以太網（Ethernet，IEEE 802.3標準）應用市場廣闊，自1973年誕生以來，已經歷40多年的發展歷程。因其具備技術成熟、高度標準化、帶寬高及低成本等諸多優勢，成為了應用最普遍的局域網技術，覆蓋家庭網絡及用戶終端，企業及園區網，運營商網絡，大型數據中心和服務提供商等應用領域，在全球范圍內形成了以太網生態系統，是當今信息世界最重要的基礎設施，需要通過以太網通信的終端設備都可以采用以太網物理層芯片（PHY芯片）及相關設備實現通信。

以太網協議采用星形拓撲或線性總線，這是IEEE 802.3標準的基礎，在OSI（Open System Interconnection）七層（物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層）網絡結構中，以太網協議在物理層和數據鏈路層工作。以太網將數據鏈路層的功能劃分到了兩個不同的子層，分別是邏輯鏈路控制層和介質訪問控制（Media Access Control，MAC）層。

本文主要關注物理層，OSI物理層規范規定的是連接傳輸介質的相關器件標準，主要包括機械特性，電氣特性和功能特性。機械特性是指接口所用連接器的尺寸、引線個數、引線排列順序，以及固定方式和材質等機械性能指標；電氣特性是指介質及接口電壓、電流指標；功能特性是指物理層器件需要實現的功能，例如，如何處理數據流，使用哪種編碼方式，以及規定幀格式等。

根據以太網聯盟創建的路線圖，將以太網應用分為五大類：工業自動化，車載以太網，企業應用，電信運營商，數據中心。具體來看，包括信息通信（路由器、交換機、無線終端、中繼器），智能電子（機頂盒、LED顯示屏、網絡打印機、智能電視），工業控制（礦業、工業相機等），監控設備（安防攝像頭），以及汽車系統中的輔助駕駛、智能網聯、攝像頭、激光雷達、行車記錄儀等。

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PHY芯片是互聯的關鍵

以太網物理層芯片（PHY）工作于OSI網絡七層架構的最底層，是有線傳輸通信芯片，用以實現不同設備之間的連接。具體而言，PHY芯片連接數據鏈路層的設備到物理媒介，并為設備之間的數據通信提供傳輸媒介，處理信號的正確發送與接收。

網絡接口電路一般由CPU、MAC控制器和物理層接口（PHY）組成，PHY整合了多種模擬電路，MAC是全數字器件。它們通常有以下三種集成結構：1、CPU內部集成了MAC和PHY，這種比較少見；2、CPU內部集成了MAC，PHY是獨立芯片，這種比較常見；3、CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采用獨立芯片或者集成芯片。

在IC設計業內，PHY芯片的研發門檻是比較高的，這是因為PHY芯片要將數字信號轉換為模擬信號，并把它發送到通信介質上，同時，從接收到的模擬信號中恢復出數字信號，再傳輸到上層芯片處理。因此，PHY芯片是一個復雜的數模混合系統，芯片中包含高性能SerDes、ADC/DAC、高精度PLL等AFE設計，還包括濾波算法和信號恢復等DSP設計，其中，模擬電路主要負責模擬信號與數字信號之間的轉換，，數字電路負責數字信號的處理，實現降噪、干擾抵消、均衡、時鐘恢復等功能。因此，這種芯片研發需要深厚的數字、模擬、算法等全方位的技術經驗，還需要產品設計團隊高效配合，不是一般的工程師能夠完成的。

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車載總線技術對比

架構的改變和自動駕駛傳感器帶來的大量數據處理需求，使得帶寬成為下一代汽車網絡技術的關鍵。與傳統車載總線網絡不同，車載以太網可以提供帶寬密集型應用所需的更高數據傳輸能力，同時，其先天技術優勢可以滿足汽車對高可靠性、低電磁輻射、低功耗、帶寬分配、低延遲、輕量化等方面的要求。目前，博世、采埃孚等都提出了下一代汽車網絡架構，特斯拉在Model 3和Model Y中已經采用域控制結構。

自動駕駛級別越高，車內通信對高速率網絡的需求就越迫切，L3以上的自動駕駛，需要在車內搭配2.5/5/10G以太網，而到了L4/L5自動駕駛，車內需要引入10G+以太網。因此，高速車載以太網是實現L3及以上自動駕駛必不可少的配置。

據以太網聯盟預測，隨著汽車智能化應用需求推動車聯網技術不斷發展，未來智能汽車單車以太網端口將超過100個，這為車載以太網芯片提供了巨大的發展空間。以Aquantia汽車的ADAS以太網架構為例，每一個傳感器（攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等）都需要部署一個PHY芯片以連接到ADAS域的交換機上，每個交換機節點也需要配置若干個PHY芯片。

05

中國本土PHY芯片企業在發力

目前，全球以太網PHY芯片市場被少數企業把持著，經過多年發展和積累，這些廠商憑借資金、技術、客戶資源、品牌等優勢，掌握了大部分市場份額。據中國汽車技術研究中心統計，博通、美滿電子、瑞昱、德州儀器、恩智浦和微芯穩居前列，全球前五大以太網PHY芯片廠商的市場份額占比高達91%。目前，中國大陸的PHY芯片市場基本被這些國際巨頭主導，市占率達87%。

近些年，中國本土廠商的技術能力一直在提升過程中，有望憑借本土快速響應能力占據更多市場份額。目前，國內主要以太網PHY芯片廠商包括裕太微，景略半導體，昆高新芯，國科天訊，物芯科技，鑫瑞技術，以及睿普康等。

在這些廠商中，裕太微是領先企業，能夠大規模供應千兆以太網PHY芯片，是國內首家在車載PHY芯片領域通過OPEN Alliance IOP認證的企業，其2.5G PHY芯片已量產，在技術實力和規模上處于國內領先地位，2021年，裕太微產品在以太網PHY芯片市場份額為2%。景略半導體的核心團隊源于美滿電子，主要為車載、工業、企業應用提供以太網PHY芯片，其車載千兆PHY芯片即將量產。昆高新芯能提供千兆以太網PHY和TSN芯片，是國內較早實現TSN交換芯片流片的企業，TSN芯片即將進入量產階段。