車載以太網(wǎng)ADAS的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在汽車電動(dòng)化趨勢(shì)下，車內(nèi)信息傳輸量持續(xù)提升，域/跨域集中式架構(gòu)逐漸成為智能駕駛汽車的主流。傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)以 CAN 總線為主，LIN 總線為輔，多種總線技術(shù)并存。車載以太網(wǎng)具有數(shù)據(jù)傳輸能力高、可靠性好、EMI/功耗/延遲低、線束輕量化等優(yōu)勢(shì)。隨著汽車智能化發(fā)展，車載以太網(wǎng)將率先應(yīng)用于智能座艙和輔助駕駛，在未來逐步替代整車通信架構(gòu)。 ?

1 車載以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng) 規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)格局高度集中

1.1?車載以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)，未來單車以太網(wǎng)端口將超百個(gè)

? 物理層芯片是以太網(wǎng)有線傳輸?shù)幕A(chǔ)通信芯片之一，下游應(yīng)用中汽車領(lǐng)域占比最多。以太網(wǎng)物理層芯片（PHY）工作于 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型的最底層，用以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的連接，廣泛應(yīng)用于信息通訊、汽車電子、消費(fèi)電子、監(jiān)控設(shè)備、工業(yè)控制等眾多市場(chǎng)領(lǐng)域。華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，在 2021 年全球以太網(wǎng)物理層芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域中，汽車占比最多，達(dá)到 21%。

以太網(wǎng)物理層芯片是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)?；旌闲酒到y(tǒng)，系以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈锢?a target="_blank">接口收發(fā)器，定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號(hào)、線路狀態(tài)、時(shí)鐘基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，通過接口與 MAC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。傳統(tǒng)消費(fèi)以太網(wǎng)中常見有 MAC 與 PHY 采用集成芯片的形式存在，而考慮到芯片面積及模擬/數(shù)字混合架構(gòu)的原因，車載以太網(wǎng)中，嵌入式芯片廠商一般都將MAC 集成在 MCU 內(nèi)部，PHY 則采用獨(dú)立芯片存在，由 OEM 或控制器供應(yīng)商自己選擇。 ?

? 隨著數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)車載以太網(wǎng)芯片物理層芯片市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。根據(jù) IDC 發(fā)布的《DataAge 2025》報(bào)告預(yù)測(cè)，全球每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將從 2018 年的 33ZB（十萬億億字節(jié)）增長(zhǎng)到 2025 年的 175ZB，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，在傳輸和交換方面帶動(dòng)了更大的市場(chǎng)需求。在汽車電子領(lǐng)域，近年來，隨著 ADAS 和車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，汽車中攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器數(shù)量不斷增加，停車輔助、車道偏離預(yù)警、夜視輔助等使用場(chǎng)景不斷豐富，車載數(shù)據(jù)量激增。

據(jù)北匯信息估算，一輛自動(dòng)駕駛汽車每小時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將達(dá)到 4TB，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已難以滿足汽車數(shù)據(jù)的傳輸需求。在此背景下，車載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向域控制和集中控制的趨勢(shì)越來越明顯，車內(nèi)通信架構(gòu)將逐漸向以太網(wǎng)升級(jí)，汽車中以太網(wǎng)芯片需求量也將快速提升。根據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年全球以太網(wǎng)物理層芯片的市場(chǎng)規(guī)模為 120 億元，預(yù)計(jì) 2025 年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 300 億元，年均復(fù)合增速為 25%；2021 年中國(guó)大陸以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng)交易規(guī)模達(dá) 38 億元，預(yù)計(jì) 2025 年中國(guó)大陸以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng)規(guī)模有望突破 120 億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 30%以上。? ?

