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CPO(光电共封)
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SerDes,空前重要
半导体行业观察· 2026-03-11 10:00
AI基础设施竞争的核心:SerDes技术 - 在AI训练和推理向大规模GPU集群扩展的背景下,系统性能瓶颈由单芯片转向节点间数据交换效率,高速互联技术成为关键[2] - 从GPU、交换芯片到数据中心网络、Chiplet与CPO光互联,AI基础设施的每一次演进都持续推高对高速互联的要求[2] - 在所有互联技术中,SerDes(串行器/解串行器)正逐渐成为最核心的底层能力[2] SerDes技术概述 - SerDes是一种高速数据传输技术,核心作用是在减少I/O连接数量的前提下,实现芯片间的大带宽数据交换[4] - 其工作原理是将发送端的多路并行数据串行化传输,接收端再恢复为并行数据,从而在有限封装和走线条件下提升带宽密度[4] - 在AI时代,SerDes从芯片接口模块上升为决定系统扩展能力的关键基础设施,支撑PCIe、以太网等多种高速标准[5] ASIC设计服务厂商的SerDes竞争力 - 博通和Marvell凭借SerDes能力构建了系统级护城河,拿走了ASIC市场80%的利润[6] - 博通的SerDes以高性能和高集成度著称,其Tomahawk 5交换芯片最多可集成64个Peregrine SerDes核心,每个核心包含8路106Gb/s收发器[6] - Tomahawk 6(102.4T)将引入224G SerDes,配合更强的铜缆传输能力,以在不全面依赖光互联的情况下维持高效数据交换[6] - Marvell的强项是协议覆盖和先进制程适配,其112G XSR/VSR SerDes专为Chiplet设计,功耗极低,是D2D互联市场的标杆[7] - Marvell在PCIe接口上的SerDes进度快于博通,已率先展示可实现256 GT/s传输的PCIe 8.0技术[7] - 2025财年,博通AI营收约200亿美元(同比增长65%),MarvellAI营收约39亿美元[7] - 博通AI ASIC市场份额约60%,Marvell在15%-20%[7] - 联发科凭借超过十年的SerDes IP技术研发,成功切入谷歌TPU设计,其112Gb/s SerDes在4纳米制程可实现超过52dB的损耗补偿能力[9] - 联发科专为数据中心打造的224G SerDes已完成硅验证,公司有信心在2026年实现超过10亿美元的数据中心ASIC营收[9] GPU巨头的SerDes演进 - 英伟达GPU间的高速互联依赖自研NVLink,其代际演进本质是SerDes速率升级与链路规模扩展的双重推进[11] - 从Ampere架构到Blackwell架构,NVLink所依赖的SerDes技术从约56Gbps演进至224Gbps,使单GPU互联带宽实现跨代跃升[11] - AMD的高速互联体系围绕其Chiplet架构与Infinity Fabric协议展开,更倾向于拥抱PCIe与CXL等行业标准[12] - AMD联合博通、微软、Meta等公司发起UALink联盟,试图构建面向AI加速器互联的开放标准,以在生态规模上竞争[12] 高速互联初创公司 - Credo是增长迅猛的高速互联公司,2026财年全年营收预计在13.23–13.33亿美元区间,毛利率约66%–67%[14] - 其核心竞争力在于模拟前端优化,以自研112G/224G SerDes技术为核心,围绕Retimer芯片和AEC(有源铜缆)构建产品体系[15] - Astera Labs 2025财年营收8.53亿美元,同比增长115%,全年GAAP毛利率75.7%[16] - 其核心定位是智能连接平台,产品围绕PCIe和CXL生态展开,将SerDes和DSP技术与协议层软件结合[16] - Alphawave Semi专注于高速SerDes与接口IP的研发,商业模式偏向SerDes IP与连接子系统供应商[17] - 2025年高通宣布以约24亿美元收购Alphawave Semi,以加强在数据中心和高速互联领域的布局[17] 传统EDA/IP厂商的战略调整 - 新思科技(Synopsys)逐步弱化自有处理器业务,将资源更多集中在高速接口与互联IP上,如SerDes、PCIe、CXL、UCIe等[19] - 在Chiplet架构成为主流的背景下,高速互联技术变得稀缺,EDA/IP厂商通过提供成熟的接口IP,降低了AI芯片设计的门槛[20] 下一代技术:448G SerDes与CPO - 448G SerDes已成为产业链下一阶段的竞争焦点,Marvell已展示448G SerDes IP并演示256GT/s的PCIe 8.0 SerDes[22] - 英伟达下一代Rubin平台将采用448G SerDes,配合第六代NVLink,单GPU互联带宽预计可达3.6TB/s[23] - 当速率迈向448G,“光进铜退”成为架构级必然选择,CPO(光电共封)技术变得关键[23] - CPO对SerDes的抖动、线性度及误码率提出苛刻要求,SerDes能力越强,系统裕量越可控[23] - 测试测量厂商如Keysight、Anritsu等已开始布局完整的448G验证体系,以应对更严格的信号完整性等要求[24]