電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）以太網(wǎng)，一個我們已經(jīng)很熟悉的技術(shù)。雖然我們在以太網(wǎng)的了解與應(yīng)用上不斷在取得進步，但以太網(wǎng)在實際使用中仍然經(jīng)常遇到不少挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)可能來自功率，可能來自帶寬，可能來自通信距離等等。為解決這些困難，以太網(wǎng)物理層PHY提供了不少助力。

以太網(wǎng)PHY芯片，一種物理層收發(fā)器器件，是有線通信領(lǐng)域常見的基礎(chǔ)芯片。物理層PHY指定電信號類型、信號速度、介質(zhì)和連接器類型以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢嵤?000 Mbps的1000BASE-T、100 Mbps的100BASE-TX和10 Mbps的10BASE-T等各種以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。物理層PHY接受鏈路層MAC過來的數(shù)據(jù)，進行處理后把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)，按照物理層的編碼規(guī)則把數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)?a href="http://www.3532n.com/analog/" target="_blank">模擬信號把數(shù)據(jù)送出去。

以太網(wǎng)PNY芯片市場規(guī)模與格局

以太網(wǎng)PHY芯片是數(shù)據(jù)通訊中有線傳輸?shù)闹匾A(chǔ)芯片之一，產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面根據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心發(fā)布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年全球以太網(wǎng)物理層芯片市場規(guī)模約為120億元，2022年至2025年，全球以太網(wǎng)物理層芯片市場規(guī)模預(yù)計保持25%以上的年復(fù)合增長率，2025年全球以太網(wǎng)物理層芯片市場規(guī)模有望突破300億元。

以太網(wǎng)物理層芯片目前最火熱的一條賽道是車載以太網(wǎng)PHY芯片，在汽車電動化、智能化的發(fā)展趨勢下，車載網(wǎng)絡(luò)的主要形式從此前CAN總線往以太網(wǎng)遷移，以太網(wǎng)在車身上的端口數(shù)迅速增加。根據(jù)中金研究部的數(shù)據(jù)，國內(nèi)車載以太網(wǎng)PHY芯片預(yù)計到2025年國內(nèi)市場規(guī)模將迅速增長到156億元。在以太網(wǎng)PHY芯片市場規(guī)模穩(wěn)步增長的同時，車載以太網(wǎng)PHY芯片市場在強勢增長。

不論是非車載以太網(wǎng)PHY芯片的市場格局還是車載以太網(wǎng)PHY芯片的市場格局，集中度都很高，少數(shù)廠商掌握了大部分的市場份額。根據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心有限公司的數(shù)據(jù)，美國博通、美滿電子、德州儀器、高通、微芯和中國臺灣瑞昱這幾家巨頭占據(jù)全球超過90%的市場份額。車載以太網(wǎng)PHY芯片上，美滿、博通、瑞昱、TI和NXP五家企業(yè)幾乎占據(jù)了車載全部的市場份額。這些家廠商經(jīng)過多年發(fā)展，憑借資金、技術(shù)、客戶資源、品牌等方面的積累，形成了巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢，尤其是博通、美滿和瑞昱。

國內(nèi)以太網(wǎng)物理層芯片自給率很低，下游廠商使用的以太網(wǎng)物理層芯片都高度依賴境外進口。作為有線傳輸重要的基礎(chǔ)芯片，PHY芯片國內(nèi)很長一段時間不能獨立自主地研發(fā)生產(chǎn)。但是 隨著這幾年國產(chǎn)化的推進，產(chǎn)業(yè)鏈上下游對以太網(wǎng)芯片市場大力支持，現(xiàn)在不少國產(chǎn)PHY芯片出現(xiàn)了，開始替代原本壟斷在幾家巨頭廠商手中的市場份額。

大陸以太網(wǎng)PHY廠商

裕太微電子

以以太網(wǎng)物理層芯片切入市場的裕太微電子在高速有線通信芯片市場風(fēng)頭正勁，是中國大陸極少數(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)并實現(xiàn)大規(guī)模銷售的以太網(wǎng)物理層芯片供應(yīng)商。在車載以太網(wǎng)物理層芯片細(xì)分領(lǐng)域，裕太微電子也是境內(nèi)首家通過 OPEN Alliance IOP 認(rèn)證的企業(yè)，自主研發(fā)的車載百兆/千兆以太網(wǎng)物理層芯片瞄準(zhǔn)目前新興的車載以太網(wǎng)市場，已通過 AEC-Q100 Grade 1車規(guī)認(rèn)證和C&S國際認(rèn)證。在技術(shù)實力上處于國內(nèi)領(lǐng)先位置。

