北京車展｜TSPON“光速”上車

智能網聯汽車其實就是四個輪子的“具身智能”，這一觀點已經被行業內越來越多人認可。

現在的智能網聯汽車不僅依賴感知環境、理解指令，更要在瞬息萬變的道路場景中做出自主決策。

但是，隨著傳感器數量和數據量的爆炸式增長，車輛的“神經系統”——底層通信，越來越難以承載海量數據的瞬時交互。每一次傳感器信號的傳輸與中央控制指令的交互，都在逼近硬件的極限邊界。

作為國內時敏通信芯片領域的先鋒力量，芯升半導體跳出了傳統的介質替換思維，以一條融合“TSN（時間敏感網絡）+ PON（無源光網絡）+ 光纖”的路徑，為智能網聯汽車重塑一張自主創新的全光網底座。

01 車載通信架構的 “換底” 時刻

在高階自動駕駛的演進過程中，車載傳感器的分辨率與采樣率正呈指數級攀升。高清環視攝像頭的未壓縮視頻流，通信速率需求已經達到了800Mbps甚至1Gbps 以上；而激光雷達與4D 毫米波雷達產生的三維點云數據，更是將瞬時帶寬需求推向了更大的量級。

面對如此巨大的帶寬壓力，傳統CAN、LIN 總線因物理帶寬上限僅為兆級（LIN 只有幾十kbps），早已無法勝任高速數據傳輸任務。行業轉而采用基于同軸電纜或雙絞線的SerDes點對點直連技術來彌補帶寬缺口。

然而，這種通過增加線束數量與收發節點來擴展帶寬的 “物理堆疊”模式，也引發了其他的系統性挑戰。

首當其沖的是車載高速線束系統的工程挑戰。點對點的無序連接導致車內高頻線束種類繁雜、重量大且柔韌性差。在有限的車身走線空間內，沉重的線束不僅大幅推高了BOM 成本也增加了裝配難度。

更為嚴峻的是電磁干擾風險。隨著汽車邁向800V及更高電壓平臺，碳化硅（SiC）功率器件的高頻開關動作必然產生強烈的電磁輻射（EMI）。在這種高壓、高頻、復雜的電磁環境下，高速電信號在銅纜中傳輸時極易出現信號衰減、串擾等問題，嚴重影響數據傳輸的可靠性。

這些問題在商用車等車身較長的應用場景中表現得尤為突出。中大型商用車的信號傳輸距離可達十幾米，銅纜在長距離、高帶寬與強電磁干擾疊加的環境下，誤碼率會呈指數級上升。

由此可以看出，銅纜物理介質已經不是“打補丁”就能繞過的問題，要繼續往上走，整套架構就需要“換底”。但換底之前，還有一道緊迫的關卡——協議的統一。

02 TSN跨越車載數據流的“十字路口”

要理解為什么協議會成為關卡，就需要明確如今整車架構正在發生的劇變。事實上，車載數據流天然存在的雙重矛盾需求。

一方面，高清視頻流、激光雷達與4D毫米波雷達點云等感知數據，對網絡帶寬提出了 Gbps級的要求；另一方面，剎車、轉向、動力控制等關乎行車安全的硬實時指令，對網絡的微秒級抖動、零丟包率有著不可妥協的確定性要求。

在傳統分布式ECU架構下，這兩類特性迥異的數據通過不同總線分別傳輸，互不干擾。但在中央計算架構下，所有感知數據與控制指令必須統一匯聚至中央SoC進行融合處理，這就要求底層網絡必須能夠在同一物理鏈路上同時承載大帶寬、非實時流量、高確定性實時流量。

傳統的標準以太網采用的是CSMA/CD（載波偵聽多路訪問 / 沖突檢測）機制，這種方式一旦出現數據擁塞，便無法保證控制指令的到達時間。

然而，TSN（時間敏感網絡）協議族的引入，正是通過全局高精度時鐘同步、流量調度（如 IEEE 802.1Qbv時間感知整形）、幀搶占（Qbu）等微架構層面的硬件機制，讓異構的多業務數據能夠在同一張共性網絡中實現實時、可靠、無阻塞調度。

基于這一關鍵技術升級的節點上，芯升半導體率先完成了底層核心技術的閉環，推出了SV3111車規級11口以太網TSN交換芯片。

SV3111的各項核心指標達到了國際一線水平。該芯片內部集成了100BASE-T1、1000BASE-T1、100BASE-TX 以及高速的xMII、SGMII/2500Base-X、PCIe 3.0 等豐富的端口組合，最高交換帶寬可達33Gbps。

具體看，該芯片不僅支持IEEE 802.1AS-2020、Qav/Qbv/Qat、CB、Qci等全棧TSN協議的硬件加速引擎，還內嵌了高性能RISC-V 架構的CPU，通過QSPI高速外設接口支持車輛安全快速啟動。

