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未来汽车将对高速数据传输提出需求，光通信或成解决方案，但相关技术落地仍面临诸多挑战

核心要点：

1. 车载以太网（尤其是 10BASE-T1S 标准）正逐步取代车载网络中的 CAN 总线，为适配未来自动驾驶与网联汽车的需求，其传输速率有望进一步提升。

2. 汽车领域向以太网的转型并非全域推进：部分车企因成本考量，或在特定场景保留 CAN/LIN 总线；不同以太网标准的集成虽具备技术可行性，但实现过程较为复杂。

3. 车载以太网的普及仍面临电磁干扰、测试验证、设备互操作性等多重挑战。

现代汽车产生的海量数据，早已超出传统 CAN 总线的承载能力，而车载以太网凭借技术优势，成为处理器与存储器之间数据传输的合理选择，市场渗透率持续提升。

车载以太网拥有诸多优势：相较铜线，传输速度更快、布线更轻量化；能在各类环境条件下稳定运行，且技术标准已趋于成熟；同时支持多档传输速率，其中运行在 10 兆比特 / 秒的 10BASE-T1S，是最有望取代 CAN 总线的版本。

新思科技以太网 IP 产品组合首席产品经理乔恩・埃姆斯表示：“目前车载以太网的应用主要集中在低速领域，10BASE-T1S 正是对标 CAN 总线的应用场景。尽管部分车载以太网技术已能实现数吉比特 / 秒的高速传输，但当下落地最广泛的仍是这类低速方案，且主要用于汽车边缘节点。区域控制器实质上是通过多跳线缆实现数据传输，依托单对双绞线即可连接多个终端节点 —— 这些节点既可以是简单的开关设备，也可以是各类可启停的车载部件，这类场景的传输数据量并不大。车载以太网的核心价值在于简化整车布线系统，借助多分支总线的设计，通过交换机接入车载主网络，从而为中央控制器与边缘、区域节点之间的通信提供支撑，而 10BASE-T1S 正是实现这一多跳传输的关键技术。”

部分车企会在特定区域采用 10BASE-T1 标准，同时为控制成本，在其他区域保留 CAN 或 LIN 总线。是德科技 EDA 事业部汽车与能源集团软件定义汽车（SDV）解决方案经理张承泽（Seung-Taek Chang）指出：“将 10BASE-T1S 等不同类型的以太网与现有成熟标准进行集成，虽在技术上可行，但实际操作难度较大。”

不过，当前车载以太网的发展仍面临诸多挑战，是德科技指出的核心问题包括：

1. 电磁兼容 / 电磁干扰合规性：在电磁环境复杂的汽车内部，确保高速链路的信号完整性。

2. 模式转换与串扰：解决连接器、印制电路板（PCB）和线缆中出现的差模 - 共模转换问题。

3. 多吉比特速率合规测试：需借助高端示波器和矢量网络分析仪（VNA），对抖动、上升 / 下降时间、眼图等指标进行精准测量。

4. 互操作性：确保以太网、CAN、LIN、串行解串器（SerDes）等异构网络实现无缝协同运行。

5. 网络安全：通过身份认证、数据加密、入侵检测等手段，保护基于以太网的车载网络（IVN）免受网络攻击。

开放联盟制定的《车载以太网规范》明确了不同传输速率的技术要求与指标。五年前，10 兆比特 / 秒还被视作高速传输，而行业对速率的要求始终在不断提升。

软件定义汽车与 10 吉比特 / 秒车载以太网

并非所有汽车领域和应用场景都需要高传输速率，但配备全套娱乐系统的未来车型，短期内或将实现吉比特 / 秒级的传输，而搭载 6G 技术的全自动驾驶软件定义汽车，对速率的需求甚至会攀升至太比特 / 秒。

如果没有车载以太网的支撑，软件定义汽车的诸多愿景将难以实现，其中包括高级驾驶辅助系统（ADAS）的落地和整车远程在线升级（OTA）的普及。

英飞凌科技汽车电子事业部以太网解决方案高级副总裁兼总经理迈克・叶格表示：“车企青睐软件定义汽车，是因为其依托单一平台，即可适配旗下所有车型。更重要的是，从技术层面来看，该架构能大幅减少整车线缆用量、降低车身重量，让通过单一平台为整车提供服务的软件定义汽车具备经济可行性。汽车架构已发生根本性变革，其核心支柱主要有三个：安全可靠的计算系统、高速车载网络（车载以太网）以及智能配电系统。”

迈克・叶格还指出，目前软件定义汽车的市场占比约为 5%，预计到 2030 年这一比例将提升至 50%。“10 吉比特 / 秒车载以太网的出现具有变革性意义。此前，汽车内部的传输介质种类繁杂，而 10 吉比特 / 秒车载以太网可通过 15 米长的双向线缆实现高速数据传输，其带宽能力为车载网络的全域拓展奠定了基础。”