? 兩個(gè)中央單元+三個(gè)交換機(jī)組成一個(gè) ADAS 車載網(wǎng)絡(luò)。以 Aquantia 的汽車以太網(wǎng) ADAS 的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，這是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和未來建議網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化版本，其中有兩個(gè)中央單元(GPU/CPU)，它們通過一個(gè)由三個(gè)交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)，連接到所有的攝像機(jī)和傳感器。來自攝像頭和傳感器的數(shù)據(jù)被發(fā)送到控制汽車的中央單元，而另一個(gè)中央單元用作備份，在第一個(gè)單元發(fā)生故障時(shí)接管汽車的控制權(quán)。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)系統(tǒng)的配置，將攝像頭和傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心單元中的一個(gè)或兩個(gè)，可以根據(jù)情況動(dòng)態(tài)變化。除了駕駛輔助系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)還需要配合其他領(lǐng)域和應(yīng)用程序，如存儲(chǔ)、網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程信息等，所有這些都需要車載網(wǎng)絡(luò)連接，并在苛刻的環(huán)境下穩(wěn)定工作。? ?

? 未來智能汽車單車以太網(wǎng)端口將超過百個(gè)，中國(guó)車載 PHY 芯片量超過 2.9 億片。在物理層芯片方面，每一個(gè)傳感器（包括攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等）側(cè)都需要部署一個(gè) PHY 芯片以連接到 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來的數(shù)據(jù)，目前一輛車上的應(yīng)用芯片量級(jí)在幾個(gè)到十幾個(gè)。

根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟的預(yù)測(cè)，隨著汽車智能化應(yīng)用需求推動(dòng)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，未來智能汽車單車以太網(wǎng)端口將超過 100 個(gè)，為車載以太網(wǎng)芯片帶來巨大的市場(chǎng)空間。近年來，中國(guó)的汽車年產(chǎn)銷量均在 2,500 萬輛以上，車載娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等已逐步成為汽車的標(biāo)配。根據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司的預(yù)測(cè)，2021 年到 2025 年車載以太網(wǎng) PHY 芯片出貨量將呈十倍數(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 2.9 億片。 ?

? 1.2 以太網(wǎng)物理層芯片競(jìng)爭(zhēng)格局高度集中，國(guó)產(chǎn)替代下自主品牌逐步發(fā)力

以太網(wǎng)物理層芯片領(lǐng)域集中度較高。全球擁有突出研發(fā)實(shí)力和規(guī)模化運(yùn)營(yíng)能力的以太網(wǎng)物理層芯片供應(yīng)商主要集中在境外，呈現(xiàn)高度集中的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。歐美和中國(guó)臺(tái)灣廠商經(jīng)過多年發(fā)展，憑借資金、技術(shù)、客戶資源、品牌等方面的積累，形成了巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。根據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球以太網(wǎng)物理芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，博通、美滿電子、瑞昱、德州儀器、高通穩(wěn)居前列，以太網(wǎng)物理層芯片供應(yīng)商 CR5 的市場(chǎng)份額占比高達(dá) 91%。在中國(guó)大陸市場(chǎng)，以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng)基本被境外國(guó)際巨頭所主導(dǎo)。2021 年全球以太網(wǎng)物理層芯片的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 120 億元。 ?

? 國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下，車載以太網(wǎng)物理層芯片自主品牌逐步發(fā)力。根據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球車載以太網(wǎng)物理層芯片供應(yīng)商主要由境外企業(yè)主導(dǎo)，美滿電子、博通、瑞昱、德州儀器和恩智浦五家企業(yè)幾乎占據(jù)了車載以太網(wǎng)物理層芯片全部市場(chǎng)份額，CR5 高達(dá) 99%。

根據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年全球車載以太網(wǎng)芯片市場(chǎng)規(guī)模為 46.6 億元。在芯片國(guó)產(chǎn)化的大趨勢(shì)下，自主品牌逐步發(fā)力，不斷提升產(chǎn)品性能，其中裕太微-U 在車載以太網(wǎng)物理層芯片上取得突破，逐步打破了境外壟斷的局面。裕太微-U 自主研發(fā)的車載百兆以太網(wǎng)物理層芯片已通過 AEC-Q100 Grade 1 車規(guī)認(rèn)證，并通過德國(guó) C&S 實(shí)驗(yàn)室的互聯(lián)互通兼容性測(cè)試，陸續(xù)進(jìn)入德賽西威等國(guó)內(nèi)知名汽車配套設(shè)施供應(yīng)商進(jìn)行測(cè)試并已實(shí)現(xiàn)銷售，車載千兆以太網(wǎng)物理層芯片正在研發(fā)過程中；在新能源汽車智能化的趨勢(shì)下，裕太微-U 的車載百兆以太網(wǎng)物理層芯片已進(jìn)入廣汽、北汽、上汽、吉利、一汽紅旗等汽車行業(yè)知名客戶供應(yīng)鏈。 ?

