集成电路专题：车载以太网芯片需求持续增长，自主可控方兴未艾

（每日研选深度报告导读，请关注：报告派）

报告出品方：山西证券

以下为报告原文节选

------

1. 以太网逐步渗透车载网络，向更高速率演进

1.1 汽车电气架构向中央集中式演进

集中式架构成智能驾驶主流，以太网在中心节点占据优势地位。电子电气构架的演进为提升智能驾驶能力提供了坚实的基础。在自动驾驶、智能座舱、电动化等趋势的推动下，汽车所需功能增多，信息传输量及算力需求持续增长，传统分布式架构在可拓展性与通信性能方面难以满足产品需求。域/跨域集中式架构逐渐成为智能驾驶汽车的主流，同时多个域控制器将继续融合，从而形成中央计算单元与各个区域控制器的最终形态；叠加以太网及 TSN 满足实时计算、高速数据传输、低延迟及时间同步需求，最大化满足智能网联汽车发展所需的软件需求。车载通信中，以太网在中心节点逐渐占据了优势地位。

1.2 车载以太网将成下一代汽车网络关键技术

经过多年发展，车载网络已形成以 CAN 总线为主流，多种总线技术并存的解决方案。目前车辆使用的总线技术有 CAN、LIN、FlexRay、MOST、LVDS 及车载以太网等，主要以 CAN 总线为主，LIN 总线为辅。
CAN 主要用于车上控制数据的传输，是现役车载网络应用最为广泛的标准协议；LIN 是一种低成本通用串行总线，为 CAN 总线提供辅助功能，主要用于汽车内的车门、天窗、座椅控制等，CAN、LIN 的成本和传输速率较低。FlexRay 是继 CAN 和 LIN 之后的新一代汽车控制总线技术，与 CAN 相比拥有更高的带宽，但需加入标准组织、成本较高，主要适用于中高端车中的线控系统；MOST 在车载多媒体数据传输的应用较多，但由于供应商单一、基础开发成本较高。LVDS 是一种低压差分信号技术接口，在汽车领域主要用于显示屏和摄像头之间的图像数据信号传输。

车载以太网提供高带宽和轻量化线束、性价比较高，将成为下一代汽车网络的关键技术。由于 CAN 总线只能实现半双工通讯，且传输速度较低，不符合汽车智能化、网联化趋势下对实时高速双向数据交互的需求。随着近年来汽车电子化浪潮的快速发展，汽车内部电子电气元器件的数量和复杂度大幅提升，单车ECU 数量已逐渐从 20-30 个发展到 100 多个，部分车辆线束长度已高达 2.5 英里，传统分布式架构已经不能满足汽车智能化时代的发展需求，所以车载网络转向域控制和集中控制的趋势越来越明显，车内通信架构将逐渐向以太网升级。与传统的车载网络不同，车载以太网可以提供带宽密集型应用所需的更高数据传输能力，同时其技术优势可以很好地满足汽车高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟、轻量化等方面的要求，将成为下一代汽车网络的关键技术。

1.3 以太网不断向更高传输速率进阶，逐步渗透车载网络

车载以太网具有规模经济性和互操作性，主要使用铜双绞线传输。根据 Ethernet Alliance 在 2020 年的预测，2021 年全球将有超过 1 亿辆汽车搭载以太网端口，部署的全部车载以太网端口将多达 5 亿个。车载以太网具有规模经济性和互操作性，可以同时提供数据和电力传输，极大程度上降低车辆的成本和重量，是以太网近年来的主要发展趋势之一。在传输介质方面，车载以太网主要使用铜双绞线，由于铜双绞线机械强度好、耐候性强、弯曲半径小，同时无需光电转换设备即可直接使用，因而成为数据传输“最后一百米”的最优解决方案。根据以太网联盟数据，目前基于铜介质的以太网传输速率主要介于 10Mbit/s 至 10Gbit/s之间，随着终端形态和数据类型的不断丰富，数据总量和传输要求不断攀升到新的量级，未来基于铜介质的以太网将不断向更高传输速率演进。

千兆以太网是高速网络技术的首选。以太网经历 50 年的发展历程，因具备技术成熟、高度标准化、带宽高以及低成本等诸多优势，已取代其他网络成为当今世界应用最普遍的局域网技术，为万物互联奠定基础。在传输速率上，以太网具有多种速率标准，早期惯例以 10 倍来提升，如标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1Gbps）。近年来为适应多样化需求，开始出现 2.5GE、5GE、25GE、50GE等多种新速率标准。综合考虑应用场景和成本因素，目前基于双绞线的以太网主流技术是基于 802.3ab 标准的千兆以太网 1000BASE-T，可在超过 100M 的 5 类双绞线上传输 1000Mbit/s 的数据流，大多数企业在组建网络时将千兆以太网作为首选高速网络技术。