25 吉比特 / 秒及更高速率的发展前景

目前，25 吉比特 / 秒的车载以太网尚未像 10 兆比特 / 秒的 10BASE-T1S 那样普及，但这一现状有望在不久的将来改变。乔恩・埃姆斯表示：“已有相关的设计布局，但现阶段落地案例较少，核心原因是车企仍在考量：汽车真的需要如此高的传输速率吗？尽管行业一直传闻高速车载以太网即将落地，但至今仍未大规模普及。”

车载视频应用的不断升级，是车企推动以太网速率提升的重要原因。乔恩・埃姆斯称：“从带宽需求来看，单路摄像头的未压缩视频传输，就需要数吉比特 / 秒的速率；而当整车配备多台摄像头时，总带宽需求将达到数十甚至数百吉比特 / 秒，车载以太网的速率升级已成必然。”

IEEE 802.3cy 标准为汽车应用制定了 25 吉比特 / 秒的物理层（PHY）规范，而摄像头、传感器、视频和显示链路的信号融合，还将对速率提出更高要求。楷登电子设计 IP 产品营销集团总监陈伟（William Chen）表示：“车载以太网正借鉴企业级以太网的技术特性，比如媒体访问控制安全协议（MACsec）和时间敏感网络（TSN），并逐步向 25 至 100 吉比特 / 秒的物理层演进，同时结合 PCIe 技术构建车载骨干网络。”

高速车载以太网也是实现 L4/L5 级全自动驾驶的关键。澜起科技硅 IP 业务开发总监阿迪尔・巴鲁什表示：“未来的技术标准，或将重点解决以太网与诊断、车路协同（V2X）、远程在线升级等新兴协议的集成问题。时间敏感网络、媒体访问控制安全协议与高速物理层的融合，将为下一代汽车打造一套稳健的技术框架。随着以太网成为车载网络的通用通信标准，标准化建设将进一步推动技术创新和规模拓展。”

部分行业人士认为，高速车载以太网的落地速度将超出预期。西门子 EDA 汽车与军工航空事业部混合物理与虚拟系统副总裁戴维・弗里茨表示：“据估算，目前汽车内部约 90% 的以太网通信，都发生在网关与中央计算单元之间，这是区域架构的典型应用形式。在该架构下，汽车各区域与核心节点之间通过高速以太网连接，而中央计算单元的性能也正不断向高性能计算（HPC）靠拢。在执行器和传感器的技术性能跟上之后，适用于高性能计算的太比特级传输技术，将在不久的将来应用于汽车和航空领域。以索尼的车载摄像头业务为例，该企业早已开始布局供应链，其考量的并非明年的车型，而是未来五代车型的需求。无论索尼做出何种技术选择，在未来 5 至 7 年内，其产品仍需兼容 CAN 总线接口及其他多种传统接口。这是一道商业难题，也是影响车载以太网普及速度的核心因素，而非技术本身。”

光载以太网

光载以太网是传统车载通信协议的另一大替代方案，相较铜线，其在汽车应用中具备诸多优势。

张承泽指出：“光载以太网的优势包括更高的带宽、更轻的重量、抗电磁干扰、热效率更高以及传输距离更远。光链路可支持 25 吉比特 / 秒及以上的传输速率，是高级驾驶辅助系统、信息娱乐系统和传感器融合的理想选择。光纤也比传统铜线更轻，有助于提升电动汽车的续航里程和整车燃油效率。此外，光纤不受电磁干扰影响，能在电磁环境复杂的汽车内部实现稳定传输；其热效率也更高，光物理层芯片的功耗更低、发热量更小，能降低电子控制单元（ECU）的热设计难度；同时，光链路无需均衡或放大，即可在更远的距离保持信号完整性。”

光载以太网或将在采用区域架构和中央计算架构的新车型中得到广泛应用。张承泽表示：“老旧车型基本不会进行光载以太网的改装，原因包括传统电子控制单元和线束无法兼容新系统、集成新的光物理层芯片和连接器的成本高且难度大，同时车企的研发资源正集中于为下一代电动汽车和自动驾驶平台打造面向未来的技术方案。”

他还指出，未来具备大规模传感器融合和车路协同数据交互能力的自动驾驶汽车，最终可能需要超 100 吉比特 / 秒的链路速率，而光通信将成为实现这一速率的核心形式。

串行解串器与非对称以太网

尽管 CAN 和 LIN 总线最终可能被车载以太网取代，但串行解串器仍不可或缺 —— 其核心作用是将并行数据转换为串行数据进行传输，再将串行数据还原为并行数据。

以太网和串行解串器都是现代互连技术的基础，但二者的拓扑结构和设计取舍存在显著差异。陈伟表示：“点对点串行解串器技术在本地化的高带宽互连场景中表现优异，而 ASA Motion Link 2.0 等新一代汽车标准融入了非对称以太网通信技术，未来或将模糊二者的界限，提升设备之间的互操作性。”

