随着信息、计算和芯片技术的迅速发展，外界信息交互需求日益增长，车内电子系统数量不断增加，汽车电子系统变得越来越复杂，各个系统间的信息传递需要通信网络的有力支撑。根据通信连接形态的不同，汽车通信应用分为无线通信和有线通信。无线通信主要用于实现V2V（汽车与汽车互联）、或者V2X（汽车与用户设备互联，或汽车与其它设备，如通信基站和卫星的通信等连接）。有线通信主要用于车内设备之间的各种数据传输。
汽车通信示意图
有线通信指汽车内主要通过有线连接实现的通讯技术，通过不同的线缆，有线通讯将车内传感器、控制器、执行器和决策控制等不同模块节点连接，并构成了车载网络拓扑结构，从而实现模块之间的数据交换。根据其传输速率的差异，可将车载有线通信分为低速总线、高速总线通信、视频传输和其它应用等。传统概念的低速总线通信一般包括了：CAN或者LIN总线（国内芯力特和北京君正均有此类芯片）、FlexRay、MOST等技术，其总线带宽不超过20Mbps；高速总线一般包括：点对点加上交换芯片的技术（如车载以太网等，国内如东土科技公司），纯点对点结构（如视频传输使用的FPDLink等技术，国内如瑞发科公司提供的低频高频视频传输芯片等）、混合总线（既单个网络总线上可以同时透传CAN、LIN、以太网数据的技术，如北京君正公司的G.vn技术），USB传输等不同的通信技术，其速率范围在100Mbps或者几个Gbps甚至更高；此外，国内外还有一些芯片公司推出了具有创新性的高速车用有线网络通讯芯片，比如符合欧美韩最新充电桩标准的GreenPHY要求车内和充电桩上都包含支持此标准的芯片。
为了提高车内电子模块的集成度，适应EE架构由分布式向集中式架构演变的趋势，部分公司已经开始研制功能组合网络功能的车规级芯片。比如：
（1）融合车规以太网和CAN、LIN的点对点通讯技术：
物芯科技的KD6630车规级高速高可靠通讯芯片，将以太网高速总线与CAN/LIN低速总线相融合，通过内部独立CAN交换子系统，实现了CAN/CAN_FD总线之间直接在硬件层进行报文路由。KD6630集成双核800MHz通用CPUSOC系统(称为CMS子系统)，采用28nm车规级工艺进行流片，支持32Gbps线速交换能力，可靠性设计满足AEC-Q100Grade2，符合ISO26262:2018功能安全，并通过了CQC（中国质量认证中心）的功能安全流程认证及功能安全产品认证。
（2）CAN/LINSBC芯片：
因为LIN和CAN节点处总是要有一颗MCU，因此给MCU供电的电源芯片（比如LDO或者DC/DC）可以和CAN或者LIN的收发器集成在同一颗芯片上，这样汽车电子模块的设计可以节省PCB板上的面积，同时可以提高系统集成性和可靠性。于是，这种芯片被产业内通俗地称为SBC：即是SystemBaseChip的缩写，中文简称为系统基础芯片。
（3）可以透传CAN、LIN、车规以太网的总线型通讯技术：
北京君正的G.vn技术，可以支持总线带宽约为110Mbps，节点数8-10个，通过非屏蔽双绞线连接，最远节点15米。
（4）AUTBUS芯片：
东土科技也于2020年正式量产了符合工业通信网络国际标准IEC61158Type28（AUTBUS）的宽带总线芯片KY3001系列，该芯片采用55nm工艺制造设计，基于该芯片可构建多达254个节点的线性或环形总线网络，通信带宽可达100Mbps@500m，数据分发周期最短为16微秒，并支持加密功能，基于AUTBUS虚拟化技术，实现多条总线以及车载以太网等多业务数据融合通信，可以在减少车载网络布线和连接器的前提下，提高车载通信网络带宽，增强网络抗干扰能力。
2.车内低速总线：CAN、LIN、FLexRay、MOST
（1）CAN总线
CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域网络)采用非屏蔽双绞线来传输信号，是一种采用并行方式连接各个节点的总线，已经成为通用的低速车载总线标准。为了满足汽车中不同的系统对于网络速率的不同要求，CAN总线分为高速（速率5kbps到1Mbps）和低速（5kbps到125kbps），现在广泛使用CAN协议的升级版CANFD，可以达到8Mbps,升级了协议，物理层未改变；CAN与CANFD主要区别：传输速率不同、数据长度不同，帧格式不同，ID长度不同，可以在满足不同要求的同时实现最合理的性价比。