车载以太网将从智能座舱等局部应用，逐步拓展成为车内通信主干网络。车载以太网是目前各类总线中传输速率最快的通信方案。随着汽车智能化发展，车载以太网技术有望率先应用于智能驾驶及智能座舱，并在未来实现对整车现有车内通信技术的逐步替代。车载以太网的发展主要可分为三个阶段。第一阶段为面向车载诊断系统和 ECU 软件刷新的 DoIP 协议的推广运用，以及使用 IP 摄像头的驾驶辅助系统；第二阶段将几个子系统整合，面向车载智能座舱和智能辅助驾驶的推广应用，如将多媒体，驾驶辅助和诊断界面结合在一起；第三阶段将使用以太网作为车载主干网络，集成动力总成、底盘和车身控制、智能座舱等，形成一个跨域汽车网络，并逐步引入 TSN 等新一代以太网技术。

2. 车载以太网物理层芯片规模快速增长，预计 2025 年 ASP 约 1250 元

2.1 车载以太网标准主要涉及物理层和链路层

四大联盟组织共同推动车载以太网的标准化发展。车载以太网的标准化方面，IEEE 802.3 工作组、汽车开放系统架构联盟 AUTOSAR、OPEN 联盟以及 AVnu 联盟 4 个标准化组织或联盟起到了主要的推动作用。
车载以太网领域里最重要的组织是 OPEN 联盟，其设立目标是促进该技术作为开放标准得到各车企的广泛采用。截至 2021 年底，OPEN 联盟的成员已增长到 340 个，包括汽车领域里众多的汽车厂商、供应商、芯片商、技术公司以及研究机构等，如博通、恩智浦、飞思卡尔、宝马、现代等。中国车企和供应商也在积极关注并逐渐采用 OPEN 联盟的技术，在 OPEN 联盟中已有一汽集团、北汽、长城、泛亚、华晨、恒润、航盛以及中国信通院等十几家中国成员。

车载以太网技术协议规范包括物理层、UDP-NM、DOIP、SOME/IP、SD 五个模块。由于上述四大联盟或组织的共同发展与合作，进一步规范了车载以太网符合 OSI 模型的整体架构。车载以太网协议通常被认为是一个 5 层协议系统，包含应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，每一层都具有不同的功能。同时，从图中可以看出标记为“IT”则为传统以太网技术协议规范，而标记为“Automotive”则为车载以太网技术协议规范。由此可见，除了物理层、UDP-NM、DOIP、SOME/IP、SD 这五个模块为车载以太网技术协议规范之外，其余均为传统以太网技术。

车载以太网主要涉及 OSI 的物理层和链路层。车载以太网主要涉及 OSI 的 1、2 层技术，同时支持TSN/TTE、TCP/IP、DOIP、SOME/IP 等多种协议或应用形式。和传统以太网相比，车载以太网对物理层进行了修改，引入了新的 100BASE-T1、1000BASE-T1，分别为 IEEE 针对百兆、千兆车载以太网定义的标准。
在以太网连接线束上，传统的百兆、千兆以太网（100/1000BASE-TX）需要两对双绞线进行数据传输，而车载以太网一般采用带 T1 的标准，100/1000BASE-T1 使用的是一对双绞线进行全双工的信息传输。
100BASE-T1 降低了电磁干扰，布线重量，成本以及占地面积；1000BASE-T1 不仅能提高数据的传输速率，同时满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗以及同步实时性等方面的要求。

