一文详解车载以太网PHY芯片

1、以太网物理层（PHY）芯片

以太网物理层（PHY）芯片系以太网传输的物理接口收发器。应用于通信、汽车电子、消费电子、工控等众多领域。以太网物理层芯片技术水平主要体现在传输速率、传输稳定性、可靠性、功耗水平、传输距离等方面。

2、以太网PHY芯片工作原理

以太网PHY芯片通过接口与介质访问层（MAC）进行数据交换。

（1）当设备向外部发送数据时：MAC 通过MII/RGMII/SGMII接口向以太网物理层芯片传输数据，以太网物理层芯片在收到 MAC 传输过来的数据后，将并行数据转化为串行流数据并进行数据编码，再变为模拟信号把数据传输出去。

（2）当从外部设备接收数据时：物理层芯片将模拟信号转换为数字信号，通过解码得到数据，经过接口传输到MAC。

3、以太网PHY芯片各模块介绍

（1）模拟电路：实现模拟信号与数字信号之间转换的功能。包括双工器模块、DAC、ADC、相位选择器、SerDes、时钟锁相环；

（2）数字电路：负责数字信号的处理，实现降噪、干扰抵消、均衡、时钟恢复等功能。包括均衡器、回声/串扰消除器、物理编码子层；

（3）接口：物理层芯片与网络上层芯片之间的接口。包括MII/RGMII/SGMII。

4、车载以太网受益于汽车电动化、智能化、网联化驱动，有望逐步取代传统总线技术

随着汽车电动化、自动驾驶和车联网近年来的快速发展，汽车内部电子元器件数量和复杂度大幅提升，汽车摄像头、激光雷达等传感器数量不断增加，车端数据传输使用场景不断丰富，对应数据量激增，传统网络已难以满足汽车数据的传输需求。

汽车端通讯关乎生命，安全性要求极为苛刻。以电子制动为例，当前众多电动汽车采用电子刹车，通过传感器接收信号并上传，若采用无线通讯传输，由于无线传输存在数据丢包率，高速行驶途中会存在刹车失灵的致命安全隐患。车载以太网传输相比于无线传输具有显著的稳定性优势。因此车端网络主架构升级应当向有线侧演进。

车载以太网具有支持较高传输速率、低延时、低电磁干扰等优点。另通过使用单根非屏蔽双绞线以及更小型紧凑连接器，与LVDS等传统总线相比可显著减少线束成本和布线重量，能有效实现汽车轻量化，节省汽车制造/运转/维修成本。车载网络转向域控制和集中控制的趋势愈发明显，总线也将往高带宽方向发展，传统E/E架构已经不能满足汽车智能化时代的发展需求。因此车载以太网有望逐步取代传统总线技术，成为下一代车载网络架构。

5、车载以太网PHY芯片市场空间

根据中金公司预测，2023-2025年中国以太网PHY芯片市场规模预计保持50%以上的增长率，将从2021年的26.1亿元增加至2025年的184.6亿元。 

目前全球车载以太网PHY芯片供应商主要有Marvell、博通、瑞昱、德州仪器、NXP等，前五大厂商几乎占据市场全部份额，技术门槛高，竞争格局高度集中，国产替代空间巨大。

审核编辑：刘清