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学习资料常见 PHY芯片 品牌 介绍2008-01-07 11:39目前市场上百兆交换机是一个非常成熟的产品，各个芯片公司对自己的产品都进行了多次的优化和精简。总的来说规格和性能方面都能满足作为2层傻瓜型交换机的应用。一些主要的技术指标也基本相同。所有公司的芯片都可以支持10/100M自适应；全线速交换；支持线序交叉功能。下面我们将深入分析目前市场上采用的百兆交换机方案：1Realtek 公司Realtek 公司相信大家比较熟悉，市场上百兆网卡大多采用他们公司8139芯片。作为一个网络低端市场的芯片供应商16口和24口百兆交换机也是他们主推的产品。 Realtek公司百兆交换机方案的芯片型号为： RTL8316 + RTL8208;24口 RTL8324 + RTL8208。Realtek公司采用的是MAC（媒介控制芯片）与 PHY（物理层芯片）相分离的架构。RTL8316和RTL8324是MAC（媒介控制芯片），RTL8208是8口的PHY（物理层芯片）。 RTL8316 集成4 M 位DRAM缓存用于数据包存储转发；RTL8324集成4 M 位缓存。这个缓存的大小对于交换机处理数据的能力有着很大的影响！RTL8316和RTL8324 MAC地址表的深度为8K！2ICPlus公司ICPlus公司也是台湾一家有着多年历史的网络芯片生产商。ICPlus公司百兆交换机方案的芯片型号为：IP1726 + IP108。同样ICPlus公司也采用MAC（媒介控制芯片）与 PHY（物理层芯片）相分离的架构。IP1726是MAC（媒介控制芯片），IP108是8口的PHY（物理层芯片）。IP1726集成1.5 M 位缓存用于数据包存储转发。IP1726 MAC地址表的深度为4K！3Admtek公司Admtek公司今年已经被德国英飞凌公司收购，实际上应该是德国公司。Admtek公司百兆交换机方案的芯片型号为：ADM6926 + ADM7008。同样Admtek公司也采用MAC（媒介控制芯片）与 PHY（物理层芯片）相分离的架构。ADM6926是MAC（媒介控制芯片），ADM7008是8口的PHY（物理层芯片）。ADM6926集成4 M 位DRAM缓存用于数据包存储转发。ADM6926 MAC地址表的深度为4K！4Broadcom公司Broadcom公司是数据通讯芯片行业无论在技术还是在市场上都处于主导和领先地位的公司美国公司。2层傻瓜型交换机芯片只是其Robo Switch产品线中的一小部分。作为领导者Broadcom公司在几年前率先将MAC与PHY集成在同一颗芯片当中。其芯片的网络兼容性，稳定性是其他公司需要无法企及的。Broadcom公司百兆交换机方案的芯片型号为：AC526（16口），AC524（24口）。AC526/524集成4 M 位缓存用于数据包存储转发。AC526/524 MAC地址表的深度为4K！通过以上的比较，各个公司的产品规格参数基本相同。作为在市场上销售多年的产品，其品质50%取决于芯片方案的选择，50%取决于不同交换机品牌生产厂家的设计，采购和生产的控制能力。目前最终用户在选择交换机时可以结合以上两个方面进行选择。以下是目前常用的网卡控制芯片。1、Realtek 8201BL：是一种常见的主板集成网络芯片（又称为PHY网络芯片）。PHY芯片是指将网络控制芯片的运算部分交由处理器或南桥芯片处理，以简化线路设计，从而降低成本。2、Realtek 8139C/D：是目前使用最多的网卡之一。8139D主要增加了电源管理功能，其他则基本上与8139C芯片无异。该芯片支持10M/100Mbps。3、lntel Pro/100VE：lntel公司的入门级网络芯片。4、nForce MCP NVIDIA/3Com：nForce2内置了两组网络芯片功能，Realtek 8210BL PHY网络芯片和Broabcom AC101L PHY网络芯片。5、3Com 905C：C支持10/100Mbps速度。6、SiS900：原本是单一的网络控制芯片，但现在已经集成到南桥芯片中。支持100Mbps。以太网Switch和PHY芯片产商名录及产品列表 2008年，以太网器件市场年销售额已经超过了20亿美元。然而伴随着全球性的经济衰退，2009年的销售额又萎缩至20亿美金以下。预计该市场会在2011年复苏并持续增长，至2013年增至30亿美金。这种总体增长下，有一些大的趋势和重要的厂商。主要的趋势包括低成本FE、GE的SMB/SOHO switch，数据中心的10GbE部署，承载以太网（Carrier Ethernet）的switch。SMB/SOHO向高集成度和低功耗转换。领先的SMB/SOHO芯片供应商包括Broadcom, Marvell, Realtek,和Vitesse。数据中心包括服务器和存储资源。虚拟化使得这些资源实现共享并增加了服务器的利用率。这要求更大的I/O带宽，导致了10GE服务器和交换机端口的增加。10GE同样是汇聚存储和数据中心的长期方案。为更好地支持数据中心应用，IEEE针对以太网增强了lossless操作和QoS。此外，刚完成的FCoE协议定义了FC存储数据通过以太网通道的传输。然而10GE市场的缓慢发展导致了一些厂商退出。交换机市场上，Fujitsu已经停止了产品研发和新产品设计。在2009年，Marvell加入了同Broadcom和Fulcrum在10GE Switch上的战局。除了Switch，本文还涵盖了10GE的光口、铜口和背板PHY的设计。大部分的OEM厂商都选用了SFP+光模块，用于多端口的10GE线卡。SFP+还定义了Direct Attached Cable应用，提供了数据中心中低成本的机架互联方案。OEM厂商也在寻求10GBase-LRM方案用于减少光模块价格，但是部署了该技术的产品还很少。光口PHY的主要产商包括：NetLogic, AppliedMicro, Broadcom, ClariPhy, Cortina, Phyworks以及Vitesse。当中一些产商还更改规格至10GE的背板应用，并且已经被一些大的OEM所采用，例如HP。显然，有太多的厂商都分享着10GE的蛋糕，整合和收购是不可避免的。因为高功耗和高成本，10GBase-T PHY的出货量一直很少。但是大部分OEM都预期其出货量会比光口多。10GBase-T的各路厂商中，Teranetics是第一家推出功耗低于6W芯片的。