以太网（Ethernet，IEEE 802.3规范）运用商场宽广，自1973年诞生以来，已阅历40多年的开展进程。因其具有技能老练、高度规范化、带宽高及低本钱等许多优势，成为了运用最遍及的局域网技能，掩盖家庭网络及用户终端，企业及园区网，运营商网络，大型数据中心和服务供给商等运用范畴，在全球范围内形成了以太网生态体系，是当今信息世界最重要的根底设施，需求经过以太网通讯的终端设备都可以选用以太网物理层芯片（PHY芯片）及相关设备完结通讯。

以太网协议选用星形拓扑或线性总线，这是IEEE 802.3规范的根底，在OSI（Open System Interconnection）七层（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表明层和运用层）网络结构中，以太网协议在物理层和数据链路层作业。以太网将数据链路层的功用区分到了两个不同的子层，分别是逻辑链路操控层和介质拜访操控（Media Access Control，MAC）层。

本文首要重视物理层，OSI物理层规范规则的是衔接传输介质的相关器材规范，首要包含机械特性，电气特性和功用特性。机械特性是指接口所用衔接器的尺度、引线个数、引线摆放次序，以及固定办法和原料等机械性能目标；电气特性是指介质及接口电压、电流目标；功用特性是指物理层器材需求完结的功用，例如，怎么处理数据流，运用哪种编码办法，以及规则帧格局等。

依据以太网联盟创立的路线图，将以太网运用分为五大类：工业主动化，车载以太网，企业运用，电信运营商，数据中心。详细来看，包含信息通讯（路由器、交流机、无线终端、中继器），智能电子（机顶盒、LED显现屏、网络打印机、智能电视），工业操控（矿业、工业相机等），监控设备（安防摄像头），以及轿车体系中的辅佐驾驭、智能网联、摄像头、激光雷达、行车记录仪等。

1、PHY芯片是互联的要害

以太网物理层芯片（PHY）作业于OSI网络七层架构的*层，是有线传输通讯芯片，用以完结不同设备之间的衔接。详细而言，PHY芯片衔接数据链路层的设备到物理前言，并为设备之间的数据通讯供给传输前言，处理信号的正确发送与接纳。

网络接口电路一般由CPU、MAC操控器和物理层接口（PHY）组成，PHY整合了多种模仿电路，MAC是全数字器材。它们一般有以下三种集成结构：1、CPU内部集成了MAC和PHY，这种比较罕见；2、CPU内部集成了MAC，PHY是独立芯片，这种比较常见；3、CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY选用独立芯片或许集成芯片。

在IC规划业界，PHY芯片的研制门槛是比较高的，这是由于PHY芯片要将数字信号转化为模仿信号，并把它发送到通讯介质上，一起，从接纳到的模仿信号中康复出数字信号，再传输到上层芯片处理。因而，PHY芯片是一个杂乱的数模混合体系，芯片中包含高性能SerDes、ADC/DAC、高精度PLL等AFE规划，还包含滤波算法和信号康复等DSP规划，其间，模仿电路首要担任模仿信号与数字信号之间的转化，，数字电路担任数字信号的处理，完结降噪、搅扰抵消、均衡、时钟康复等功用。因而，这种芯片研制需求深沉的数字、模仿、算法等全方位的技能经历，还需求产品规划团队高效合作，不是一般的工程师可以完结的。

2、新时期，新运用

近些年，各种数字化终端设备大规划遍及，通讯、核算、存储、监控等各种运用和网络逐渐交融。

据IDC猜测，未来3年全球算力规划将以超越50%的速度增加，到2025年全体规划将到达3300EFlops，2025年全球物联网设备数将超越400亿台，发生的数据量挨近80ZB，超越一半的数据需求依靠终端或许边际的核算才能进行处理。

以太网作为运用最广的局域网传输技能，在传输可靠性、稳定性等方面具有显着优势，可认为物联网设备、操作体系和软件运转供给根底网络层。跟着物联网和人工智能开展带来的数据传输量不断攀升，以太网运用将在现有根底上不断扩展。

在这样的大布景下，PHY芯片作为以太网传输的根底芯片，跟着各种运用数据量的爆发式增加，其商场规划也在继续上涨。

据我国轿车技能研究中心猜测，2022~2025年，全球以太网PHY芯片商场规划将坚持25%以上的年复合增加率，到2025年，有望打破300亿元。

3、轿车商场是要点打破方向

跟着以新能源轿车为代表的今世轿车向电动化、网联化、智能化方向开展，传统轿车运用的总线（CAN、LIN、FlexRay、MOST）在本钱、性能上越来越难以满意现代化轿车的需求，而以太网在轿车运用中的优势逐渐凸显出来。车载以太网PHY芯片有望在新能源轿车智能化开展趋势带动下完结大规划运用。

下面介绍一下轿车以太网优势的详细表现。

今世轿车中运用的电子操控和通讯体系越来越多，如发动机电控体系、主动变速器操控体系、防抱死制动体系（ABS）、主动巡航体系（ACC）和车载多媒体体系等。这些体系之间、体系和轿车的显现外表之间、体系和轿车毛病诊断体系之间都需求进行很多的数据交流，这种情况下，就不能用导线进行点对点的衔接和信息传输办法，由于这样安装非常杂乱，且毛病率会很高。这时，就需求用到轿车总线。

