增长最快的汽车半导体市场：汽车电子架构核心之以太网交换机

随着汽车电子架构的持续演进，对以太网交换机的需求出现暴增，中低端车型至少需要一片以太网交换机芯片，中高端车型至少需要三片，高端车型如奔驰EQS顶配这些会用到5-7片，平均每片价格在20-40美元之间。

首先要指出汽车以太网和传统以太网的不同，汽车以太网最大特色就是它是单对双绞线。  

 

 

IEEE为汽车以太网制定了物理层标准。

  域控制器开启汽车以太网时代，域控制器离不开以太网，因为每个域控制器至少需要一片以太网物理层芯片或包含物理层的以太网交换机。以太网交换机和物理层最早用于座舱，所有Infotainment与仪表有交互的座舱系统至少使用一片以太网交换机，一片物理层芯片。所有装备激光雷达或4D毫米波雷达的车辆也需要至少一片以太网交换机和一片以太网物理层芯片，每颗激光雷达必须配一片以太网物理层芯片，所有支持OTA或以太网OBD诊断的车型的网关或T-Box也需要至少一片以太网交换机和一片以太网物理层芯片。

  未来，高精度定位、高精度地图、V2X都需要一片以太网物理层芯片和至少一片以太网交换机。需要多片SoC级联的则需要异常昂贵的PCIe交换机芯片。预计到2028年，平均每辆车使用2-4片以太网交换机芯片，2-4片物理层芯片。2023年以太网交换机/物理层芯片市场规模大约8亿美元，2028年预计将达到25亿美元。

目前主流的中高端车型采用域控制器架构，以太网交换机主要用在两个领域，一个是域控制器内部，一个是网关。座舱域和ADAS域会至少需要一片以太网交换机，网关可以是在车身控制域也可以是在T-Box内。

  高级的座舱域会需要多达4片域控制器芯片，例如奔驰S级顶配。  

  蔚来使用一片88EA6321交换机，两片88Q2112物理层，长城使用一片88Q5050交换机，一片88Q2112物理层。

NXP推荐的下一代T-BOX设计，以太网交换机即图上的SJA1110B。

英飞凌推荐的下一代汽车网关设计，以太网交换机即图上的88Q5050，物理层则用了4片。

英伟达ADAS开发平台Hyperion使用88Q5072和88Q6113两片以太网交换机芯片，8片以太网物理层芯片，型号是Marvell的88Q4364，它和博通的BCM8989X是目前唯二支持10G 车载以太网的物理层芯片。ADAS域通常会使用一片以太网交换机芯片，先进的ADAS系统会使用2-3片以太网交换机芯片。

  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机，可能每辆车需要6-7片。  

  典型的中央计算Zonal架构，每个Zonal网关内部都包含一个以太网交换机。

典型的Zonal网关设计

  以太网交换机是汽车电子架构的核心，决定了汽车电子架构的先进程度和安全程度。

以太网交换机是汽车电子系统健康监视器

以太网交换机软件系统复杂，需要AUTOSAR软件厂家配合，同时AUTOSAR软件厂家也会挑选卖得最好的以太网交换机芯片，为其定制一套基础AUTOSAR软件，Tier1可以选择购买芯片以及附带的AUTOSAR软件，比如上图的VECTOR为Marvell的88Q5050网关系统定制了AUTOSAR。

  针对ADAS系统，VECTOR选择Marvell的88Q5072。2022年5月Vector发布了第一个支持AUTOSAR并适用于Marvell Brightlane以太网交换机88Q5072的软件解决方案。交换机CPU中运行的软件在模型定义、分布和模块开发方面遵循AUTOSAR方法论。通过将大量以太网通信相关的代码转移至交换机上运行，使得主机微控制器的CPU资源获得释放，从而更高效地运行其它任务。此外，Vector的交换机软件支持某些安全相关功能，例如防火墙和MACsec。这也是目前使用最广泛的88Q5072。

  汽车以太网的L2-L7层有一套软件协议栈标准合集，即TSN（时间敏感网络），有时候支持TSN协议的以太网交换机也叫TSN交换机。

目前支持TSN程度最高的是Marvell的MV-Q6222/Q6223。这也是专门为Zonal设计的以太网交换机。

MV-Q6223中央计算以太网交换机，拥有多达6个10G级别的解串行。支持TSN的802.1AS-2020，802.1Qat / Qav / Qbu / Qbv / Qci / Qcr，802.1CB。

  车载以太网交换机与物理层主要玩家有NXP、Marvell、博通、Microchip、德州仪器和瑞昱。Marvell市场占有率最高，约50%，高端市场占有率极高，至少有90%。无论是物理层还是交换机，Marvell都非常强大，其产品线分布最广，价格也最高。

  NXP市场占有率大约15%，其主要产品是物理层芯片，集中在低端产品，带宽低，通道数少。2022年12月才有千兆以太网物理层，以太网交换机仅两款，千兆交换机仅1款即SJA1110，TSN也仅支持802.1AS。不过NXP网关产品竞争力强，NXP靠网关来带动以太网物理层和交换机销售。

  博通是网络通信领域霸主，实力超强，市场占有率大约15%，产品线齐全，高中低端都有，旗舰产品BCM8958X最高55 Gb/s 交换带宽，16个端口，支持多达6个万兆以太网端口。不过博通产品线太广，推广力度差，只接洽大厂，主要客户只有宝马和通用。

Microchip在2015年8.4亿美元收购Micrel获得了以太网市场门票，其高端产品价格极高，带宽最高达128Gb/s，最高4个25G以太网端口。德州仪器，仅有车载以太网物理层产品。

瑞昱半导体的以太网交换机通常内含Phy，以高性价比主打市场，市场占有率大约15%，大众、特斯拉、捷豹路虎、宝马、现代都是其客户。上述玩家之外，国内有裕太微电子也有意发力车载以太网物理层市场。

审核编辑：刘清