기가비트 이더넷 컨트롤러 IC 선택하기

Google이나 Amazon 서비스를 사용한 적이 있다면, 하나 이상의 데이터 센터를 이용한 셈입니다. 우리가 매일 구매하는 제품들은 제조 자산 간의 연결성에 의존하며, 사무실의 컴퓨터들도 WiFi, 광섬유, 구리 없이는 서로 연결되지 않습니다. 이더넷은 현대 LAN의 기반이며, 당분간 사라지지 않을 것입니다. 이더넷 기능을 갖춘 제품을 작업하는 디자이너들은 구성 요소 옵션의 풍경을 탐색해야 할 것입니다.

기가비트 속도에서 작동하는 제품을 설계하고 있다면, 네트워킹 장비를 지원하는 다양한 구성 요소 옵션을 비교해야 할 것입니다. PHY 레이어는 광섬유나 구리와의 인터페이스를 담당하지만, 전체를 제어하는 구성 요소는 기가비트 이더넷 컨트롤러 IC입니다. 이 중요한 구성 요소는 중앙 프로세서와 물리적 레이어 사이의 인터페이스를 제공하며, 다음 애플리케이션에 적합한 IC를 선택해야 합니다.

기가비트 이더넷 컨트롤러 IC 사양

1 GbE나 10 GbE와 같은 중간 속도에서 작업하고 있다면, PHY와 상위 프로세서와 인터페이스할 수 있는 기가비트 이더넷 컨트롤러 IC를 선택해야 합니다. 시장에는 다양한 프로세서가 있으며, 이들 모두에 통합된 이더넷 서브시스템이 포함되어 있는 것은 아닙니다. 일부 고가의 FPGA는 단일 칩에서 100 Gbit/s 이상으로 실행할 수 있는 통합된 이더넷 서브시스템을 포함할 수 있지만, 수천 달러의 비용이 듭니다. 이러한 유형의 컨트롤러는 일반적으로 광섬유를 통한 이더넷을 위한 랙 마운트 또는 백플레인 유닛에서 사용됩니다. 광섬유 케이블은 이러한 초고속 애플리케이션에 있어 중요한 매체입니다.

중간 범위 솔루션을 설계하고 있다면, 여전히 꼬인 쌍 구리를 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 구리는 제한된 거리에서 10 GbE에 여전히 적합하지만, 보통 더 긴 링크(예: SerDes 채널)에서는 채널 사전 보상 및 등화가 필요합니다. 이더넷 기능을 갖춘 제품 내의 컨트롤러 IC의 위치는 아래와 같이 나타납니다:

이더넷 컨트롤러 및 서브시스템 아키텍처.

여기서, 컨트롤러는 모든 상위 구성 요소, PHY 레이어 및 모든 주변 장치 사이의 인터페이스를 제공합니다. 컨트롤러에 통합된 PHY 레이어 인터페이스가 있을 때 컨트롤러 출력에 자기 종단이 포함될 수 있습니다. 구성 요소 옵션을 고려할 때 다음 사양에 주의를 기울이십시오:

• 사용 가능한 데이터 속도: 데이터 시트를 살펴보면 여러 데이터 속도를 볼 수 있습니다. GbE 사양은 다소 하위 호환 가능하며, 필요할 때 낮은 속도를 지원합니다.
• 인터페이스 수: 컨트롤러는 제한된 수의 인터페이스만을 지원할 수 있습니다. 일반적으로 가격이 적당한 컨트롤러는 2-6개의 PHY 레이어 또는 SerDes 채널을 지원할 수 있습니다.
• 통합된 구성 요소: 다른 컨트롤러 IC는 다른 수준의 통합을 제공합니다. 일부 IC는 자기 커플러, 하나 이상의 PHY/SerDes 인터페이스, MAC 또는 기타 구성 요소/기능을 통합합니다.
• 주변 장치 접근성: 컨트롤러는 일반적으로 고속 인터페이스(예: PCIe)를 통해 상위 프로세서 또는 서브시스템에 연결되지만, 다른 연결 옵션도 있습니다. I2C, GPIO, SPI 인터페이스는 기가비트 이더넷 컨트롤러 IC에서 흔히 볼 수 있습니다.

