車載乙太網「浪潮洶湧」：要想過此路、留下買路財「GGAI視角」

未來量產自動駕駛汽車還有諸多不確定因素，但幾乎所有人都知道，多感測器、大數據傳輸、強算力，一定必不可少。

此外，目前的L2級自動駕駛以及功能不斷豐富的信息娛樂系統，已經對車載網路的低延遲、高帶寬提出了要求。越來越多的汽車製造商正在車內擴展乙太網技術以應對線束輕量化，數據傳輸的時延和可靠性的需求。

目前，全球主要的車載乙太網技術提供商包括Broadcom、Marvell、Microchip、NXP、TE Connectivity、Infineon、Realtek和Toshiba等企業。

而在全球半導體行業加快橫向整合的大背景下，車載乙太網領域的兼并購也在加速。

近日，Marvell宣布全資（大約4.52億美元）收購初創公司Aquantia（尚未實現盈利），補充現有產品組合，並擴大了其在Multi-Gig 2.5G/5G/10G乙太網領域的市場份額。

其中，Aquantia的Multi-Gig汽車乙太網技術，加上Marvell的gigabit PHY和安全網關產品，組合成高速車載網路解決方案，並支持L4級和L5級自動駕駛成為可能。

此外，Marvell還將獲得Aquantia的現有業務關係。這包括Aquantia與英偉達合作開發的Xavier和Pegasus Drive AGX計算平台（每秒傳輸10千兆比特），這些系統有望被多家汽車製造商採用。

隨著汽車行業越來越多地採用車載乙太網作為主流配置，相關埠的數量預計將大幅增長超過60%，從2018年的5300萬個增長到2022年的3.67億個。

眾所周知，傳統的車載CAN標準用於連接門控制器和傳輸系統，帶寬從小於1兆到每秒10兆不等（而從安全性角度，CAN網路沒有足夠的能力來承擔有效傳輸和保護消息所需的加密）。LIN代表本地互連網路，目標應用程序包括可調側後視鏡。其他車輛網路技術包括MOST和LVDS（攝像頭主要傳輸網路）。

乙太網目前在汽車內部使用，以支持每秒100兆到1000兆的網路。隨著車內越來越多的系統連接到相同的感測器上，並相互交換信息和雲計算，對帶寬的要求也越來越高。

例如，當汽車駛離停車位時，後置攝像頭不僅向儀錶盤傳輸信息，還向避碰系統傳輸信息。這樣，汽車就可以自動剎車，以防其他周邊車輛或行人的盲區。

這就是乙太網可以發揮最大作用的地方。有數據顯示，到2020年，攝像頭和顯示屏將使汽車中的高速鏈接數量增至1.5億條（屆時，新車乙太網搭載率將達到40%），到2030年，自動駕駛汽車系統將把這一數字大幅提高至11億條。

更高的速度也需要支持汽車不斷變化的電子電器架構。長達數英里的車載線束，連接著上百個電子控制單元。未來，這些功能中的許多可能會被整合到中央計算機，這將從根本上改變傳統汽車的布線方式。

要知道，線束是汽車中最昂貴的部件之一，也是最重的之一（按照測算，乙太網部署可以減少高達80%的連接成本和高達30%的電纜重量）。尤其是對於未來新能源純電動汽車而言，車身重量是決定續航里程的主要因素。

嗅覺靈敏的半導體廠商，都不會放過這個巨大的潛在市場。

全球最大的汽車晶元供應商NXP也在去年宣布收購網路IP初創公司OmniPHY，以加強自身的乙太網解決方案的產品組合，補充基於現有標準的其他產品，包括CAN、LIN和FlexRay。

OmniPHY創建於2012年，目前擁有約100名員工。NXP收購OmniPHY將重點布局1.25~28Gbps PHY技術和10-、100-和1000BASE-T1車載乙太網方案。

和Marvell類似，NXP手上還有一大利器，那就是安全網關。今年早些時候，NXP發布了一款名為MPC-LS的晶元組，提供「面向服務的網關」的計算平台，可以監控車輛健康狀況、執行預測、觀察駕駛員行為，以及執行其他功能。

該網關配置1個10千兆和5個千兆乙太網介面，用於高帶寬網路；乙太網包加速卸載處理器，用於實時處理CAN FD、LIN和FlexRay網路中的車輛數據；以及用於可信引導、加密和安全密鑰管理的硬體安全性。

而面向服務的網關與之前的傳統網關有很大的不同：處理能力將在每秒千兆位元組，遠遠超出了目前網關中的千比特和兆比特介面。

NXP負責汽車連接和安全的副總裁Jake Alamat表示:「MPC-LS晶元組為汽車網關的開發提供了強大的汽車和企業網路處理技術的結合，可以開啟一個汽車服務和邊緣處理的新時代。」

另一家車載乙太網巨頭Broadcom（最早開發符合車規的乙太網標準BroadR-Reach），亦在不斷擴大領先的市場份額，這家公司在今年初發布了BCM8956X，這是一個汽車多層乙太網交換機產品系列（集成了100BASE-T1和1000BASE-T1 PHYs），旨在解決自動和連接車輛對帶寬、靈活性、安全和時間敏感網路(TSN)日益增長的需求。

集成的PCIe介面提供到主機處理器的高帶寬連接，而晶元上的第3層流加速器從計算密集型路由操作中卸載主機處理器。此外，BCM8956X還具有先進的多級安全特性，包括用於線路速率加密的專用硬體安全模塊(HSM)塊、L2防黑客共計、深度包檢查和入侵預防報告。

此外，Broadcom已經開始批量生產其汽車1000BASE-T1 PHY收發設備BCM8988X，使汽車原始設備製造商能夠立即將千兆乙太網部署到單對UTP電纜上，用於車內網路應用。

Broadcom物理層產品部門的高級營銷總監Ali Abaye說:「隨著業界領先的安全多層交換機和千兆物理層的可用性，汽車製造商現在可以設計和構建千兆乙太網系統，以解決高速安全網路應用程序。」

將多個ecu整合到域控制器中，同時分離感測器和高計算處理，以實現高度自動化駕駛，將強制要求對車輛的數據主幹傳輸網路進行徹底變革。

一些半導體公司正在瞄準另一個標準HDBaseT，由來自日韓的LG、Samsung、Sony等公司，以及以色列的半導體公司Valens Semiconductor組成的HDBaseT聯盟開發。

HDBaseT並沒有像HDMI跟Display Port一樣重新設計一個新介面，而是採用乙太網接頭，除了提供視頻信號傳輸功能外，還具有網路連接以及乙太網供電(POE)功能。

去年，該聯盟推出了支持最高18 Gbps HDMI 2.0傳輸和4K解析度的HDBaseT參考設計。在汽車行業，HDBaseT是目前唯一能夠使用原生網路，支持傳輸高達6Gbs視頻和數據流的技術，使用汽車領域現有的100BASE-T1通道，通過一根非屏蔽雙絞線支持傳輸15米/50英尺。

目前，Broadcom、Marvell和其他所有公司都在試圖通過這種技術傳輸數據，以進一步降低成本和重量。

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