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在最近的財報會上，模擬芯片巨頭 Microchip 披露：其 10BASE-T1S 方案已在現(xiàn)代汽車下一代平臺完成驗(yàn)證。與此同時，像TI、ADI、英飛凌、恩智浦等汽車芯片巨頭也已經(jīng)有關(guān)于10BASE-T1S的接口產(chǎn)品。這讓筆者產(chǎn)生了濃厚的興趣，10BASE-T1S是什么？它為何會在最近兩年頻頻出現(xiàn)。

過去二十年，無論是汽車電子還是工業(yè)自動化，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本遵循清晰分層：骨干層采用以太網(wǎng)，控制層依賴 CAN/CAN FD，設(shè)備層則使用 LIN、RS-485、RS-232 等現(xiàn)場總線。這種多協(xié)議并存的體系在分布式架構(gòu)時代運(yùn)行良好，但在軟件定義汽車（SDV）、Zonal 架構(gòu)以及工業(yè)4.0背景下，開始逐漸暴露出系統(tǒng)復(fù)雜度高、維護(hù)成本高、協(xié)議碎片化嚴(yán)重等問題。

這背后體現(xiàn)了一個網(wǎng)絡(luò)層面的范式遷移：以太網(wǎng)（Ethernet）正從“骨干網(wǎng)”滲透進(jìn)“邊緣設(shè)備層”。傳統(tǒng)的 CAN、RS-485、LIN 等協(xié)議，正面臨一場由以太網(wǎng)發(fā)起的降維打擊。

10 BASE-T1S的誕生背景與產(chǎn)業(yè)契機(jī)

10BASE-T1S 是一種面向汽車與工業(yè)控制場景的新型車載以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)。它由 IEEE 802.3cg 于 2020 年 2 月制定并發(fā)布，屬于單對以太網(wǎng)（SPE, Single Pair Ethernet）體系中的一員。

10BASE-T1S的含義是指：10：傳輸速率為 10 Mbps。BASE：基帶傳輸。T1：使用 1對雙絞線（單對布線，省重省錢）。S (Short Reach)：短距離。它主要針對的是25米以內(nèi)的連接。

為何這項(xiàng)2020年的標(biāo)準(zhǔn)，會讓主機(jī)廠、Tier1 和芯片廠開始同時加大對 10BASE-T1S 的評估力度，主要有以下幾方面的原因：

首先，是區(qū)域/中央計算架構(gòu)落地帶來的結(jié)構(gòu)性變化。過去的汽車是分布式 ECU，每個功能一套控制器，對應(yīng)一條 CAN/LIN 網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)雖然復(fù)雜但相對獨(dú)立。而 2024 年后，越來越多車廠推進(jìn) Zonal Architecture（區(qū)域架構(gòu)），用少量區(qū)域控制器統(tǒng)一管理車身周邊設(shè)備。這種架構(gòu)下，一個區(qū)域控制器往往要連接幾十個甚至上百個傳感器和執(zhí)行器。如果全部使用傳統(tǒng) CAN，總線帶寬和擴(kuò)展性開始吃緊；如果全部換成 100BASE-T1 或 1000BASE-T1，又會導(dǎo)致線束成本和功耗明顯上升。10BASE-T1S 正好填補(bǔ)了“低速但需要統(tǒng)一以太網(wǎng)”的空檔，因此被車廠重新評估。

基于區(qū)域（Zonal）的車輛架構(gòu)，根據(jù)大眾集團(tuán)子公司CARIAD的觀點(diǎn)，這種架構(gòu)有望替代數(shù)十個ECU以及長度超過一公里的線束。（圖源：ADI）

第二個關(guān)鍵驅(qū)動力，是車內(nèi)傳感器數(shù)量的爆炸式增長。智能汽車不只是多了攝像頭和雷達(dá)，車身層面的“低速節(jié)點(diǎn)”也在快速增加，例如電動門把手、智能燈光、座椅電機(jī)、熱管理模塊、環(huán)境傳感器、電池子模塊等。這些設(shè)備的數(shù)據(jù)量不大，但數(shù)量極多。繼續(xù)用 LIN 會受限于帶寬（20 Kbps 級別），用 CAN又顯得帶寬不夠用且網(wǎng)絡(luò)碎片化”。10BASE-T1S 提供 10 Mbps 帶寬，并支持多節(jié)點(diǎn)共線，更適合這種“多、小、分散”的設(shè)備形態(tài)。

