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報(bào)告出品方：山西證券

以下為報(bào)告原文節(jié)選

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1. 以太網(wǎng)逐步滲透車(chē)載網(wǎng)絡(luò)，向更高速率演進(jìn)

1.1 汽車(chē)電氣架構(gòu)向中央集中式演進(jìn)

集中式架構(gòu)成智能駕駛主流，以太網(wǎng)在中心節(jié)點(diǎn)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。電子電氣構(gòu)架的演進(jìn)為提升智能駕駛能力提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在自動(dòng)駕駛、智能座艙、電動(dòng)化等趨勢(shì)的推動(dòng)下，汽車(chē)所需功能增多，信息傳輸量及算力需求持續(xù)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)在可拓展性與通信性能方面難以滿足產(chǎn)品需求。域/跨域集中式架構(gòu)逐漸成為智能駕駛汽車(chē)的主流，同時(shí)多個(gè)域控制器將繼續(xù)融合，從而形成中央計(jì)算單元與各個(gè)區(qū)域控制器的最終形態(tài)；疊加以太網(wǎng)及 TSN 滿足實(shí)時(shí)計(jì)算、高速數(shù)據(jù)傳輸、低延遲及時(shí)間同步需求，最大化滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展所需的軟件需求。車(chē)載通信中，以太網(wǎng)在中心節(jié)點(diǎn)逐漸占據(jù)了優(yōu)勢(shì)地位。

1.2 車(chē)載以太網(wǎng)將成下一代汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，車(chē)載網(wǎng)絡(luò)已形成以 CAN 總線為主流，多種總線技術(shù)并存的解決方案。目前車(chē)輛使用的總線技術(shù)有 CAN、LIN、FlexRay、MOST、LVDS 及車(chē)載以太網(wǎng)等，主要以 CAN 總線為主，LIN 總線為輔。
CAN 主要用于車(chē)上控制數(shù)據(jù)的傳輸，是現(xiàn)役車(chē)載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；LIN 是一種低成本通用串行總線，為 CAN 總線提供輔助功能，主要用于汽車(chē)內(nèi)的車(chē)門(mén)、天窗、座椅控制等，CAN、LIN 的成本和傳輸速率較低。FlexRay 是繼 CAN 和 LIN 之后的新一代汽車(chē)控制總線技術(shù)，與 CAN 相比擁有更高的帶寬，但需加入標(biāo)準(zhǔn)組織、成本較高，主要適用于中高端車(chē)中的線控系統(tǒng)；MOST 在車(chē)載多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用較多，但由于供應(yīng)商單一、基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)成本較高。LVDS 是一種低壓差分信號(hào)技術(shù)接口，在汽車(chē)領(lǐng)域主要用于顯示屏和攝像頭之間的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸。

車(chē)載以太網(wǎng)提供高帶寬和輕量化線束、性?xún)r(jià)比較高，將成為下一代汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。由于 CAN 總線只能實(shí)現(xiàn)半雙工通訊，且傳輸速度較低，不符合汽車(chē)智能化、網(wǎng)聯(lián)化趨勢(shì)下對(duì)實(shí)時(shí)高速雙向數(shù)據(jù)交互的需求。隨著近年來(lái)汽車(chē)電子化浪潮的快速發(fā)展，汽車(chē)內(nèi)部電子電氣元器件的數(shù)量和復(fù)雜度大幅提升，單車(chē)ECU 數(shù)量已逐漸從 20-30 個(gè)發(fā)展到 100 多個(gè)，部分車(chē)輛線束長(zhǎng)度已高達(dá) 2.5 英里，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)已經(jīng)不能滿足汽車(chē)智能化時(shí)代的發(fā)展需求，所以車(chē)載網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向域控制和集中控制的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，車(chē)內(nèi)通信架構(gòu)將逐漸向以太網(wǎng)升級(jí)。與傳統(tǒng)的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)不同，車(chē)載以太網(wǎng)可以提供帶寬密集型應(yīng)用所需的更高數(shù)據(jù)傳輸能力，同時(shí)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以很好地滿足汽車(chē)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，將成為下一代汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

1.3 以太網(wǎng)不斷向更高傳輸速率進(jìn)階，逐步滲透車(chē)載網(wǎng)絡(luò)