高速CAN传输速率在5kbps~1Mbps之间，最大总线节点数约10个，一般应用在车内发动机控制、驱动系统、ABS和ESP、汽车仪表、传感器等模块上，要求传感器信号的回传以及决策控制动作信号的下发都快速、稳定地到达。低速CAN，其传输速率在5kbps~125kbps之间，最大总监节点数约24个，一般应用在座舱内，比如车身舒适电子系统（空调、座椅，车窗、折叠后视镜、方向盘高低调节等），这些应用对实时性要求不高。
CAN的拓扑结构是总线型结构，不需要主控制器，所有CAN节点直接连接到CAN总线上，每个节点都能接受和发送数据。CAN总线上的信号传输均通过物理层CAN通讯芯片进行，一个CAN节点通常由三个主要芯片构成，微处理器（MCU）、CAN控制器（集成在MCU中或者是在MCU外面单独的芯片）、CAN收发器（收发器芯片只能是单独的芯片，因为其工作环境电压特点，它采用集成电路制造中的混合高压工艺制造的模拟芯片，它不是一颗纯数字芯片）。
MCU用来处理将要发送和已经接受的数据信息并做出决策；
CAN控制器负责基于CAN协议完成发送和接收的高低电平的生成，将二进制数字信号转换为数据传输所需的位电流，然后发送给CAN收发器；
CAN收发器将位电流信号增强，产生差分信号，并以串行方式发送到CAN总线（双绞线）上。
CAN总线芯片用量较大，2016年前1辆车上有20~25个低速CAN节点，9~15个高速CAN节点，目前一辆乘用车的CAN节点数量超过50个。
（2）LIN总线
LIN总线通过单根导线实现总线通讯，其相对CAN总线成本低，传输速率低，它广泛应用于汽车机电系统各个领域，例如车门模块、车窗驱动、后视镜调节、空调、座椅电机调整（替代低速CAN以便降低成本）等。
一个LIN节点通常由三个主要芯片部分构成，微处理器（MCU）、LIN控制器（集成在MCU中或者是在MCU外面单独的芯片）、LIN收发器（收发器芯片只能是单独的芯片，因为其工作环境电压特点，它采用集成电路制造中的混合高压工艺制造的模拟芯片，它不是一颗纯数字芯片）。
·MCU用来处理将要发送和已经接受的数据信息并作出决策；
·LIN控制器负责基于协议完成发送和接收的高低电平的生成，然后发送给LIN收发器；
·LIN收发器将位电流信号增强，并以串行方式发送总线上。
（3）FlexRay
FlexRay是一种现场总线，用于汽车的控制技术。FlexRay设计的目的就是为了具有可靠传输特性、高传输率以及高容错设计。FlexRay由宝马、飞利浦、飞思卡尔和博世等公司共同制定，传输速率快、容错性好，但是成本高昂，过去多用于高档车型中的动力总成系统和主动安全系统，以及没有机械备份的线控系统，被动安全系统、车身电子等。由于其成本高，其应用并不广泛，目前国内的新车型均已不首选FlexRay技术。因此，除以下简述，下文对FlexRay芯片及其使用、市场不进行展开描述。
（4）MOST
MOST(MediaOrientedSystemTransport)面向媒体的系统传输总线，方便为车载多媒体系统组件提供连接。MOST总线是由MOST联盟开发的，主要应用于汽车多媒体和影音系统中，MOST联盟是1998年由BMW、戴姆勒克莱斯勒、哈曼等公司建立。
MOST总线支持多达64个设备的逻辑连接，常用的数据传输率为24.8Mbps，它是一种基于人造纤维或者玻璃光纤的网络，采用环形结构，每个设备通过相应的入口或出口分别与前一个或后一个设备环状连接。其中有一个设备作为时序主控（TimingMaster），能产生数据传输所需的数据帧，而其他设备通过数据帧与时序主控同步。
随着目前车内多媒体和影音系统对网络传输带宽要求更高，车规以太网等技术已经取代了MOST通讯技术，因此MOST总线在目前国内的新车型均已不被选用。因此，本书中对MOST芯片及其使用、市场不进行展开描述。
3.车内高速总线：以太网等（PHY芯片、Switch）
（1）车载以太网芯片
车载以太网芯片主要包括主芯片（包含车载以太网的MAC控制器等）、PHY芯片（车载以太网的物理接口芯片）、以及相应的Switch交换芯片等若干种类。MAC和Switch都有可能被集成在主芯片中，以便实现不同通讯技术的网关或者路由功能。
