车载以太网爆发,TSN交换芯片成为新引擎信号通信phy物理层

2020年,当我们谈论整车电子电气架构(EEA)的时候,还是谈论分布式架构到域控架构的升级,对于中央计算单元+区域控制器架构,感觉还是遥不可及。

然而,四年后的今天,我们发现各个主机厂的中央计算单元架构都要纷纷落地了,例如小鹏的X-EEA3.0中央计算平台+区域控制架构、广汽埃安的中央计算平台架构—星灵架构、长城的计算平台架构GEEP3.0、理想的LEEA3.0架构等。

各主机厂的EEA3.0中央计算单元架构

2、以太网作为车载通信骨干网

电子电气架构快速迭代的背后是整车通信网络的趋同,从域控架构开始使用以太网作为车载通信的骨干网已成为主机厂的共识,伴随着电子电气架构向准中央计算的迭代,主机厂对以太网芯片的需求开始爆发。

小鹏G9采用千兆以太网作为骨干网的X-CA通信架构

问界M9的CC架构采用以太网作为骨干网

车载以太网是一种专为汽车环境设计的局域网技术,它基于传统的以太网协议,但针对车辆内部网络的特殊需求进行了优化和调整。这种技术的发展背景主要源于汽车行业对更高数据传输速率的需求,以及对降低车辆内部布线复杂性和重量的追求。

随着汽车电子化和智能化的快速发展,车内的电子控制单元(ECU)数量显著增加,对数据传输带宽的需求也随之增长。传统的车载网络技术,如CAN、LIN等,虽然在低速率、低复杂性的通信中表现良好,但在面对高带宽、低延迟的通信需求时,就显得力不从心。

相比于其他技术,车载以太网具有以下优势:

高带宽:车载以太网提供高带宽的数据传输能力,满足自动驾驶、高清视频传输等高数据量应用的需求。

低延迟:车载以太网的低延迟特性对于实时性要求高的应用至关重要,如自动驾驶系统的快速响应。

高可靠性:车载以太网通过物理层和链路层的优化,提高了网络的可靠性,适应了汽车复杂的电磁环境。

成本效益:与传统的多线束布线相比,车载以太网使用双绞线传输,降低了线束重量和成本,同时简化了布线。

扩展性:车载以太网支持多种速率标准,如100BASE-T1、1000BASE-T1等,可以根据不同的应用需求选择合适的传输速率。

标准化:车载以太网得到了包括IEEE等在内的多个标准化组织的推动,具有良好的兼容性和互操作性。

车载总线通信基本架构、技术对比及演进历程,亿欧智库

车载以太网的快速发展,是汽车网络架构的一次重大变革,将为智能汽车的进一步发展提供坚实的基础。

3、车载以太网的关键芯片

车载以太网需要的关键芯片主要包括物理层收发芯片(PHY)和TSN交换芯片(Switch)。

PHY芯片:可比作信号基站,是实现以太网物理层功能的芯片,负责将数字信号转换为适合在物理媒介上传输的信号,并进行相应的编码和解码。在车载以太网中,PHY芯片的主要作用包括:

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物理层接口:PHY芯片负责在物理层实现数据的发送和接收,将数字信号转换为适合在物理媒介上传输的模拟信号,并进行相应的编码和解码。

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信号处理:PHY芯片处理信号的时钟同步、数据编码和解码等任务,确保数据的准确性和完整性。

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介质独立性:PHY芯片提供了介质独立性,允许不同类型的传输介质(如双绞线、光纤)与以太网设备兼容。

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成本敏感:在许多应用中,PHY芯片的成本相对较低,是实现以太网连接的基本组件。

PHY芯片实际应用案例

Switch芯片:可比作交通枢纽,作为网络交换的核心,负责在不同网络节点之间转发数据包,实现数据的高效传输。在车载以太网中,Switch芯片的主要功能包括:

数据交换与管理:Switch芯片负责在网络中的多个设备或节点之间进行数据包的转发和交换,是实现网络通信的核心组件。

流量控制:Switch芯片通过智能流量控制算法,优化数据流,减少拥塞,提高网络效率。

网络拓扑结构:Switch芯片决定了网络的拓扑结构,可以支持星形、环形、网状等多种网络布局。高性能的SWITCH芯片支持更多的端口和更复杂的网络拓扑,有助于构建可扩展的车载网络。