? 裕太微-U 車載百兆芯片 YT8010 主要技術(shù)參數(shù)與國(guó)際主流競(jìng)品基本一致。以裕太微-U 車載百兆芯片YT8010 為例，這是公司百兆芯片的主流產(chǎn)品，收入占 2021 年公司車載百兆產(chǎn)品收入的 100%，該產(chǎn)品對(duì)恩智浦和博通等境外巨頭，其中恩智浦的 TJA1100 和博通的 BCM89811 是車載市場(chǎng)上的主流百兆以太網(wǎng)物理層芯片產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于汽車電子。在封裝形式、接口支持類型、接口支持電壓等技術(shù)參數(shù)上，公司產(chǎn)品與競(jìng)品相當(dāng)；在可靠性上，公司產(chǎn)品通過強(qiáng)化的 ESD 保護(hù)電路設(shè)計(jì)為客戶提供卓越的 ESD 防護(hù)能力，與可比公司已公開的競(jìng)品數(shù)據(jù)相比，公司 ESD 防護(hù)能力更為優(yōu)異；在功耗水平上，公司產(chǎn)品介于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的參數(shù)之間。

總體而言，公司車載百兆以太網(wǎng)物理層芯片的主要技術(shù)參數(shù)與國(guó)際主流競(jìng)品基本一致，在可靠性指標(biāo)上更具優(yōu)勢(shì)。 ?

1.3 為滿足數(shù)據(jù)高速傳輸需求，車載 SerDes 芯片用量逐漸增長(zhǎng)

? 車載 SerDes 芯片通常成對(duì)使用，用以滿足攝像頭數(shù)據(jù)高速傳輸需求。SerDes 是一種主流的時(shí)分多路復(fù)用、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行通信技術(shù)，通常用于大通量、低延時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景，市場(chǎng)上主要以 IP 形式為芯片提供通信能力，被廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、汽車電子、通信等領(lǐng)域的高速互連。隨著近年來自動(dòng)駕駛的普及，車載攝像頭的數(shù)量、分辨率都在快速增加，對(duì)攝像頭數(shù)據(jù)的高速、無延時(shí)和無損傳輸?shù)脑V求持續(xù)增長(zhǎng)，SerDes技術(shù)被用作車載攝像頭數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶Ｓ媒鉀Q方案。車載 SerDes 以獨(dú)立的芯片形式存在，其特點(diǎn)是收發(fā)成對(duì)使用，采用私有協(xié)議，同時(shí)具備反向通道等特征。與物理層芯片相比，SERDES 主要應(yīng)用于高帶寬、低成本、攝像頭和顯示屏之間的高速傳輸領(lǐng)域。 ?

? 車載高速 SerDes 芯片主要用于攝像頭和顯示器間視頻信號(hào)的傳輸。車載高速 SerDes 芯片主要適用于車載攝像頭到 ADAS 域控制器、或座艙域控制器到車載顯示屏幕的長(zhǎng)距離、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。目前車規(guī) SerDes芯片具體可以應(yīng)用到如 360 環(huán)視，基于視覺的自動(dòng)駕駛，高清大屏的信息傳輸，多屏互聯(lián)互動(dòng)等場(chǎng)景，對(duì)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求高，在攝像頭、顯示屏兩端的視頻圖像數(shù)據(jù)的單通道傳輸速率在 2-12Gbps 之間。

隨著車內(nèi)信息顯示方式和人機(jī)交互方式的革新，以及車載信息娛樂需求的不斷提升，座艙屏幕數(shù)量和分辨率均呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)，SerDes 芯片又被用于車機(jī)向座艙屏幕的大帶寬數(shù)據(jù)傳輸，以及域控制器之間的高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。 ?

