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차량내 통신 네트워크 인터페이스 칩 시장 : 산업 보고서(2023년)
In-vehicle Communication and Network Interface Chip Industry Report, 2023
상품코드 : 1337771
리서치사 : ResearchInChina
발행일 : 2023년 08월
페이지 정보 : 영문 280 Pages
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한글목차

자동차의 전자 및 전기 시스템은 통신 네트워크를 캐리어로 사용하여 와이어 하네스를 통해 차량 내 전자 장치를 연결합니다. 차량 전자 및 전기 시스템의 아키텍처가 진화하고 차량 기능이 복잡해짐에 따라 차량 내 센서 수가 증가하고 차량 내 데이터가 급증하고 있습니다. 따라서 매우 높은 차량 실시간 통신 및 데이터 처리 능력이 필요합니다. 따라서 향후 E/E 아키텍처의 장기적인 발전과 고속 차량내 통신을 위해 광대역, 저지연, 고신뢰성 차량용 이더넷이 적합합니다.

존 아키텍처는 기능의 중앙 집중화를 통해 차량에 탑재되는 ECU의 수를 크게 줄일 수 있습니다. 현재 중앙 연산 플랫폼은 매우 높은 연산 능력을 가진 컨트롤러가 필요하지만, 존 컨트롤러의 연산 능력은 상대적으로 낮습니다. 차량의 기능 안전 요구 사항을 충족시키기 위해 차량용 이더넷은 중앙 컨트롤러와 영역 컨트롤러 간의 대규모 데이터 전송 및 마이그레이션, 소프트웨어와 알고리즘 간의 상호 작용을 위해 영역 아키텍처의 데이터 백본 링크가 될 것입니다.

이더넷이 미래 자동차의 백본 네트워크로 사용될 경우, 이더넷 스위치를 통해 구역 컨트롤러 간의 정보 상호 작용이 가능해집니다. 현재 Marvell, Broadcom, NXP 등 차량용 네트워크 통신 칩 공급업체가 차세대 네트워크 아키텍처를 제안하고 있습니다.

차량용 이더넷 칩은 물리층(PHY) 인터페이스 칩과 이더넷 스위치 칩을 중심으로 구성되며, PHY 칩은 물리층을 기반으로 디지털/아날로그 신호를 변환하고 데이터 처리는 하지 않습니다. 스위치 칩은 데이터 링크 계층을 기반으로 전송 데이터를 처리하고 데이터 패킷의 고속 전송, 스위칭, 필터링 및 분류를 수행합니다.

차량용 E/E 아키텍처가 발전함에 따라 차량용 이더넷 칩이 점점 더 많이 보급되고 있습니다. 중국의 차량용 이더넷 칩 시장은 호황을 누리고 있습니다. 예를 들어, 차량용 이더넷 PHY 칩은 주로 중앙 컴퓨팅 시스템, ADAS, IVI 시스템에 사용됩니다. 차량 당 PHY 칩의 평균 수와 PHY 칩의 평균 가격에 따르면, 중국의 승용차 이더넷 PHY 칩 시장은 2022년 58억 위안 규모에 달할 것으로 추정됩니다. 향후 차량용 이더넷이 다른 차량 분야로 확산됨에 따라 차량 한 대에 사용되는 칩 수가 증가함에 따라 고속 PHY 칩의 점유율이 증가하여 1칩 모델의 가격 하락을 상쇄할 수 있을 것입니다. 중국의 승용차 이더넷 PHY 칩 시장은 2025년 218억 7,000만 위안에 달할 것으로 예상됩니다.

차량용 E/E 아키텍처의 발전 방향과 속도는 향후 차량용 이더넷의 발전 방향과 속도에 영향을 미칩니다. 지능형 콕핏에서의 데이터 전송 요구 사항(다기능 상호 작용 등)을 충족시키기 위해 차량용 이더넷은 향후 고 대역폭 및 다중 포트 구성의 방향으로 나아갈 것으로 보입니다.