第三，是整車網(wǎng)絡(luò)向以太網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)議棧遷移的趨勢。車廠近幾年在推進(jìn)一個明確目標(biāo)：減少車內(nèi)協(xié)議種類，逐步統(tǒng)一到以太網(wǎng)/IP體系。因?yàn)橹挥薪y(tǒng)一協(xié)議，才能更好支持 OTA、數(shù)據(jù)集中處理、AI功能和軟件持續(xù)升級。傳統(tǒng) CAN/LIN 本質(zhì)是非 IP 網(wǎng)絡(luò)，需要網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換，增加系統(tǒng)復(fù)雜度。而 10BASE-T1S 天然屬于以太網(wǎng)體系，可以直接融入整車以太網(wǎng)架構(gòu)，讓邊緣節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)更容易被中央計算平臺調(diào)用。這一點(diǎn)對軟件定義汽車尤為關(guān)鍵。

第四，是線束成本與整車減重的現(xiàn)實(shí)壓力。線束是電動汽車中第三重的部件，對車輛續(xù)航里程具有重大影響。高速以太網(wǎng)多采用點(diǎn)對點(diǎn)連接，每增加一個節(jié)點(diǎn)就要增加布線復(fù)雜度。而 10BASE-T1S 支持多點(diǎn)總線（Multi-drop），一對線可以掛多個設(shè)備，能顯著減少線束長度和連接器數(shù)量。對于追求降本增效的主機(jī)廠來說，這種少布線 + 統(tǒng)一協(xié)議的方案具有很強(qiáng)的吸引力。

第五，也是一個容易被忽視的原因：CAN FD 的上限開始顯現(xiàn)。CAN FD 雖然提升了帶寬，但在節(jié)點(diǎn)規(guī)模擴(kuò)大、數(shù)據(jù)復(fù)雜度提升以及統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求下，依然存在擴(kuò)展性和協(xié)議融合的問題。車廠在新平臺規(guī)劃時，往往不會只考慮“能不能用”，而是考慮未來 5–10 年的軟件架構(gòu)演進(jìn)空間。從這個角度看，10BASE-T1S 更符合長期平臺化設(shè)計邏輯。

10BASE-T1S vs傳統(tǒng)總線

與CAN / RS-485 / RS-232等總線相比，10BASE-T1S的優(yōu)勢不僅是參數(shù)替代，在行業(yè)討論中，最常見的誤區(qū)是只盯著“帶寬”做加減法。事實(shí)上，10BASE-T1S 與傳統(tǒng)總線的競爭，本質(zhì)上是以太網(wǎng)生態(tài)對孤島式協(xié)議的體系化替代。

信息來源：Paltek公司

10BASE-T1S 的關(guān)鍵特征是支持多點(diǎn)（Multi-drop）和 PLCA（物理層防沖突機(jī)制），這是其區(qū)別于傳統(tǒng)以太網(wǎng)的重要技術(shù)點(diǎn)。PLCA（物理層沖突避免）是一種防止多點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中物理介質(zhì)上數(shù)據(jù)沖突的機(jī)制。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)多個節(jié)點(diǎn)同時傳輸數(shù)據(jù)時，可能會發(fā)生通信沖突，導(dǎo)致數(shù)據(jù)重傳。PLCA 通過將網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸劃分為多個時隙，并依次給予每個節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臋C(jī)會，從而實(shí)現(xiàn)無沖突的半雙工通信。

與CAN相比，CAN 總線擁有深厚的護(hù)城河：數(shù)十年的魯棒性驗(yàn)證、極低的節(jié)點(diǎn)成本、成熟的功能安全體系（ISO 26262 生態(tài)）以及完美的實(shí)時仲裁機(jī)制。10BASE-T1S 并非在所有場景優(yōu)于 CAN，而是在特定架構(gòu)演進(jìn)下形成優(yōu)勢，當(dāng)汽車從分布式域控轉(zhuǎn)向區(qū)域化架構(gòu)（Zonal）時，維持多套協(xié)議棧（CAN/LIN/FlexRay）的軟件開發(fā)成本，已遠(yuǎn)超硬件本身的成本。10BASE-T1S 提供了原生網(wǎng)絡(luò)安全和統(tǒng)一的 OTA 能力。

長遠(yuǎn)來看，二者將長期共存。在極低成本的簡單控制回路中，CAN 依然是“掃地僧”般的存在；但在需要高頻數(shù)據(jù)交互的邊緣節(jié)點(diǎn)，10BASE-T1S 是通往全以太網(wǎng)架構(gòu)的最后一塊拼圖。

與RS-485相比，在工業(yè)4.0領(lǐng)域，RS-485 雖應(yīng)用極廣，但其痛點(diǎn)已成行業(yè)痼疾：協(xié)議碎片化嚴(yán)重、網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換復(fù)雜、且?guī)缀鯖]有任何原生安全防線。10BASE-T1S 提供了“一桿子插到底”的可能性。傳感器數(shù)據(jù)無需經(jīng)過復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換，即可直達(dá)工業(yè)云平臺。統(tǒng)一使用以太網(wǎng)分析工具，不再需要各種私有的串口調(diào)試器。相比于防御嚴(yán)密的CAN，RS-485 陣地更有可能率先失守。10BASE-T1S 正成為工業(yè)邊緣設(shè)備擺脫“信息孤島”的最佳路徑。