? 自動(dòng)駕駛級(jí)別、攝像頭和顯示器分辨率越高，SerDes 芯片的用量越大、速率越高。基于近年來蔚來 ET7、極氪 001、理想 L9、集度 01、零跑 C01 等重磅新車平均搭載 10 顆以上攝像頭的趨勢(shì)來看，據(jù)蓋世汽車研究院預(yù)測(cè)，伴隨 ADAS 的逐漸升級(jí)和加速滲透，疊加各個(gè)車企硬件冗余性高，預(yù)計(jì)至 2025 年平均單車攝像頭搭載量有望接近 10 顆，預(yù)計(jì)單車 SerDes 芯片用量約為 20 個(gè)。不僅攝像頭數(shù)量提升，車用攝像頭的像素也節(jié)節(jié)攀升，疊加車載 SoC 芯片發(fā)展帶來的算力提升，都將直接推動(dòng) SerDes 芯片速率和價(jià)值量的同步提升。從頭部企業(yè)產(chǎn)品路線可以看到，中高速車載 SerDes 產(chǎn)品的市場(chǎng)需求正在快速增長(zhǎng)。

經(jīng)多方訪談?wù){(diào)研，并綜合全球平均單車攝像頭、顯示屏搭載量的增速，以及高像素?cái)z像頭、高分辨率顯示器的滲透率走勢(shì)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，蓋世汽車研究院經(jīng)分析預(yù)測(cè)，至 2023 年全球車載 SerDes 芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到數(shù)十億美元，未來十年市場(chǎng)規(guī)模朝百億美元高速發(fā)展，其中中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿^大，有望占比四成。 ?

? 1.4?車載 SerDes 芯片市場(chǎng)集中度高，本土供應(yīng)商逐漸嶄露頭角

? 車載 SerDes 芯片領(lǐng)域集中度高。在車載 SerDes 芯片領(lǐng)域，德州儀器、美信半導(dǎo)體幾乎壟斷了全球車載顯示 SerDes 與車載攝像頭 SerDes 市場(chǎng)。目前行業(yè)內(nèi)可用的解決方案主要包括德州儀器的 FPD-Link、美信半導(dǎo)體的 GMSL、Inova Semiconductors 的 APIX、以及羅姆的 Clockless Link 等。同時(shí)，當(dāng)前 SerDes 解決方案本質(zhì)上都是專用的，想要實(shí)現(xiàn)組件之間的搭配使用，必須采用統(tǒng)一的芯片供應(yīng)商的方案。為打破這一限制，寶馬集團(tuán)聯(lián)合大陸集團(tuán)、恩智浦等汽車、半導(dǎo)體領(lǐng)域巨頭在 2019 年成立了 ASA 聯(lián)盟，旨在制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但頭部企業(yè)德州儀器、美信半導(dǎo)體未參與其中。此外，由多家半導(dǎo)體企業(yè)于 2018 年成立的 MIPI 聯(lián)盟專注于提供有關(guān)要求的輸入和協(xié)調(diào)，以確保 MIPI 滿足汽車行業(yè)的需求。其中，以色列芯片企業(yè) Valens是首家推出符合 MIPI A-PHY 技術(shù)的公司，并與日本索尼半導(dǎo)體公司、中國(guó)舜宇光學(xué)展開合作，致力于將其應(yīng)用于下一代圖像傳感器產(chǎn)品及相機(jī)模組中。 ?

? 本土車載 SerDes 供應(yīng)商逐漸嶄露頭角。較工規(guī)芯片而言，車載 SerDes 芯片要求更加嚴(yán)苛，包括車載的電磁環(huán)境、工作溫度環(huán)境、PPM 等，且對(duì)于壽命、安全性、可靠性要求更高，高筑的技術(shù)壁壘下本土玩家屈指可數(shù)。不過我國(guó)本土車載 SerDes 供應(yīng)商逐步攻克技術(shù)難關(guān)，近幾年逐漸開始嶄露頭角。其中，成立于 2017 年的慷智專注于車規(guī)級(jí)高速模擬混合信號(hào) SERDES 芯片系列產(chǎn)品，其自主研發(fā)的車載實(shí)時(shí)視頻傳輸協(xié)議 AHDL 和車載數(shù)字音頻傳輸協(xié)議 AADL 擁有完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)?？吨堑牡谝淮囈?guī)級(jí)芯片目前已量產(chǎn)超百萬片，客戶包括長(zhǎng)安、通用五菱、江淮、北汽、東風(fēng)小康、奇瑞、上汽等，全新的第二代車載 SerDes 芯片系列最高可達(dá) 6Gbps，在 2023 年初已搭載客戶車型正式進(jìn)入量產(chǎn)。今年 4 月，瑞發(fā)科也正式發(fā)布了新一代車載 SerDes 芯片，單通道正向傳輸速率可支持從 2Gbps 到最高 12.8Gbps 速率，可支持最高達(dá) 1500 萬像素的攝像頭，以及 4K @ 60Hz 分辨率顯示屏。瑞發(fā)科的新一代車載 SerDes 系列產(chǎn)品計(jì)劃于下半年在多家國(guó)內(nèi)頭部主機(jī)廠的多個(gè)主流車型量產(chǎn)上車。

