扑面而来的车载以太网建设

未来智能化自动汽车的发展一直受很多的不确定因素左右着，我们偶尔会听到或者看到一些关于未来汽车发展的新闻，各种传感器，智能应用，大数据建设等应用会在汽车中大幅应用，不久的将来，我们会看到这些技术集于一身的智能化汽车。

此外，目前的L2级自动驾驶以及功能不断丰富的信息娱乐系统，已经对车载网络的低延迟、高带宽提出了要求。越来越多的汽车制造商正在车内扩展以太网技术以应对线束轻量化，数据传输的时延和可靠性的需求。

目前，全球主要的车载以太网技术提供商包括Broadcom、Marvell、Microchip、NXP、TE Connectivity、Infineon、Realtek和Toshiba等企业。

而在全球半导体行业加快横向整合的大背景下，车载以太网领域的兼并购也在加速。

近日，Marvell宣布全资(大约4.52亿美元)收购初创公司Aquantia(尚未实现盈利)，补充现有产品组合，并扩大了其在Multi-Gig 2.5G/5G/10G以太网领域的市场份额。

其中，Aquantia的Multi-Gig汽车以太网技术，加上Marvell的gigabit PHY和安全网关产品，组合成高速车载网络解决方案，并支持L4级和L5级自动驾驶成为可能。

此外，Marvell还将获得Aquantia的现有业务关系。这包括Aquantia与英伟达合作开发的Xavier和Pegasus Drive AGX计算平台(每秒传输10千兆比特)，这些系统有望被多家汽车制造商采用。

随着汽车行业越来越多地采用车载以太网作为主流配置，相关端口的数量预计将大幅增长超过60%，从2018年的5300万个增长到2022年的3.67亿个。

众所周知，传统的车载CAN标准用于连接门控制器和传输系统，带宽从小于1兆到每秒10兆不等(而从安全性角度，CAN网络没有足够的能力来承担有效传输和保护消息所需的加密)。LIN代表本地互连网络，目标应用程序包括可调侧后视镜。其他车辆网络技术包括MOST和LVDS(摄像头主要传输网络)。

以太网目前在汽车内部使用，以支持每秒100兆到1000兆的网络。随着车内越来越多的系统连接到相同的传感器上，并相互交换信息和云计算，对带宽的要求也越来越高。

例如，当汽车驶离停车位时，后置摄像头不仅向仪表盘传输信息，还向避碰系统传输信息。这样，汽车就可以自动刹车，以防其他周边车辆或行人的盲区。

这就是以太网可以发挥最大作用的地方。有数据显示，到2020年，摄像头和显示屏将使汽车中的高速链接数量增至1.5亿条(届时，新车以太网搭载率将达到40%)，到2030年，自动驾驶汽车系统将把这一数字大幅提高至11亿条。

更高的速度也需要支持汽车不断变化的电子电器架构。长达数英里的车载线束，连接着上百个电子控制单元。未来，这些功能中的许多可能会被整合到中央计算机，这将从根本上改变传统汽车的布线方式。

要知道，线束是汽车中最昂贵的部件之一，也是最重的之一(按照测算，以太网部署可以减少高达80%的连接成本和高达30%的电缆重量)。尤其是对于未来新能源纯电动汽车而言，车身重量是决定续航里程的主要因素。

嗅觉灵敏的半导体厂商，都不会放过这个巨大的潜在市场。

全球最大的汽车芯片供应商NXP也在去年宣布收购网络IP初创公司OmniPHY，以加强自身的以太网解决方案的产品组合，补充基于现有标准的其他产品，包括CAN、LIN和FlexRay。

OmniPHY创建于2012年，目前拥有约100名员工。NXP收购OmniPHY将重点布局1.25~28Gbps PHY技术和10-、100-和1000BASE-T1车载以太网方案。

和Marvell类似，NXP手上还有一大利器，那就是安全网关。今年早些时候，NXP发布了一款名为MPC-LS的芯片组，提供“面向服务的网关”的计算平台，可以监控车辆健康状况、执行预测、观察驾驶员行为，以及执行其他功能。

该网关配置1个10千兆和5个千兆以太网接口，用于高带宽网络;以太网包加速卸载处理器，用于实时处理CAN FD、LIN和FlexRay网络中的车辆数据;以及用于可信引导、加密和安全密钥管理的硬件安全性。

而面向服务的网关与之前的传统网关有很大的不同：处理能力将在每秒千兆字节，远远超出了目前网关中的千比特和兆比特接口。

NXP负责汽车连接和安全的副总裁Jake Alamat表示:“MPC-LS芯片组为汽车网关的开发提供了强大的汽车和企业网络处理技术的结合，可以开启一个汽车服务和边缘处理的新时代。”

另一家车载以太网巨头Broadcom(最早开发符合车规的以太网标准BroadR-Reach)，亦在不断扩大领先的市场份额，这家公司在今年初发布了BCM8956X，这是一个汽车多层以太网交换机产品系列(集成了100BASE-T1和1000BASE-T1 PHYs)，旨在解决自动和连接车辆对带宽、灵活性、安全和时间敏感网络(TSN)日益增长的需求。

集成的PCIe接口提供到主机处理器的高带宽连接，而芯片上的第3层流加速器从计算密集型路由操作中卸载主机处理器。此外，BCM8956X还具有先进的多级安全特性，包括用于线路速率加密的专用硬件安全模块(HSM)块、L2防黑客共计、深度包检查和入侵预防报告。

此外，Broadcom已经开始批量生产其汽车1000BASE-T1 PHY收发设备BCM8988X，使汽车原始设备制造商能够立即将千兆以太网部署到单对UTP电缆上，用于车内网络应用。

Broadcom物理层产品部门的高级营销总监Ali Abaye说:“随着业界领先的安全多层交换机和千兆物理层的可用性，汽车制造商现在可以设计和构建千兆以太网系统，以解决高速安全网络应用程序。”

将多个ecu整合到域控制器中，同时分离传感器和高计算处理，以实现高度自动化驾驶，将强制要求对车辆的数据主干传输网络进行彻底变革。

一些半导体公司正在瞄准另一个标准HDBaseT，由来自日韩的LG、Samsung、Sony等公司，以及以色列的半导体公司Valens Semiconductor组成的HDBaseT联盟开发。

HDBaseT并没有像HDMI跟Display Port一样重新设计一个新接口，而是采用以太网接头，除了提供视频信号传输功能外，还具有网络连接以及以太网供电(POE)功能。

去年，该联盟推出了支持最高18 Gbps HDMI 2.0传输和4K分辨率的HDBaseT参考设计。在汽车行业，HDBaseT是目前唯一能够使用原生网络，支持传输高达6Gbs视频和数据流的技术，使用汽车领域现有的100BASE-T1通道，通过一根非屏蔽双绞线支持传输15米/50英尺。

汽车以太网的建设势在必行，智能化应用大势所向。不久的将来，未来汽车将会很快出现在我们的眼前，未来以来，智能以太网汽车的时代将会到来。