出貨超百萬片，車載以太網(wǎng)PHY芯片的國產(chǎn)替代方案

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）汽車智能化的趨勢下，車載高速通信在近年來受到了產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)關(guān)注。智能汽車上，攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器數(shù)量不斷增多，ADAS攝像頭像素從3MP到8MP再到12MP，車內(nèi)座艙屏幕分辨率也在持續(xù)升級，這使得高速傳輸在汽車E/E架構(gòu)中更加重要。

車載總線架構(gòu)，以太網(wǎng)成為核心

所以可以看到近年來車載高速傳輸領(lǐng)域受到產(chǎn)業(yè)界重視，尤其國內(nèi)高速通信相關(guān)芯片廠商開始加速進(jìn)軍車載市場，目前也已經(jīng)有部分廠商產(chǎn)品成功量產(chǎn)上車。

比如今年較為火熱的車載Serdes芯片就主要被用于車載高速視頻流通信，包括攝像頭到智駕芯片、座艙SoC到車載顯示屏等的高速數(shù)據(jù)傳輸。但除了ADAS和車載顯示屏的應(yīng)用外，其他車載應(yīng)用對高速通信需求沒有那么高，所以在實際的車載應(yīng)用中，通信架構(gòu)往往是多種技術(shù)共用，比如在總線骨干網(wǎng)中采用以太網(wǎng)，高速傳輸采用ASA、A-PHY、GMSL等協(xié)議的Serdes芯片，低速網(wǎng)絡(luò)使用CAN-FD/LIN等。

目前包括小鵬G9上的C-CA通信架構(gòu)、問界M9上“計算+通信”的CC架構(gòu)、零跑四葉草E/E架構(gòu)中，都不約而同采用了以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)。

但最早采用以太網(wǎng)的車企，其實是寶馬。寶馬在2008年的7系轎車上將以太網(wǎng)用于整車診斷和軟件升級，大大加速了固件升級的速度。并在2013年推出的X5 SUV上，首次將以太網(wǎng)用于倒車攝像頭數(shù)據(jù)傳輸。

當(dāng)然，在以太網(wǎng)上車的背后，肯定有芯片巨頭的技術(shù)支撐。博通在2008年推出了BroadR-Reach技術(shù)，這個技術(shù)定義了以太網(wǎng)PHY（端口物理層），使用專用的PHY芯片以及非屏蔽雙絞線，提供100Mbit/s及以上的傳輸速率，并符合汽車電磁輻射要求。

所以同在2013年，幾家芯片巨頭和車企就聯(lián)合創(chuàng)建了一個OPEN Alliance（One-Pair Ether-Net Alliance）聯(lián)盟，博通、恩智浦、寶馬等廠商是首批會員，目前已經(jīng)有160多家車企以及供應(yīng)商。

IEEE在OPEN Alliance的基礎(chǔ)上，發(fā)布了一系列車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，目前最新的是2022年發(fā)布的802.3ch，最高支持10Gbps的速率，這也將成為未來智能汽車電子電器架構(gòu)中的骨干網(wǎng)。

在車載以太網(wǎng)中，一般需要用到PHY芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)鏈路層（MAC層）的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為在非屏蔽雙絞線或其他介質(zhì)中傳輸?shù)?a href="http://wenjunhu.com/analog/" target="_blank">模擬信號，并將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換回數(shù)字信號。同時PHY芯片還集成多種功能，比如時間同步、音頻/視頻橋接（AVB）、診斷功能等。

作為數(shù)模混合芯片，以太網(wǎng)PHY芯片中一般集成高性能Serdes、ADC/DAC等AFE，還有DSP等。

在車載以太網(wǎng)中，必然會有多個節(jié)點(diǎn)互連，這就需要Switch芯片對各個端口數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和管理。Switch芯片一般由CPU子模塊和PHY、MAC等組成，在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層進(jìn)行工作，對數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。

國產(chǎn)以太網(wǎng)PHY芯片方案

目前車載以太網(wǎng)PHY芯片市場主要集中在Marvell、博通、瑞昱、TI、NXP等國際巨頭中，2022年中國汽車技術(shù)研究中心統(tǒng)計，上述五家企業(yè)在全球車載以太網(wǎng)PHY芯片市場中占有率高達(dá)99%，其中Marvell市占超過三分之一。