2.2 BroadR-Reach 技术可降低 80%的连接成本

BroadR-Reach 技术具有高带宽和低成本的优势，可降低 80%的连接成本。目前，主流车载以太网的技术标准是基于博通公司的 BroadR-Reach 技术，已被 IEEE 标准化，并命名为 100BASE-T1。BroadR-Reach技术由一对非屏蔽双绞线（UTP）实现全双工通信，并提供 100Mbit/s 及更高的宽带性能，在链路的两端是BroadR-Reach 的 PHY 芯片，可以同时在两个方向上发送和接收数据，从 PHY 芯片到 MAC 接口以上层级则是传统的以太网结构（IEEE802.3）。BroadR-Reach 的典型应用包括高级驾驶辅助系统（ADAS）和车载信息娱乐（IVI）。相比 MOST 和 LVDS，BroadR-Reach 具有更高带宽和更低成本的优势，主要体现在布线中。
OPEN ALLIANCE 官网显示，博通和博世的一项联合研究估计，与传统总线相比，使用单根非屏蔽双绞线（UTP）电缆以 100Mbps 的速率传输数据，不仅可以减轻 30%的线缆重量，还可降低 80%的连接成本，符合汽车要求的新型物理层技术。全世界采用 BroadR-Reach 技术的主流汽车制造商的数量正在增长，未来车载以太网有望成为汽车的主流趋势，具有广泛的应用前景。

多款自主品牌将搭载千兆车载以太网，有望成为下一代车载总线技术。2010 年，宝马汽车和半导体供应商博通公司共同提出了汽车以太网技术。2013 年在宝马 X5 的 360 度全景泊车系统中应用以太网技术，宝马汽车视其为下一代车载网络的关键技术并投入大量资源进行研发。宝马从 2015 年开始在其全系车型中部署车载以太网，将娱乐、安全和通信子系统进行整合，构建车载以太网系统；2015 年国内车企奇瑞汽车和博通签订了共同开发车载以太网应用的合作谅解备忘录，上汽荣威 RX5 是国内第一个将车载以太网应用到环视系统中的车型。2016 年，车载以太网技术得到更多车厂的支持，捷豹、路虎和大众帕萨特都在其某些车型集成了车载以太网技术。在造车新势力中，车载以太网的应用也非常迅速，如蔚来汽车、理想汽车、小鹏汽车等。2022 年，小鹏 G9 在国内首次实现千兆以太网为主干通信架构；2023 年，长安、比亚迪、广汽、吉利等自主品牌将推出千兆以太网适用车型，长城将在下一代车型规划中全部搭载车载以太网技术，根据中国汽车工程学会国汽战略院的预计，到 2023 年，一批自主品牌将搭载千兆级车载以太网，应用规模将达到 50 万辆以上。

2.3 车载以太网物理层芯片市场规模快速增长，竞争格局高度集中

2.3.1 车载以太网物理层芯片市场规模快速增长，未来单车以太网端口将超百个

物理层芯片是以太网有线传输的基础通信芯片之一，下游应用中汽车领域占比最多。以太网物理层芯片（PHY）工作于 OSI 网络模型的最底层，用以实现不同设备之间的连接，广泛应用于信息通讯、汽车电子、消费电子、监控设备、工业控制等众多市场领域。华经产业研究院数据显示，在 2021 年全球以太网物理层芯片下游应用领域中，汽车占比最多，达到 21%。以太网物理层芯片是一个复杂的数模混合芯片系统，系以太网网络传输的物理接口收发器，定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，通过接口与 MAC 进行数据交换。传统消费以太网中常见有 MAC 与 PHY 采用集成芯片的形式存在，而考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，车载以太网中，嵌入式芯片厂商一般都将MAC 集成在 MCU 内部，PHY 则采用独立芯片存在，由 OEM 或控制器供应商自己选择。

--- 报告摘录结束 更多内容请阅读报告原文 ---

报告合集专题一览 X 由【报告派】定期整理更新

（特别说明：本文来源于公开资料，摘录内容仅供参考，不构成任何投资建议，如需使用请参阅报告原文。）

精选报告来源：报告派

科技 / 电子 / 半导体 /

人工智能 | Ai产业 | Ai芯片 | 智能家居 | 智能音箱 | 智能语音 | 智能家电 | 智能照明 | 智能马桶 | 智能终端 | 智能门锁 | 智能手机 | 可穿戴设备 |半导体 | 芯片产业 | 第三代半导体 | 蓝牙 | 晶圆 | 功率半导体 | 5G | GA射频 | IGBT | SIC GA | SIC GAN | 分立器件 | 化合物 | 晶圆 | 封装封测 | 显示器 | LED | OLED | LED封装 | LED芯片 | LED照明 | 柔性折叠屏 | 电子元器件 | 光电子 | 消费电子 | 电子FPC | 电路板 | 集成电路 | 元宇宙 | 区块链 | NFT数字藏品 | 虚拟货币 | 比特币 | 数字货币 | 资产管理 | 保险行业 | 保险科技 | 财产保险 |