통합 PHY를 가진 1 GbE 및 10 GbE 컨트롤러 IC

아래에 표시된 구성 요소는 이더넷 기능을 갖춘 장치의 더 큰 생태계의 일부에 불과합니다. 비용이 증가함에 따라 사용 가능한 기능, 인터페이스 및 최대 데이터 속도도 증가할 것입니다.

Microchip, KSZ9893RNXI

Microchip의 KSZ9893RNXI 기가비트 이더넷 스위치 IC는 통합된 10/100/1000BASE-T PHY를 가진 두 포트와 10/100/1000 이더넷 MAC을 가진 한 포트를 포함합니다. 이 특정 IC는 독립형 이더넷 스위치, WiFi 액세스 포인트, 산업 제어, 광대역 모뎀 등 다양한 애플리케이션에 이상적입니다. 통합 제어 레지스터는 I2C, SPI 또는 MIIM을 통해 접근할 수 있습니다. 칩 내 종단 저항 및 차동 쌍을 위한 내부 바이어스는 구성 요소 수와 전력 소비를 줄입니다.

전력을 의식하는 디자이너를 위해, 이 IC는 클록이 꺼지고 스위치가 슬립 모드로 들어갈 수 있는 전력 관리 기능을 포함합니다. 기가비트 이더넷 네트워크를 위한 스위치나 라우터를 설계하는 경우, 이 구성 요소는 탁월한 선택입니다. 이 구성 요소에 PHY 인터페이스를 통합함으로써 다른 기능 및 구성 요소를 위한 보드 공간도 절약됩니다.

KSZ9893RNXI 이더넷 스위치의 블록 다이어그램. KSZ9893RNXI 데이터시트에서.

Intel, NHI350AM4 S LJ3Z

Intel의 NHI350AM4 S LJ3Z 기가비트 이더넷 컨트롤러는 더 높은 가격대에서 1 GbE를 제공하지만, 통합된 네 개의 1 GbE PHY와 장거리 링크를 위한 네 개의 통합된 1 GbE SerDes 채널을 포함합니다. 이 구성 요소는 PCIe 2.0(5 Gbps) 및 블레이드 서버 백플레인 연결을 위한 1000BASE-KX 인터페이스를 통해 데이터를 수신합니다. 이 구성 요소는 사무실, 산업 또는 데이터 센터 환경에서 구리를 통한 1 GbE를 저전력으로 제공하도록 특별히 설계되었습니다.

NHI350AM4 S LJ3Z 기가비트 이더넷 컨트롤러 IC.

Intel, 82599

비용 스펙트럼의 상위에 있는 Intel의 82599 기가비트 이더넷 컨트롤러 제품군은 전형적인 라우터/스위치 애플리케이션에서 벗어나 랙 마운트 애플리케이션 공간으로 이동합니다. 10 GbE 컨트롤러인 82599 제품군은 세 가지 버전을 포함합니다:

• 82599EB: PCIe 2.0, XAUI, KX, KX4, BX, BX4, CX4 인터페이스용으로 설계됨 (듀얼 포트).
• 82599ES: 블레이드 구현을 위한 직렬 인터페이스 (듀얼 포트).
• 82599EN: 블레이드 구현을 위한 직렬 SFI 인터페이스 (싱글 포트).

아래 이미지는 82599 IC 제품군의 인터페이스 다이어그램을 보여줍니다. 다이어그램에서 볼 수 있듯이, 이 구성요소는 여러 I/O를 포함하며 최대 4개의 MAUI 인터페이스를 지원합니다. 이 구성요소는 일반적으로 백플레인을 통해 하류 10 GbE 스위치에 연결되거나 통합된 MAUI PHY를 통해 직접 10 GbE 네트워크에 연결됩니다.

82599 기가비트 이더넷 컨트롤러 IC의 호스트 인터페이스 다이어그램 및 I/O 포트. 82599 데이터시트에서 발췌.

새로운 네트워킹 제품에는 기가비트 이더넷 컨트롤러 IC 이상의 많은 구성요소가 필요할 것입니다. 고속 이더넷에 필요한 다른 구성요소를 Octopart에서 검색하여 찾을 수 있습니다.

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