选择千兆以太网控制器IC

如果您使用过谷歌或亚马逊的服务，那么您已经利用了一个或多个数据中心。我们每天购买的产品依赖于制造资产之间的连通性，而如果没有WiFi、光纤和铜线，您办公室里的计算机就无法相互连接。以太网是现代局域网的骨干，而且不会很快消失。从事以太网产品设计的设计师需要了解组件选项的景观。

如果您正在设计用于千兆速度运行的产品，您将需要比较支持网络设备的众多组件选项。您的PHY层负责与光纤或铜线接口，但运行整个系统的组件是千兆以太网控制器IC。这个关键组件提供了中央处理器与您的物理层之间的接口，您需要为下一个应用选择合适的IC。

千兆以太网控制器IC规格

如果您在这些中等速度下工作，例如1 GbE或10 GbE，您将需要选择一个能够与PHY和上游处理器接口的千兆以太网控制器IC。市场上有各种各样的处理器，而并非所有这些处理器都包含集成的以太网子系统。一些高价值的FPGA将包括一个集成的以太网子系统，能够在单芯片上以100 Gbit/s或更快的速度运行，尽管这样做的成本为数千美元。这类控制器通常用于机架安装或背板单元，用于光纤以太网。光纤电缆是这些超高速应用的关键媒介。

如果您正在设计一个中等范围的解决方案，您仍然可以通过双绞铜线传输数据。请注意，尽管铜线仍然适用于有限距离的10 GbE，但在较长链路中（例如，SerDes通道）通常需要通道预补偿和均衡。以太网能力产品中控制器IC的位置类似于下图所示：

以太网控制器和子系统架构。

在这里，控制器提供了所有上游组件、PHY层和任何外围设备之间的接口。当控制器具有集成的PHY层接口时，可能在控制器输出处包括磁性终端。当您在权衡组件选项时，注意以下规格：

• 可用数据速率：如果你查看数据表，你会看到多个数据速率。GbE规格在某种程度上是向后兼容的，即它们在必要时支持较低速度。
• 接口数量：你的控制器只能支持有限数量的接口。典型的、价格适中的控制器可以支持2-6个PHY层或SerDes通道。
• 集成组件：不同的控制器IC将提供不同级别的集成。一些IC会集成磁性组件、一个或多个PHY/SerDes接口、MAC或其他组件/功能。
• 外设访问：控制器通常通过高速接口（例如，PCIe）连接到某个上游处理器或子系统，但还有其他连接选项。I2C、GPIO和SPI接口在千兆以太网控制器IC中很常见。

集成PHY的1 GbE和10 GbE控制器IC

下面显示的组件只是以太网兼容设备中更大生态系统的一部分。随着成本的增加，可用的功能、接口和最大数据速率也会增加。

Microchip, KSZ9893RNXI

Microchip的KSZ9893RNXI千兆以太网交换机IC包括两个端口，集成了10/100/1000BASE-T PHYs，以及一个带有10/100/1000以太网MAC的端口。这款IC非常适合包括独立以太网交换机、WiFi接入点、工业控制和宽带调制解调器在内的一系列应用。集成的控制寄存器可以通过I2C、SPI或MIIM访问。片上终止电阻和差分对的内部偏置减少了组件数量和功耗。

对于注重功耗的设计师，这款IC包括了电源管理功能，其中时钟被关闭并且交换机可以进入睡眠模式。如果你正在为千兆以太网网络设计交换机或路由器，那么这个组件是一个极佳的选择。将PHY接口集成到这个组件中也为其他功能和组件节省了板上空间。

KSZ9893RNXI以太网交换机的方框图。来自KSZ9893RNXI数据表。

Intel, NHI350AM4 S LJ3Z

Intel的NHI350AM4 S LJ3Z千兆以太网控制器提供1 GbE，价格较高，但它包括四个集成的1 GbE PHY和四个集成的1 GbE SerDes通道，用于长距离链接。该组件通过PCIe 2.0（5 Gbps）和1000BASE-KX接口接收数据，用于刀片服务器背板连接。这个组件专门设计用于在办公室、工业或数据中心环境中通过铜缆提供1 GbE，同时降低功耗。

NHI350AM4 S LJ3Z千兆以太网控制器IC。

Intel, 82599

在成本谱系的高端，Intel的82599系列千兆以太网控制器从典型的路由器/交换机应用转向机架安装应用空间。82599系列10 GbE控制器包括三个版本：

• 82599EB： 为PCIe 2.0、XAUI、KX、KX4、BX、BX4和CX4接口设计（双端口）。
• 82599ES： 为刀片实现的串行接口（双端口）。
• 82599EN： 为刀片实现的串行SFI接口（单端口）。

下面的图片显示了82599系列IC的接口图。如图所示，该组件包括多个I/O，并支持多达4个MAUI接口。这个组件通常会通过背板连接到下游的10 GbE交换机，或者通过集成的MAUI PHYs直接连接到10 GbE网络。

82599千兆以太网控制器IC中的主机接口图和I/O端口。来自82599数据手册。

您的新网络产品将需要包括许多超出千兆以太网控制器IC的组件。您可以通过在Octopart上搜索找到您需要的其他高速以太网组件。

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