根據(jù)裕太微電子公布的2021年營收，目前主要營收集中在百兆和千兆以太網(wǎng)物理層芯片產(chǎn)品上，其中又以工規(guī)級千兆產(chǎn)品占比最高，超過總營收的一半，車規(guī)級芯片營收占比尚小。今年裕太微電子推出了車載千兆以太網(wǎng)物理層芯片，并量產(chǎn)了2.5G以太網(wǎng)芯片，在高端以太網(wǎng)PHY芯片領(lǐng)域?qū)胁恍〉脑鲩L。

截至目前，裕太微電子量產(chǎn)的消費級以太網(wǎng)PHY芯片共12個料號，單口9個料號，多口3個料號；工業(yè)級以太網(wǎng)PHY芯片共10個料號，單口7個料號，多口3個料號。車載以太網(wǎng)PHY芯片上目前量產(chǎn)的是單口百兆PHY YT8010A，千兆PHY YT8011A已經(jīng)正式推出尚未量產(chǎn)。

這里重點關(guān)注一下千兆PHY YT8011A，作為裕太微電子重點布局賽道上的先進產(chǎn)品，YT8011系列擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。以太網(wǎng)物理層芯片復(fù)雜的數(shù)模混合芯片系統(tǒng)包含了高性能SerDes、高性能ADC/DAC等AFE設(shè)計，YT8011系列采用了高速DSP技術(shù)，包含高達750MSPS的ADC和3GSPS的DAC。根據(jù)官方數(shù)據(jù)，YT8011系列千兆高速傳送雙向數(shù)據(jù)流在CAT5E低成本非屏蔽雙絞線上的傳輸距離達到60米以上，完全滿足車載雷達、環(huán)視、自動駕駛等高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用需求。

景略半導(dǎo)體

景略半導(dǎo)體核心團隊脫胎于美滿電子，專注于高速數(shù)模混合信號芯片設(shè)計，在高性能以太網(wǎng)PHY芯片上實力強勁。景略半導(dǎo)體基于EtherNext技術(shù)，提供三個系列PHY產(chǎn)品，分別是針對車載IVN的Cheetah系列、工業(yè)應(yīng)用的Antelope系列和企業(yè)解決方案的SailFish系列。

景略半導(dǎo)體的EtherNext技術(shù)是獨特的數(shù)模混合信號技術(shù)架構(gòu)結(jié)合先進的制造工藝和智能傳輸協(xié)議，這一技術(shù)讓景略的Ethernet PHY產(chǎn)品在性能、功耗和成本等方面具有不錯的優(yōu)勢，速率在高達萬兆以上時仍可提供行業(yè)領(lǐng)先的低功耗遠距離傳輸。就單個設(shè)備而言，整體的功耗預(yù)算在選用PHY之前就已經(jīng)確定了，不會留給物理層太多的功耗預(yù)算，功耗低的優(yōu)勢此時就體現(xiàn)出來了，這也是為何景略半導(dǎo)體PHY芯片出貨量相當(dāng)亮眼。

Cheetah系列的車規(guī)級千兆以太網(wǎng)PHY JL3XX1系列采用國內(nèi)首創(chuàng)車載單對線千兆以太網(wǎng)技術(shù)，支持1Gbps或100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸距離長，功耗極低。工業(yè)應(yīng)用的Antelope系列分為單口快速以太網(wǎng)JL11X1和千兆JL2XX1，JL11X1性能遠超過IEEE規(guī)范，JL2XX1則支持多種不同協(xié)議數(shù)據(jù)速率能讓整個系統(tǒng)拓展性大增。

目前景略半導(dǎo)體正在瞄準(zhǔn)高速萬兆車載T1 PHY布局搶占車速高速以太網(wǎng)市場。

鑫瑞技術(shù)

鑫瑞技術(shù)主要從事智能以太網(wǎng)交換及接口芯片的設(shè)計，是一家專注于智能以太網(wǎng)領(lǐng)域的芯片設(shè)計公司和國外以太網(wǎng)芯片的替代廠商。目前旗下有XR18201、XR8211、XR8010、XR86114、XR86118五個料號的以太網(wǎng)PHY芯片。XR8010為車載百兆以太網(wǎng)PHY，XR86114和XR86118為千兆以太網(wǎng)PHY，能夠支持多種不同協(xié)議數(shù)據(jù)速率，集成同步以太功能實現(xiàn)整網(wǎng)的時鐘同步，有效改善了延遲影響。