至于RS-232，RS-232 本質(zhì)屬于點(diǎn)對點(diǎn)低速串口通信，在現(xiàn)代工業(yè)與車載系統(tǒng)中已逐步邊緣化，其被以太網(wǎng)替代不是競爭，而是技術(shù)代際的自然更替。

主流芯片廠商，打響軍備賽

目前，幾乎所有主流車載芯片廠商，都在同步推進(jìn)單對以太網(wǎng)（SPE）10BASE-T1S相關(guān)產(chǎn)品與生態(tài)。梳理各家的這些產(chǎn)品，我們發(fā)現(xiàn)這場技術(shù)競賽正分化為三種鮮明的戰(zhàn)略邏輯。

• 第一種是極簡主義，讓以太網(wǎng)像 CAN一樣易用

代表廠商：Microchip、TI

很多邊緣節(jié)點(diǎn)（如傳感器、車燈開關(guān)）的 MCU 性能微弱，甚至根本沒有以太網(wǎng) MAC。為了不讓廠商大動干戈更換主控，MAC-PHY 一體化成為了最受推崇的降門檻方案。

Microchip的LAN8650/1是這一邏輯的典型：這是業(yè)界首批將 MAC 和 PHY 集成在一個封裝內(nèi)的芯片，通過標(biāo)準(zhǔn)的 SPI 接口與 MCU 通信。這意味著原本只能跑 CAN 的低端 MCU，不需要換成昂貴的帶以太網(wǎng)控制器的芯片，加一顆 LAN8650 就能瞬間變身以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)代汽車選它，很大程度上是為了在不徹底更換邊緣端 MCU 生態(tài)的前提下，實(shí)現(xiàn)總線架構(gòu)的平滑遷移。

TI (德州儀器) 的DP83TD555J-Q1，也是一款符合 IEEE802.3cg 10BASE-T1S 和開放聯(lián)盟 (OA) TC10、TC14 標(biāo)準(zhǔn)的串行外設(shè)接口 (SPI) MAC-PHY 以太網(wǎng)收發(fā)器。利用 SPI-MAC 架構(gòu)簡化連接。對于那些追求性價比和快速部署的項(xiàng)目，這種“即插即用”的邏輯是殺手锏。

TI DP83TD555J-Q1系統(tǒng)框圖

此外，TI 還推出了兩款分離式 PMD 收發(fā)器（如 DP83TD530-Q1、DP83TD535-Q1），它們更接近傳統(tǒng) CAN 收發(fā)器的使用方式，采用簡單且經(jīng)濟(jì)高效的 3 針無時鐘接口連接主機(jī)控制器和 PMD 收發(fā)器芯片，讓系統(tǒng)架構(gòu)師可以按需選擇 MAC 和數(shù)字 PHY 方案。

DP83TD535-Q1

• 第二種，架構(gòu)顛覆：徹底“干掉”邊緣 MCU

ADI 并沒有只做標(biāo)準(zhǔn) 10BASE-T1S PHY，而是試圖通過遠(yuǎn)程控制協(xié)議與硬件加速器，把部分邊緣節(jié)點(diǎn)的軟件負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移到中央控制器。

ADI 強(qiáng)力推行的E2B (Ethernet to the Edge Bus) 技術(shù)方案（如 AD330x），其核心邏輯是集中控制。它允許邊緣節(jié)點(diǎn)在“遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)模式”下工作，直接省去了本地微控制器（MCU）。這使得邊緣節(jié)點(diǎn)可移除軟件負(fù)擔(dān)?；谝蕴W(wǎng)的E2B協(xié)議結(jié)合低復(fù)雜度以太網(wǎng)（LCE）硬件加速器，為中央ECU與傳感器或執(zhí)行器之間提供高效通信方式。該方案使OEM能夠?qū)④浖刂萍性趨^(qū)域控制器或中央計算單元，從而減少測試與開發(fā)時間，并最終降低系統(tǒng)成本。ADI的E2B收發(fā)器還支持 IEEE 802.1AS、OPEN Alliance TC10/TC14 的10BASE-T1S 睡眠/喚醒、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)等功能，實(shí)現(xiàn)全車時間同步、節(jié)能模式以及便捷診斷。

• 第三種，系統(tǒng)集成：為區(qū)域架構(gòu)打造“堅(jiān)實(shí)地基”