车载以太网专为车载骨干网络设计，针对汽车的恶劣环境（电磁干扰 / 电磁兼容、噪声、温度变化）、重量和成本敏感性、中距离线缆（通常小于 15 至 20 米）进行了优化，同时能为高级驾驶辅助系统、传感器、电子控制单元等应用，提供确定性的车载网络通信能力。

车载串行解串器则是对车载以太网的补充，主要实现点对点的高速链路传输。MIPI A-PHY、ASA Motion Link、Open GMSL 等标准均针对高级驾驶辅助系统和区域架构进行了优化，其非对称链路设计，非常适用于摄像头、传感器、显示设备等应用场景 —— 这类场景中，主机 CPU / 电子控制单元与终端设备之间，需要单向的大带宽传输。

同时，非对称以太网的出现，并未消除对 GMSL 或 FPD-Link 等串行解串器的需求。陈伟表示：“串行解串器凭借低延迟、高可靠性的优势，仍是摄像头和显示链路的最优选择。ASA-MLE 等非对称以太网技术的兴起，正推动串行解串器的功能标准化，能提供基于以太网的替代方案，比如实现 10 吉比特 / 秒的下行速率和 100 兆比特 / 秒的上行速率。尽管技术转型正在进行，但现阶段串行解串器仍占据重要地位。”

非对称以太网的一大优势是能降低功耗。英飞凌科技高级应用工程师本杰明・陈表示：“如果要让上下行保持相同的传输速率，通常需要消耗大量功耗；而非对称以太网采用 10 吉比特 / 秒的下行速率，可满足车载摄像头向 CPU 传输视频数据的需求，上行速率仅需 100 兆比特 / 秒即可。”

研发人员向这一方向发力，核心是为了降低成本、减小芯片裸片尺寸并降低功耗。本杰明・陈称：“我们通过同轴电缆为车载摄像头实现了低功耗供电，同轴供电也可被视作以太网供电的一种形式，具体取决于解读角度。该方案可通过行业标准的 15 米同轴电缆实现，能支撑所有上下行数据的处理工作。”

对于 10BASE-T1S 标准而言，其中的 “1” 代表单对差分双绞线。本杰明・陈解释道：“汽车领域始终追求减少铜线的使用，因此采用单对差分双绞线，而其他行业会根据数据传输需求，选用 T4 或 TX 等多线对标准。目前，车载以太网的速率仍止步于 10 吉比特 / 秒，这一速率主要用于摄像头的视频流传输 —— 单台 4K 60 帧的车载摄像头，其传输速率需求已达到 10 吉比特 / 秒，而这类场景通常仅需一根线缆即可满足。”

与数据中心网络的异同

随着车载网络速率的提升，汽车的网络架构正逐渐向数据中心靠拢。

陈伟表示：“数据中心和汽车领域的技术正不断相互融合，尤其是在单对以太网（SPE）和串行解串器的设计技术方面。基于芯粒的片上系统（SoC）与 3 纳米及以下先进制程的融合，正加速汽车与数据中心技术的集成，而人工智能驱动的架构普及，更是推动了这一趋势。”

车载芯粒的发展，也意味着 UCIe（通用芯粒互连）技术将更多地应用于汽车。乔恩・埃姆斯表示：“从当前的汽车架构来看，其实并不需要大尺寸裸片，而芯粒技术的出现，也能规避大尺寸裸片的高成本问题。但随着自动驾驶对汽车计算能力的要求不断提升，芯粒技术将逐步落地，UCIe 也会成为核心互连技术 —— 因为当汽车需要高算力、大尺寸硅片和裸片时，芯粒技术的优势将得以凸显。”

陈伟指出，未来边缘计算、工业技术、运营技术与芯粒等可组合架构的融合，将为车载以太网或串行解串器创造新的应用机会，尤其是在对低成本、轻量化布线有需求的场景。“在核心超大规模数据中心，串行解串器仍将朝着超高速、低抖动、高功耗效率的方向优化。汽车领域对数据中心技术的最大影响，可能并非车载物理层的直接移植，而是串行解串器在均衡、抗误码等方面的技术创新，反哺通用高速串行解串器的设计。”

与汽车领域相比，数据中心的串行解串器已能实现更高的以太网速率，包括 100G、200G、400G，并正朝着 IEEE 802.3ck 等标准规定的 800G 和 1.6T 演进。二者对可靠性的要求也存在差异，陈伟表示：“数据中心要求极致的低误码率、高可用性，并配备冗余系统；而汽车零部件需要在恶劣环境中稳定运行，其故障模式和认证标准（如 ASIL、ISO）与数据中心截然不同。”