車(chē)載以太網(wǎng)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和互操作性，主要使用銅雙絞線傳輸。根據(jù) Ethernet Alliance 在 2020 年的預(yù)測(cè)，2021 年全球?qū)⒂谐^(guò) 1 億輛汽車(chē)搭載以太網(wǎng)端口，部署的全部車(chē)載以太網(wǎng)端口將多達(dá) 5 億個(gè)。車(chē)載以太網(wǎng)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)性和互操作性，可以同時(shí)提供數(shù)據(jù)和電力傳輸，極大程度上降低車(chē)輛的成本和重量，是以太網(wǎng)近年來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。在傳輸介質(zhì)方面，車(chē)載以太網(wǎng)主要使用銅雙絞線，由于銅雙絞線機(jī)械強(qiáng)度好、耐候性強(qiáng)、彎曲半徑小，同時(shí)無(wú)需光電轉(zhuǎn)換設(shè)備即可直接使用，因而成為數(shù)據(jù)傳輸“最后一百米”的最優(yōu)解決方案。根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，目前基于銅介質(zhì)的以太網(wǎng)傳輸速率主要介于 10Mbit/s 至 10Gbit/s之間，隨著終端形態(tài)和數(shù)據(jù)類(lèi)型的不斷豐富，數(shù)據(jù)總量和傳輸要求不斷攀升到新的量級(jí)，未來(lái)基于銅介質(zhì)的以太網(wǎng)將不斷向更高傳輸速率演進(jìn)。

千兆以太網(wǎng)是高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的首選。以太網(wǎng)經(jīng)歷 50 年的發(fā)展歷程，因具備技術(shù)成熟、高度標(biāo)準(zhǔn)化、帶寬高以及低成本等諸多優(yōu)勢(shì)，已取代其他網(wǎng)絡(luò)成為當(dāng)今世界應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)，為萬(wàn)物互聯(lián)奠定基礎(chǔ)。在傳輸速率上，以太網(wǎng)具有多種速率標(biāo)準(zhǔn)，早期慣例以 10 倍來(lái)提升，如標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbps）、快速以太網(wǎng)（100Mbps）、千兆以太網(wǎng)（1Gbps）。近年來(lái)為適應(yīng)多樣化需求，開(kāi)始出現(xiàn) 2.5GE、5GE、25GE、50GE等多種新速率標(biāo)準(zhǔn)。綜合考慮應(yīng)用場(chǎng)景和成本因素，目前基于雙絞線的以太網(wǎng)主流技術(shù)是基于 802.3ab 標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng) 1000BASE-T，可在超過(guò) 100M 的 5 類(lèi)雙絞線上傳輸 1000Mbit/s 的數(shù)據(jù)流，大多數(shù)企業(yè)在組建網(wǎng)絡(luò)時(shí)將千兆以太網(wǎng)作為首選高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

車(chē)載以太網(wǎng)將從智能座艙等局部應(yīng)用，逐步拓展成為車(chē)內(nèi)通信主干網(wǎng)絡(luò)。車(chē)載以太網(wǎng)是目前各類(lèi)總線中傳輸速率最快的通信方案。隨著汽車(chē)智能化發(fā)展，車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)有望率先應(yīng)用于智能駕駛及智能座艙，并在未來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整車(chē)現(xiàn)有車(chē)內(nèi)通信技術(shù)的逐步替代。車(chē)載以太網(wǎng)的發(fā)展主要可分為三個(gè)階段。第一階段為面向車(chē)載診斷系統(tǒng)和 ECU 軟件刷新的 DoIP 協(xié)議的推廣運(yùn)用，以及使用 IP 攝像頭的駕駛輔助系統(tǒng)；第二階段將幾個(gè)子系統(tǒng)整合，面向車(chē)載智能座艙和智能輔助駕駛的推廣應(yīng)用，如將多媒體，駕駛輔助和診斷界面結(jié)合在一起；第三階段將使用以太網(wǎng)作為車(chē)載主干網(wǎng)絡(luò)，集成動(dòng)力總成、底盤(pán)和車(chē)身控制、智能座艙等，形成一個(gè)跨域汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)，并逐步引入 TSN 等新一代以太網(wǎng)技術(shù)。

2. 車(chē)載以太網(wǎng)物理層芯片規(guī)模快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì) 2025 年 ASP 約 1250 元

