全球市場(chǎng)規(guī)模

2023年：約12億美元

（數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole Développement）

2028年預(yù)測(cè)：超25億美元（CAGR 15.8%）

增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力：

數(shù)據(jù)中心升級(jí)（400G/800G PHY需求）

汽車(chē)智能化（單車(chē)PHY數(shù)量從1-2顆增至10+顆）

工業(yè)4.0（工業(yè)以太網(wǎng)滲透率超50%）

區(qū)域市場(chǎng)分布

北美：40%（受數(shù)據(jù)中心與汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)）

亞太：35%（中國(guó)為主要增長(zhǎng)極，5G基站與電動(dòng)車(chē)需求）

歐洲：20%（工業(yè)4.0與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈成熟）

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

北美：40%（受數(shù)據(jù)中心與汽車(chē)電子驅(qū)動(dòng)）

亞太：35%（中國(guó)為主要增長(zhǎng)極，5G基站與電動(dòng)車(chē)需求）

歐洲：20%（工業(yè)4.0與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈成熟）

未來(lái)趨勢(shì)

1.技術(shù)方向：

超高速：800G PHY（PAM4調(diào)制，硅光集成）

低功耗：3nm工藝PHY芯片（功耗降低50%）

車(chē)規(guī)級(jí)：10G PHY支持L4/L5自動(dòng)駕駛（2025年量產(chǎn)）

2.供應(yīng)鏈變化：

美國(guó)限制高端PHY對(duì)華出口，加速國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程。

臺(tái)積電/三星布局3nm PHY代工，爭(zhēng)奪高端市場(chǎng)。

產(chǎn)品功能

PRODUCT FEATURES

連接MAC與物理介質(zhì)（銅纜/光纖），保障網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定傳輸

1、信號(hào)調(diào)理

將MAC層發(fā)送的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行比特流，并對(duì)接收的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、解碼，還原為數(shù)字信號(hào)；

2、數(shù)據(jù)編/解碼

補(bǔ)償高頻信號(hào)在長(zhǎng)距離電纜中的衰減，并消除碼間干擾（ISI），恢復(fù)信號(hào)波形；

3、物理介質(zhì)接口

雙絞線+光纖+背板；內(nèi)置ESD防護(hù)和共模抑制；

4、功耗管理與診斷

空閑時(shí)關(guān)閉未使用的收發(fā)通道，低功耗模式下功耗可降低70%；具備檢測(cè)線纜開(kāi)路/短路/阻抗異常，讀取鏈路狀態(tài)的功能；

5、鏈路協(xié)商與速率適配

通過(guò)FLP（快速鏈路脈沖）與對(duì)端設(shè)備協(xié)商最優(yōu)速率（10/100/1000Mbps），并快速建立重新連接；

信號(hào)調(diào)理/數(shù)據(jù)編解碼

1、信號(hào)調(diào)理的必要性

·信號(hào)幅度調(diào)整：信號(hào)放大，便于采集；

·提高信噪比：去除電信號(hào)的噪聲干擾；

·信號(hào)轉(zhuǎn)換：通過(guò)函數(shù)關(guān)系實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，便于對(duì)需要的參數(shù)觀測(cè)；

·滿足設(shè)備要求：信號(hào)匹配；

·實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸：遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)可以抗干擾；

·保護(hù)設(shè)備：測(cè)量高壓信號(hào)時(shí)，對(duì)后端設(shè)備保護(hù)；

2、信號(hào)調(diào)理的流程（適用于大多數(shù)遠(yuǎn)距離通信）

信號(hào)放大->濾波處理->信號(hào)轉(zhuǎn)換->線性化處理->隔離保護(hù)->調(diào)制解調(diào)- >電平調(diào)整;

PHY芯片產(chǎn)品結(jié)構(gòu)框圖

STRUCTURE DIAGRAM

PHY芯片

PHY（Physical Layer）芯片是物理層的核心組件，負(fù)責(zé)以太網(wǎng)信號(hào)的發(fā)送和接收。主要功能包括：

? 信號(hào)轉(zhuǎn)換：

將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)線傳輸?shù)哪M信號(hào)（發(fā)送），并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（接收）。

? 電氣保護(hù)：

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器提供額外的電氣隔離，保護(hù)PHY芯片免受雷擊、電磁干擾等外部因素的損壞。