轿车总线是用于车载网络中底层设备或外表互联的通讯网络，是车用网络与车载设备操控体系的集成。

传统轿车总线LIN和CAN，尽管商场占有率很可观，可是，它们的传输速率现已不能满意逐渐增多的电气设备的要求，MOST总线尽管在传输速率上有很大提高，但其环形拓扑结构阻止了在整车中的遍及，FlexRay总线的数十兆传输速率、循环冗余网络拓扑结构和同步才能很优异，可是，FlexRay网络的负载率及其难以完结预期的传输速率、价格昂贵等要素使它仅能用于信息文娱体系。

此外，轿车内部电子电气（E/E）元器材的数量和杂乱度大幅提高，单辆车ECU数量现已从20-30个增加到100多个，部分车型线束长度已高达2.5英里，E/E架构现已不能满意轿车智能化年代的开展需求，因而，车载网络转向域操控和集中操控的趋势越来越显着，总线也需求向高带宽方向开展。

车载以太网在传统以太网技能的根底上进行了一系列优化和改进，使之更为贴合车内通讯需求。

车载以太网针对车内通讯需求研制出了一种用以太网衔接车内电子单元的新式局域网技能。车载以太网技能首先运用于智能驾驭和智能座舱，并在未来完结对整车通讯技能的逐渐代替，是近些年以太网技能开展的重要方向之一。

线束轻量化是以太网相较于其它总线的另一大长处。减轻轿车自重是节能的根本途径，而选用轻质资料是完结轿车轻量化最有用的办法，线束的杂乱性使其成为轿车结构中仅次于底盘和发动机的第三重部件。部分传统总线线缆厚重，且需求额定的屏蔽以维护其不受电磁搅扰，而车载以太网运用单对非屏蔽双绞线及更小型的衔接器，与传统总线比较可削减80%的线束本钱和30%的布线分量。可经过运用回声抵消技能在单线对上完结双向通讯，以满意智能化对高带宽的需求。

传统以太网一般选用4对线，而车载以太网只要1对线，这就导致相同传输速率下，车载以太网PHY芯片的规划和完结难度成倍增加，这也是现在各大厂商技能和产品优势和竞争力的焦点。

4、车载总线技能比照

架构的改动和主动驾驭传感器带来的很多数据处理需求，使得带宽成为下一代轿车网络技能的要害。与传统车载总线网络不同，车载以太网可以供给带宽密集型运用所需的更高数据传输才能，一起，其先天技能优势可以满意轿车对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低推迟、轻量化等方面的要求。现在，博世、采埃孚等都提出了下一代轿车网络架构，特斯拉在Model 3和Model Y中现已选用域操控结构。

主动驾驭等级越高，车内通讯对高速率网络的需求就越火急，L3以上的主动驾驭，需求在车内调配2.5/5/10G以太网，而到了L4/L5主动驾驭，车内需求引进10G 以太网。因而，高速车载以太网是完结L3及以上主动驾驭必不可少的装备。

据以太网联盟猜测，跟着轿车智能化运用需求推进车联网技能不断开展，未来智能轿车单车以太网端口将超越100个，这为车载以太网芯片供给了巨大的开展空间。以Aquantia轿车的ADAS以太网架构为例，每一个传感器（摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等）都需求布置一个PHY芯片以衔接到ADAS域的交流机上，每个交流机节点也需求装备若干个PHY芯片。

5、我国本乡PHY芯片企业在发力

现在，全球以太网PHY芯片商场被少量企业操纵着，经过多年开展和堆集，这些厂商凭仗资金、技能、客户资源、品牌等优势，把握了大部分商场份额。据我国轿车技能研究中心计算，博通、圆满电子、瑞昱、德州仪器、恩智浦和微芯稳居前列，全球前五大以太网PHY芯片厂商的商场份额占比高达91%。现在，我国大陆的PHY芯片商场根本被这些世界巨子主导，市占率达87%。

近些年，我国本乡厂商的技能才能一直在提高过程中，有望凭仗本乡快速呼应才能占有更多商场份额。现在，国内首要以太网PHY芯片厂商包含裕太微，景略半导体，昆高新芯，国科天讯，物芯科技，鑫瑞技能，以及睿普康等。

在这些厂商中，裕太微是*企业，可以大规划供给千兆以太网PHY芯片，是国内首家在车载PHY芯片范畴经过OPEN Alliance IOP认证的企业，其2.5G PHY芯片已量产，在技能实力和规划上处于国内*位置，2021年，裕太微产品在以太网PHY芯片商场份额为2%。景略半导体的中心团队源于圆满电子，首要为车载、工业、企业运用供给以太网PHY芯片，其车载千兆PHY芯片行将量产。昆高新芯能供给千兆以太网PHY和TSN芯片，是国内较早完结TSN交流芯片流片的企业，TSN芯片行将进入量产阶段。