2.1 車(chē)載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要涉及物理層和鏈路層

四大聯(lián)盟組織共同推動(dòng)車(chē)載以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。車(chē)載以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化方面，IEEE 802.3 工作組、汽車(chē)開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)聯(lián)盟 AUTOSAR、OPEN 聯(lián)盟以及 AVnu 聯(lián)盟 4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織或聯(lián)盟起到了主要的推動(dòng)作用。
車(chē)載以太網(wǎng)領(lǐng)域里最重要的組織是 OPEN 聯(lián)盟，其設(shè)立目標(biāo)是促進(jìn)該技術(shù)作為開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)得到各車(chē)企的廣泛采用。截至 2021 年底，OPEN 聯(lián)盟的成員已增長(zhǎng)到 340 個(gè)，包括汽車(chē)領(lǐng)域里眾多的汽車(chē)廠商、供應(yīng)商、芯片商、技術(shù)公司以及研究機(jī)構(gòu)等，如博通、恩智浦、飛思卡爾、寶馬、現(xiàn)代等。中國(guó)車(chē)企和供應(yīng)商也在積極關(guān)注并逐漸采用 OPEN 聯(lián)盟的技術(shù)，在 OPEN 聯(lián)盟中已有一汽集團(tuán)、北汽、長(zhǎng)城、泛亞、華晨、恒潤(rùn)、航盛以及中國(guó)信通院等十幾家中國(guó)成員。

車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)協(xié)議規(guī)范包括物理層、UDP-NM、DOIP、SOME/IP、SD 五個(gè)模塊。由于上述四大聯(lián)盟或組織的共同發(fā)展與合作，進(jìn)一步規(guī)范了車(chē)載以太網(wǎng)符合 OSI 模型的整體架構(gòu)。車(chē)載以太網(wǎng)協(xié)議通常被認(rèn)為是一個(gè) 5 層協(xié)議系統(tǒng)，包含應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層，每一層都具有不同的功能。同時(shí)，從圖中可以看出標(biāo)記為“IT”則為傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)協(xié)議規(guī)范，而標(biāo)記為“Automotive”則為車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)協(xié)議規(guī)范。由此可見(jiàn)，除了物理層、UDP-NM、DOIP、SOME/IP、SD 這五個(gè)模塊為車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)協(xié)議規(guī)范之外，其余均為傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)。

車(chē)載以太網(wǎng)主要涉及 OSI 的物理層和鏈路層。車(chē)載以太網(wǎng)主要涉及 OSI 的 1、2 層技術(shù)，同時(shí)支持TSN/TTE、TCP/IP、DOIP、SOME/IP 等多種協(xié)議或應(yīng)用形式。和傳統(tǒng)以太網(wǎng)相比，車(chē)載以太網(wǎng)對(duì)物理層進(jìn)行了修改，引入了新的 100BASE-T1、1000BASE-T1，分別為 IEEE 針對(duì)百兆、千兆車(chē)載以太網(wǎng)定義的標(biāo)準(zhǔn)。
在以太網(wǎng)連接線束上，傳統(tǒng)的百兆、千兆以太網(wǎng)（100/1000BASE-TX）需要兩對(duì)雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而車(chē)載以太網(wǎng)一般采用帶 T1 的標(biāo)準(zhǔn)，100/1000BASE-T1 使用的是一對(duì)雙絞線進(jìn)行全雙工的信息傳輸。
100BASE-T1 降低了電磁干擾，布線重量，成本以及占地面積；1000BASE-T1 不僅能提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，同時(shí)滿足汽車(chē)行業(yè)高可靠性、低電磁輻射、低功耗以及同步實(shí)時(shí)性等方面的要求。

2.2 BroadR-Reach 技術(shù)可降低 80%的連接成本

BroadR-Reach 技術(shù)具有高帶寬和低成本的優(yōu)勢(shì)，可降低 80%的連接成本。目前，主流車(chē)載以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是基于博通公司的 BroadR-Reach 技術(shù)，已被 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)化，并命名為 100BASE-T1。BroadR-Reach技術(shù)由一對(duì)非屏蔽雙絞線（UTP）實(shí)現(xiàn)全雙工通信，并提供 100Mbit/s 及更高的寬帶性能，在鏈路的兩端是BroadR-Reach 的 PHY 芯片，可以同時(shí)在兩個(gè)方向上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從 PHY 芯片到 MAC 接口以上層級(jí)則是傳統(tǒng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)（IEEE802.3）。BroadR-Reach 的典型應(yīng)用包括高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和車(chē)載信息娛樂(lè)（IVI）。相比 MOST 和 LVDS，BroadR-Reach 具有更高帶寬和更低成本的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在布線中。
OPEN ALLIANCE 官網(wǎng)顯示，博通和博世的一項(xiàng)聯(lián)合研究估計(jì)，與傳統(tǒng)總線相比，使用單根非屏蔽雙絞線（UTP）電纜以 100Mbps 的速率傳輸數(shù)據(jù)，不僅可以減輕 30%的線纜重量，還可降低 80%的連接成本，符合汽車(chē)要求的新型物理層技術(shù)。全世界采用 BroadR-Reach 技術(shù)的主流汽車(chē)制造商的數(shù)量正在增長(zhǎng)，未來(lái)車(chē)載以太網(wǎng)有望成為汽車(chē)的主流趨勢(shì)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

