Livre blanc sur la technologie des puces Ethernet PHY

CARACTÉRISTIQUES DU PRODUIT

Connectez MAC et les supports physiques (câble en cuivre/fibre optique) pour garantir une transmission réseau stable
1. Conditionnement du signal
Convertissez les données parallèles envoyées par la couche MAC en un flux binaire série, et échantillonnez et décodez le signal analogique reçu pour le restaurer en signal numérique ;

2. Encodage/décodage des données
Compenser l'atténuation des signaux haute fréquence dans les câbles longue distance, éliminer les interférences intersymboles (ISI) et restaurer la forme d'onde du signal ;

3. Interface multimédia physique
Paire torsadée + fibre optique + fond de panier ; protection ESD intégrée et suppression du mode commun ;

4. Gestion de l'alimentation et diagnostic
Fermez les canaux émetteur-récepteur inutilisés lorsqu'ils sont inactifs et la consommation d'énergie peut être réduite de 70 % en mode faible consommation ; Il a pour fonction de détecter les circuits ouverts/courts-circuits/anomalies d'impédance du câble et de lire l'état de la liaison ;

5. Négociation du lien S'adapter au tarif
Négociez le débit optimal (10/100/1000Mbps) avec le périphérique homologue via FLP (Fast Link Pulse) et établissez rapidement une reconnexion ;

Conditionnement du signal/codage et décodage des données

1. Nécessité du conditionnement du signal
·Réglage de l'amplitude du signal : amplification du signal pour une collecte facile ; ·Améliorer le rapport signal/bruit : supprimer les interférences sonores des signaux électriques ;·Conversion du signal : réaliser la conversion du signal grâce à une relation fonctionnelle, ce qui est pratique pour observer les paramètres requis ;·Répondre aux exigences de l'équipement : correspondance du signal ;·Réaliser une transmission longue-distance : anti-interférence pendant la transmission longue-distance;·Protéger l'équipement : protéger l'équipement d'arrière-extrémité lors de la mesure des signaux haute-tension ;

2. Processus de conditionnement du signal (applicable à la plupart des communications longue distance)
Amplification du signal -> Filtrage -> Conversion du signal -> Linéarisation -> Protection d'isolement -> Modulation et démodulation -> Réglage du niveau ;


SCHÉMA DE STRUCTURE

Puce PHY
La puce PHY (Physical Layer) est le composant central de la couche physique, responsable de l'envoi et de la réception des signaux Ethernet. Les principales fonctions comprennent :
• Conversion de signal : convertissez les signaux numériques en signaux analogiques adaptés à la transmission par câble réseau (transmission) et convertissez les signaux analogiques en signaux numériques (réception).
• Protection électrique : fournit une isolation électrique supplémentaire via le transformateur réseau pour protéger la puce PHY des dommages causés par des facteurs externes tels que la foudre et les interférences électromagnétiques.

Transformateur de réseau
• Couplage et transmission du signal : améliorez et transmettez le signal différentiel émis par la puce PHY à l'autre extrémité du câble réseau via un couplage en mode différentiel.
• Isolation électrique : isolez la différence de niveau DC entre la puce PHY et le câble réseau pour éviter que la différence de tension entre les différents appareils n'endommage l'appareil.
• Adaptation d'impédance : assure l'adaptation d'impédance entre la source du signal, la charge et la ligne de transmission afin de réduire la réflexion du signal et les erreurs de bits.
• Suppression des interférences électromagnétiques : supprime le bruit de mode commun et réduit les interférences électromagnétiques grâce à une self de mode commun (CMC).


Les trois parties ci-dessus ne sont pas nécessairement toutes des puces indépendantes. On retrouve principalement les situations suivantes : MAC et PHY sont intégrés à l'intérieur du CPU, ce qui est plus difficile ; MAC est intégré à l'intérieur du CPU et PHY utilise des puces indépendantes (solution grand public) ; MAC et PHY ne sont pas intégrés dans le CPU, et MAC et PHY utilisent des puces indépendantes ou des puces intégrées (utilisation haut de gamme) ;




PARAMÈTRES

1. Tarifs pris en charge
• Plage de débit prise en charge : la puce PHY doit prendre en charge le débit Ethernet requis par l'application cible, tel que 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps, etc. ;
• Négociation de débit adaptative : prend en charge la fonction de négociation automatique, qui peut sélectionner automatiquement le meilleur débit (tel que 10/100/1 000 Mbps) et le mode duplex (full-duplex/half-duplex) en fonction des capacités du périphérique homologue.

2. Norme d'interface
La puce PHY doit être compatible avec la couche MAC supérieure. Les interfaces communes incluent :
• MII : Applicable à Ethernet 10/100 Mbps.
• RMII : version simplifiée de MII avec moins de broches, adaptée au 10/100 Mbps.
• GMII : prend en charge un débit de 1 Gbit/s.
• RGMII : version simplifiée de GMII avec moins de broches, adaptée à 1 Gbps.
• SGMII : interface série, adaptée à 1 Gbit/s avec moins de broches.
• Interface de support physique (MDI) : types de supports physiques pris en charge, tels que paire torsadée (BASE-T), fibre (BASE-X), paire torsadée simple (BASE-T1), etc.

3. Distance de transmission
• Distance de transmission : sélectionnez une puce PHY qui prend en charge la distance de transmission requise en fonction des exigences de l'application. Par exemple, 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) prend en charge la transmission par paires torsadées jusqu'à 100 mètres, tandis que la fibre PHY (telle que 1000BASE-LX) peut prendre en charge des distances plus longues.