? 2 星形拓?fù)渫癸@ TSN 交換芯片需求 車載以太網(wǎng)交換芯片規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)

2.1 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)增加，TSN 交換芯片需求凸顯

TSN 是車載網(wǎng)絡(luò)下一代技術(shù)的重要演進(jìn)方向之一。標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)具有開放性好、互操作性好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但調(diào)度方式導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能往往不能滿足確定性和實(shí)時(shí)性的要求。近年來，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)作為新一代以太網(wǎng)技術(shù)，因其符合標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)架構(gòu)，具有精準(zhǔn)的流量調(diào)度能力，可以保證多種業(yè)務(wù)流量的共網(wǎng)高質(zhì)量傳輸，兼具技術(shù)和成本優(yōu)勢(shì)，得以在音視頻傳輸、工業(yè)、移動(dòng)承載、車載網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)領(lǐng)域成為下一代網(wǎng)絡(luò)承載技術(shù)的重要演進(jìn)方向之一。TSN 是在非確定性的以太網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)確定性的最小時(shí)間延時(shí)的協(xié)議族，是 IEEE 802.1 工作組中的 TSN 工作組開發(fā)的一套協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，定義了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間敏感機(jī)制。 ?

? TSN 技術(shù)是車載網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)高可靠性和低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)之一。TSN 時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)鏈路層中主要發(fā)展的技術(shù)，為傳統(tǒng)以太網(wǎng)增加了確定性和可靠性，保證確定性信息在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的不同場(chǎng)景下的順利傳輸。目前 TSN 的發(fā)展已經(jīng)可以滿足汽車對(duì)可預(yù)測(cè)延遲和帶寬持續(xù)增長(zhǎng)的需求，在車載通信領(lǐng)域，目前汽車控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，例如剎車、引擎、懸掛等可能采用 CAN 總線，燈光、車門、遙控采用LIN 系統(tǒng)，安全氣囊、剎車、轉(zhuǎn)向等可以采用 FlexRay 總線，娛樂應(yīng)用采用 MOST 系統(tǒng)等。所有前述系統(tǒng)都可以用支持低延時(shí)且具有實(shí)時(shí)傳輸機(jī)制的 TSN 進(jìn)行統(tǒng)一管理，降低給汽車和專業(yè)的信息娛樂設(shè)備增加網(wǎng)絡(luò)功能的成本及復(fù)雜性。不過，由于 TSN 協(xié)議族龐大而復(fù)雜，在車載網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，汽車行業(yè)缺少 TSN 技術(shù)應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用、測(cè)試驗(yàn)證等方法需要進(jìn)一步探索。 ?

? 基于星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，車載以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)若超過兩個(gè)，則需要交換機(jī)連接各個(gè)模塊。對(duì)于汽車行業(yè)來說，由于 ECU 經(jīng)常處于增加與刪減，而星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以很方便的通過增加交換機(jī)數(shù)量來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)OEM 廠商具有很大的優(yōu)勢(shì)。星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是車載以太網(wǎng)常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一，基于星形拓?fù)?，?dāng)超過兩個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，則需要一個(gè)交換機(jī)連接在每個(gè)模塊的一端。當(dāng)前多個(gè)節(jié)點(diǎn)的車載以太網(wǎng)的互聯(lián)互通需要 TSN 交換機(jī)，TSN 交換實(shí)現(xiàn)機(jī)制可以兼容目前標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，在現(xiàn)有商用以太網(wǎng)交換芯片多數(shù)邏輯保持不變的情況下，只需增加時(shí)間同步和輸出接口整型邏輯即可實(shí)現(xiàn) TSN 交換。 ?