多款自主品牌將搭載千兆車(chē)載以太網(wǎng)，有望成為下一代車(chē)載總線技術(shù)。2010 年，寶馬汽車(chē)和半導(dǎo)體供應(yīng)商博通公司共同提出了汽車(chē)以太網(wǎng)技術(shù)。2013 年在寶馬 X5 的 360 度全景泊車(chē)系統(tǒng)中應(yīng)用以太網(wǎng)技術(shù)，寶馬汽車(chē)視其為下一代車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)并投入大量資源進(jìn)行研發(fā)。寶馬從 2015 年開(kāi)始在其全系車(chē)型中部署車(chē)載以太網(wǎng)，將娛樂(lè)、安全和通信子系統(tǒng)進(jìn)行整合，構(gòu)建車(chē)載以太網(wǎng)系統(tǒng)；2015 年國(guó)內(nèi)車(chē)企奇瑞汽車(chē)和博通簽訂了共同開(kāi)發(fā)車(chē)載以太網(wǎng)應(yīng)用的合作諒解備忘錄，上汽榮威 RX5 是國(guó)內(nèi)第一個(gè)將車(chē)載以太網(wǎng)應(yīng)用到環(huán)視系統(tǒng)中的車(chē)型。2016 年，車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)得到更多車(chē)廠的支持，捷豹、路虎和大眾帕薩特都在其某些車(chē)型集成了車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)。在造車(chē)新勢(shì)力中，車(chē)載以太網(wǎng)的應(yīng)用也非常迅速，如蔚來(lái)汽車(chē)、理想汽車(chē)、小鵬汽車(chē)等。2022 年，小鵬 G9 在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)為主干通信架構(gòu)；2023 年，長(zhǎng)安、比亞迪、廣汽、吉利等自主品牌將推出千兆以太網(wǎng)適用車(chē)型，長(zhǎng)城將在下一代車(chē)型規(guī)劃中全部搭載車(chē)載以太網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)國(guó)汽戰(zhàn)略院的預(yù)計(jì)，到 2023 年，一批自主品牌將搭載千兆級(jí)車(chē)載以太網(wǎng)，應(yīng)用規(guī)模將達(dá)到 50 萬(wàn)輛以上。

2.3 車(chē)載以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)格局高度集中

2.3.1 車(chē)載以太網(wǎng)物理層芯片市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，未來(lái)單車(chē)以太網(wǎng)端口將超百個(gè)

物理層芯片是以太網(wǎng)有線傳輸?shù)幕A(chǔ)通信芯片之一，下游應(yīng)用中汽車(chē)領(lǐng)域占比最多。以太網(wǎng)物理層芯片（PHY）工作于 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型的最底層，用以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的連接，廣泛應(yīng)用于信息通訊、汽車(chē)電子、消費(fèi)電子、監(jiān)控設(shè)備、工業(yè)控制等眾多市場(chǎng)領(lǐng)域。華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，在 2021 年全球以太網(wǎng)物理層芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域中，汽車(chē)占比最多，達(dá)到 21%。以太網(wǎng)物理層芯片是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)?；旌闲酒到y(tǒng)，系以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈锢斫涌谑瞻l(fā)器，定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號(hào)、線路狀態(tài)、時(shí)鐘基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，通過(guò)接口與 MAC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。傳統(tǒng)消費(fèi)以太網(wǎng)中常見(jiàn)有 MAC 與 PHY 采用集成芯片的形式存在，而考慮到芯片面積及模擬/數(shù)字混合架構(gòu)的原因，車(chē)載以太網(wǎng)中，嵌入式芯片廠商一般都將MAC 集成在 MCU 內(nèi)部，PHY 則采用獨(dú)立芯片存在，由 OEM 或控制器供應(yīng)商自己選擇。

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