代表廠商：英飛凌、恩智浦

對于更復(fù)雜的區(qū)域控制架構(gòu)，單純的收發(fā)器是不夠的，需要的是更強(qiáng)大的集成度與安全性。

英飛凌走的是“全棧集成”路線。其 BRIGHTLANE 88Q5152 是一款 9 端口交換機(jī)，直接在內(nèi)部集成了 10BASE-T1S PHY。配合其大名鼎鼎的 AURIX MCU，英飛凌構(gòu)建了一個高算力、高功能安全的防御陣地。

英飛凌的第三代安全汽車以太網(wǎng)交換機(jī)BRIGHTLANE 88Q5152是一款 9 端口交換機(jī)，集成了1000BASE-T1、100BASE-T1 和 10BASE-T1S PHY，完全符合適用的 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。該9端口交換機(jī)內(nèi)置6個PHY接口，其中2個支持雙速率 1000/100BASE-T1，3個支持雙速率 100/10BASE-T1(S)，1個支持 100BASE-T1/TX。該器件非常適用于車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)（IVN）應(yīng)用場景，如高級駕駛輔助系統(tǒng)、區(qū)域控制模塊以及中央網(wǎng)關(guān)。

英飛凌 88Q5152系統(tǒng)框圖

此外，英飛凌還推出了全新車規(guī)10Base-T1S以太網(wǎng)開發(fā)套件，將 10Base-T1S 新規(guī)范所帶來的創(chuàng)新能力，與 AURIX第二代家族強(qiáng)大的多核計算性能相結(jié)合。該方案支持在同一非屏蔽雙絞線上構(gòu)建多點(diǎn)（multidrop）拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，同時繼承 AURIX在靈活性、可擴(kuò)展性以及內(nèi)建功能安全與信息安全支持方面的優(yōu)勢。

英飛凌10Base-T1S以太網(wǎng)開發(fā)套件

恩智浦重點(diǎn)放在了可靠性上。其 TJA1410 嚴(yán)格遵循 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)，支持 ASIL B 等級。對于涉及剎車、轉(zhuǎn)向等安全相關(guān)的邊緣應(yīng)用，這種對功能安全和極致 EMC 性能的堅(jiān)持，是其核心競爭力。

NXP TJA1410

在10BASE-T1S 這場競爭中，安森美押注的是“多點(diǎn)邊緣網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)”，而不是高速車載以太網(wǎng)。安森美的NCN26010更偏向工業(yè)應(yīng)用場景。它強(qiáng)調(diào)多節(jié)點(diǎn) Multi-drop 連接能力，支持在超過 25 米的非屏蔽雙絞線上連接 8 個以上節(jié)點(diǎn)。這一定位直指 RS-485 傳統(tǒng)陣地。與汽車不同，工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵問題是協(xié)議碎片化和網(wǎng)關(guān)復(fù)雜度。安森美的角色更像是推動“現(xiàn)場總線 IP 化”。

NCN26000系統(tǒng)框圖

這是一場關(guān)于汽車底層神經(jīng)末梢的革命。從 Microchip 的極簡集成，到 ADI 的架構(gòu)顛覆，再到英飛凌與恩智浦的系統(tǒng)化重塑，10BASE-T1S 已經(jīng)完成了從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)向產(chǎn)業(yè)共識的跨越。

那么，10BASE-T1S 會終結(jié)汽車總線嗎？

短期內(nèi)，它并非要發(fā)動一場消滅CAN或LIN的閃電戰(zhàn)，而是在區(qū)域架構(gòu)的催化下，進(jìn)行一場溫和而堅(jiān)定的生態(tài)收編。它通過10 Mbps的帶寬紅利、多點(diǎn)總線的成本優(yōu)勢，以及原生支持IP協(xié)議的貴族血統(tǒng)，解決了軟件定義汽車（SDV）時代最頭疼的協(xié)議碎片化難題。

當(dāng)模擬芯片巨頭們集體押注這一賽道時，信號已經(jīng)非常明確：車內(nèi)通信的戰(zhàn)國時代即將結(jié)束，以太網(wǎng)正在完成對整車網(wǎng)絡(luò)的大一統(tǒng)。 對于主機(jī)廠而言，這不僅意味著減少了幾公斤的線束，更意味著從云端到傳感器端，軟件邏輯實(shí)現(xiàn)了真正意義上的同頻呼吸。10BASE-T1S 或許不是帶寬最高的協(xié)議，但它一定是通往未來全棧以太網(wǎng)架構(gòu)中，那塊最不可或缺的一塊拼圖。

*免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個人觀點(diǎn)，半導(dǎo)體行業(yè)觀察轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)一種不同的觀點(diǎn)，不代表半導(dǎo)體行業(yè)觀察對該觀點(diǎn)贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導(dǎo)體行業(yè)觀察。

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