網(wǎng)絡(luò)變壓器

? 信號(hào)耦合與傳輸：將PHY芯片輸出的差分信號(hào)通過(guò)差模耦合的方式增強(qiáng)并傳輸?shù)骄W(wǎng)線的另一端。

? 電氣隔離：隔離PHY芯片與網(wǎng)線之間的直流電平差異，防止不同設(shè)備之間的電壓差異損壞設(shè)備。

? 阻抗匹配：確保信號(hào)源、負(fù)載和傳輸線之間的阻抗匹配，減少信號(hào)反射和誤碼。

? 電磁干擾抑制：通過(guò)共模扼流圈（CMC）抑制共模噪聲，減少電磁干擾。

對(duì)于上述三部分，并不一定都是獨(dú)立的芯片，主要有以下幾種情況：

·CPU內(nèi)部集成了MAC和PHY，難度較高；

·CPU內(nèi)部集成MAC,PHY采用獨(dú)立芯片(主流方案)；

·CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采用獨(dú)立芯片或者集成芯片(高端采用)；

選型參數(shù)

PARAMETERS

1、速率支持

? 支持的速率范圍：PHY芯片需要支持目標(biāo)應(yīng)用所需的以太網(wǎng)速率，如10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps、10 Gbps等；

? 自適應(yīng)速率協(xié)商：支持自動(dòng)協(xié)商功能，能夠根據(jù)對(duì)端設(shè)備的能力自動(dòng)選擇最佳速率（如10/100/1000 Mbps）和雙工模式（全雙工/半雙工）。

2、接口標(biāo)準(zhǔn)

PHY芯片需要與上層MAC層兼容，常見(jiàn)的接口包括：

? MII：適用于10/100 Mbps以太網(wǎng)。

? RMII：簡(jiǎn)化版MII，引腳數(shù)量更少，適用于10/100 Mbps。

? GMII：支持1 Gbps速率。

? RGMII：簡(jiǎn)化版GMII，引腳數(shù)量更少，適用于1 Gbps。

? SGMII：串行接口，適用于1 Gbps，引腳數(shù)量更少。

? 物理介質(zhì)接口（MDI）：支持的物理介質(zhì)類型，如雙絞線（BASE-T）、光纖（BASE-X）、單對(duì)雙絞線（BASE-T1）等。

3、傳輸距離

? 傳輸距離：根據(jù)應(yīng)用需求選擇支持所需傳輸距離的PHY芯片。如，1000BASE-T（千兆以太網(wǎng)）支持最長(zhǎng)100米的雙絞線傳輸，而光纖PHY（如1000BASE-LX）可支持更長(zhǎng)距離。

4、功耗

? 功耗水平：低功耗設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)能和散熱管理至關(guān)重要，尤其是在高密度設(shè)備（如交換機(jī)）和移動(dòng)設(shè)備中。例如，支持EEE（Energy Efficient Ethernet）標(biāo)準(zhǔn)的PHY芯片可以在空閑時(shí)降低功耗。

? 熱設(shè)計(jì)：考慮PHY芯片的散熱需求，尤其是在高溫環(huán)境下或高密度應(yīng)用中。

5、可靠性與穩(wěn)定性

? 電氣隔離：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離，保護(hù)PHY芯片免受雷擊、電磁干擾等外部因素的損壞。

? 抗干擾能力：PHY芯片應(yīng)具備良好的電磁兼容性（EMC），能夠耐受工業(yè)環(huán)境中的電磁干擾。例如，符合CISPR 32、IEC 61000-4-2等標(biāo)準(zhǔn)。

? 工作溫度范圍：工業(yè)級(jí)PHY芯片通常支持寬溫范圍（如-40°C85°C），以適應(yīng)惡劣環(huán)境。

6、特殊功能

? PoE支持：如果應(yīng)用需要通過(guò)以太網(wǎng)電纜供電（如IP攝像頭、無(wú)線接入點(diǎn)），則需要選擇支持PoE（IEEE 80

? 診斷功能：支持鏈路狀態(tài)檢測(cè)、信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)等功能，便于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和故障排查。