因需要适应车内的噪声环境和抗干扰，同时减轻线材和接头的重量并降低成本，车载以太网和传统以太网的具体协议内容并不完全相同。比如，车内以太网的100Mbps版本必须支持非屏蔽双绞线，而千兆甚至以上的版本就需要特殊的线材和接头。
以太网电路接口主要由物理层接口PHY芯片和MAC控制器两大部分构成。其中，大部分处理器（MCU）已包含MAC控制，而PHY作为独立的芯片用来提供以太网的接入通道，起到连接处理器与通信介质的作用。同时，PHY芯片的独立性亦使得OEM或者控制器供应商可自由选择供应商，由此也使得PHY芯片成为因车载以太网崛起所催生的全新汽车芯片赛道。以太网PHY主要应用位置包括中央计算系统、ADAS系统以及IVI系统。除了在计算单元使用外，座舱部分也是大量使用，奔驰的S级座舱使用4片Marvell的88EA6321，至少4个PHY。
汽车以太网Switch交换芯片主要用于传感器、ADAS和IVI等系统，在中央网关和每一个分域网关也需要一个以太交换机，ADAS部分可能还需要一个PCIe交换机。据测算2020年单车车载以太网节点约为6个。随着车载以太网渗入率的提高和E/E架构的进展，未来以太网节点芯片的需求也将增加。
车载以太网的应用
（2）USB
由于使用汽车的用户设备上，拥有的USB接口特别普遍，因此车内的MCU有时也需要提供USB2.0甚至USB3.0接口，实现符合USB标准的数据传输，以方便用户使用。但是由于汽车电子电气环境的特殊要求，车规级USB芯片需要支持不同的线缆，更好的抗干扰能力和更长的传输距离。比如：
可以通过以太网电缆、同轴电缆或标准USB电缆等各种电缆，以480Mbit/s的速度，将USB2.0通信距离扩展到50米。适用于扩展USB2的应用范围：摄像头，硬盘驱动器、闪存驱动器、播放器等。
（3）视频传输
出于对智能化汽车视觉的需要，配备十多个高清摄像头的车型已屡见不鲜，未来将有增无减，其中高清视频传输芯片需要满足视觉无损和极低延时需要，不仅应用于视频采集，也会应用于视频显示。
LVDS（LowVoltageDifferentialSignaling，低电压差分信号）是一种低压差分高速差分信号技术，是目前流行的车载高清视频传输技术，国外公司主要通过高频技术（如FPDLink）实现无损视频传输，国内有公司提供原创国产化的低频无损视频压缩传输技术具有显著的后发优势。
LVDS应用示意
LVDS信号传输一般由三部分组成：差分信号发送器，差分信号互联器，差分信号接收器。差分信号发送器：将非平衡传输的TTL信号转换成平衡传输的LVDS信号。差分信号接收器：将平衡传输的LVDS信号转换成非平衡传输的TTL信号。
4.有线通信芯片市场格局
（1）CAN/LIN芯片
CAN总线作为车内成熟的通信总线，已经在国内外所有车型上广泛使用，据中国汽车工业协会统计分析，2019年我国汽车产量完成了2572万辆，国内汽车上的CAN通讯芯片就有将近30亿元的市场。目前，按国内每年2500万辆计算，CAN芯片需求量在12.5亿颗，按全球汽车9000万辆，全球车载移动终端需要CAN芯片数量保守超过45亿颗。在国内汽车市场，LIN芯片（包含单、多路）的年使用量大概在一亿颗，每年用量的增长CAGR大概在13%左右。CAN/LINSBC芯片大约占CAN/LIN总市场的10%，NXP在这个产品分支依然是垄断地位，其他厂商如TI、Microchip正在逐步提升市占率。
市场上主要CAN/LIN芯片供应商是NXP、德州仪器、英飞凌、瑞萨、意法半导体和安森美等国外公司，国内包括北京君正、芯力特等。NXP占据全球市场垄断地位，在近年来的缺货影响下，TI和安森美采用价格策略，分走了NXP的部分中小型企业的份额，市占率有所提升。
（2）FlexRay
目前FlexRay总线芯片主要由NXP、瑞萨垄断，其中NXP占据了全球90%的FlexRay总线收发器市场份额。由于各种技术原因和成本高昂，FlexRay在全球普及率并不高，目前的主要观点为：车规以太网可能会取代FlexRay。因此，本书中对FlexRay芯片及其使用、市场不进行展开描述。
（3）MOST
MOST发射和接收模块主要供应商包括Infineon等；MOST控制器芯片主要供应商为OasisSiliconSystems。由于各种技术和成本原因，MOST在全球普及率并不高，目前的主要观点为：车规以太网可以会取代MOST技术。因此，本书中对MOST芯片及其使用、市场不进行展开描述。
