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本文援引于报告《2020年中国车载以太网行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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华为在汽车芯片领域的第一笔投资——车载以太网芯片
华为投资控股公司于2019年4月成立哈勃投资公司,投资裕太微电子是其无人驾驶汽车战略布局的重要一步。裕太微电子是中国为数不多拥有自主知识产权的以太网PHY芯片供应商,且其产品的参数与功能可与国际同类芯片相比较。裕太微电子研发的“YT8010”是中国首款符合100Base-T1标准的PHY芯片,并已进入量产阶段,成功打破国际芯片巨头在该芯片领域的垄断。
车载以太网是什么?
车载以太网指借助以太网技术,建立与汽车内部电子单元相互联通的新型局域网技术。车载以太网的物理层采用了博通公司的BroadR-Reach技术,且该技术已经由单线对以太网联盟(OPEN)标准化,因此有时也被称为BRR(BroadR-Reach)或OABR(Open Alliance BRR)。
车载以太网可按带宽的大小进行分类,目前最常见包括100BSE-T1及1000BASE-T1。其中,1000Base-T1兼容高效能以太网及低功耗运行模式,性能优于100BASE-T1,有望迎来快速发展。但考虑到不同应用场景的需求,1000BASE-T1并不会完全取代100BASE-T1,而将呈现两者并行运用的情形。
车载以太网的性能如何?
与其他车载网络相比,车载以太网具有带宽宽、延时低、线束成本低、功耗小、辐射低及可靠性与实时性强等一系列优势,可同时满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求,有望成为未来车载网络骨干。
此外,车载以太网在传输方式、适配度、标准化程度及兼容性等方面具备优势:
(1)单线传输:与普通的以太网使用4对非屏蔽双绞线(UTP)电缆不同,车载以太网只需依靠单对非屏蔽双绞线即可实现100Mbit/s甚至1Gbit/s的数据传输速率,可减少线缆重量约30%,减少连接成本约80%;
(2)适配度高:车载以太网在MAC层采用IEEE 802.3的接口标准,无需做任何适配即可无缝支持广泛使用的高层网络协议,可同时支持AVB、TCP/IP、DOIP、SONIP等多种协议(传统车载网络支持的通信协议较为单一);
(3)标准化程度高:以太网作为局域网的标准技术已经存在了几十年,大量的传输方法和协议已经开发和实施完成,且BroadR-Reach技术已经应用在量产汽车上,并在2014年通过了IEEE 802标准化过程,行业标准化程度高;
(4)兼容性强:OSI分层模块化网络设计使车载以太网在不更改高层协议和软件的情况下,即可更新通信线缆类型和提升通信速度,即车载以太网能在满足对旧设备的向后兼容性的同时,不断提升带宽适应市场需求。
中国车载以太网应用情况如何?
在现阶段中国市场中,车载以太网主要应用于乘用车高端车型(价格大于30万元的车型),渗透率约为10%,如在吉利的多种车型中,仅领克和沃尔沃两个高端品牌局部采用车载以太网。而在中国中端(15-30万元)及低端(价格低于10万元)车型中,车载以太网尚未得到初步应用。
在高端车型中,现阶段车载以太网应用领域集中于信息娱乐与ADAS域,整体来说,中国高端车车内以太网所覆盖的应用占比约为10%,其余领域如底盘、车灯、车门及座椅仍使用传统“CAN+LIN”的总线方案。综合高端、终端、低端汽车应用情况,中国汽车的以太网渗透率仅为5%左右。
中国车载以太网市场规模如何?
根据头豹研究院数据,2016-2019年中国车载以太网市场规模由22.5亿元上升至74.8亿元,年复合增长率达49.2%。未来随着汽车驾驶等级提升、电动汽车普及、汽车E/E架构升级,中国车载以太网市场规模增速将有所增长。
车载以太网行业有哪些标准?
汽车智能网联需支持多种系统和设备,同时需具备内、外网络聚合能力,即车载网络必须具备良好的可拓展性及可兼容性。因此在实现和创新车内应用过程中,拓展性和兼容性是衡量车载以太网是否具备规模化量产潜力的重要判断指标之一。通过标准化,OEM可在大幅缩短产品上市时间的同时,保证产品的可用性、生命周期、升级能力及互操作性。因此,标准化程度是推动汽车电子产品发展的重要驱动因素。而以太网作为局域网的标准技术已经存在了三十年,大量的传输方法和协议已经开发和实施完成,具备成熟的推广应用条件。
车载以太网标准化主要由IEEE 802.3及IEEE 802.1工作组、AUTOSAR联盟、OPEN联盟、JasPar及Avnu联盟推动建立。中国智能网联汽车产业创新联盟也于2020年7月成立新型车载高速网络工作组(NIVN),用于中国新型车载高速网络生态系统建设,并建立测试验证体系。
中国车载以太网行业未来将如何发展?
(1)带宽持续提升
随着5G商用加速,5G模块供应商提供的对外网络接口需要接入更高速的网络。此外,伴随自动驾驶的发展,L3级及以上的高等级自动驾驶对于车内网络的链接速度要求也逐步升级至2.5/5/10G以上。在5G商用加速及自动加速等级提升的影响下,车载以太网的带宽将持续提升,进而拓宽其应用场景,拉高其市场规模。
(2)领域不断扩展
随着现代汽车对带宽、传输速度要求的提升及DoIP、AVB、SOME/IP等系列技术的发展,车载以太网的应用领域将从ECU刷新不断拓展至局域网级应用。
深度见解:行业发展前景佳,投资价值高
随着自动驾驶等级提升,汽车对带宽及算力的要求提升,车载以太网将迎来需求快速增长时期;华为中兴事件带来国产替代热潮,中国相关企业迎来发展良机。此外,域控制器规模的应用,使得汽车系统对高带宽及传输速度的车载网络需求提升,将拉动车载以太网在汽车中的渗透率继续上升。
但值得一提的是,车载以太网的渗透率并不会持续性上升至100%。在CAN已形成完善的标准体系,具备高度兼容性、完善开发工具链体系、更大的供应商选择余地及更低的采购成本的背景下,到2030年前后,域架构及自动驾驶带来的以太网改造需求已逐步释放完毕,剩余的动力、底盘及车身控制等领域改造需求不强烈,车载以太网在汽车应用领域的渗透率或将在到达50%后陷入增长停滞。
总体来说,中国车载以太网行业发展前景佳、市场规模大,产业投资价值高。从短期来看,中国车载以太网芯片将在未来1-3年内迎来高速发展期,是优质投资标的。而软件协议栈提供商及测试提供商属于技术积累型企业,长期投资价值更佳,投资者可根据投资风格偏好选择不同的标的企业。在自动驾驶发展、国产化替代热潮、域控制器应用增长的背景下,以太网有望作为汽车骨干网络迎来快速发展,中国车载以太网长期渗透率存在6-10倍提升空间,受益于应用领域的转变,产品单价具备2倍上升空间。