2010年的竞赛围绕低于4W的10GBase-T和Energy Efficient Ethernet (EEE)特性的推出而展开。其他厂商包括：Aquantia, Broadcom, Plato Networks, Solarflare以及一些宣布会推出此类产品的厂商。IEEE 802.3ba工作组致力于正在忙于定义比10Gbps更快的40Gbps和100Gbps以太网物理层标准。2009年底，这些标准取得了重大的突破。NetLogic发布了PHY方案，可以和Xilinx和Altera的FPGA配合使用。承载以太网CE代表了另外一个10G以太网Switch和PHY的增长点。承载系统的以太网交换机需求关注不同于企业级的交换机。甚至对于不同的CE应用，接入系统的需求都不同于边缘系统，一些厂商增强了企业级的Switch芯片来满足CE的需求。另外，数个厂商同样致力于研发优化CE应用的Switch。包括Centec, Ethernity, Tpack, Vitesse, Xelerated以及行业领导者Marvell和Broadcom。在数据中心，大型企业，MAN/WAN，switch fabric都需要来满足高扩展性、可用性和性能需求。 Dune Networks这家初创公司（已经被Broadcom收购）是switch fabric芯片的领导者。2009年，Broadcom推出了几款switch fabric芯片，并宣称提供一些独一无二的特性。拥有两个switch fabric的选择，更多的OEM厂商可以从ASIC中抽身到商用芯片上。 附录一 以太网Switch和PHY芯片产商名录及产品列表AMCC 10Gbps PHY chips QT2022 QT2025 QT2225AquantiaPHY products AQ1002 AQ1103 AQ1202 AQ1401NetLogicPHY chips AEL1010 AEL2005 AEL2020 NLP1042 NLP2042SFI/XFI retimer devices AEL2003 AEL2006 NLP2342Backplane transceivers AEL3005 AEL3020 NLP3042Plato 10GBase-T PHY PLT4001Realtek GbE switch chips RTL8366 RTL8368 RTL8377M RTL8389MSolarflare PHYs SFT9001 SFT9002Teranetics PHYs TN2022 TN2020Tpack TPX devices TPX3103 TPX4004Broadcom StrataXGS 4 switch BCM56224 BCM56226 BCM56524 BCM56624 BCM56626 BCM56820 BCM56720SMB switch chips BCM53115 BCM53118 BCM53313 BCM53314 BCM53718XGS core fabric BCM8823x BCM8813010Gbpstransceivers BCM8705 BCM8706 BCM8727 BCM8071 BCM8073 BCM8481 BCM84812Centec Switch chip CTC6048 Fulcrum Switch chips FM4103 FM4104 FM4112 FM4208 FM4212 FM4224 FM4410Marvell Prestera-DX enterprise products DX247 DX249 DX273 DX285 DX4100Prestera-CX products CX8248 CX8234 CX8223 CX8224SOHO switch chips E6123 E6161 E6165Dune Petra devices P130 P220 P230 P330Vitesse GbE switch chips G-RocX VSC7501 SparX-G5e VSC7395 SparX-G8e VSC7398 SparX-G16 VSC7389 SparX-G24 VSC7390 SparX-II VSC7401 SparX-II VSC7405 E-StaX-34 VSC740710GbE PHYs VSC8238 VSC8242 VSC8486Xelerated Switch chips AX310 AX340Ethernity ENET devices ENET3x00 ENET4x00参看Linley Group附录二 英文原文The Ethernet component market in 2008 had annual revenue greater than $2 billion. With the global recession of 2009, however, we project the market will shrink to less than $2 billion. We expect the Ethernet market to recover in 2011 and continue to grow to $3 billion by 2013. In this report, we break down this growth for switches and PHYs for different data rates. We also break down the market share for each of the major vendors of switches and PHYs.Beneath this overall growth, there are significant trends and key players. The major trends include gradual conversion of low-cost SMB/SOHO switches from Fast Ethernet (FE) to Gigabit Ethernet (GbE), deployment of 10G Ethernet (10GbE) in data centers, and growth in Carrier Ethernet switches. The SMB/SOHO transition is creating products that have high integration and low power dissipation. The