? 安全特性：在某些應(yīng)用中，PHY芯片可能需要支持安全特性，如加密通信或認(rèn)證功能。

速率差異與應(yīng)用場(chǎng)景

APPLICATION SCENARIO

(1) 10/100Mbps PHY

應(yīng)用場(chǎng)景：

工業(yè)控制：PLC、傳感器網(wǎng)絡(luò)（如Modbus TCP）

智能家居：智能插座、低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如Zigbee網(wǎng)關(guān)）

車(chē)載診斷：OBD-II接口（100BASE-T1）

(2) 1Gbps PHY

應(yīng)用場(chǎng)景：

消費(fèi)電子：4K電視、NAS存儲(chǔ)

工業(yè)相機(jī)：機(jī)器視覺(jué)（實(shí)時(shí)圖像傳輸）

企業(yè)網(wǎng)絡(luò)：千兆交換機(jī)、路由器

(3) 2.5G/5G PHY（Multi-Gigabit）

應(yīng)用場(chǎng)景：

工業(yè)控制：PLC、傳感器網(wǎng)絡(luò)（如Modbus TCP）

智能家居：智能插座、低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如Zigbee網(wǎng)關(guān)）

車(chē)載診斷：OBD-II接口（100BASE-T1）

(4) 10G/25G PHY

應(yīng)用場(chǎng)景：

數(shù)據(jù)中心：服務(wù)器互聯(lián)（SFP+/QSFP28）

5G基站：前傳網(wǎng)絡(luò)（eCPRI over 25G）

超高清視頻制作：8K視頻實(shí)時(shí)傳輸

(5) 40G/100G及以上 PHY

應(yīng)用場(chǎng)景：

AI/超算集群：GPU/TPU互聯(lián)（InfiniBand替代）

核心骨干網(wǎng)：城域網(wǎng)/跨數(shù)據(jù)中心互聯(lián)

光通信：CPRI/OBSAI光纖前傳

接口差異與設(shè)計(jì)選擇

DESIGN CHOICES

(1)MII（Media Independent Interface）

速率：10/100Mbps

引腳數(shù)：16+

應(yīng)用場(chǎng)景：

早期嵌入式系統(tǒng)（如ARM9工控板）

低復(fù)雜度設(shè)計(jì)（需外部MAC控制器）

缺點(diǎn)：布線復(fù)雜，逐步被RMII取代

(2) RMII（Reduced MII）

速率：10/100Mbps

引腳數(shù)：6（數(shù)據(jù)+時(shí)鐘）

應(yīng)用場(chǎng)景：

成本敏感型設(shè)備（如家用路由器）

空間受限設(shè)計(jì)（IoT模塊）

優(yōu)勢(shì)：簡(jiǎn)化布線，支持50MHz時(shí)鐘

(3) RGMII（Reduced Gigabit MII）

速率：1Gbps

引腳數(shù)：12（雙沿采樣）

應(yīng)用場(chǎng)景：

千兆交換機(jī)、工業(yè)網(wǎng)關(guān)

需兼容100M/1G的靈活設(shè)計(jì)

關(guān)鍵點(diǎn)：需嚴(yán)格時(shí)序控制（±1ns偏差容忍）

(4) SGMII（Serial Gigabit MII）

速率：1G/2.5Gbps

引腳數(shù)：2（差分對(duì)）

應(yīng)用場(chǎng)景：

長(zhǎng)距離板間連接（通過(guò)SerDes）

FPGA與PHY間高速通信

優(yōu)勢(shì)：抗干擾強(qiáng)，支持背板傳輸

(5) USXGMII（Ultra Speed MII）

速率：10Gbps

引腳數(shù)：4（差分對(duì)）

應(yīng)用場(chǎng)景：

多速率交換機(jī)（10M/100M/1G/10G自適應(yīng)）

數(shù)據(jù)中心葉脊架構(gòu)

特點(diǎn)：需低抖動(dòng)時(shí)鐘（<0.5ps RMS）

可靠性測(cè)試

ADVANTAGES

可按需定制合適的可靠性策略

產(chǎn)品的可靠性測(cè)試嚴(yán)格按照如下國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：

AEC (Automotive Electronics Council)

JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council)

MIL (Military Standard)

IEC (International Electro technical Commission)

為全面確保產(chǎn)品質(zhì)量

從以下五個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性保證：

制程工藝可靠性

封裝工藝可靠性

產(chǎn)品可靠性

量產(chǎn)可靠性監(jiān)控

失效分析

審核編輯 黃宇