工业电子 | 什么是SerDes，为何工业和汽车应用需要它？

重点内容速览：

1. 什么是SerDes？

2. ADI：私有协议的GMSL将向公有协议转变

3. TI：工业和汽车有两套SerDes解决方案

4. Microchip：推出通用协议SerDes芯片

5. 罗姆：主要针对汽车领域

6. 国产SerDes芯片产品及供应商

在当今高度互联的智能世界，数据的传输速度和可靠性变得前所有未有的重要。无论是自动驾驶汽车的环境感知传感器，还是智能工厂中机器人的实时控制，抑或是人形机器人的各个关节联动和灵巧手的实现等等，都离不开高速数据的可靠传输。这其中，SerDes（串行器/解串器）芯片就是实现高速数据可靠传输的关键器件，那么，你了解SerDes芯片吗？为何它在工业和汽车这两个严苛的应用领域中不可或缺？芯查查带您一探究竟。

什么是SerDes？

在高带宽应用中，数据通常是通过并行总线来进行传输的，但随着数据速率的提升，使用并行总线的问题也随之增多。比如，一是由于速度变快，功耗越来越高；二是由于定时容差的降低，信道数量的增加，布局难度越来越大；三是由于如今设计日益紧凑，板极空间显得格外珍贵，大型并行总线需要更大的PCB空间；此外，信号的完整性和EMI也是一个问题。

而高速串行通信不需要传时钟来同步数据流，没有时钟周期性沿变、频谱不会集中，线少噪声干扰也少。也就是说，如果将并行数据流转换成串行数据流进行传送，可以降低成本、功耗，以及板极空间。

图：并行数据转换成串行数据（来源:TI）

将并行数据流转换成串行数据流就需要用到串行器（Serializer）和解串器（Deserializer），其中串行器的功能就是将并行数据流转换成频率更高的串行数据流；而解串器则用于将接收到的串行数据流转换回并行数据流。由于它们通常都是成对出现的，因此一般统称为SerDes。

近年来，随着工厂智能化，以及汽车电动化和智能化的发展趋势日益明显，SerDes技术也越来越受到重视，国际厂商们在更新其原有产品线，国内半导体厂商也纷纷进入该赛道。比如恩智浦以2.4亿美元收购Aviva Link公司；ADI提出了兼容以太网的GMSLE，以及宣布联合多家产业链企业成立OpenGMSL协会，将GMSL从专有协议转变为多供应商、全球可访问的标准；高通宣布24亿美元收购Alphawave，该公司拥有SerDes芯片及IP产品；国内的纳芯微在今年推出了车规级SerDes产品等等。

其实，目前的SerDes芯片主要有私有协议和公有协议两种，其中主流的解决方案是基于私有协议的，主要包括TI的FPD-Link与V3Link、ADI（收购Maxim后获得的技术）的GMSL、Inova Semiconductors的APIX，以及罗姆的Clockless Link等，其中TI与ADI两家加起来的份额就占了整个SerDes芯片市场的90%以上。公有协议阵营主要有三个，分别是ASA（Automotive SerDes Alliance）、MIPI的A-PHY，以及中国汽车标准委员会提出的HSMT。

基于ASA-ML协议，目前有四家半导体厂商推出了SerDes芯片产品，它们分别是Microchip、Aviva Link（已被恩智浦收购）、景略半导体、景芯豪通。

基于MIPI A-PHY协议，Valens、首传微、上海芯炽科技等已经有产品量产。

至于HSMT协议，国内的瑞发科、纳芯微、首传微都发布了新的SerDes产品。

ADI：私有协议的GMSL将向公有协议转变

千兆多媒体串行链路（Gigabit Multimedia Serial Link，GMSL）是一项由Maxim（2021年8月被ADI收购）于2008年推出的技术，当时下行链路速率最高可达3.125Gbps；2018年推出了第二代GMSL（称为GMSL2），传输速率高达6Gbps，支持全高清显示屏和分辨率高达800万像素的摄像头；2021年推出第三代GMSL，正向数据速率进一步提升至12Gbps，支持多摄像头聚合，显示器菊花链连接，以及通过单根线缆传输多个4K显示视频流等。

图：使用GMSL通道的摄像头连接解决方案（来源：ADI）

据ADI的官网的介绍，GMSL可以使用同轴电缆供电（PoC），通过单根同轴电缆传输电力和数据。这意味着，ECU侧的电源可以通过同轴电缆传送，从而同时为远程摄像头，或传感器，以及认证器供电。最高支持12Gbps数据传输速率，支持同轴电缆和屏蔽双绞线，传输距离可达15m。

图：GMSL2与GMSL3参数对比（来源：ADI）

其主要产品型号包括MAX96792A、MAX96752、MAX96751等70多个型号可供工程师选择。

图：ADI的SerDes芯片型号在其官网显示有70个可供工程师选择（来源：ADI）

2025年2月底，IEEE的802.3dm会议上，ADI提出GMSLE和OpenGMSL，GMSL将从私有协议，走向公有协议，这中间最主要的驱动力就来自Zone全以太网架构。
据悉，截至2024年底，GMLS为代表的摄像头解串行芯片出货量超过11亿片，是ADI最有竞争力的产品之一。

ADI 认为，GMSL 的非对称性和高效性使 OpenGMSL 更适合下一代架构中的高速单向数据流。该协会还计划对该标准进行未来修订，以跟上日益增长的 ADAS 复杂性和边缘 AI 集成。例如，目前的开发工作包括在边缘嵌入神经网络处理器，以减少对中央计算系统的依赖。
此外，机器视觉、工业自动化、医疗影像、机器人，特别是人形机器人的关节和灵巧手等环节也是GMSL发挥其特长的应用场景。

