全球市場(chǎng)規(guī)模

2023年：約12億美元

（數(shù)據(jù)來源：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）

汽車智能化（單車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)中心與汽車電子驅(qū)動(dòng)）

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

歐洲：20%（工業(yè)4.0與汽車產(chǎn)業(yè)鏈成熟）

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

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

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

歐洲：20%（工業(yè)4.0與汽車產(chǎn)業(yè)鏈成熟）

未來趨勢(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：

美國限制高端PHY對(duì)華出口，加速國產(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)用需要通過以太網(wǎng)電纜供電（如IP攝像頭、無線接入點(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（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