同時，中國車載以太網(wǎng)PHY芯片市場需求正在處于爆發(fā)階段。中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)計，到2025年，中國大陸車載以太網(wǎng)物理層芯片市場規(guī)模有望突破120億元，年復(fù)合增長率達(dá)到30%以上。隨著智能汽車的發(fā)展，未來單車以太網(wǎng)端口將超過100個，車載以太網(wǎng)PHY芯片在整車中價值量將會得到巨大提升。

因此，國內(nèi)市場的爆發(fā)給本土芯片廠商也帶來了很大的發(fā)展機(jī)遇，在車載以太網(wǎng)PHY芯片領(lǐng)域，目前已經(jīng)有多家本土廠商推出了相關(guān)產(chǎn)品，并有部分產(chǎn)品成功在量產(chǎn)車型上搭載。

裕太微在2020年推出國內(nèi)第一顆車載百兆以太網(wǎng)PHY芯片YT8010A，符合IEEE802.3bw定義的 100BASE-T1標(biāo)準(zhǔn)，通過單對非屏蔽雙絞線電纜可以實現(xiàn)100 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。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，實現(xiàn)穩(wěn)健的性能并超過汽車電磁噪聲環(huán)境中的干擾要求，功耗非常低，可用于360環(huán)視、激光雷達(dá)、智能儀表等應(yīng)用。

作為國內(nèi)首顆車載百兆以太網(wǎng)PHY芯片，據(jù)裕太微透露，YT8010A已經(jīng)在各大Tier1和主機(jī)廠中廣泛應(yīng)用，累計出貨量超百萬片。2023年裕太微成功量產(chǎn)車載千兆以太網(wǎng)PHY芯片YT8011A系列，獲得數(shù)家主機(jī)廠定點(diǎn)并在2024年開始銷售。

YT8011A系列兼容車載以太網(wǎng)百兆100BASE-T1和千兆1000BASE-T1標(biāo)準(zhǔn)，支持IEEE802.3bw和802.3bp協(xié)議，最大傳輸速率可達(dá)1000Mbps，滿足ADAS、座艙、T-BOX等應(yīng)用需求。

景略半導(dǎo)體在2020年發(fā)布了其車規(guī)級1000Base-T1/100Base-T1以太網(wǎng)PHY芯片，目前已經(jīng)有多家Tier1采用其芯片方案。比如JL3101是一款百兆車載以太網(wǎng)PHY芯片，符合IEEE 802.3bw標(biāo)準(zhǔn)，具有出色的EMI/EMC和ESD性能，使用Cache&FPU運(yùn)算，F(xiàn)OC算法在10μs內(nèi)可以處理完畢，極大減少MCU的資源使用。

JL311X則是千兆車載以太網(wǎng)PHY芯片，支持1Gbps或100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，RGMII/SGMII接口，以及特有的SGMII轉(zhuǎn)RGMII，IEEE 1588v1/v2 和802.1AS。該芯片在降低電磁干擾（EMC/EMI）的同時，實現(xiàn)低功耗提供更長的傳輸距離，降低網(wǎng)絡(luò)布線的成本和重量，并擁有高標(biāo)準(zhǔn)的ESD保護(hù)能力，實現(xiàn)AEC-Q100車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)稱已經(jīng)與超過50家客戶進(jìn)行評估導(dǎo)入，廣泛應(yīng)用于前裝車載應(yīng)用的項目開發(fā)。

另外，小米獨(dú)家投資的傲芯科技也在開發(fā)車載以太網(wǎng)PHY芯片。小米在2021年宣布造車后，開始廣泛投資汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，2022年傲芯科技宣布完成數(shù)千萬Pre-A輪融資，該輪融資由小米產(chǎn)投獨(dú)家投資。據(jù)了解，傲芯科技面向汽車電子、工業(yè)控制等行業(yè)，聚焦以太網(wǎng) PHY等車規(guī)芯片，但目前仍未相關(guān)產(chǎn)品細(xì)節(jié)公布。

小結(jié)：

此前有業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，智能汽車將具備大量高速通信節(jié)點(diǎn)，有25個應(yīng)用就會有超過50個節(jié)點(diǎn)，以平均每個節(jié)點(diǎn)芯片單價3美元計算，整車價值量將達(dá)到150美元，在車載芯片中價值量僅次于功率和計算芯片。隨著中國智能汽車市場的快速擴(kuò)張，本土芯片廠商將迎來更多機(jī)遇。