太比特级车载以太网的落地障碍

太比特 / 秒的传输速率已在数据中心领域实现，但车载领域的落地不仅受当前汽车无相关需求的限制，还面临诸多技术障碍。

张承泽表示：“目前，汽车应用对车载以太网的速率需求正朝着 25 至 50 吉比特 / 秒迈进，太比特级链路远超当前车载网络的实际需求，同时还面临功耗、成本、热管理等方面的限制。”

阿迪尔・巴鲁什也认同，车载以太网实现太比特级传输，并非单纯的带宽问题，他表示：“这意味着整车软硬件架构的全面转型，要实现这一跨越，需要重新设计物理层、提升电磁抗干扰能力、优化热管理方案 —— 尤其是在区域架构中，雷达、激光雷达、摄像头的海量数据需要汇聚传输，这对技术提出了更高要求。此外，如何在容错、低延迟的骨干网络中，实现数百个电子控制单元的同步通信，也突破了确定性网络的现有技术极限。”

不过，太比特级车载以太网的落地能带来巨大价值：它将实现大规模的实时传感器融合，让汽车能以更快的速度、更高的精度完成环境感知、决策和执行，同时成为软件定义汽车的核心骨干网络，让汽车在出厂后仍能持续升级迭代，而非保持静态。

更高算力需求，催生更大带宽

动态演进的软件定义汽车需要更强的计算能力，而这也对以太网的速率提出了更高要求。戴维・弗里茨表示：“数据中心的先进技术，终将逐步应用于汽车领域。未来几年，汽车的中央计算单元将迎来升级，搭载 64 核或 128 核的 CPU、多颗 GPU 和神经网络处理器（NPU）。”

这意味着高级驾驶辅助系统和车载娱乐系统，将大幅提升对 GPU 算力的需求。想象力科技产品管理高级总监罗布・费舍尔表示：“车企对 GPU 的算力和吞吐量的需求正大幅提升，这一趋势由计算架构集中化、汽车自动驾驶等级提升、车载显示屏数量增加等因素驱动，而车载以太网则为这一趋势的落地提供了技术支撑。”

无线技术的快速发展

Wi-Fi 7、Wi-Fi 8 及后续的无线技术，也将在汽车领域发挥更重要的作用，其应用场景不仅包括车载娱乐，未来甚至可能拓展至安全关键领域。

新思科技低功耗边缘人工智能高级产品经理阿南达・罗伊表示：“我们的目标客户是北美、欧洲和日本的头部车企，核心诉求是帮助其减少整车线缆用量。据悉，一辆汽车内部约有 60 至 70 个不同的微处理器和控制器，以及数百条有线 CAN 总线，这不仅大幅提升了整车的制造成本，还存在安全隐患 —— 车辆发生碰撞时，这些线缆极易起火，威胁乘客安全。因此，减少线缆用量，对用户和车企而言都具有重要价值，而我们正通过 Wi-Fi 7 技术实现这一目标。”

Wi-Fi 技术最先替代 CAN 总线的场景，将集中在车载娱乐领域。阿南达・罗伊称：“如今的车载信息娱乐系统应用场景丰富，比如孩子在后排观看电视、商务人士在乘车时访问网络内容等，此前这类后排娱乐系统的数据，均通过 CAN 总线从车载主机获取；而现在，所有娱乐相关的数据传输都可通过 Wi-Fi 实现。我们还在推动 Wi-Fi 7 向安全关键领域拓展，其延迟可低于 10 毫秒，能确保数据传输的实时性，满足安全关键场景的需求。”

总结

无论未来汽车对网络速率提出何种要求，车载以太网相较 CAN 总线都具备显著优势，有望在诸多应用场景中实现替代。

戴维・弗里茨表示：“即便车载以太网的布线增加了少量带屏蔽的线缆，其重量也几乎可以忽略不计，且能实现高速数据传输；更重要的是，车载以太网大幅简化了汽车复杂系统设计中的布线环节。”

业内人士均认同这一观点，迈克・叶格表示：“车载以太网目前正主导车载网络市场，它是区域架构的核心骨干，也是现阶段软件定义汽车得以实现的关键。”

最后，人工智能是推动车载以太网发展的核心驱动力。陈伟表示：“人工智能的应用已实现全域覆盖，从云计算、边缘计算，到人工智能物联网（AIoT）和汽车领域均有落地。汽车系统设计正越来越多地融入 PCIe、UCIe、以太网等高速互连协议，这与数据中心领域的技术趋势高度一致。”

关键词： 车载以太网 10BASE-T1S 太比特 CAN 英飞凌 是德科技