SerDes 成关键，高通入局致大芯片格局巨变

在当今科技飞速发展的时代，大芯片领域正经历着一场前所未有的变革。本文所提及的大芯片，特指用于高性能计算（HPC）和数据中心的芯片。过去很长一段时间，这个市场一直被英特尔、AMD 甚至 IBM 等巨头所统治。

然而，近年来，随着大型语言模型（LLM）的崛起，英伟达凭借其在图形处理器（GPU）方面的领先优势，成功实现反超。就连多次进军该市场却无果的 Arm 也趁机找到了切入的机会。而高通在昨日宣布收购 SerDes 芯片供应商 Alphawave 之后，大芯片市场格局在一夜之间发生了巨变。

SerDes 作为通信的重要方式，在数据中心的地位日益凸显。其背景是光纤和同轴电缆链路上的通信，串行发送字节比并行发送字节能有效减少电缆数量。在 20 世纪 90 年代末，SerDes 迎来重要发展阶段，当时 OC - 24（2488.32Mbps）已问世，人们开始规划速率约为 10Gbps 的 OC - 192。到 21 世纪初，通过 10Gb/s 线路速率实现 4 的 10Gb 以太网成为现实。同时，SerDes 越来越多地用于印刷电路板（PCB）和背板上的芯片间通信，逐渐从重要的长距离通信电路转变为关键的片上系统（SoC）组件。

知名分析机构 IPnest 指出，新兴数据密集型计算应用对高速连接需求的急剧上升，增加了对高带宽连接的需求。而随着 CMOS 技术向先进的 FinFET 发展，模拟混合信号体系结构变得难以管理，且对工艺、电压和温度变化更加敏感。在现代纳米 FinFET 技术中，构建精确的模拟电路来承受压力环境变化极为困难。不过，像 7nm 这样的先进技术能以每平方毫米 1 亿个晶体管的密度集成大量晶体管，使得利用数字信号处理（DSP）开发新的基于数字的架构成为可能。基于 DSP 的体系结构可使用更高阶的脉冲幅度调制（PAM）调制方案，如 PAM 4 能在不增加信道带宽的前提下使信道数据吞吐量翻倍。在 FinFET 技术中，使用基于 DSP 的 SerDes 不仅是构建耐用接口的必要条件，也是将数据速率在 56gbps 以上加倍的唯一方法。

目前，活跃在数据中心的各大芯片大厂都在 SerDes 领域有着深厚积累。博通、Marvell 等巨头对 SerDes 极为重视，英伟达、英特尔、AMD、联发科等也是 SerDes 市场的高端玩家。此外，独立的 IP 供应商 Synopysys、Cadence 以及刚被高通收购的 Alphawave 在该市场也占据重要地位。

Alphawave 成立于 2017 年，凭借 SerDes IP 方面的优势，在短短几年内跃升为全球第四的 IP 公司。过去七年，其收入从 0 增长至超过 2.7 亿美元。在旧金山举办的光纤通信会议与展览会（OFC）上，他们展示了包括 224 Gbps PAM4 SerDes 在内的产品。

英伟达的 Nvlink 是其在 SerDes 领域的杀手锏。第一代 NvLink 于 2014 年伴随 P100 芯片亮相，系统双向带宽为 160GB/s，是 PCIe3 x16 的 5 倍。后续 Nvlink 迭代到第五代，演化出 NVLink C2C（短距离 200G SerDes）和 NVLink5（长距离 200G SerDes），且 NVLink C2C 已作为 IP 模块授权给第三方。

英特尔早在 2013 年就展示了 224 - Gb/s PAM - 4 SerDes，其 LR SerDes 不仅能通过背板和无源电缆实现以太网高速连接，还支持极短距离（VSR）接口和中距离（MR）连接。值得一提的是，英特尔曾收购由 Alphawave 创始人 Tony Pialis 创立的 V Semiconductor Inc，Tony 在英特尔任职期间取得了显著成就。

AMD 的 Infinity Fabric 及未来的 Chiplet 互联都依赖高性能 SerDes 实现低延迟、高带宽连接。Infinity 可扩展数据结构（SDF）采用两种不同类型的 SerDes 链路，分别用于封装内和封装间通信。

联发科在去年的 OCP 全球峰会上展示了经过硅验证的长距离 224G SerDes，扩展了其产品组合。

对于高通而言，在收购 Nuvia 补强 CPU 设计能力之后，连接成为其短板。因此，收购 Alphawave 顺理成章。高通在新闻稿中表示，此次收购旨在加速进军数据中心领域的步伐，并为其提供关键资产。高通的 Oryon CPU 和 Hexagon NPU 处理器能满足高性能、低功耗计算需求，这种需求受 AI 推理增长和数据中心向定制 CPU 过渡的推动。此外，Alphawave 涉足 chiplet 和定制 ASIC 领域，上周宣布成功流片业界首批基于台积电 N2 工艺的 UCIe IP 子系统之一，支持 36G 的 die - to - die 数据速率，这让高通在 Chiplet 未来发展中拥有更多筹码。此前传出有意抢购 Alphawave 的 Arm，也有着同样的目的。

在高通强势杀回数据中心领域后，未来将在 CPU、AI 市场、汽车市场发起进攻，必将成为市场中不容忽视的重要力量。加上 Arm 向芯片领域进军的决心日益明显，英伟达、英特尔和 AMD 等传统数据中心芯片巨头将面临新的有力竞争对手，博通、Marvell 也会受到影响。在苹果抛弃、小米自研芯片、华为卷土重来等多种因素影响下，高通另觅出路是必然选择。但大芯片市场竞争愈发激烈，留给初创公司的机会也越来越少。