國內當前的車載SerDes混戰，不同廠商基於各自的考量也打造了不同的產品，當中甚至不乏還在打造私有化協議的廠商，也有廠商選擇多種協議兼容。在問到爲何看好HSMT協議的時候，楊礬從幾個層面進行了回應。首先，在技術層面，楊礬認爲，MIPI A-PHY 存在速率斷層（跳過 6Gbps 主流區間）和缺乏標準糾錯碼的問題，這可能會帶來互聯互通風險；來到商務層面，楊礬表示，HSMT是由國內車廠與 Tier 1 強力推動，而 A-PHY 暫無國內大規模支持。因此納芯微當前選擇支持 HSMT；在糾錯方面，由於HSMT 協議規定了成熟的裏德 - 所羅門前向糾錯碼（FEC），可糾正單幀最多 15 個錯誤比特，並支持物理層重傳機制，這能顯著提升抗誤碼率性能。當然，如楊礬所說，國內客戶對HSMT的強力支持，進一步堅定了納芯微進軍這個市場的信心。他表示，因爲國內的新能源汽車市場競爭激烈，如果使用私有協議，會讓他們在降成本與供應鏈安全方面面臨更高的成本與交付風險。但公有協議支持收發解耦，能提升研發靈活性。而且，國際局勢推動本土供應鏈替代，這就讓本土主推的HSMT成爲首選。當然，隨之而來的 SerDes 芯片技術複雜性挑戰也是在所難免的，這就需要成熟的產品和強大的技術支持團隊。如上所述，納芯微擁有國內領先的汽車電子體系，能幫助客戶快速量產。在這個基礎上，納芯微還選擇了自研關鍵IP，進一步加碼SerDes芯片。楊礬透露，之所以走上IP自研這條路，一方面是因爲公司在2022 年就組建了具備獨立研發高速接口IP能力的團隊；另一方面，當時市場上成熟 IP 多爲消費級，無法滿足車規級需求（如溫度、可靠性），而且這些IP接口形態不符合車載 SerDes 場景；更重要的是，自研 IP 可針對車載場景優化（如抗干擾、低功耗），形成差異化競爭力。在這些投入支撐下，納芯微終於在日前帶來了公司首款車載SerDes芯片組，助力汽車智能化升級。新品發佈，打通關鍵“通道”據介紹，納芯微本次推出的車規級SerDes芯片組，包括了單通道的加串器芯片NLS9116和四通道的解串器芯片NLS9246。是公司專爲ADAS（攝像頭、域控制器）及智能座艙（攝像頭、顯示屏、域控制器）系統中的高速數據傳輸場景而設計的。在配置方面，如下圖所示，這兩顆芯片性能強大。至於其他如豐富的汽車芯片經驗、全國產供應鏈和自研IP帶來的優勢，也在這兩款新品上體驗得淋漓盡致。“因爲納芯微選擇自研關鍵IP，我們強化了模擬性能，使得公司研發的SerDes芯片適應更惡劣的傳輸環境（如長走線、高干擾），綜合應對糾錯與可靠性挑戰。”楊礬表示。他指出，自研IP也讓公司推出的SerDes芯片在關鍵指標（如接收機容限、均衡能力、驅動能力）上相比國際競品有了大幅提升。據介紹，納芯微新推出的SerDes芯片NLS9116和NLS9246的接收機容限相比主流國際廠商產品提升100%；集成了更強的AEQ（自適應均衡）能力，也能助力汽車製造商降低線纜佈線成本；在增強了MIPI驅動能力之後，這些芯片能驅動超過30cm的PCB走線，降低客戶在PCB佈局時的設計難度。此外，據楊礬介紹，在設計這些SerDes芯片的同時，納芯微還豐富了其維測功能與互聯互通，集成 TDR 故障定位、接插件診斷等功能，加速問題排查；公司同時還嚴格遵循 HSMT 協議，實現芯片級收發解耦。據透露，納芯微是國內率先實現HSMT公有協議芯片級互通的企業，這進一步提升了供應鏈彈性。具體而言，NLS9116和NLS9246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，這種做法也讓納芯微得到了國內頭部ADAS客戶的高度認可。納芯微新推出的加串器NLS9116採用TQFN32封裝，解串器NLS9246採用TQFN64封裝，這與市場主流產品P2P兼容，客戶能在現有設計基礎上進行快速替換和升級。“公司SerDes芯片的硬件 Pin-to-Pin 替代無需改板，軟件需聯調，但納芯微提供完善的 API 與 SDK，客戶只需調用即可，大幅簡化開發流程。”楊礬接着說。在楊礬看來，今年將是國產SerDes的元年，納芯微的產品也正在全力以赴。爲了更好地推動國產SerDes的普及，納芯微正與國內 SoC 廠商、一級供應商（Tier 1）緊密合作，推動 HSMT 生態完善。藉着這兩顆SerDes芯片的發佈，納芯微打通了汽車的關鍵通道，並在這個競爭激烈的市場佔有了一席之地。問到該系列產品的後續迭代時，楊礬透露，公司未來將覆蓋從低速到高速、攝像頭到顯示屏的全場景，滿足不同車型需求。納芯微也早已開展 PAM-4 等技術儲備，爲明年推出12.8Gbps的產品做好充分準備。他同時指出，更高速率（如 25Gbps+）需更好地平衡成本與工藝，納芯微也會針對這些需求，有的放矢。展望公司SerDes應用的未來，楊礬表示，汽車市場是公司當前的重點，至於未來也會考慮安防、機器人等高清視頻傳輸場景。回看過去幾年汽車產業的發展，其實某種程度上已經算完成了“電動化”的轉型，汽車廠商近年來也將包括智能座艙、智能駕駛還是智能網聯在內的“智能化”當作頭等大事，這也正是高通、英偉達、聯發科、地平線、黑芝麻和芯擎這些廠商近年來頻頻處於媒體報道的風口浪尖的主要原因。作爲一家聚焦模擬和混合信號芯片的企業，自2016殺入汽車賽道以來，納芯微也一直在“擴充實力”。據介紹，面向新能源汽車的“三電”（電機、電池管理、車載充電機以及高壓 / 低壓的 DCDC 轉換器等零部件）應用，如上圖所示，納芯微提供了業內領先的多樣化產品，其中在數字隔離器和柵極驅動產品方面的表現尤爲優越。面向汽車“智能化”需求，除了SerDes以外，納芯微也全面佈局。除了SerDes以外，納芯微在車身域控領域擁有完善的高邊驅動、馬達驅動等產品。公司還有各種接口器件，覆蓋車身控制、門控、座椅控制、座椅按摩等場景。楊礬透露，相關核心模擬產品已全面落地，將於今年或明年大量上量。隨着國產新能源車的崛起，一場國產汽車芯片的逆襲好戲正在隆重上演，納芯微，自然是其中一箇當之無愧的主角。半導體精品公衆號推薦專注半導體領域更多原創內容關注全球半導體產業動向與趨勢*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4040期內容，歡迎關注。『半導體第一垂直媒體』實時專業原創深度公衆號ID：icbank喜歡我們的內容就點“在看”分享給小夥伴哦

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