在工作原理上，以太网PHY芯片通过各种接口，如MII、RGMII或SGMII，与介质访问控制层（MAC）进行数据交换。它们负责将并行的数字数据转换为串行的模拟信号，以便通过电缆等物理媒介传输。接收方的PHY芯片再将这些模拟信号转换回数字信号，传递给MAC层，完成数据的接收过程。
以太网PHY芯片的技术水平主要体现在几个关键方面：传输速率、传输稳定性、可靠性、功耗水平和传输距离。传输速率是评价PHY芯片性能的重要指标之一，随着技术进步，千兆甚至万兆以太网已成为现实。传输稳定性和可靠性对于确保数据在复杂环境中准确传输至关重要，尤其是在汽车电子和工业控制这样的应用中。此外，随着对节能减排的要求日益增加，低功耗设计也成为PHY芯片开发的重要方向。最后，传输距离的增加可以使得网络布局更加灵活，尤其是在大型建筑或者广阔的工业区域中。
数据量的爆炸式增长是推动市场需求的主要因素之一。IDC的《DataAge2025》报告预测，到2025年，全球每年将产生的数据量将从2018年的33ZB增长到175ZB。在汽车电子领域，随着L2级自动驾驶渗透率的提升及L3级自动驾驶的逐步落地，车载以太网将加速应用于需求带宽较高的智能座舱与智能驾驶等系统中。长期来看，以太网将集成更多汽车功能，成为整车骨干网络。
博通和博世的联合研究显示，与传统总线相比，车载以太网的连接成本可降低80%，电缆重量可降低30%。车载以太网芯片的需求量快速提升，根据中汽中心数据，预计到2025年中国以太网物理层芯片搭载量将超过2.9亿片，市场规模有望突破120亿元。
国产替代是车载以太网物理层芯片发展的重要趋势。当前，全球车载以太网物理层芯片市场主要由境外企业主导，但国内自主品牌正逐步发力，面对技术门槛高和竞争格局高度集中的市场环境，国产替代提供了巨大的市场空间。根据中金公司的预测，2023-2025年中国以太网PHY芯片市场规模预计将保持超过50%的增长率，2021年至2025年的市场规模预计将从26.1亿元增长至184.6亿元。
尽管以太网技术发展迅速，但国内在物理层芯片领域的市场份额依然较小，长期以来基本被国际巨头所垄断。2021年，虽然国内企业如裕太微收入增长了近20倍，市场份额也仅有2%。这主要是因为物理层芯片生产的技术门槛非常高，且广泛应用于汽车电子等领域。
以下为部分国产PHY芯片供应商介绍：
裕太微
傲芯科技
景略半导体
昆高新芯
鑫瑞技术
鑫瑞技术主要从事智能以太网交换及接口芯片的设计，是一家专注于智能以太网领域的芯片设计公司和国外以太网芯片的替代厂商。目前旗下有XR18201、XR8211、XR8010、XR86114、XR86118五个料号的以太网PHY芯片。XR8010为车载百兆以太网PHY，XR86114和XR86118为千兆以太网PHY，能够支持多种不同协议数据速率，集成同步以太功能实现整网的时钟同步，有效改善了延迟影响。
睿普康
和芯润德
楠菲微电子
SF1204作为楠菲最新推出的10/100/1000/2.5G/5G/10GBase-T低功耗万兆PHY芯片，BER优于10-15。5G和5G模式在CAT5e线缆上SF1204的传输距离大于100米，10G模式，在CAT6A线缆上传输距离可达100m，芯片实力强劲。
所有PHY芯片都内置了国密安全算法，核心IP均有自有知识产权，竞争力不俗。根据官网消息，昆高新芯研发的千兆PHY产品已经完成设计，预计今年将完成流片。
车载以太网物理层芯片的市场竞争格局集中度更高，恩智浦跻身前五。根据中国汽车技术研究中心统计，全球车载以太网物理层芯片供应商几乎全部由以下五家企业占据美满电子、博通、瑞昱、德州仪器和恩智浦。全球和国内的车载以太网物理层芯片市场规模的前五大供应商市场占比分别为99.1%、99.4%。
物芯科技
经过持续的研发投入，物芯已成功推出多型号，系列化，高可靠的网络芯片和产品解决方案。2017年成功量产具有64Gbps交换能力的网络芯片，2019年成功量产千兆以太网系列PHY芯片，2020年成功量产具有152Gbps交换能力的网络芯片，2021年成功量产新一代高可靠，高性能TSN网络交换芯片。基于物芯系列芯片的解决方案已广泛应用于石化，冶金，电力，铁路，工厂自动化等领域。未来物芯将持续投入资源，聚焦网络技术在各种工业环境以及汽车电子领域的应用和演进，推动物芯的产品服务于更多的客户，为客户创造更大的价值。
另一技术挑战是时钟数据恢复（CDR），对于高速串行总线至关重要，主要设计挑战之一是抖动管理。抖动分为确定性抖动和随机抖动，其中，随机抖动无法科学预测，需凭经验处理。高效管理抖动，尤其是高频抖动，是高速PHY芯片设计中的关键。
ECAD模型
BroadcomCorporation（博通公司）（Nasdaq：BRCM）是全球领先的有线和无线通信半导体公司。其产品实现向家庭、办公室和移动环境以及在这些环境中传递语音、数据和多媒体。Broadcom为计算和网络设备、数字娱乐和宽带接入产品以及移动设备的制造商提供业界最广泛的、一流的片上系统和软件解决方案。
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