一文詳解車(chē)載以太網(wǎng)PHY芯片

1、以太網(wǎng)物理層（PHY）芯片

以太網(wǎng)物理層（PHY）芯片系以太網(wǎng)傳輸?shù)奈锢?a target="_blank">接口收發(fā)器。應(yīng)用于通信、汽車(chē)電子、消費(fèi)電子、工控等眾多領(lǐng)域。以太網(wǎng)物理層芯片技術(shù)水平主要體現(xiàn)在傳輸速率、傳輸穩(wěn)定性、可靠性、功耗水平、傳輸距離等方面。

2、以太網(wǎng)PHY芯片工作原理

以太網(wǎng)PHY芯片通過(guò)接口與介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)層（MAC）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（1）當(dāng)設(shè)備向外部發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：MAC 通過(guò)MII/RGMII/SGMII接口向以太網(wǎng)物理層芯片傳輸數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)物理層芯片在收到 MAC 傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)后，將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)?a href="http://www.ttokpm.com/analog/" target="_blank">模擬信號(hào)把數(shù)據(jù)傳輸出去。

（2）當(dāng)從外部設(shè)備接收數(shù)據(jù)時(shí)：物理層芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)解碼得到數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)接口傳輸?shù)組AC。

3、以太網(wǎng)PHY芯片各模塊介紹

（1）模擬電路：實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的功能。包括雙工器模塊、DAC、ADC、相位選擇器、SerDes、時(shí)鐘鎖相環(huán)；

（2）數(shù)字電路：負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)的處理，實(shí)現(xiàn)降噪、干擾抵消、均衡、時(shí)鐘恢復(fù)等功能。包括均衡器、回聲/串?dāng)_消除器、物理編碼子層；

（3）接口：物理層芯片與網(wǎng)絡(luò)上層芯片之間的接口。包括MII/RGMII/SGMII。

4、車(chē)載以太網(wǎng)受益于汽車(chē)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化驅(qū)動(dòng)，有望逐步取代傳統(tǒng)總線(xiàn)技術(shù)

隨著汽車(chē)電動(dòng)化、自動(dòng)駕駛和車(chē)聯(lián)網(wǎng)近年來(lái)的快速發(fā)展，汽車(chē)內(nèi)部電子元器件數(shù)量和復(fù)雜度大幅提升，汽車(chē)攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器數(shù)量不斷增加，車(chē)端數(shù)據(jù)傳輸使用場(chǎng)景不斷豐富，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)量激增，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已難以滿(mǎn)足汽車(chē)數(shù)據(jù)的傳輸需求。

汽車(chē)端通訊關(guān)乎生命，安全性要求極為苛刻。以電子制動(dòng)為例，當(dāng)前眾多電動(dòng)汽車(chē)采用電子剎車(chē)，通過(guò)傳感器接收信號(hào)并上傳，若采用無(wú)線(xiàn)通訊傳輸，由于無(wú)線(xiàn)傳輸存在數(shù)據(jù)丟包率，高速行駛途中會(huì)存在剎車(chē)失靈的致命安全隱患。車(chē)載以太網(wǎng)傳輸相比于無(wú)線(xiàn)傳輸具有顯著的穩(wěn)定性?xún)?yōu)勢(shì)。因此車(chē)端網(wǎng)絡(luò)主架構(gòu)升級(jí)應(yīng)當(dāng)向有線(xiàn)側(cè)演進(jìn)。

車(chē)載以太網(wǎng)具有支持較高傳輸速率、低延時(shí)、低電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。另通過(guò)使用單根非屏蔽雙絞線(xiàn)以及更小型緊湊連接器，與LVDS等傳統(tǒng)總線(xiàn)相比可顯著減少線(xiàn)束成本和布線(xiàn)重量，能有效實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化，節(jié)省汽車(chē)制造/運(yùn)轉(zhuǎn)/維修成本。車(chē)載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向域控制和集中控制的趨勢(shì)愈發(fā)明顯，總線(xiàn)也將往高帶寬方向發(fā)展，傳統(tǒng)E/E架構(gòu)已經(jīng)不能滿(mǎn)足汽車(chē)智能化時(shí)代的發(fā)展需求。因此車(chē)載以太網(wǎng)有望逐步取代傳統(tǒng)總線(xiàn)技術(shù)，成為下一代車(chē)載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

5、車(chē)載以太網(wǎng)PHY芯片市場(chǎng)空間

根據(jù)中金公司預(yù)測(cè)，2023-2025年中國(guó)以太網(wǎng)PHY芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)保持50%以上的增長(zhǎng)率，將從2021年的26.1億元增加至2025年的184.6億元。?

目前全球車(chē)載以太網(wǎng)PHY芯片供應(yīng)商主要有Marvell、博通、瑞昱、德州儀器、NXP等，前五大廠商幾乎占據(jù)市場(chǎng)全部份額，技術(shù)門(mén)檻高，競(jìng)爭(zhēng)格局高度集中，國(guó)產(chǎn)替代空間巨大。

審核編輯：劉清