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性能瓶颈:Switch芯片的性能直接影响整个网络的数据传输速率、延迟和可靠性。高性能的Switch芯片可以显著提升网络的响应速度和数据处理能力。

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网络安全:Switch芯片通常集成了多种网络功能,如防火墙、流量监控等,通过访问控制列表(ACL)等安全功能,保护车载网络不受外部威胁。

某厂商的Switch芯片

4、单车价值量及市场规模

随着汽车电子架构的持续演进,对以太网芯片的需求出现暴增。单车价值量方面,如奔驰EQS会用到5-7片Switch,平均每片价格在30美元左右,配套10-15片PHY,整体价值量在300美元左右。

车载以太网芯片在汽车上的应用,山西证券

预计L4级别的车型将搭载100颗以上的以太网芯片,其中有12颗摄像头+4个显示屏,加上7个TSN交换芯片及其他,届时单车以太网芯片价值量将达到700美元。

车载以太网市场正处在爆发阶段,得益于汽车智能化和网联化的大趋势。根据EthernetAlliance的预测,到2025年中国以太网芯片市场规模将达到300亿元,是增长最为显著的区域。

据中国汽车技术研究中心和山西证券的数据,预计到2025年,国内车载以太网PHY芯片市场规模有望突破120亿元人民币,CAGR达到30%以上。预计到2025年,国内车载以太网Switch芯片市场规模将达到178亿元人民币。

中国大陆以太网芯片市场规模,中汽中心

5、车载以太网的竞争格局

当前车载以太网PHY芯片供应商呈现出高度集中的格局,主要由美满电子、博通、恩智浦、德仪等境外企业主导,这些企业的市场份额总和高达99%,从公开信息看国内PHY芯片仅有裕太微、景略、奕泰微等少数供应商。

国内部分供应商的PHY芯片已推出数年,但营收规模依旧有限,当前整体市占率不高。从车机拆解中,我们或许可以发现一些原因。

从图中我们可以看到蔚来在域控制器中使用美满电子的88EA6321Switch芯片搭配两片美满电子的88Q2112PHY芯片,长城使用美满电子的88Q5050Switch芯片搭配美满电子的88Q2112PHY芯片。在域控制器端,主机厂只会采用同一供应商成套的Switch和PHY芯片,单独的PHY芯片市场空间有限。

车载以太网Switch芯片供应商则更为集中,仅有美满电子、博通两家美系厂商,国内Switch芯片自主供应处于空白。部分主机厂反馈,当前只有一家国内供应商送测SwitchDEMO板,从公开渠道查询如下。

奕泰微发布的DEMO板,盖世汽车

当前车载以太网Switch芯片供应商稀缺,主要由于研发面临的技术壁垒较高,原因包括:

通信积累:车载以太网Switch芯片是通信类芯片,属于大规模ASIC定制芯片。仅有少部分的厂商在以太网芯片技术方向具备完善的产品线,国际上有美满电子、博通,国内只有中兴、华为。研发车载以太网Switch芯片需要具备丰富行业经验的整建制团队。因此在组建研发团队时,面临着人才稀缺和组建困难的挑战。

从竞争格局和供应链安全看,未来此赛道需要更多的国内供应商。

6、车载以太网的未来

如何展望未来市场,我们可以看下英伟达当前的进展。

上图是英伟达的ADAS开发平台Hyperion,其使用美满电子的88Q5072和88Q61132片以太网交换芯片,8片以太网物理层芯片,型号是美满电子的88Q4364。

ADAS域通常会使用1片以太网交换芯片,先进的ADAS系统会使用2-3片以太网交换芯片。

Zonal时代或者说中央计算时代,也可以叫软件定义汽车时代,会使用更多的以太网交换芯片,每辆车需要6-7片。

Zonal架构下,以太网支持所有连接,博世官网

据QYResearch最新调研报告显示,预计2029年全球汽车以太网市场规模将达到210.6亿美元,而中国作为引领全球汽车智能化的头部玩家,未来这一赛道将会孕育出多家上市公司。