TI：工业和汽车有两套SerDes解决方案

TI的产品广泛应用于工业、汽车、个人电子、通信设备等市场，其在接口和高速数据传输技术方面拥有丰富的经验。在SerDes芯片解决方案方面，TI在工业领域主要提供V3Link系列SerDes产品；在汽车领域主要提供FPD-Link系列SerDes产品。其中，V3Link系列是TI专为工业成像系统而设计的。

V3Link系列产品具有高集成度，可通过单根电缆同时传输原始未压缩的视频、数据和功率，简化系统设计和布线；且兼容多个接口，与与MIPI CSI-2、并行接口、HDMI、DSI、OpenLDI、RGB、DVI、eDP/DP等多种业界通用传感器和显示接口兼容；具有可靠的信号完整性，即使在恶劣条件下，也能确保数据完好无损地传输，最远可达15m；同时，支持同步多个摄像头在系统中实现AI和高性能处理。

而FPD-Link系列产品则具有高速数据传输，支持高分辨率视频和数据传输，满足车载和工业应用的高带宽需求；低功耗，可优化设计以降低功耗，适用于对能效有要求的应用；具有高可靠性，比如出色的EMC性能和宽温度范围工作能力等。

Microchip：推出通用协议SerDes芯片

Microchip在2024年4月收购了一家韩国SerDes产品公司VSI，通过收购该公司，Microchip推出了基于ASA-ML通用协议的SerDes芯片单端口的VS775S和多端口的VS776系列芯片。

图：Microchip的SerDes芯片产品（来源：Microchip）

而且，在2025年1月的CES展会上，Microchip展示了其ASA方案，该方案使用了ASA-ML在分区架构中聚合了多个摄像头，以实现高度灵活和模块化的IVN设计。其中摄像头主要采用VS775S单端口ASA-ML串行器，分区集线器采用了VS776Q四集线器ASA-ML解决方案，ECU则使用了VS775S ASA-ML解串器。

罗姆：主要针对汽车领域

罗姆的SerDes芯片主要针对汽车领域，其主要SerDes产品有BU18xMxx-C系列，包括串行器BU18TM41-C和解串器BU18RM41-C，以及四通道解串器BU18RM84-C等。

罗姆的SerDes芯片采用的是其私有协议Clockless Link，最高传输速率为3.6Gbps，支持STP、Coax、PoC等通信电缆，因此可以适用于各种ADAS摄像头系统。

国产SerDes芯片产品及供应商

除了这些国际厂商，国内半导体芯片厂商在近几年也纷纷进入SerDes领域，并且它们主要针对的是汽车领域。比如慷智、仁芯科技、龙迅半导体等均推出了其私有协议的SerDes芯片。

慷智集成电路(上海)有限公司（AIM）由多位硅谷资深芯片专家于2017年创立于上海，推出了其自主研发的Automotive High Definition Link（AHDL）协议SerDes芯片系列AIM935/905M高清车载视频传输SerDes芯片，通过了ISO26262功能安全ASIL-B等级认证，满足车规级可靠性要求，支持8M像素摄像头及15米长距离传输。产品可应用于ADAS、车载摄像头、智能座舱等领域。

仁芯科技2022年2月在南京成立。2024年4月中北京国际汽车展览会上推出了其首颗16Gbps速率的车载SerDes芯片R-LinC，该芯片采用了22nm工艺，正向速率支持16Gbps~1.6Gbps，反向通道支持200M/100M；串行器实现了双MIPI聚合，解串器实现6路聚合，最多支持12路800万像素高清摄像头；支持I2C、UART、SPI、GPIO等多类型接口，且获得了ISO 26262最新的ASIL B Ready功能安全认证。

上市公司龙迅半导体也推出了其私有协议SerDes芯片产品，包括串行器产品LT933MT和解串器产品LT934MT。

除了私有协议的SerDes芯片，也有国产厂商开始推出基于通用协议的产品，比如景略半导体、首传微、上海芯炽科技、瑞发科、纳芯微等。

景略半导体于2009年在上海成立，是国内车载以太网芯片及车载高速网络全栈解决方案商。2024年，景略半导体推出了ASA-ML协议SerDes芯片JL7611、JL7622和JL7642。

首传微在2025年上海车展期间推出了全球首款支持HSMT和A-PHY双协议标准的车载SerDes芯片VL77XX系列，该系列芯片采用了PAM4调制技术，支持 2/4/8Gbps 数据速率，能够兼容同轴电缆、屏蔽双绞线和单对线等多种传输介质，接口支持 CSI-2 输出，可灵活配置为 4+4、4+2、2+2 通道，每通道速率高达5.7Gbps。据该公司官网介绍，VL77XX与Valens VA7000系列成功完成了互操作性测试。

纳芯微在今年4月份也推出了加串器芯片NLS9116支持4路MIPI D-PHY输入（每路2.5Gbps），单路HSMT输出，最大速率可达6.4Gbps；满足ASIL-B功能安全设计；支持反向100Mbps时钟生成，可为传感器提供参考时钟，从而降低摄像头的BOM成本与PCB布板难度；支持正向6.4Gbps展频以降低EMI设计复杂度；而且符合AEC-Q100 Grade 2 标准（-40℃至 105℃温度范围），封装采用TQFN-32。

以及解串器芯片NLS9246则支持4路HSMT 6.4Gbps输入，具有2个独立的4通道CSI-2数据流，内置了4个CSI控制器，支持灵活的视频路由与复制；每路SerDes都集成了眼图监测功能，无需高速示波器即可评估传输质量；支持TDR时域反射技术（通过 100Mbps 反向链路检测线缆开路/短路及故障位置）；此外，还支持反向展频降低EMI；且符合 AEC-Q100 Grade 2 标准，封装形式为TQFN-64。