leading chip vendors for SMB/SOHO products are Broadcom, Marvell, Realtek, and Vitesse. We examine the strategies, current products, and future plans for each of these vendors.Data centers are consolidating both servers and storage resources. Virtualization allows these resources to be shared and increases server utilization. This increase requires greater I/O bandwidth and thus drives the need for 10GbE server and switch ports. 10G Ethernet is also the long term solution for converging the storage and data networks. To better support data-center applications, the IEEE is enhancing Ethernet for lossless operation and improved QoS. In addition, the recently finalized Fibre Channel over Ethernet (FCoE) standard defines the transmission of storage traffic over an Ethernet channel.The merchant market for 10GbE, however, has been slow to develop, resulting in several casualties. In the switch market, Fujitsu has discontinued product development and is not pursuing new designs. In 2009, Marvell joined Broadcom and Fulcrum as a 10GbE switch silicon vendor. We analyze the products from these vendors on the merits of each product for different applications.In addition to switches, this report covers 10GbE PHYs designed for optical media, copper media, and backplanes. Most OEMs are adopting SFP+ optical modules, which enable multiport 10GbE line cards. SFP+ also defines a direct-attach option that provides a low-cost solution for connecting racks in a data center. OEMs are also looking at 10GBase-LRM to reduce the cost of optical modules, but deployments of this technology continue to be small.The leading players for optical PHYs include AppliedMicro, Broadcom, ClariPhy, Cortina, NetLogic, Phyworks, and Vitesse. Several of these vendors modify their optical PHYs for 10GbE backplanes, which are already being adopted by major OEMs such as HP. Clearly, there are too many vendors chasing this market; consolidation is inevitable.Owing to high power dissipation and cost, the volume for 10GbE-overcopper (10GBase-T) PHYs has been small, but most OEMs expect these PHYs to eventually ship in greater volumes than their optical counterparts.Among the several vendors targeting 10GBase-T PHYs, Teranetics was the first to deliver a production-ready device that consumes less than 6W. For 2010, the race is on to produce a sub-4W 10GBase-T PHY and integrate Energy Efficient Ethernet (EEE) features. Other vendors in this category include Aquantia, Broadcom, Plato Networks, Solarflare, and a couple of vendors yet to announce products.Beyond 10Gbps, the IEEE 802.3ba working group is defining physical layer standards for Ethernet at 40Gbps and 100Gbps. These standards have progressed sufficiently to enable sampling of silicon products by the end of 2009. The initial