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1.汽车应用中的A2B和以太网:内容时间和方式AnalogDevices采用现有的100-Base-T1(未来是1000-Base-T1)技术的以太网将会是一种融合技术,可以聚合多条数据总线,但增加供电(PoDL)和软件确定性(TSN)的复杂性会提高。 很可能,基于A2B的音频传输和传感器混合解决方案,以及依靠高速Gb以太网连接激光雷达和雷达等主干网络,能够满足汽车行业大部分的中期需求。关于https://www.analog.com/cn/technical-articles/a2b-and-ethernet-in-automotive-applications-what-when-and-how.html
2.车载以太网浅析自1980年至今,IEEE组织、OPEN Aliance SIG组织、宝马、博通公司等为传统以太网到汽车领域的应用拓展发挥了十分关键的作用,1980年,Ethernet 1.0成功发布;1985年,IEEE 802小组公布802.3协议,推出了基于CSMA/CD的10M以太网技术;2004年,BMW公司考虑采用博通公司的以太网技术并于2008年在宝马7系(图片|配置|询价)上成功量产https://www.dongchedi.com/article/7250366195881263653
3.一文读懂:车载以太网一致性测试解决方案引言近年来,主要受信息娱乐系统,先进的驾驶员辅助系统(ADAS),动力传动系统和车身电子设备的推动,汽车的电气系统越来越复杂。每次性能的提高都需要更快的数据传输速率,由于当今车辆中的各种电子控制单元(ECU)之间需要共享大量的实时数据,车载以太网应运而生。与同为汽车总线的CAN/LIN低速背板不同,车载以太网https://baijiahao.baidu.com/s?id=1806510771613131220&wfr=spider&for=pc
4.汽车以太网测试Xena Xena 以太网流量生成和分析平台支持专为汽车以太网测试设计的独特测试模块Z01tOdin 。 这是一个2速6口1Gbps的测试模块,具有本地1000BASE-T1和100BASE-T1接口。 该测试模块基于Xena的先进架构,是测试第 2-3 层 1G 以下汽车以太网的理想之选。 http://xenanetworks.com/zh/solutions/automotive/
5.汽车以太网技术及测试介绍(OBD)、高级驾驶辅助系统(ADAS)等各种软件变得越来越复杂,而它们之间的联系也越来越紧密,所有这些软件致使带宽的需求迅速增加,对时延同步的精度要求也更高,此时基于BroadR-Reach的车载以太网应运而生,加上AVB/TSN协议在汽车以太网上的应用,可以更好的为汽车提供大带宽、高可靠、低时延、高精度时钟同步的成熟以及标准https://mp.ofweek.com/auto/a345693426876
6.汽车以太网白皮书CN.pdf汽车以太网白皮书CN.pdf 11页内容提供方:博古通今 大小:895.8 KB 字数:约9.61千字 发布时间:2021-12-08发布于广东 浏览人气:133 下载次数:仅上传者可见 收藏次数:0 需要金币:*** 金币 (10金币=人民币1元)汽车以太网白皮书CN.pdf 关闭预览 想预览更多内容,点击免费在线预览全文 免费在线预览全文https://max.book118.com/html/2021/1208/6034003225004111.shtm
7.汽车以太网性能测试车载网络测试 汽车以太网一致性测试的不同方面 TSN模拟测试 验证车辆内关键任务以太网的性能 为什么要在汽车上使用以太网? 互联车辆开发者面临的全新关键测试挑战 以太网性能测试 如何实现成本和性能优势 采用TSN的优势 TSN可以实现功能更加丰富的信息娱乐和诊断系统,以及更快的服务更新速度。它还解锁了自主驾驶https://www.spirent.cn/products/automotive-ethernet-device-network-testing
8.自动驾驶车载以太网是什么?有趣的是,最新的汽车网络技术——宝马X5中的汽车以太网——于2013年问世,这比以太网最初发明的时间晚了40多年。人们可能会想到一个明显的问题:为什么经过这么多年后,以太网现在对汽车联网如此具有吸引力? 随着高级驾驶辅助系统(ADAS)、混合动力汽车和电动汽车以及主动安全系统甚至是自动驾驶等新技术的出现,CAN的网络https://www.yoojia.com/ask/17-12126659957829308871.html
9.车载以太网介绍—汽车以太网物理特性介绍关注公众号,点击公众号主页右上角“ ···”,设置星标,实时关注智能汽车电子与软件最新资讯 来源:智车Robot 作者:老姜 一、PHY内部结构简介 汽车以太网和传统以太网仅仅是物理层有所区别,其他(比如数据链路层)完全一样,因此传统以太网在汽车里一样可以工作。 https://www.eet-china.com/mp/a179062.html