（4）以太网芯片
智能汽车渗透率提升叠加汽车对网络速度要求倍数增长（百兆正在被千兆取代，而千兆将被2.5G/5G/10G取代），以太网芯片有望迎来量价齐升的局面，从车载以太网的渗透率来看，2020年渗透率约为10%，考虑到自动驾驶对车载以太网的需求方面，到2030年L3级别以上的自动驾驶车辆将以车载以太网技术为主，渗透率有望达到50%。
整体来看，包含了PHY芯片和交换芯片的国内车载以太网芯片市场的规模将从2020年的23亿元增长至2025年的293亿元，对应2020-25E期间66%的CAGR。考虑到远期在ADAS、IVI系统中主要使用的是1G及以上的PHY芯片，未来随着高速率PHY芯片占比的逐步提升，预计2025年，国内的车用PHY芯片市场规模有望达到156亿元，相较于2020年的12亿元体量，对应66%的CAGR，市场空间充沛，潜力较大。根据当前市场车载以太网Switch交换芯片市场情况，假设车载交换芯片均采用4口（即单车需求量为PHY芯片的1/4），在批发采购条件下，其ASP约为70元/个；高速率产品占比的提升将带动其ASP在2021-25E年均增长10%。预计国内的车载以太网交换芯片市场规模将在2025年达到137亿元。
竞争格局方面，PHY芯片技术门槛非常高，芯片设计时需要数模混合，既包含了高速ADC/DAC、高精度PLL等模拟设计，也需要滤波算法和信号恢复的DSP设计能力，目前全球仅NXP、博通、Marvell、瑞昱、Microchip、德州仪器六家供应商能够实现量产。国内方面，华为已率先投资国内为数不多致力于以太网芯片研发的企业裕太微电子，该公司选择汽车领域这一全新以太网PHY芯片应用场景作为着重发力点已初具成效，2020年车载100Base-T1PHY芯片在经过各项车载测试验证后，已成功导入到各大国内知名车厂平台，公司目前正大力研发下一代车载PHY芯片，其中1000Base-T1PHY预计将在2022年对接到下游厂商当中。
以太网Switch交换芯片方面，主要有Marvell、博通和NXP。Microchip收购的Micrel和台湾瑞昱也有一席之地。
ADAS系统中以太网PHY芯片需求量测算
IVI信息娱乐系统中的PHY芯片用量
PHY芯片在IVI信息娱乐系统中部署于导航系统的功放、T-box等无线模块中，以及娱乐信息显示屏中。假设以太网在前装导航系统和娱乐显示屏的渗透率分别从2020年的5%/20%增长到2025年的50%/80%。最终预计IVI系统中单车的PHY芯片用量将从2020年的0.2个/车增长至2025年1.7个/车，国内市场需求总量将达到0.54亿个。
IVI系统中以太网PHY芯片需求量测算
（5）宽带总线芯片
（6）视频传输芯片
汽车上用的视频传输芯片，主要用于连接摄像头和SOC，以及屏幕和SOC。因此，随着汽车智能化的发展，其摄像头和屏幕的个数都在显著增加，需要的视频传输芯片的个数也响应的增多。由于车上用于视频传输的芯片要求很高的实时性，因此非压缩的点对点传输技术为目前的主流应用。比如TI的FPDLink套片和Maxim的GMSL芯片，其点对点的传输带宽甚至可以达到5Gbps，8Gbps甚至更高的级别。
（7）GreenPHY芯片
GreenPHY芯片是欧洲、美国和韩国在充电汽车和充电桩上新推行的标准。目前全球能够供货的芯片公司为美国高通Qualcomm和北京君正。
（8）G.vn芯片
G.vn技术是基于国际电联ITU标准的衍生技术，由北京君正拥有。目前向全球和国内提供支持110Mbps总线速度的G.vn芯片，可用于同时透传CAN、LIN以及100Mbps的以太网数据。
5.国产有线通信芯片发展情况
芯力特在国内CAN/LIN芯片领域处于领先地位，是国内第一家同时拥有车载CAN/LIN收发器芯片的模拟IC厂商，在汽车总线领域突破了耐压、EMI、ESD等诸多技术瓶颈，积累了丰富的开发经验并不断实现技术迭代，其基于BCD工艺研发了具有自主知识产权的CAN/LIN收发器通讯芯片，满足车载市场和其它新兴市场的应用需求，打破国外垄断。芯力特从2018年成功量产国内第一款自主研发CAN总线收发器芯片以来，目前已陆续发布二十余款CAN/CANFD/LIN收发器芯片，累计出货量超1亿颗，已在多家汽车主机厂及超200家Tier1厂商上车验证和应用。芯力特主要车载CAN、LIN产品型号见下表：
