SerDes,空前重要

格隆汇
3小时前
不知道你发现没有,从博通、Marvell 这样的 ASIC 设计服务厂商,到英伟达AMD 等 GPU 巨头,再到 CredoAstera Labs、Alphawave 等高速互联公司,几乎所有参与 AI 基础设施竞争的玩家,都在不断强化同一项能力:更快、更稳定、更高效的 SerDes。
当 AI 训练和推理从单卡扩展到成百上千颗 GPU 的集群时,系统性能往往不再由单颗芯片决定,而是由节点之间的数据交换效率决定。也正是在这种背景下,从 GPU、交换芯片到数据中心网络,再到 Chiplet 与 CPO 光互联,AI 基础设施的每一次演进,都在持续推高对高速互联的要求。而在所有互联技术之中,SerDes 正在逐渐成为最核心的底层能力。

什么是SerDes?

SerDes,即 Serializer/Deserializer(串行器/解串行器),本质上是一种用于高速数据传输的关键技术。它的核心作用,是在尽量减少 I/O 连接数量的前提下,实现芯片之间的大带宽数据交换。

在集成电路系统中,芯片间通信可以采用并行传输,也可以采用串行传输。并行传输需要在芯片之间布置大量连接线,而串行传输通常只需要一对差分链路即可完成高速数据交换,因此更适合高带宽、长距离、低引脚数的系统设计。

SerDes 的工作原理并不复杂:发送端将多路并行数据串行化,通过高速串行链路传输出去;接收端再将其恢复为原始的并行数据。正是依靠这种机制,现代芯片能够在有限封装和有限走线条件下,持续提升带宽密度。

过去,SerDes 更像是芯片中的一个接口模块;但在 AI 时代,它正在上升为决定系统扩展能力的关键基础设施。从早期的 28Gbps NRZ、56Gbps PAM4,到今天的 112Gbps,再到即将规模落地的 224Gbps,SerDes 已经成为高性能计算、高速网络、汽车电子、移动终端和物联网 SoC 的通用底座,广泛支撑 PCIe、以太网、USB、MIPI、USR/XSR 等各类高速标准。

也正因为如此,谁掌握了核心 SerDes 技术,谁就拥有了极高的技术壁垒和系统话语权。

    ASIC设计服务厂商,

无不是SerDes高手

就拿这几年赚的盆满钵满的两大设计服务厂商博通和Marvell来说,他们之所以能拿走 ASIC市场80%的利润,是因为他们掌握了算力世界中唯一不可替代的稀缺资源——连接稳定性。它们的“连接霸权”,很大因素就来自SerDes能力所构建的系统级护城河。

博通的 SerDes 以高性能和高集成度著称。以博通的Tomahawk 这类数据中心交换芯片为例,它本质上是一块“SerDes 密度怪兽”。例如Tomahawk 5(51.2T)最多可集成 64个Peregrine SerDes 核心,每个核心包含 8 路 106Gb/s PAM4 SerDes 收发器(并带 PCS)。而到了 Tomahawk 6(102.4T),博通进一步把高速互联推向更高代际。作为其 2026 年的重要产品,Tomahawk 6 将 224G SerDes 带入了更高密度、更高吞吐的交换平台。配合更强的铜缆传输能力,它使数据中心在不全面依赖更昂贵光互联的情况下,仍能维持高效的数据交换。

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。它的 XSR(极短距)SerDes 功耗极低,是目前 D2D(芯粒互联)市场的标杆。Marvell在PCIe 接口上的 SerDes 进度快于博通,这使其在服务器内部的 HBM(高带宽内存)连接和存储控制器市场极具优势。例如,在刚结束的DesignCon 2026上,Marvell就率先展示了 PCIe 8.0 技术,这是目前业界唯一能在标准路径下实现 256 GT/s 传输的 SerDes。

2025 财年博通的AI营收约200亿美元(同比增长 65%),预计2026年将达到250亿美元。Marvell的AI营收大约 39 亿美元,目标约超过50亿美元。博通的AI AISC市场份额大约在60%,Marvell在15%-20%。

