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作者：九林
汽車電子電氣系統(tǒng)是以通信網(wǎng)絡(luò)為載體，將車內(nèi)電子設(shè)備通過(guò)線束連接在一起。隨著汽車E/E架構(gòu)的演進(jìn)和車內(nèi)功能的復(fù)雜度提升。單車ECU數(shù)量已經(jīng)逐漸從20-30多個(gè)發(fā)展到100多個(gè)，部分車輛的線束長(zhǎng)度已經(jīng)高達(dá)2.5英里。
汽車中的傳感器數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致車載數(shù)據(jù)量激增，這對(duì)整車實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)處理能力有了很高的要求。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，車載網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為 CAN 總線為主，LIN 總線為輔，多種總線技術(shù)并存。由于CAN總線只能實(shí)現(xiàn)半雙工通訊，且傳輸速度較低，不符合汽車智能化。傳統(tǒng)分布式架構(gòu)無(wú)法滿足發(fā)展需求下，車載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向域控制和集中控制。
?01哪些車型搭載以太網(wǎng)？
由于具有高帶寬、高可靠性、線束輕量化等優(yōu)勢(shì)，車載以太網(wǎng)成為承接車內(nèi)高速通信需求的關(guān)鍵技術(shù)。從2008年，寶馬BMW7首次使用以太網(wǎng)架構(gòu)開(kāi)始，車載以太網(wǎng)逐步普及。2013 年在寶馬 X5 的 360 度全景泊車系統(tǒng)中應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)。到2015年寶馬開(kāi)始在其全系車型中部署車載以太網(wǎng)，將娛樂(lè)、安全和通信子系統(tǒng)進(jìn)行整合，構(gòu)建車載以太網(wǎng)系統(tǒng)。2015 年國(guó)內(nèi)車企奇瑞汽車和博通簽訂了共同開(kāi)發(fā)車載以太網(wǎng)應(yīng)用的合作諒解備忘錄，上汽榮威 RX5 是國(guó)內(nèi)第一個(gè)將車載以太網(wǎng)應(yīng)用到環(huán)視系統(tǒng)中的車型。2016 年，車載以太網(wǎng)技術(shù)得到更多車廠的支持，捷豹、路虎和大眾帕薩特都在其車型集成了車載以太網(wǎng)技術(shù)。
在造車新勢(shì)力中，車載以太網(wǎng)的應(yīng)用也非常迅速，如蔚來(lái)汽車、理想汽車、小鵬汽車等。2022 年，小鵬 G9 在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)為主干通信架構(gòu)。2023年，主機(jī)廠普遍搭載以太網(wǎng)已經(jīng)成為共識(shí)。長(zhǎng)安汽車推出的SDA架構(gòu)，搭載千兆環(huán)形以太網(wǎng)，此外，比亞迪、廣汽、吉利等也推出了千兆以太網(wǎng)適用車型。
汽車以太網(wǎng)之所以受到重視，與汽車智能化和自動(dòng)駕駛技術(shù)息息相關(guān)。自動(dòng)駕駛級(jí)別越高，車內(nèi)通信對(duì)高速率網(wǎng)絡(luò)的需求就越迫切，L3以上的自動(dòng)駕駛，需要在車內(nèi)搭配2.5/5/10G以太網(wǎng)，而到了L4/L5自動(dòng)駕駛，車內(nèi)需要引入10G+以太網(wǎng)。因此，高速車載以太網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)L3及以上自動(dòng)駕駛必不可少的配置。
?02車載PHY芯片的開(kāi)始上量
在車內(nèi)通信架構(gòu)逐漸向以太網(wǎng)升級(jí)的過(guò)程中，汽車中的以太網(wǎng)物理層芯片需求快速提升。車載以太網(wǎng)物理層芯片（PHY）是以太網(wǎng)有線傳輸?shù)幕A(chǔ)通信芯片之一，主要工作于OSI網(wǎng)絡(luò)模型的最底層。在物理層芯片方面，每一個(gè)傳感器側(cè)都需要部署一個(gè)PHY芯片鏈接到ADAS域的交換機(jī)上，每個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)也需要配置若干個(gè)PHY芯片，以輸入從傳感器端傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。
根據(jù)測(cè)算 2020 年單車車載以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)約為6個(gè)，隨著域控制器需求的增加預(yù)計(jì)2025年提升至13個(gè)，2030年提升至17-20個(gè)。根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟的預(yù)測(cè)，未來(lái)智能汽車單車的以太網(wǎng)端口將超過(guò)100個(gè)。2021-2025年車載以太網(wǎng)PHY芯片出貨量將呈10倍數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)，2025年中國(guó)車載以太網(wǎng)物理層芯片搭載量將超過(guò)2.9億片。
?03車載以太網(wǎng)PHY芯片解決方案