? 交換芯片是交換機(jī)的核心部件，和物理層芯片在功能、位置、帶寬等方面有所不同。以太網(wǎng)交換芯片是交換機(jī)的核心組成部分，通過物理層芯片與數(shù)據(jù)鏈路層（MAC）芯片配合或集成來實(shí)現(xiàn)更高層的網(wǎng)絡(luò)交換功能。以太網(wǎng)交換芯片可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速轉(zhuǎn)發(fā)和交換，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的高效傳輸；可以對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾和分類，根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址、協(xié)議類型等信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的管理和控制。雖然交換芯片和物理層芯片在功能、位置、帶寬和價(jià)格等方面有所不同，但它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)設(shè)備中都扮演著重要的角色，為通信網(wǎng)絡(luò)提供了重要的支持和保障。 ?

? 2.2?車載以太網(wǎng)交換芯片需求量快速增長(zhǎng)，市場(chǎng)格局高度集中

當(dāng)以太網(wǎng)作為未來車載骨干網(wǎng)時(shí)，各域控制器通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)信息交互。汽車網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的下一階段或?qū)⑹褂靡蕴W(wǎng)作為車載骨干網(wǎng)，而子網(wǎng)將是由若干域控制器組成的車載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，車身控制域內(nèi)部，各部件通過 CAN、LIN 溝通實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；而在娛樂子網(wǎng)中，娛樂域控制器與其子部件的通信將通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)基于域控制器的車載以太網(wǎng)架構(gòu)作為骨干時(shí)，五個(gè)核心域控制器動(dòng)力總成、底盤控制、車身、娛樂、ADAS 將被連接在一起，各個(gè)域控制器均通過車載以太網(wǎng)總線連接網(wǎng)關(guān)的交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)域控制器之間的信息交互。考慮到自動(dòng)駕駛對(duì)車載以太網(wǎng)的需求增長(zhǎng)，未來 L3 級(jí)別以上的自動(dòng)駕駛車輛將以車載以太網(wǎng)技術(shù)為主，車載以太網(wǎng)的滲透率將會(huì)不斷提升。 ?

? 車載以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)。車載以太網(wǎng)交換機(jī)芯片也是智能駕駛和智能座艙的必用芯片。以 Aquantia 展望的未來車載網(wǎng)絡(luò)為例（圖 14），單車搭載以太網(wǎng)交換芯片數(shù)量為 3 個(gè)；從高端車型來看，以奔馳 S 級(jí)為例，單車搭載以太網(wǎng)交換芯片數(shù)量至少有 5 個(gè)。與車載以太網(wǎng) PHY 芯片出貨量相對(duì)應(yīng)，車載以太網(wǎng)交換芯片同樣呈高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。根據(jù)中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司的數(shù)據(jù)，2021 年中國(guó)大陸以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模為 107 億元，預(yù)計(jì)至 2025 年中國(guó)以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 178 億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率保持在 13.5%左右；據(jù) Mouser 統(tǒng)計(jì)，根據(jù)當(dāng)前車載以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)情況，假設(shè)車載交換芯片均采用 4 口（即單車需求量為 PHY 芯片的 1/4），預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)車載以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模將在 2025 年達(dá)到 137億元，2021-2025。 ?