자율주행 기술이 성숙함에 따라 차량은 실시간 성능과 대용량 데이터 전송 감도에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있습니다. 또한 도로에서 자율 주행의 사용은 대용량 데이터 저장에 대한 수요를 유발하고, 카메라 및 LiDAR와 같은 센서의 고해상도 데이터의 실시간 저장은 더 높은 차량 네트워크 대역폭을 필요로 합니다.

2023년 6월, 마벨은 차세대 자동차의 존 네트워킹 아키텍처를 지원하는 차량용 중앙 이더넷 스위치 Brightlane Q622x 제품군을 발표했습니다. 존 스위치는 프로세서, 센서, 액추에이터, 스토리지 시스템 등 자동차의 물리적 구역에 배치된 디바이스의 트래픽을 통합하고 고속 이더넷을 통해 중앙 컴퓨팅 스위치에 연결하여 정보를 교환합니다.

차량용 E/E 아키텍처의 진화에 따라 차량용 이더넷의 보급률이 상승하고 있으며, 향후 이더넷 노드 칩에 대한 수요도 급증하여 지능형 차량 한 대당 100개 이상의 이더넷 포트가 탑재될 것입니다.

이 보고서는 세계 차량내 통신 네트워크 인터페이스 칩 시장에 대해 조사했으며, 시장 개요와 함께 기술 동향, 시장 진입 기업 개요 등을 정리하여 전해드립니다.

목차

제1장 차량내 네트워크 토폴로지의 진화

제3장 차량내 네트워크 통신 (인터페이스) 칩과 기술 동향

제4장 해외의 차량내 통신 (인터페이스) 칩 기업

제5장 중국의 차량내 통신 (인터페이스) 칩 기업

제6장 차량내 네트워크 통신 아키텍처와 OEM의 칩

ksm
영문 목차

영문목차

In-vehicle communication chip research: automotive Ethernet is evolving towards high bandwidth and multiple ports, and the related chip market is growing rapidly.

By communication connection form, automotive communication falls into wireless communication and wired communication.

An automotive electronic and electrical system uses a communication network as the carrier to connect electronic devices in a vehicle through wiring harnesses. As automotive E/E architecture evolves and in-vehicle functions become more complex, the increasing number of sensors in a vehicle leads to a surge in vehicle data. This requires very high vehicle real-time communication and data processing capabilities. The automotive Ethernet with high bandwidth, low delay and high reliability therefore will be more suitable for the long-term evolution of future E/E architecture and the high-speed in-vehicle communication.

In the zonal architecture, the centralization of functions allows vehicles to pack far fewer ECUs. At this time, the central computing platform requires extremely high computing power of controllers, but relatively low computing power of zone controllers. To meet vehicle functional safety requirements, automotive Ethernet will become the data backbone link in the zonal architecture for the massive data transmission and migration between central and zone controllers, and the interaction between software and algorithms.

When Ethernet is used as the backbone network for future vehicles, the information interaction between zone controllers is enabled via Ethernet switches. At present, vehicle network communication chip vendors like Marvell, Broadcom and NXP have proposed the next-generation network architecture.

For example, Aquantia (acquired by Marvell) predicts that the vehicle network architecture for future ADAS will have two central computing units (GPU/CPU), and connect all cameras and sensors via three switches, and Ethernet will be adopted for the entire vehicle connection. Each sensor needs to carry a PHY chip, and each switch node also needs to be configured with several PHY chips to input the data transmitted from sensors. Automotive Ethernet involves redundant backup design where hardware functions have a backup or are processed in parallel. Data from cameras and sensors are sent to a central computing unit, while the other central computing unit functions as a backup and take control of the vehicle in case that the former one fails.

Automotive Ethernet is evolving towards high bandwidth and multiple ports.

Automotive Ethernet chips are led by physical layer (PHY) interface chip and Ethernet switch chip. PHY chips convert digital/analog signals based on the physical layer, and do not process data. Based on the data link layer, switch chips process transmitted data, covering fast forwarding and switching, filtering and classification of data packets.