博通的 AI 收入几乎是 Marvell 的 4-5 倍,这源于它与 Google 长达十年的深度绑定,博通的霸权主要来自于 Google 的 TPU 订单。根据 2025 年底的数据,Google TPU 的出货量支撑了博通绝大部分的 ASIC 利润。而Marvell则通过拿下微软Maia芯片和亚马逊的新项目,实现了 ASIC 业务的翻倍增长。

第三方机构Counterpoint Research预测,到2027年,博通仍将以约 60%份额领跑AI服务器计算ASIC设计合作伙伴市场。

但是,值得注意的是,让博通不得不警惕的新玩家之一,是联发科。

据悉,联发科成功切入谷歌第八代TPU(TPUv8x)设计,预计于2026年第四季开始贡献营收。谷歌与联发科合作设计芯片,前者负责运算单元(Compute Die)设计与高频宽记忆体(HBM)采购;后者负责输出入单元(I/O Die)设计、所有晶圆采购,以及后段封装整合。

联发科之所以能在数据中心ASIC领域异军突起,接下Google或Meta的ASIC订单的关键,正是在于研发超过十年、能提高传输效率的SerDes IP技术。联发科现行112Gb/s SerDes DSP采PAM-4接收架构,在4纳米制程可实现超过52dB的损耗补偿能力,仍能维持低讯号衰减与高抗干扰特性,对资料中心与先进封装架构尤为关键。联发科专为资料中心应用打造的224G SerDes,并完成硅验证(silicon proven),技术成熟度获业界高度关注。

联发科副董事长蔡力行表示,非常有信心2026年实现超过10亿美元的数据中心ASIC营收,并在2027年达到数十亿美元。分析师预测,联发科这波ASIC营收上修,应该还是来自谷歌的TPU订单。ASIC业务已成为联发科第二大营收来源。

所以,从博通、Marvell 到联发科,都在说明同一个结论:ASIC 设计服务厂商,几乎无一不是 SerDes 高手。

英伟达和AMD芯片巨头的

Serdes代际演进

不仅是ASIC 设计服务厂商,英伟达与 AMD 这样的 GPU 巨头,同样在持续强化自身的 SerDes 能力。

以英伟达为例,其GPU之间的高速互联依赖自研的 NVLink。NVLink 的代际演进,本质上是 SerDes 速率升级与链路规模扩展的双重推进:一方面通过提升单条 SerDes 的传输速率,另一方面通过增加链路数量和优化互联拓扑,从而实现系统带宽的指数级提升。从 Ampere 架构到 Blackwell 架构,NVLink 所依赖的 SerDes 技术已经从 约 56Gbps 级别演进至 224Gbps 级别,使得单颗 GPU 的互联带宽实现跨代跃升。这种持续提升的高速互联能力,使 NVLink 成为英伟达 GPU 生态的重要护城河,也构成了其 AI 集群架构的核心优势。

相比之下,AMD 的 SerDes 技术演进路径有所不同。AMD 的高速互联体系更多围绕其 Chiplet(芯粒)架构与 Infinity Fabric 协议展开,并在整体策略上更倾向于拥抱行业标准,例如 PCIe 与 CXL 等接口协议。在 AMD 看来,仅依赖私有互联协议很难在生态规模上与英伟达抗衡,因此它选择推动更开放的互联体系。为此,AMD 联合博通、微软、Meta 等公司发起了 UALink(Ultra Accelerator Link)联盟,试图构建一个面向 AI 加速器互联的开放标准。

从技术角度来看,UALink 的目标同样是构建高带宽 GPU 互联,但与 NVLink 的封闭体系不同,它希望依托产业链成熟的 SerDes 技术与以太网生态,打造一个能够在规模上挑战英伟达互联体系的开放生态。

