然而,海外双寡头长期掌控话语权,凭借技术优势与协议壁垒,占据着市场的主导地位,国产厂商尚处于摸索阶段。
从去年起,国产厂商相继推出12G以上高速车载SerDes产品,或有望凭借后发优势,从海外大厂手中夺取一定市场份额。
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SerDes,即Serializer(串行器)和Deserializer(解串器)的缩写,其功能在于发送端将多路低速并行信号转换为一路高速串行信号,在接收端则反之。
如此一来,既能消除高速并行数据线缆间的串扰,又能降低功耗,实现更高的传输速率并削减线缆成本。
汽车领域,SerDes芯片大多数都用在车载摄像头、传感器与显示系统间的数据传输。
在SerDes尚未普及前,传统汽车采用以CAN总线为主、Lin总线为辅的车载内部通信网络。然而,随只能驾驶的发展,汽车电子系统日益复杂,数据传输量剧增,各类传感器和控制单元都需实时传输图像、雷达数据、车辆信息等大量数据。
经测算,一颗800万像素摄像头在高速、无损、无延迟传输时,按照RGB三色24bit,摄像头30帧计算,每秒产生的数据量高达5.75Gbps带宽,传统的CAN/LIN总线已难以满足需求。
基于此,SerDes技术逐渐应用于车端,用于摄像头到ECU间的长距离数据传输,以实现高带宽、低延迟,确保数据的实时性与可靠性。
随着辅助驾驶/无人驾驶的逐步普及,车载摄像头的使用数量和分辨率要求快速提高,无人驾驶级别越高,所需芯片数量越多;摄像头和显示器分辨率越高,SerDes芯片售价也越高。
据盖世汽车,伴随ADAS逐渐升级和加速渗透,叠加各车企硬件冗余性高,预计至2025年单车平均摄像头搭载量有望接近5对(10颗)。
在技术实现方面,一般都会采用40nm或28nm芯片制程,通信速率处于3Gbps至12Gbps之间,其中6-8Gbps已能满足多数需求。在智慧驾驶域,8MP摄像头30帧情况下,SerDes带宽大于5.76Gbps即可;智能座舱域中,4K@60Hz屏幕的SerDes则需12Gbps带宽。
不过,随只能驾驶技术进步以及摄像头、车内屏幕和娱乐设施的升级,预计到2027年/2028年,市场将出现24Gbps车载SerDes产品。
2023年是全球车载SerDes芯片市场明显地增长的一年,销售额达到4.47亿美元。预计到2030年,市场规模将扩大至16.77亿美元,2024-2030年CAGR高达20.28%,市场潜力和增长动力强大。
2023年,中国市场规模已达到1.36亿美元,占据全球市场30.40%的份额,成为推动全球市场增长的重要力量。预计到2030年,随着中国汽车电子化、智能化进程的加快,中国市场规模将增长至6.03亿美元,全球占比提升至35.96%,持续引领全球市场发展。
具体而言,SerDes芯片设计主要分四个部分,分别是模数转换器ADC、锁相环PLL、数字信号处理器DSP、以及RISC-V或者Arm架构,其中ADC和PLL是优化的核心。
但从1996年起,西方国家就签订了《瓦森纳协定》,其中限制了对中国出口高端ADC芯片,禁运范围主要是精度超过8 位且速度超过10Msps的ADC。ADC速率的限制是当前国内SerDes厂商被卡住脖子的重要原因,大多数国内厂商只能拿到7bit规格的ADC。
而ADC/DAC可谓是整个模拟芯片皇冠上的明珠,技术难度非常高,其研发需要整个制造和研发环节的精密配合,普通厂商往往难以做到抽样频率和采样精度兼得。
我国ADC芯片国产化率不足5%,国内市场被TI、ADI、美信三家吃掉了95%,美信被ADI收购之后,ADC芯片更是呈现出了与Serdes芯片完全一致的双寡头市场格局。
锁相环也面临着同样的情况,TI和ADI两分天下,国产企业受限于技术封锁、人才匮乏、产研协同困难等原因前路尚且漫长。
当下,地理政治学博弈日益激烈,全球供应链变得十分脆弱,而中国作为新能源汽车智能化发展最快的高地,想要汽车产业不受制于人,车载芯片国产替代是重要一环。
近几年,国内已经有超20家芯片厂商进入车载SerDes领域,从去年起,其中部分厂商陆续展示了12G以上高速车载SerDes产品。
但考虑到高速SerDes芯片技术本身需要长时间攻克,目前主流几家仍集中于中低端产品。
举例而言,据知情的人偷偷表示,成立于2017年的某Serdes公司就曾在长安车型上出现过问题,且收到过长安方面的索赔,后续还包含车辆召回等工作。