10.车载以太网是什么?和传统以太网区别车载以太网是指连接车内不同汽车电子设备的新型局域网技术。它通过有线网略微连接车内各种部件,旨在满足汽车市场的需求,包括电气要求、带宽要求、延迟要求、同步和网络管理要求。 据相关统计,2020年将有近4亿个汽车以太网端口投入使用,到2022年,汽车以太网端口总数预计将高于所有其他以太网端口。随着高级驾驶辅助系统(https://m.elecbee.cn/article-1845.html
11.汽车电子奥迪A8是第一款称为L3级自动驾驶的汽车,拥有多个第一,包括第一个使用激光雷达,第一个使用域控制器,第一个使用车载以太网做骨干网的运算架构。即便如此,奥迪A8仍然不能算严格意义上的L3级自动驾驶。毫无疑问,未来L3级自动驾驶的汽车将把域控制器、以太骨干网、Autosar和激光雷达作为标配。而域控制器、以太骨干网、https://blog.csdn.net/xjhhjx/article/details/80040370
12.车载以太网和连接解决方案更安全的未来驾驶作为汽车以太网、定制和加速计算以及存储领域的先驱者,Marvell 提供了加速汽车制造商 SDV 目标的技术广度和经验。 车载以太网 车载以太网 车载以太网使软件定义车辆 (SDV) 成为可能,为汽车制造商提供了一个新的创新领域,并使其车辆即使在交付后也能够脱颖而出。 为此,汽车制造商需要能够像智能手机制造商一样,随时http://cn.marvell.com/solutions/automotive.html
13.车领域向以太网融合如何进行车内通信验证在未来的发展中,汽车网络将从不同协议的异构网络转向分层且同质化的以太网网络,在这种新情况下,反映真实车辆网络的实验室测试台将需要能够在车内通信验证过程中支持它们的分析工具,在记录流量的同时进行过滤和解析。 一、 案例背景 1. 汽车领域向以太网融合 https://www.12365auto.com/news/20220912/487618.shtml
14.什么是以太网?在汽车上是如何应用的?以太网是一种应用广泛的局域网技术,它主要用于在不同设备之间进行数据传输和通信。以太网通过一种称为CSMA/CD(载波侦听多路访问/碰撞检测)的协议来控制网络中的数据传输,以确保数据的可靠性和有效性。 然而,过去以太网仅用于传输数据的领域,如计算机和服务器之间的通信。然而,随着汽车智能化和互联网的兴起,以太网开https://bomyg.com/detail/210533.html
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16.R&S汽车以太网测试解决方案助力Realtek进军汽车市场全球领先的测试与测量公司罗德与施瓦茨(以下简称“R&S公司”)正在与全球顶尖的网络和多媒体专业集成电路设计公司Realtek就汽车芯片组开发展开合作,以确保其设计符合当前和未来的OPEN Alliance标准。 高级驾驶员辅助系统(ADAS)和增强型信息娱乐应用的发展需要依赖车载通信的进步,以支持所需的更高数据速率。汽车以太网是汽车https://www.auto-testing.net/news/show-113937.html
17.汽车以太网解决方案罗森伯格MTDH基于这种情况,诞生于20世纪70年代的以太网被引入到车载网络中。汽车以太网可以支持高速传输,并且具有标准化的链路连接形式,减少了全车的电缆连接数量,从而降低了成本。罗森伯格开发了两种用于汽车以太网连接器,这些传输速度达到的同时,包括用于通信信道的电缆也具有出色的机械性能。 https://cn.made-in-china.com/gongying/hbhlkj0715-vSXQawLxEihd.html
18.公司新产品。汽车以太网高速传输线束#上热搜#以太网通讯#执╭(╯念ε╰)╮ 招工吗 4月前·广东 0 分享 回复 罗姐 [赞][赞][赞][赞][赞][赞] 4月前·湖南 0 分享 回复 惠州市凌派电子有限公司 粉丝2148获赞7597 公司新产品。汽车以太网高速传输线束#上热搜#以太网通讯#以太网#以太网丹拿#汽车线束https://www.douyin.com/note/7394719876893429055
19.车载以太网:智能汽车通信的加速器NETLion 10G的设计充分考虑了10GBase-T1标准的特点。通过其先进的物理层转换技术,实现了2.5/5/10GBASE-T1信号到以太网的高效转换,确保了在汽车网络中的高速数据传输和无缝通信。 2、用户定制化配置 配备了灵活的DIP开关配置,允许用户根据具体的网络需求,轻松设置操作模式,包括媒体转换器模式和网络TAP模式,以适应不同https://www.eefocus.com/article/1696859.html