这也说明,在 AI 算力竞争日益激烈的背景下,SerDes 已经不仅仅是芯片中的一个接口模块,而是决定整个 AI 计算平台扩展能力的关键技术。

Serdes,也孕育了一帮初创互联公司

当互联成为新的基础设施,一批专注于高速连接技术的公司也随之崛起。以 Credo、Astera Labs 和 Alphawave Semi 为代表的新兴厂商,正试图在 GPU 与交换芯片之外,建立属于自己的“互联赛道”。

其中,Credo 是近年来增长最迅猛的高速互联公司之一。2026财年全年营收大概率落在约13.23–13.33亿美元区间,整体毛利率约在66%–67% 区间。已经连续多个季度实现三位数增长,这不仅显示出 AI 数据中心互联市场的爆发力,也显示了SerDes /互联芯片的毛利率普遍非常高。

不同于博通那种重度依赖 DSP(数字信号处理)的方案,Credo的核心竞争力在于其模拟前端(Analog Front-end)优化。该公司以自研 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,主要解决 AI 服务器内部和机架级互联中的信号衰减问题。AEC(有源电缆)是Credo最成功的商业化路径。在 112G/224G 下,普通的铜线(DAC)传不动,光模块(AOC)又太贵,Credo 的 AEC 通过在电缆两端加入 SerDes/DSP 芯片,实现信号均衡和重定时,从而显著延长高速链路距离并降低误码率。

另一家快速崛起的公司是 Astera Labs。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%。与 Credo 更偏“物理链路修复”的策略不同,Astera Labs 的核心定位是 智能连接平台。其产品围绕 PCIe 和 CXL 生态展开,包括 Aries 系列 PCIe/CXL Retimer、Scorpio Fabric Switch 以及 Taurus 智能电缆模块等。这些产品本质上是将 SerDes 和 DSP 技术与协议层软件结合,使系统能够在复杂拓扑结构下保持稳定的高速通信。随着 AI 服务器架构从单节点计算向 rack-scale 架构演进,这类“协议感知型互联芯片”需求迅速增加。Astera Labs 的业绩增长也非常惊人:公司 2025 年全年营收达到 8.53 亿美元,同比增长 115%,显示出高速互联市场的巨大潜力。

Alphawave Semi的商业模式则更偏向SerDes IP与连接子系统供应商。该公司长期专注于高速 SerDes 与接口 IP 的研发,并将其封装为可直接集成到 SoC 或 ASIC 中的连接子系统,例如 224G SerDes、UCIe chiplet 接口以及高速 PHY IP。这使得 Alphawave 能够向不同的芯片厂商提供高速互联能力,而无需参与整颗芯片设计。随着 Chiplet 架构和先进封装逐渐普及,SerDes IP 的需求也在快速增加。值得注意的是,Alphawave 的技术价值也吸引了产业巨头的关注,2025 年高通宣布以约24亿美元收购 Alphawave Semi,正是为了加强其在数据中心和高速互联领域的布局。

Credo 和 Astera Labs 的崛起证明了,在巨头转身缓慢的缝隙里,谁能解决 AI 集群最头疼的功耗与信号衰减问题,谁就能在万亿级市场中切割出属于自己的肥美领地。

IP“军火商”的转型

在这场由 AI 驱动的互联技术竞赛中,变化的不只是芯片公司本身,传统的 EDA/IP 厂商也正在悄然调整自身的战略重心。

一个典型案例是新思科技(Synopsys)。近年来,Synopsys逐步弱化自有处理器业务,并将资源更多集中在 高速接口与互联 IP上,例如 SerDes、PCIe、CXL、UCIe 等关键技术。其出售 ARC 处理器业务,某种程度上也反映出一个趋势:随着 RISC-V 架构的快速崛起,通用处理器 IP 正在逐渐“平民化”,越来越多公司能够获得成熟的 CPU 设计能力,处理器本身不再是最稀缺的资源。

