車載SerDes技術與靜電防護方案解析

在智能駕駛數據量呈指數級增長的趨勢下，SerDes 作為連接傳感器、顯示屏與計算平臺的核心紐帶，需同時滿足 “高速率傳輸” 與 “高可靠性運行” 的雙重挑戰。雷卯電子針對 GMSL/FPD-Link 私有協議與 A-PHY 公有協議的差異化需求，提供從電源浪涌到信號 ESD 的全鏈路防護方案，通過低結電容（≤0.3pF）、高車規等級（AEC-Q101）器件保障信號完整性，助力車企在 - 40℃~+85℃極端環境與復雜電磁干擾中實現 “零誤碼” 數據傳輸。

一、SerDes的電磁挑戰與雷卯解決方案

車載環境中，發動機點火脈沖（ISO 7637-2 脈沖 5a/5b）、靜電放電（ESD）及高速信號串擾易導致 SerDes 信號失真，需針對不同協議架構設計差異化防護方案。

1. 電源端浪涌防護（12V 系統）

對于SerDes芯片的所在主板供電端，引擎點火脈沖（ISO 7637-2脈沖5a/5b）與BCI大電流注入可能導致信號失真，雷卯采用單獨大功率的TVS或PTC+TVS的組合方案。

2. 信號端靜電防護（ESD）

A-PHY 總線（公有協議）

l A-PHY 定義了以下三種不同的電纜拓撲結構，如下圖所示

雷卯針對A-PHY的靜電防護，采用ULC0542CQ,可用于同軸線路，也可以用于差分線路，符合AEC-Q101車規認證，符合IEC 61000?4?2，等級4，空氣放電±25Kv，接觸放電22Kv，結電容低至0.3pF，保證信號完整性.

GMSL/FPD-Link 總線（私有協議）：

l 單端系統（同軸電纜傳輸）：

單端系統模式是由一根同軸電纜組成，同軸電纜上可以傳輸12V電源，主要用于車載攝像頭，雷卯采用ULC1811CDNQ，Cj=0.3pF(Typ.)低結電容，保證信號完整性，滿足IEC61000-4-2，等級4，接觸放電15kV，空氣放電25kV。

l 差分系統（兩對差分線傳輸）：

差分系統模式是由兩對差分線組成，主要應用于車內的高清中控顯示器等。雷卯推薦集成式的ULC3324P10LV，Cj= 0.45pF(Typ.) 封裝為DFN2510，單顆保護四路差分線。另有ULC0342CDNHQ，Cj=0.22 pF(Typ.) ，封裝為DFN1006，布線更靈活。

三．SerDes 技術架構與車載應用價值

1. 技術原理與核心優勢

SerDes（串行器 / 解串器，Serializer/Deserializer）通過將多路并行數據轉換為高速串行信號傳輸，在接收端再還原為并行數據，實現 “數據壓縮 - 傳輸 - 解壓縮” 的全流程處理。其優勢包括：高帶寬、低延遲、低功耗、抗干擾能力強、可擴展性強等優勢，能夠支持HDMI、LVDS、MIPI等多種數據協議靈活組網。

2. 車載場景典型應用

SerDes 是智能座艙與自動駕駛的數據 “神經中樞”：

· 攝像頭系統：ADAS 攝像頭（如 8MP 雙目視覺模組）通過 GMSL/APIX 協議傳輸原始圖像數據至域控制器；

· 顯示系統：4K 中控屏與全液晶儀表盤依賴 FPD-Link/A-PHY 實現無壓縮視頻傳輸；

· 跨域互聯：域控制器之間通過 A-PHY/R-LinC 協議交換高分辨率傳感器數據，支撐 L3 + 級自動駕駛決策。

圖片來源：ADI

二、SerDes主流協議

1、SerDes 主流協議分類與市場競爭格局

當前市場形成 “私有協議主導、公有協議破局” 的格局，核心協議特性及市占率如下：

※ 市場占有率（2025 年）為行業預測值，基于協議廠商（如 ADI、TI、慷智、仁芯）的市場份額及技術路線分析，如有錯漏，歡迎指正。

技術趨勢：

l 雙雄壟斷與開放性生態博弈：ADI（GMSL）+TI（FPD-Link）占據85% 份額，但其私有協議在跨廠商互操作性上存在一定限制（如不同品牌攝像頭與 ECU 的無縫集成面臨挑戰）、開發成本高（需定制化芯片適配）。公有協議 A-PHY 通過開放標準（支持多廠商互操作）快速崛起，2027 年市場份額預計突破 30%，推動行業從 “封閉生態” 向 “標準化協作” 轉型。

l 國產替代加速：慷智 AHDL、仁芯 R-LinC 等協議憑借成本優勢（較 GMSL 低 10-15%）及車規認證（AEC-Q100 Grade 2），已進入長安、廣汽等車企供應鏈，2024 年量產車型超 40 款。

2、典型協議技術解析

GMSL（Gigabit Multi-Media Serial Link）

l 技術亮點：第三代 GMSL 支持 12Gbps 速率，可傳輸 1500 萬像素攝像頭數據（如森云智能 SG8S-AR0820C 模組），單根同軸電纜同時傳輸 12V 電源與視頻信號，簡化攝像頭布線。

l 應用案例：適配 NVIDIA Jetson Orin 平臺，實現 800 萬像素 ADAS 攝像頭實時數據無壓縮傳輸，滿足自動駕駛對圖像細節的高要求。

FPD-LINK（Flat Panel Display Link），是美國國家半導體公司于1996年提出的SerDes技術，2011年被TI收購，目前已發展至第四代產品，支持16Gbps速率，中國一汽通過PCB疊層優化解決高速信號表層走線難題，應用于車載顯示屏系統。

A-PHY（MIPI A-PHY）

l 技術突破：v2.0 版本采用 PAM4 調制與 FEC 糾錯，支持 32Gbps 雙下行通道，適配激光雷達點云數據（單幀超 100 萬點）與 16K 顯示屏的超高帶寬需求；定義同軸電纜、平衡電纜（SDP）、星四線纜（STQ）三種拓撲，兼容不同距離與成本場景。

l 生態價值：獲寶馬、豐田等車企采用，推動攝像頭、顯示屏、ECU 廠商基于統一標準開發，降低系統集成難度（如某國產新勢力車型采用 A-PHY 方案，縮短 30% 開發周期）。

未來，隨著 A-PHY 規模化應用與國產協議的崛起，雷卯將持續迭代電磁兼容解決方案，推動車載 SerDes 從 “數據管道” 向 “智能傳輸平臺” 演進，為 L3 + 級自動駕駛與沉浸式智能座艙的落地提供關鍵支撐。

Leiditech雷卯電子致力于成為電磁兼容解決方案和元器件供應領導品牌，供應ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、電感等產品。雷卯擁有一支經驗豐富的研發團隊，能夠根據客戶需求提供個性化定制服務，為客戶提供最優質的解決方案。