? 車載以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)格局高度集中，為境外國(guó)際巨頭主導(dǎo)。車載以太網(wǎng)交換機(jī)廠家可分為兩個(gè)梯隊(duì)，第一梯隊(duì)是美滿電子和博通，都有最高支持 802.3ch 的產(chǎn)品（2.5/5/10GBASE-T1）。博通略強(qiáng)、價(jià)格較高，但產(chǎn)品線較長(zhǎng)；美滿價(jià)格略低，但比較聚焦汽車和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，因此汽車領(lǐng)域美滿的市場(chǎng)占有率更高。第二梯隊(duì)包括微芯、恩智浦和瑞昱，最高僅支持 802.3cg（10BASE-T1S）。恩智浦可提供整體解決方案，比較聚焦汽車領(lǐng)域，市場(chǎng)占有率較高；而瑞昱主打高性價(jià)比，大眾是其最大客戶。

同以太網(wǎng)物理層芯片高度集中的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局類似，車載以太網(wǎng)交換機(jī)的市場(chǎng)基本上被這五家境外國(guó)際巨頭所主導(dǎo)。在國(guó)家集成電路自主可控戰(zhàn)略背景與支持下，國(guó)科天迅 TSN 事業(yè)部歷時(shí) 20 個(gè)月，成功流片國(guó)內(nèi)首顆全國(guó)產(chǎn)化車規(guī)級(jí) TSN交換芯片 TAS2010。TAS2010 作為通信核心主芯片，已成功搭載在一汽紅旗 E-QM5 電動(dòng)車的中央控制器網(wǎng)關(guān)設(shè)備上，成功通過 100 萬公里實(shí)路實(shí)測(cè)試驗(yàn)，成為國(guó)內(nèi)首顆通過車規(guī)級(jí)應(yīng)用需求和規(guī)格應(yīng)用驗(yàn)證的 TSN交換芯片。同時(shí)，TAS2010 已于 2023 年 4 月通過 AEC-Q100Grade2 可靠性檢測(cè)，于 5 月成功獲得道路車輛功能安全認(rèn)證證書。 ?

3 預(yù)計(jì) 2025 年車載以太網(wǎng)+SerDes 芯片ASP約 1250 元

預(yù)計(jì)到 2025 年平均單車以太網(wǎng)+SERDES 芯片合計(jì)價(jià)值量（ASP）約為 1250 元。單車價(jià)值量方面，假設(shè)到 2025 年，單車平均搭載 10 個(gè)攝像頭/顯示屏、10 個(gè)雷達(dá)和 3 個(gè)交換機(jī)，考慮到視頻傳輸所需速率要求更高，假設(shè) 10 個(gè)攝像頭/顯示屏均用高速 SERDES 芯片傳輸，車載雷達(dá)和域控之間采用不同速率的 PHY 和交換機(jī)連接，則單車以太網(wǎng)及 SERDES 芯片用量約為 10 對(duì) SERDES 芯片+10 個(gè) PHY+3 個(gè)交換芯片。

SERDES芯片方面，以 Ti 官網(wǎng)售價(jià)約$5 的一對(duì) SERDES（DS90UB633A-Q1/DS90CR286A-Q1）為依據(jù)測(cè)算，則 SERDES芯片 單車 價(jià)值 量約為$50；PHY+交換 芯片 方面 ，以 NXP 官網(wǎng) 顯示 的單 價(jià)$1.5 的百 兆 PHY 芯片（TJA1101BHN/0Z）和單價(jià)$12 的 TSN 交換機(jī)（SJA1110AEL）為測(cè)算依據(jù)，單車 SERDES+PHY+交換芯片的價(jià)值量約為$101；若以Ti官網(wǎng)顯示的單價(jià)$5.0的千兆PHY（DP83TG720R-Q1）測(cè)算，單車SERDES+PHY+交換芯片的價(jià)值量約為$136，兩種速率平均單車價(jià)值 量約為$119；再加上單價(jià) $60 的網(wǎng)關(guān)芯片（NXP-S32G398AAAK1VUCT），則平均單車以太網(wǎng)+SERDES 芯片合計(jì)價(jià)值量約為$179（約 1250 元）。

預(yù)計(jì)到 2030 年后，L4 級(jí)別的車型將搭載 100 顆以上以太網(wǎng)芯片，假定其中有 12 顆攝像頭（表 3）+4 個(gè)顯示屏、其余為千兆 PHY，加上 5 個(gè) TSN 交換芯片和 2 個(gè)網(wǎng)關(guān)芯片，屆時(shí)單車以太網(wǎng)+SERDES 芯片價(jià)值量預(yù)計(jì)將達(dá)到$680（約 4760 元） ?

? ? 編輯：黃飛

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