相比之下,在 Chiplet(芯粒)架构逐渐成为主流的背景下,真正变得稀缺的是 高速互联技术。当一颗系统级芯片被拆分为多个 die 时,芯片内部的 die-to-die 互联就必须依赖极短距离、超低功耗的 SerDes 技术。以UCIe为代表的新一代标准,本质上正是为 Chiplet 时代打造的高速互联底座。

在这种趋势下,EDA/IP 厂商的角色也在发生变化。它们不再只是传统意义上的设计工具供应商,而更像是产业链中的 “技术军火商”:通过提供成熟的 SerDes、PCIe、CXL、UCIe 等接口 IP,让没有深厚模拟电路和高速接口设计能力的 ASIC 厂商,也能够在较短时间内集成先进的互联能力。

换句话说,在 AI 芯片竞争愈发激烈的今天,并不是每一家 ASIC 公司都必须从零开始设计 SerDes。只要购买成熟的接口 IP,并结合先进封装和系统设计能力,就可以快速构建出具备高带宽互联能力的芯片系统。这种模式大大降低了 AI 芯片设计的门槛,同时也让 Synopsys、Cadence 等 IP 厂商在新一轮计算架构变革中获得了新的增长空间。

448G已经鸣枪,CPO正在合围

如果说224G是当前AI数据中心互联的主流节点,那么448G SerDes已经成为产业链下一阶段的竞争焦点。

在芯片与互联领域,多家厂商正在推进448G相关技术。Marvell 已展示 448G SerDes IP,并同步演示 256GT/s 的 PCIe 8.0 SerDes,其 ×16 配置理论双向带宽可达到 1TB/s。这些技术主要面向 AI 交换芯片、GPU直连等高带宽场景,目前已进入工程样片阶段,为未来量产奠定基础。

在GPU厂商方面,英伟达也已明确下一代Rubin平台将采用 448G SerDes。配合第六代 NVLink 交换架构,单 GPU 的互联带宽预计可达到 3.6TB/s,而在 72 GPU 的 NVLink 域中,总带宽可扩展至 260TB/s。这类架构意味着 GPU 集群将能够在更大规模上进行算力调度,而448G SerDes正是支撑这一带宽跃迁的关键技术。

当速率迈向 448G,电信号在传统铜线中的传输已触及物理极限,“光进铜退”不再是预言,而是架构级的必然选择。

SerDes将是CPO 的起点。CPO(光电共封)的本质是将原本在板级长距离传输的电信号,尽可能提前转化为光信号。光学引擎离芯片越近,预留给电链路的裕量就越小。这就对 SerDes 的抖动、线性度及误码率提出了近乎苛刻的要求。

CPO 绝非简单的以光替电,而是一场涵盖激光源集成(如博通推崇的 ELS 外置方案)、热设计、封装耦合与良率的复杂系统工程。SerDes 能力越强,电路径越短,系统裕量就越可控。 这种“以强制弱”的能力,正是博通与 Marvell 能在 CPO 领域保持绝对领先的底层逻辑。

站在产业链的视角来看,无论是448G的实现还是CPO的商用,都在倒逼整个互联生态进行配套升级。448G PAM4 信号的验证难度远高于上一代技术,对信号完整性、误码率以及通道建模提出了更严格要求。因此,测试测量厂商也开始布局完整的448G验证体系。例如 Keysight、Anritsu、Tektronix 和 Teledyne LeCroy等厂商都推出了面向448G PAM4的全链路测试方案,覆盖发射机SNDR、RLM、信道S参数以及误码率等关键指标。其中,安立还与鸿腾精密合作完成了 448G Twinax线缆的信号完整性验证,进一步完善了高速互联的测试生态。

从更宏观的角度来看,448G不仅是一次SerDes速率升级,更是整个AI互联体系的下一代技术基石。当模型规模继续扩大、GPU集群规模不断增长时,只有不断提升SerDes速率并优化互联架构,才能支撑未来AI算力系统的带宽需求。

小结

某种意义上说,AI算力革命的背后,其实是一场高速互联革命。AI时代,算力决定上限,而SerDes决定规模。

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