睿普康

睿普康主要從事智能物聯(lián)網(wǎng)終端通信芯片的設(shè)計開發(fā)，旗下兩個料號RPC8211E/F為以太網(wǎng)千兆PHY芯片，RPC8201F為以太網(wǎng)百兆PHY芯片。千兆PHY芯片RPC8211E/F性能對標(biāo)瑞昱的RTL8211，RPC8211E/F兼容1000Base-T、100Base-TX、10Base-T還能支持節(jié)能以太網(wǎng)，傳輸距離在1000Base-T中支持120m的CAT.5電纜也足夠長。睿普康的PHY芯片是用來代替瑞昱pin對pin芯片的常客

和芯潤德

和芯潤德的SR8201F（I）是兩款單口百兆以太網(wǎng)PHY芯片，在通信、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前SR8201F（I）已經(jīng)應(yīng)用到華為海思、安凱微電子、瑞芯微電子、炬力科技、兆易創(chuàng)新、樂鑫、君正等公司的數(shù)十款MCU中。

楠菲微電子

楠菲微電子是極少數(shù)同時掌握了智能計算中心、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)和消費類全系列路由交換設(shè)備架構(gòu)、通信協(xié)議棧以及相關(guān)芯片設(shè)計、量產(chǎn)能力的企業(yè)，在PHY芯片方面擁有核心技術(shù)。目前楠菲微電子有兩款以太網(wǎng)PHY芯片，SF1004和SF1204。兩款芯片均為4端口，SF1004為千兆，SF1204為萬兆。

SF1204作為楠菲最新推出的10 / 100 / 1000 / 2.5G / 5G / 10GBase-T低功耗萬兆PHY芯片，BER優(yōu)于10-15。5G 和5G 模式在CAT 5e線纜上SF1204的傳輸距離大于100米，10G模式，在CAT 6A線纜上傳輸距離可達100m，芯片實力強勁。

昆高新芯

成立于2019年的昆高新芯瞄準(zhǔn)了車載以太網(wǎng)這條賽道，致力于時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）交換芯片和物理層芯片PHY的研發(fā)與設(shè)計。目前旗下有消費類PHY芯片KG7XXXC，工業(yè)類PHY芯片KG7XXXI、KG701XI以及車載PHY芯片KG701XM。

所有PHY芯片都內(nèi)置了國密安全算法，核心IP均有自有知識產(chǎn)權(quán)，競爭力不俗。根據(jù)官網(wǎng)消息，昆高新芯研發(fā)的千兆PHY產(chǎn)品已經(jīng)完成設(shè)計，預(yù)計今年將完成流片。

國產(chǎn)PHY芯片繼續(xù)突破

隨著市場對網(wǎng)絡(luò)速度的要求越來越高，百兆正在被千兆取代，千兆也開始慢慢被2.5G/5G/10G取代，因此近年來以太網(wǎng)PHY芯片市場規(guī)模在進一步擴大。從上面這些PHY廠商的產(chǎn)品和布局也能看到，大家對于更高速度的PHY芯片研發(fā)都在緊鑼密鼓地進行中。高速性能無疑是這些廠商展示技術(shù)實力，搶占市場份額的關(guān)鍵一環(huán)。

另一方面，在汽車電動化、智能化的發(fā)展趨勢下，車載以太網(wǎng)的需求大增，以太網(wǎng)PHY車載市場增量很快會超過當(dāng)前既有市場量。眾廠商也紛紛布局、推出各自的車載以太網(wǎng)PHY，想在這個新興市場和傳統(tǒng)的國際巨頭掰掰手腕做出一些突破。

話說回來，以太網(wǎng)PHY芯片復(fù)雜的設(shè)計需要強大的數(shù)模混合設(shè)計能力，想要在寡頭局面的市場中完成國產(chǎn)替代，國產(chǎn)PHY廠商既需要在新興的細(xì)分應(yīng)用市場快人一步，還是需要保持在研發(fā)上的投入，不斷縮小技術(shù)差距，繼續(xù)精進產(chǎn)品。