一般车企的索赔标准都会在合同中提前写明,而安全类的如域控、智驾等产品则需要故障率为0。
尽管限制的如此严格,各车企仍对国产替代厂商们不放心,一般只敢交出自家低端车型产品,中高端车型仍由TI、ADI等几家外商公司包揽。
另一边,成立于2022年的仁芯科学技术产品进展迅速,但量产项目也并不算多。一位知情的人偷偷表示,慷智年收入达到亿元级别,仁芯成立时间比较短,收入量级要低。
2024年4月北京车展,仁芯科技展示了首颗16G高性能车载SerDes芯片,该芯片于2024年二季度量产。
一位从业者认为,高性能车载SerDes芯片目前仍处于发展初期,产品出点问题在此阶段也属正常现象,各新势力企业仍需要市场给予更高的包容度,谁能拔得头筹还很难判断。
产业链包容度,说归说,真实的情况是,除非前两三年供应链大扰动时期,目前汽车产业早已进入一个稳态,即便是国产替代,紧迫度、进度和重视程度,相较紧俏时期,早已回落不少,越是承平时期,越是拼产品力、量产工程基本功和性价比。
于是,我们也在近期也能够正常的看到不少汽车芯片公司,普遍遇到了一个“亿元”收入里程碑的瓶颈,接下来三年,谁能在硬实力上率先达标,谁便能率先突破这一瓶颈。
首先是各大芯片厂商的私有协议。TI和ADI是车载SerDes市场的龙头,曾占据市场超95%份额。
ADI的SerDes业务源于对美信的收购,其SerDes芯片采用名为GMSL的私有协议,已迭代至第三代GMSL3X,正向传输速率最高达12Gbps,反向速率最高187.5Mbps,同轴电缆传输距离可达14米,双绞线米。
在德国主机厂应用较多的Inova公司,其SerDes芯片采用APIX私有协议,已更新至第三代,单条双绞线Gbps,四条双绞线Gbps速率,且支持多种线缆媒介,如STP、QTP和同轴电缆等,可降低线缆成本。
日本汽车芯片大厂罗姆的SerDes芯片使用Clockless Link协议,通过一对差分线路传输数据,传输速率最高仅2.7Gbps。
图像传感器大厂索尼也有自家SerDes产品,部分日系车型搭载,采用GVIF(Gigabit Video InterFace)私有传输协议,最新产品据称可实现800万像素摄像头每秒45帧输出画面,约为8.63Gbps。
慷智自研的AHDL已迭代至第三代,今年5月宣布采用第三代AHDL的20Gbps车规级SerDes芯片成功点亮,单通道可实现10Gbps(NRZ)和20Gbps(PAM4)视频传输速率,最高支持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芯片采用私有协议,向下兼容全速率16Gbps - 1.6Gbps,支持15米远传输距离,插损补偿能力达30dB以上,可实现17MP超高分辨率ADAS摄像头。
不过,由于协议绑定,当主机厂选择方案时ADAS控制器和传感器两端一定要使用同一协议的SerDes芯片,大大缩小了供应链选择范围,对主机厂十分不利。
其一是ASA联盟的ASA - ML,该联盟由宝马集团联合大陆、恩智浦、博通等Tier1、汽车芯片巨头于2019年成立,现有超70个成员企业。
其二是MIPI联盟的A - PHY。MIPI是移动行业处理器接口联盟,此前制定的C - PHY、D - PHY等标准已在智能手机、高端显示器、摄像头、相机模块等领域广泛应用。
值得一提的是,2023年MIPI联盟与ASA签订合作协议,未来使用MIPI CSI - 2接口可与ASA - ML物理层互联,为建立更广泛生态创造了条件。
此外,中国汽标委2023年发布了HSMT标准征求意见稿,下行速率最高12.8Gbps、上行速率100Mbps,抗干扰性强。
目前,国内厂商瑞发科推出基于HSMT的车载SerDes芯片,芯炽科技、首传微电子、Valens等海内外厂商在A - PHY协议上推出SerDes芯片,ASA - ML有Microchip、景略半导体等开发了相关产品。
市场规模看,车载Serdes芯片目前还是一个非常小众的市场,2023年约为4.5亿美金。
但新能源车的普及势必带动无人驾驶和智能座舱的渗透率逐步的提升,车规SerDes芯片市场空间迅速增加只是时间问题。
TI、ADI等传统大厂凭借着先发优势几乎垄断了全球车载显示SerDes与车载摄像头SerDes市场。
而汽车产业链国产化和协议公有化的趋势,则给了国内厂商一次弯道超车的机会,不少厂商已有部分产品量产上车。
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