在車載以太網(wǎng)PHY芯片領(lǐng)域，行業(yè)頭部廠商占據(jù)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。博通、美滿和瑞昱在全球市場(chǎng)有著巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，加上TI、高通、微芯，這六家廠商占據(jù)超九成的市場(chǎng)。在車載以太網(wǎng)PHY上，美滿、博通、瑞昱、TI和NXP五家?guī)缀跽紦?jù)了車載全部的市場(chǎng)份額。目前國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)團(tuán)隊(duì)在研發(fā)車載PHY芯片，主要為裕太微、景略半導(dǎo)體、昆高新芯、鑫瑞技術(shù)等。產(chǎn)品更多的是集中在百兆車載以太網(wǎng)PHY芯片，有少數(shù)的千兆車載PHY芯片產(chǎn)品。
裕太微
裕太微推出車載千兆以太網(wǎng)物理層芯片YT8011A系列，與YT8010A系列共同提供車載以太網(wǎng)1000/100BASE-T1 PHY的整體解決方案。
YT8010A——單口車載百兆以太網(wǎng)物理層芯片（已量產(chǎn)）
裕太微YT8010A管腳2020年，裕太微發(fā)布車載百兆以太網(wǎng)物理層芯片——YT8010A。YT8010A是單對(duì)以太網(wǎng)物理層收發(fā)器（PHY），它實(shí)現(xiàn) IEEE802.3bw 定義的 100BASE-T1 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)物理層，適合廣泛的車載數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。它使用標(biāo)準(zhǔn) CMOS 工藝制造，實(shí)現(xiàn)物理層的功能在單對(duì)平衡雙絞線上傳輸和接收數(shù)據(jù)。YT8010A基于先進(jìn)的 DSP 技術(shù)，結(jié)合自適應(yīng)均衡器、回波抵消器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、鎖相環(huán)、線路驅(qū)動(dòng)器、編碼器/解碼器和所有其它需要的100Mbps數(shù)據(jù)速率電路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的性能并超過(guò)汽車電磁噪聲環(huán)境中的干擾（EMI）要求，同時(shí)功耗非常低。YT8010A 的設(shè)計(jì)符合 RGMII、RMII 和 MII 接口規(guī)范，與支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)媒體訪問(wèn)控制器（MAC）的CPU和交換控制器所兼容。YT8010A 提供了汽車行業(yè) OEM 和一級(jí)供應(yīng)商所需全面的汽車技術(shù)解決方案，符合 AEC-Q100 一級(jí)溫度標(biāo)準(zhǔn)。
YT8011A系列——單口車載千兆以太網(wǎng)物理層芯片（已量產(chǎn)）
YT8011A管腳2023年，裕太微發(fā)布了車載千兆以太網(wǎng)芯片—YT8011A系列。該系列產(chǎn)品是一種高度集成的解決方案。YT8011A 是一款兼容車載以太網(wǎng)百兆100BASE-T1和千兆1000BASE-T1標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)收發(fā)器，支持IEEE802.3bw和802.3bp協(xié)議。其通過(guò)一對(duì)差分的屏蔽或者非屏蔽電纜，傳輸和接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。該系列采用了高速DSP技術(shù)和模擬前端（AFE），同時(shí)具備極性檢測(cè)與校正、自適應(yīng)均衡、回聲消除、定時(shí)恢復(fù)和糾錯(cuò)等功能。MAC（數(shù)據(jù)鏈路層）和PHY（物理層）之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)簡(jiǎn)化的千兆媒體獨(dú)立接口（RGMII）或串行千兆媒體獨(dú)立接口（SGMII）進(jìn)行?？芍С諩EE節(jié)能以太網(wǎng)、1588時(shí)間同步協(xié)議、IEEE802.1AS時(shí)間同步協(xié)議。支持車載以太網(wǎng)的睡眠（SLEEP）/喚醒(WAKE)功能。SLEEP 功能使以太網(wǎng)物理層收發(fā) 器進(jìn)入睡眠模式，獲得更低的功耗。WAKE 功能可以有效地將以太網(wǎng)物理層收發(fā)器從睡眠模式喚醒到正常操作模式。YT8011A 采用最先進(jìn)的混合信號(hào)技術(shù)和模擬前端（AFE），通過(guò) UTP 電纜實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和接收。YT8011A 實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)均衡、串?dāng)_消除、回波消除、數(shù)據(jù)恢復(fù)和糾錯(cuò)等功能， 以提供 100Mbps 或 1000Mbps 的強(qiáng)大傳輸和接收能力。它提供高靜電放電（ESD）保護(hù)，以 及優(yōu)異的電磁兼容性（EMC）性能。
景略半導(dǎo)體Cheetah系列（已量產(chǎn)）
景略半導(dǎo)體的JL3xx1是車載單對(duì)線千兆以太網(wǎng)技術(shù)，支持1Gbps或100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，全面兼容IEEE 802.3bw和IEEE 802.3bp標(biāo)準(zhǔn)，具有長(zhǎng)距離傳輸能力、出色的EMC/EMI和ESD性能、低功耗設(shè)計(jì)。景略半導(dǎo)體百兆、千兆PHY產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)供貨。廣泛適用于汽車和工業(yè)應(yīng)用，極大的降低了網(wǎng)絡(luò)布線的成本和重量，同時(shí)滿足對(duì)高抗干擾性和低功耗通信的要求。
JL3113、JL3111——1000Base-T1/100Base-T1 車載以太網(wǎng)物理層收發(fā)器