芯力特车载CAN、LIN产品列表
北京君正旗下的Lumissil品牌经过若干年的研发，也将于2022年底推出第一款车规级CANSBCIS32IO1163和LINSBCIS32IO1028芯片，同步还在开发其他CAN、LIN芯片。
（2）以太网
目前，车载以太网芯片市场份额集中于博通、恩智浦、Marvell等国外企业。国内方面，东土科技、景略半导体、裕太车通、物芯科技、神经元等公司已推出国产车载通信芯片。
在车载以太网PHY芯片领域，最常见的是博通、NXP和Marvell，其他还有德州仪器、Microchip、台湾瑞昱、Atheros。万兆以太网PHY基本上被Marvell收购的Aquantia垄断。国内目前也有部分车规级以太网PHY芯片开始进入大众视线，如神经元公司的KY2000GE、物芯科技的KD3001、景略半导体的JL3xx1、裕太车通YT8010A、YT8011A等。
在以太网Switch交换芯片领域，国内，目前有物芯科技的KD6630车规级高速高可靠通讯芯片，裕太车通的8口车载千兆以太网交换机芯片YT83188等
（3）宽带总线芯片
目前北京东土科技股份有限公司已经实现了宽带总线芯片的量产，主要包括KY3001/KY3001LR/KY3001LRS系列。该芯片提供双CPU架构，以及丰富的外设接口，对于现有或未来的车载网络用户，可以很方便的实现数据融合与业务扩展应用。
（4）USB芯片
天津瑞发科凭借成熟的USB2.0延长技术及其在专业市场的成果，使得国产化AutomotiveUSB芯片成功拓展到车载应用。由于完全兼容标准USB2.0设备，在物理层数据传输时，通过专利技术将USB2.0的DC耦合信号变为AC耦合信号后进行编解码，极大增强抗共模干扰能力，提高可靠性，传输距离可达30米。其传输机制保证零延时，并以自动均衡技术，支持自适应线缆长度、类型及长期使用后的电特性变化。目前AutomotiveUSB芯片有NS1021和NS1021E两种，后者封装更小，应用更灵活。
（5）视频传输芯片
天津瑞发科半导体技术有限公司是国产车载高清视频传输芯片的提供者，所拥有LVDSSerDes技术具有数字高清视频远距离实时传输、低功耗、低成本，及易于未来升级等优势，其低频LVDS芯片得到众多国内和国际行业知名厂商认可和采用，在许多智能车型上处于前装量产与前装定点阶段，未来量产值得期待。
瑞发科半导体技术作为车载LVDSSerDes和AutomotiveUSB芯片组的提供者，拥有世界领先的高速模拟及混合电路设计技术以及核心知识产权，具备实现车载国产化芯片的“自主”能力。由于完全采用正向设计，坚持自有专利布局与保护，符合国家和主机厂自主创新及专利零风险要求。通过不断地积累自有IP核心，积极参加行业标准组织，自主选择Foundry/封测厂，与国外竞品芯片功能兼容，力求全面满足国内上车应用需求。
自2012年率先推出USB3.0-SATA桥接芯片，在国内率先通过USBIF/USB3.0和微软WHQL官方认证，又经AppleMFi认证而成为行销全球“苹果“iPhone/iPad系列存储类外设产品的USB3.0主控芯片。基于其深厚的SerDes技术积淀，开发出具有自主知识产权的先进数字视频传输AVT技术（AdvancedVideoTransport），
大量应用于云视频会议、教育数字录播、大屏幕拼接、集中式机房和网咖延长器等系统。面向车载视频系统应用所开发基于AVT技术的LVDSSerDes&ISP芯片组及其解决方案，性能优越且稳定可靠，为汽车智能化承担高清视频传输重任。
量产中的LVDSSerDes芯片组为NS2520/NS2521,即Tx发送和Rx接收芯片，可传输1080p60视频，压缩率2至30倍可配置，其中10倍压缩率下小于-40dB视觉损失，远小于ISP对图像的影响，满足ADAS视频分析算法要求。传输延时小于1.6毫秒@60Hz。
（6）GreenPHY芯片
北京君正目前向全球和国内出货的GreenPHY芯片为工业级（用于充电桩），其车规级版本计划于2023年初提供。使用GreenPHY芯片可以帮助国内各类电动车厂商出口欧洲、美国和韩国符合当地的充电接口标准。
（7）G.vn芯片
北京君正目前向全球和国内提供支持110Mbps总线速度的G.vn芯片，可用于同时透传CAN、LIN以及100Mbps的以太网数据。