products include FPGAs from Xilinx and Altera as well as PHYs from NetLogic.Carrier Ethernet (CE) represents another growth area for vendors of Ethernet switches and PHYs. The requirements of Ethernet switches for carrier systems differ from those of enterprise switches. Even among CE applications, products for access systems have different requirements than those for edge systems. Some vendors are enhancing their existing enterprise-focused switch chips to meet CE requirements. Additionally, several vendors are either sampling or developing switch chips optimized for CE applications. These vendors include Centec, Ethernity, Tpack, Vitesse, and Xelerated in addition to market leaders Marvell and Broadcom.Within the data center, large enterprise, and metro/wide-area networks, switch fabrics are needed to meet high-end scalability, availability, and performance requirements. Dune Networks is the leading supplier of switch-fabric chips, outlasting the early group of startups. In 2009, Broadcom significantly updated its switch-fabric chips, which now offer several unique features. With two choices of excellent switch fabrics, more OEMs may be enticed to move from ASICs to merchant silicon. To help with this transition, we offer an independent comparison of these fabrics.For each of these marketsSMB/SOHO, enterprise, data center, and Carrier Ethernetthis report provides technical background, typical systems, and market trends. The report analyzes the vendors and their products for these markets. Finally, we compare products in each category and provide guidance on the best product for different applications.=PHY指物理层，OSI的最底层。一般指与外部信号接口的芯片。以太网PHY芯片 网络中最基础的部件是什么?不是交换机也不是路由器，而是小小的不起眼但又无处不在的网卡。如果在5年前，或许网卡与您无关，但在如今这网络的时代，无论是上网冲浪还是联网玩游戏，都离不开网卡，更何况，就算您不食人间烟火，多数主板上也会为您集成一块板载网卡。所以，对于想迈入网络之门的读者而言，先认识网卡，会让您在进行各种网络应用时更得心应手。一、网卡的主要特点 网卡(Network Interface Card，简称NIC)，也称网络适配器，是电脑与局域网相互连接的设备。无论是普通电脑还是高端服务器，只要连接到局域网，就都需要安装一块网卡。如果有必要，一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。电脑之间在进行相互通讯时，数据不是以流而是以帧的方式进行传输的。我们可以把帧看做是一种数据包，在数据包中不仅包含有数据信息，而且还包含有数据的发送地、接收地信息和数据的校验信息。一块网卡包括OSI模型的两个层物理层和数据链路层。物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。网卡的功能主要有两个:一是将电脑的数据封装为帧，并通过网线(对无线网络来说就是电磁波)将数据发送到网络上去;二是接收网络上其它设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在的电脑中。网卡能接收所有在网络上传输的信号，但正常情况下只接受发送到该电脑的帧和广播帧，将其余的帧丢弃。然后，传送到系统CPU做进一步处理。当电脑发送数据时，网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。接收系统通知电脑消息是否完整地到达，如果出现问题，将要求对方重新发送。二、图解网卡 以最常见的PCI接口的网卡为例，一块网卡主要由PCB线路板、主芯片、数据汞、金手指(总线插槽接口)、BOOTROM、EEPROM、晶振、RJ45接口、指示灯、固定片等等，以及一些二极管、电阻电容等组成。下面我们就来分别了解一下其中主要部件。主芯片 网卡的主控制芯片是网卡的核心元件，一块网卡性能的好坏和功能的强弱多寡，主要就是看这块芯片的质量。以常见的Realtek公司推出的RTL8139C 和RTL8139D为例，二者首先在封装上略有不同，前者是128pin QFP/LQFP而后者为100pin，其次在搭配的EEPROM上，8139C比后者多出了对93c56的支持，而8139D是93C46。