03 從“光以太”到“TSPON”融合

當TSN協議從邏輯層面解決了“實時與大帶寬”的共存挑戰后，突破物理介質的天花板就成了最后一塊拼圖。

“光纖上車”因其天然物理特性，被業界認為是替代銅纜的新解法。光信號完全免疫車內的高壓電磁干擾（EMC），線徑極細且重量極輕，單通道帶寬可輕松向10G、25G乃至50G平滑演進，長距離傳輸毫無衰減壓力。

其實，在全光網絡的底層架構路線上，半導體行業曾有兩條候選路徑：：一條是直接照搬 IT 行業成熟的“光以太網”，另一條是引入電信領域常見的PON（無源光網絡），并針對車載場景重塑。

但是這兩條路都有缺陷。光以太網的問題出在成本。其沿用傳統的點對點（P2P）連接，車內部署的十幾個攝像頭、多塊屏幕及雷達傳感器，每一條鏈路兩端都需要配備獨立的光收發模塊。對于成本極度敏感的汽車行業，這種架構的BOM 遠超整車廠的可接受范圍。

反而，PON在成本結構上具備天然優勢。其采用點到多點（P2MP）的樹型拓撲——一枚 OLT（光線路終端）芯片部署于中央計算節點，引出一根主干光纖后，僅通過純物理的無源分光器（Splitter），即可連接分布在車身各處的多個ONU（光網絡單元）終端芯片，覆蓋車內攝像頭、顯示屏、雷達等各類外設。相比光以太，這種架構可將全車光模塊與有源器件的使用量削減70%以上，讓整車網絡成本與線束復雜度都大幅下降。

但是， PON原生上不了車。

PON脫胎于民用光纖入戶場景，天然存在毫秒級的網絡抖動，無法滿足車載控制指令微秒級的響應要求。這意味著，PON雖然在成本結構上有優勢，但在確定性上，反而比電信號以太網還要差。

然而，芯升半導體的破局點，正在PON的短板上把TSN調度協議，在MAC（介質訪問控制）層直接集成到PON的光通信底層機制中，由此首創了車規級TSPON 技術。

芯升半導體推出的SV37XX車規級TSPON芯片，正是這一架構的集大成者。

作為一款高度集成的SoC，SV37XX內部包含OLT/ONU核心數據通路處理模塊，還集成了接口協議轉換引擎，能在芯片底層直接捕獲高速的 MIPI、(e)DP 視頻流，以及以太網、PCIe 乃至低速的CAN、SPI 等異構協議，將其統一封裝進入XGSPON（10G 帶寬）的光鏈路中進行時分復用傳輸。

憑借硬件級的TSN 調度融合，SV37XX 將整個光網絡的系統級時鐘同步精度極限壓縮到了20ns，端到端的實時傳輸時延低至20us，并支持車載環境150ms內冷啟動上線。

在這套TSPON搭建的全光底座上，高帶寬的智駕視頻流與低時延的底盤線控指令，能在同一根光纖里實現無阻塞協同。

04 下一個“分水嶺”

從全球半導體產業博弈的視角來看，車載底層網絡芯片長期是中國汽車工業的核心短板。在這個市場規模數十億元，且正持續爆發式增長的細分領域中，本土化率卻常年不到1%，產業命脈被幾家國際老牌半導體巨頭牢牢掌控。

但危機之中也孕育著時代變局。中國新能源汽車在三電技術、智能化平臺等領域已確立系統性全球領先優勢。出于構建安全可控的多元化供應鏈，以及在未來物理AI競爭中打造底層硬件差異化壁壘的雙重戰略考量。

中國整車企業，正牽引國內半導體企業開展底層核心技術的全棧式重構。

也正是這股來自整車端的強大牽引力，讓芯升半導體這樣的國產車規芯片企業獲得了從跟隨者轉變為下一代通信架構定義者的歷史機遇。

芯升半導體負責人判斷，很快將迎來車載底層電子電氣架構演進的關鍵“分水嶺”。這一判斷已在頭部整車企業、光纖線束廠商、車規級光連接器及光模塊供應商等全產業鏈環節逐步形成共識。

在這一節點之前，行業將處于局部痛點場景驗證、車規級工程工藝打磨、光電協同生態構建的關鍵積蓄期。一旦越過這一節點，伴隨核心光電芯片工藝的成熟與量產路試的閉環，新一代汽車電子電氣架構的頂層設計，將加速轉向全光網絡底座。

在算力與數據的光速博弈中，本土半導體產業正憑借原生架構的顛覆式創新，讓一張真正屬于中國智能網聯汽車的“全光網底座”，加速落成！