With the evolution of automotive E/E architecture, automotive Ethernet chips boast an increasing penetration. China's automotive Ethernet chip market booms. For instance, automotive Ethernet PHY chips are largely used in central computing systems, ADAS and IVI systems. According to the average number of PHY chips per vehicle and the average price of PHY chips, China's passenger car Ethernet PHY chip market is estimated to be worth RMB5.8 billion in 2022. In the future, as automotive Ethernet penetrates into other vehicle fields, a single vehicle will use more chips, and high-speed PHY chips take a rising share, which will offset the decline in the price of a single chip model. It is conceivable that China's passenger car Ethernet PHY chip market will be valued at RMB21.87 billion in 2025.

The evolution direction and speed of automotive E/E architecture have an impact on the development direction and speed of future automotive Ethernet. To meet the data transmission requirements (e.g., multi-functional interaction) in intelligent cockpits, automotive Ethernet will head in the direction of high bandwidth and multi-port configurations in the future.

Autonomous driving promotes the development of 10G+ automotive Ethernet.

As autonomous driving technology matures, vehicles have ever higher requirements for real-time performance and sensibility of massive data transmission. In addition, the use of autonomous driving on roads will trigger demand for massive data storage, and the real-time storage of high-definition data from sensors such as cameras and LiDAR requires higher in-vehicle network bandwidth.

The higher the level of autonomous driving, the greater the demand for high-speed vehicle communication network. To meet the requirements of L3 and higher-level autonomous driving, 2.5/5/10G automotive Ethernet will be largely introduced into in-vehicle networks. L4/L5 autonomous vehicles will depend more heavily on automotive Ethernet, and many of them will introduce the 10G+ standard. Therefore, high-speed automotive Ethernet is essential for L3+ autonomous driving.

Most mainstream or emerging automakers have laid out "centralized" E/E architecture in advance, and will apply it in production models during 2023-2025. 10G bandwidth is a must in realization of zonal architecture in 2025. In the 10G automotive Ethernet chip market, only Marvell and Broadcom can provide 10G+ Ethernet switches.

In June 2023, Marvell announced the Brightlane Q622x family of central Automotive Ethernet switches to support the zonal networking architectures of next-generation vehicles. Zonal switches aggregate traffic from devices located within a physical zone of a car like processors, sensors, actuators and storage systems, and is connected to the central computing switch via high-speed Ethernet for information exchange.

Brightlane Q622x switches are single-chip devices, including Q6222 and Q6223:

Brightlane Q6223 delivers 90 Gbps of bandwidth, nearly 2x the capacity of currently available automotive switches. The non-blocking 12-port design can be configured from among the eight integrated 10G SerDes ports, four integrated 2.5G SerDes ports, and two integrated 1000Base-T1 PHYs available.

Brightlane Q6222 contains nine ports for 60 Gbps, with five integrated 10G SerDes ports, four integrated 2.5G SerDes ports, and two integrated 1000Base-T1 PHYs available for selection.

The number of automotive Ethernet ports increases with the evolution of automotive E/E architecture

As automotive E/E architecture evolves, the penetration of automotive Ethernet is on the rise, and the demand for Ethernet node chips will also jump in the future, with over 100 Ethernet ports per intelligent vehicle.

So far, production vehicle do not have many Ethernet ports, which are often used in subsystems such as IVI, in-vehicle communication, gateway, and domain controller. A vehicle network architecture with Ethernet as the backbone has yet to be built. In the future, with the production of models based on zonal architecture, automotive Ethernet will be used much more widely in vehicle network communication architecture, and by then the number of automotive Ethernet communication ports will swell accordingly.

The new products or updated/iterative products released by chip vendors such as Broadcom and NXP tend to have increasing communication ports.

In May 2022, Broadcom announced BCM8958X, a high bandwidth monolithic automotive Ethernet switch device that features 16 Ethernet ports of which up to six are 10 Gbps capable (XFI or PCIe x1 4.0 with SRIOV), as well as integrated 1000BASE-T1 and 100BASE-T1 PHYs.

Table of Contents

1 Evolution of Automotive Network Topology

3 In-vehicle Network Communication (Interface) Chips and Technology Trends

4 Foreign In-Vehicle Communication (Interface) Chip Companies

5 Chinese In-Vehicle Communication (Interface) Chip Companies

6 In-vehicle Network Communication Architectures and Chips of OEMs

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