但是在功能方面，8139D更强一些，它多提供了对PCI Multi-function和PCI-bridge I/F的支持，PCI Multi-function允许把RTL8139D芯片和其他的功能芯片(如硬件调制解调芯片)设计在同块PCB板上协同工作来做成不同种类的多功能卡，在其中8139起的作用是辨别LAN信号还是PCI总线信号的作用;8139D还增强了电源管理功能。如果按网卡主芯片的速度来划分，常见的10/100M自适应网卡芯片有Realtek 8139系列/810X系列、VIA VT610*系列、Intel 82550PM/82559系列、Broadcom 44xx系列、3COM 3C920系列、Davicom DM9102、Mxic MX98715等等。常见的10/100/1000M自适应网卡芯片有Intel的8254*系列，Broadcom的BCM57*系列，Marvell的 88E8001/88E8053/88E806*系列，Realtek的RTL8169S-32/64、RTL8110S-32/64(LOM)、 RTL8169SB、RTL8110SB(LOM)、RTL8168(PCI Express)、RTL8111(LOM、PCI Express)系列，VIA的VT612*系列等等。Marvell的88E8001千兆芯片 需要说明的是网卡芯片也有“软硬”之分，特别是对与主板板载(LOM)的网卡芯片来说更是如此，这是怎么回事呢?大家知道，以太网接口可分为协议层和物理层。协议层是由一个叫MAC(Media Access Layer，媒体访问层)控制器的单一模块实现。物理层由两部分组成，即PHY(Physical Layer，物理层)和传输器。常见的网卡芯片都是把MAC和PHY集成在一个芯片中，但目前很多主板的南桥芯片已包含了以太网MAC控制功能，只是未提供物理层接口，因此，需外接 PHY芯片以提供以太网的接入通道。这类PHY网络芯片就是俗称的“软网卡芯片”，常见的PHY功能的芯片有RTL8201BL、VT6103等等。 “软网卡”一般将网络控制芯片的运算部分交由处理器或南桥芯片处理，以简化线路设计，从而降低成本，但其多少会更多占用系统资源.BOOTROM BOOTROM插座也就是常说的无盘启动ROM接口，其是用来通过远程启动服务构造无盘工作站的。远程启动服务(Remoteboot，通常也叫RPL) 使通过使用服务器硬盘上的软件来代替工作站硬盘引导一台网络上的工作站成为可能。网卡上必须装有一个RPL(Remote Program Load远程初始程序加载)ROM芯片才能实现无盘启动，每一种RPL ROM芯片都是为一类特定的网络接口卡而制作的，它们之间不能互换。带有RPL的网络接口卡发出引导记录请求的广播(broadcasts)，服务器自动的建立一个连接来响应它，并加载MS-DOS启动文件到工作站的内存中。 此外，在BOOTROM插槽中心一般还有一颗93C46、93LC46或93c56的EEPROM芯片(93C56是128*16bit的EEPROM，而93C46是64*16bit的EEPROM)，它相当于网卡的BIOS，里面记录了网卡芯片的供应商ID、子系统供应商ID、网卡的MAC地址、网卡的一些配置，如总线上PHY的地址，BOOTROM的容量，是否启用BOOTROM引导系统等内容。主板板载网卡的EEPROM信息一般集成在主板 BIOS中。LED指示灯 一般来讲，每块网卡都具有1个以上的LED(Light Emitting Diode发光二极管)指示灯，用来表示网卡的不同工作状态，以方便我们查看网卡是否工作正常。典型的LED指示灯有Link/Act、Full、 Power等。Link/Act表示连接活动状态，Full表示是否全双工(Full Duplex)，而Power是电源指示(主要用在USB或PCMCIA网卡上)等。网络唤醒接口 早期网卡上还有一个专门的3芯插座网络唤醒(WOL)接口(PCI2.1标准网卡)，Wake On LAN(网络唤醒)提供了远程唤醒计算机的功能，它是IBM公司和Intel公司于1996年10月成立的先进管理性联盟(Advanced Manageability Alliance)的一项成果，它可以让管理员在非工作时间远程唤醒计算机，并使它们自动完成一些管理服务，例如软件的更新或者病毒扫描。它也是 Wired for Management基本规范中的一部分。网络唤醒的工作原理是先由一个管理软件包发出一个基于Magic Packet标准的唤醒帧，支持网络唤醒的网卡收到唤醒帧后对其进行分析并确定该帧是否包含本网卡的MAC地址。如果包含本网卡的MAC地址，该计算机系统就会自动进入开机状态。目前主流的独立网卡或主板板载网卡都符合PCI2.2及以上的规范，所以不再需要这个接口，要启动网络唤醒功能，只需到主板BIOS中启用“Wake on PCI Card”功能即可。数据汞 数据汞是消费级PCI网卡上都具备的设备，数据汞也被叫做网络变压器或可称为网络隔离变压器。它在一块网卡上所起的作用主要有两个，一是传输数据，它把 PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另外一端;一是隔离网线连接的不同网络设备间的不同电平，以防止不同电压通过网线传输损坏设备。除此而外，数据汞还能对设备起到一定的防雷保护作用。晶振 晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。由于制造工艺不断提高，现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在选用时仍可留意一下晶振的质量。例如某网卡的时钟电路采用了高精度的SKO25MHz的晶振，较可*保证了数据传输的精确同步性，大大减少了丢包的可能性，并且在线路的设计上尽量*近主芯片，使信号走线的长度大大缩短，可*性进一步增加。而如果采用劣质晶振，这样做虽然可以降低一点网卡成本，但因为频率的准确性问题，极易造成传输过程中的数据丢包的情况。网线接口 在桌面消费级网卡中常见网卡接口有BNC接口和RJ-45接口(类似电话的接口)，也有两种接口均有的双口网卡。接口的选择与网络布线形式有关，在小型共享式局域网中，BNC口网卡通过同轴电缆直接与其它计算机和服务器相连;RJ-45口网卡通过双绞线连接集线器(HUB)或交换机，再通过集线器或交换机连接其它计算机和服务器。目前BNC接口这种接口类型的网卡已很少见，主要因为用细同轴电缆作为传输介质的网络就比较少及组网方式问题较多有关。RJ-45是8芯线，而电话线的接口是4