JL3113和JL3111是景略半導(dǎo)體基于數(shù)?；旌虾?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1546930.html">數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝制造的高性能車載以太網(wǎng)物理層收發(fā)器（PHY）。設(shè)計(jì)用于單對(duì)雙絞線通訊，支持 1Gbps 或 100Mbps 的數(shù)據(jù)速率，符合 IEEE802.3bw 和 IEEE802.3bp 標(biāo)準(zhǔn)，具有出色的 EMI/EMC 和 ESD 性能。符合汽車等級(jí)規(guī)范 AEC-Q100 及擴(kuò)展的溫度范圍（-40℃~+105℃）。廣泛適用于汽車應(yīng)用，還可以滿足汽車應(yīng)用對(duì)高抗干擾性能和低功耗通信的要求。
JL3101—— 100Base-T1 車載以太網(wǎng)物理層收發(fā)器
JL3101 是景略半導(dǎo)體基于先進(jìn)的數(shù)?；旌虾蛿?shù)字信號(hào)處理技術(shù)，制造的高性能車載以太網(wǎng)物理層收發(fā)器（PHY）。設(shè)計(jì)用于單對(duì)雙絞線通訊，支持 100Mbps 的數(shù)據(jù)速率，支持 RGMII，MII 和 RMII 接口，完全符合 IEEE802.3bw，具有出色的 EMI/EMC 和 ESD 性能。JL3101 符合汽車等級(jí)規(guī)范 AEC-Q100 及擴(kuò)展的溫度范圍（-40℃~+105℃）。
昆高新芯目前能夠提供車載PHY芯片KG701XM，內(nèi)置了國(guó)密安全算法，核心IP均有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。據(jù)了解，昆高新芯千兆PHY已經(jīng)進(jìn)行多次迭代流片，處于商業(yè)化量產(chǎn)前夕。
XR8010鑫瑞技術(shù)能夠提供車載PHY芯片XR8010，YT8010A單口車載百兆以太網(wǎng)收發(fā)器采用了100BASE-T1 IEEE 802.3bw 標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)通過(guò)AEC-Q100 Grade 1車規(guī)認(rèn)證及德國(guó)C&S（Communication & Systems Group）實(shí)驗(yàn)室互聯(lián)互通兼容性測(cè)試。
?04國(guó)內(nèi)車載以太網(wǎng)PHY芯片應(yīng)用方向
裕太微YT8010A應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，可應(yīng)用于智能儀表、智能中控、多媒體顯示、行車記錄儀、車載攝像頭、網(wǎng)關(guān)、車載雷達(dá)、360°環(huán)視系統(tǒng)等，2020年已成功進(jìn)入德賽西威。目前在各大Tier1（汽車主機(jī)廠的一級(jí)供應(yīng)商）及OEM（汽車主機(jī)廠）成功上車量產(chǎn)，累計(jì)出貨量超百萬(wàn)片。此外，裕太微在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)稱，車載百兆PHY芯片已在廣汽、北汽、上汽、吉利、一汽紅旗等汽車行業(yè)知名客戶上車量產(chǎn)。
YT8011A應(yīng)用框圖裕太微YT8011A系列可廣泛應(yīng)用于車載IVI（車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)）、座艙控制、ADAS域控、T-BOX（車載通信終端）等多個(gè)車載高速通信場(chǎng)景。
去年，YT8011A系列成功提前量產(chǎn)并超出預(yù)期拿到數(shù)家OEM定點(diǎn)項(xiàng)目，再度實(shí)現(xiàn)了從1到N的跨越。2024年是此款產(chǎn)品的銷售元年。
JL3113應(yīng)用框圖景略半導(dǎo)體JL3113、JL3111、JL3101的在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用主要在網(wǎng)關(guān)、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、車載智能終端。目前已在國(guó)內(nèi)頭部主機(jī)廠和整車廠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，后續(xù)定點(diǎn)車型超過(guò)20款。目前已適配超過(guò)20個(gè)SoC主平臺(tái)，尤其在T-BOX領(lǐng)域，適配當(dāng)前量產(chǎn)的全部國(guó)內(nèi)外基帶平臺(tái)。
?05結(jié)語(yǔ)
汽車電氣化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化推動(dòng)汽車內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸需求的爆炸性增長(zhǎng)，汽車以太網(wǎng)由最初的百兆級(jí)別向千兆級(jí)別演進(jìn)，例如支持1000BASE-T1標(biāo)準(zhǔn)的芯片，以滿足ADAS、自動(dòng)駕駛和車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)等應(yīng)用的高帶寬需求，由此也推動(dòng)了汽車以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。
市場(chǎng)中既有國(guó)際領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商，比如NXP、德州儀器等，也有像景略半導(dǎo)體、裕太微等國(guó)內(nèi)企業(yè)積極參與競(jìng)爭(zhēng)，推出符合車規(guī)的汽車以太網(wǎng)物理層芯片產(chǎn)品。隨著智能駕駛技術(shù)的深入發(fā)展，汽車以太網(wǎng)物理層芯片將迎來(lái)更廣闊的市場(chǎng)空間。
下載ECAD模型