4. Consommation d'énergie
• Niveau de consommation d'énergie : une conception à faible consommation est essentielle pour les économies d'énergie et la gestion de la chaleur, en particulier dans les appareils à haute densité (tels que les commutateurs) et les appareils mobiles. Par exemple, une puce PHY prenant en charge la norme EEE (Energy Efficient Ethernet) peut réduire la consommation d'énergie en cas d'inactivité.
• Conception thermique : tenez compte des exigences de dissipation thermique de la puce PHY, en particulier dans les environnements à haute température ou dans les applications à haute densité.

5. Fiabilité et stabilité
• Isolation électrique : l'isolation électrique est obtenue grâce à un transformateur réseau pour protéger la puce PHY des dommages causés par des facteurs externes tels que la foudre et les interférences électromagnétiques.
• Capacité anti-interférence : les puces PHY doivent avoir une bonne compatibilité électromagnétique (CEM) et être capables de résister aux interférences électromagnétiques dans les environnements industriels. Par exemple, ils doivent être conformes aux normes telles que CISPR 32 et IEC 61000-4-2.
• Plage de températures de fonctionnement : les puces PHY de qualité industrielle prennent généralement en charge une large plage de températures (telle que -40°C à 85°C) pour s'adapter aux environnements difficiles.

6. Fonctions spéciales
• Prise en charge PoE : si l'application doit être alimentée par un câble Ethernet (comme des caméras IP, des points d'accès sans fil), vous devez choisir une puce prenant en charge PoE (IEEE 80
• Fonction de diagnostic : prend en charge des fonctions telles que la détection de l'état des liaisons et la surveillance de la qualité du signal pour faciliter la maintenance et le dépannage du réseau. • Fonctionnalités de sécurité : dans certaines applications, les puces PHY peuvent devoir prendre en charge des fonctionnalités de sécurité, telles que des fonctions de communication ou d'authentification cryptées.

SCÉNARIO DE DEMANDE


(1) PHY 10/100 Mbps
Scénarios d'application : Contrôle industriel : API, réseau de capteurs (tels que Modbus TCP) Maison intelligente : prise intelligente, dispositif IoT basse consommation (tels que la passerelle Zigbee) Diagnostics embarqués : interface OBD-II (100BASE-T1)

(2) PHY 1 Gbit/s
Scénarios d'application : Electronique grand public : TV 4K, stockage NAS Caméra industrielle : vision industrielle (transmission d'images en temps réel) Réseau d'entreprise : commutateur Gigabit, routeur

(3) PHY 2,5G/5G (multi-Gigabit)
Scénarios d'application : Contrôle industriel : API, réseau de capteurs (tels que Modbus TCP) Maison intelligente : prise intelligente, dispositif IoT basse consommation (tels que la passerelle Zigbee) Diagnostics embarqués : interface OBD-II (100BASE-T1)

(4) PHY 10G/25G
Scénarios d'application : Centre de données : interconnexion de serveurs (SFP+/QSFP28) Station de base 5G : réseau frontal (eCPRI sur 25G) Production vidéo ultra-haute-définition : transmission vidéo 8K en temps réel

(5) 40G/100G et supérieur PHY
Scénarios d'application : Clusters IA/supercalculateurs : interconnexion GPU/TPU (remplacement d'InfiniBand) Réseau fédérateur : réseau métropolitain/interconnexion inter-centre de données Communication optique : liaison frontale fibre CPRI/OBSAI

CHOIX DE CONCEPTION

(1) MII (interface indépendante des médias)
Débit : 10/100 Mbps Nombre de broches : 16+ Scénarios d'application : Premiers systèmes embarqués (tels que les cartes de contrôle industrielles ARM9) Conception faible-complexe (contrôleur MAC externe requis) Inconvénients : Câblage complexe, progressivement remplacé par RMII

(2) RMII (MII réduit)
Débit : 10/100 Mbps Nombre de broches : 6 (données + horloge) Scénarios d'application : Appareils sensibles au coût (tels que les routeurs domestiques) Espace - conception limitée (modules IoT) Avantages : Câblage simplifié, prise en charge d'une horloge de 50 MHz

(3) RGMII (Gigabit MII réduit)
Débit : 1 Gbit/s Nombre de broches : 12 (échantillonnage double - bord) Scénarios d'application : les commutateurs Gigabit, les passerelles industrielles doivent être compatibles avec une conception flexible 100 M/1G Points clés : un contrôle de synchronisation strict est requis (tolérance d'écart de ± 1 ns)

(4) SGMII (Gigabit série MII)

Débit : 1G/2,5 Gbit/sNombre de broches : 2 (paires différentielles)Scénarios d'application : connexion carte à carte longue distance (via SerDes)Communication haute-vitesse entre FPGA et PHYAvantages : forte anti-interférence, prise en charge de la transmission par fond de panier

(5) USXGMII (Ultra vitesse MII)

Débit : 10 Gbit/s Nombre de broches : 4 (paires différentielles) Scénarios d'application : commutateur multi-débit (adaptif 10M/100M/1G/10G) Feuille de centre de données-architecture vertébraleCaractéristiques : horloge à faible gigue requise (<0,5 ps RMS)


AVANTAGES
Des stratégies de fiabilité appropriées peuvent être personnalisées sur demande
Le test de fiabilité du produit est strictement conforme aux normes internationales suivantes :

AEC (Conseil de l'électronique automobile)

 JEDEC(Conseil conjoint d'ingénierie des dispositifs électroniques)

MIL (norme militaire)

CEI (Commission Electrotechnique Internationale)
Pour garantir pleinement la qualité des produits, nous garantissons la fiabilité des produits sous les cinq aspects suivants :
Fiabilité des processus
Fiabilité du processus d'emballage
Fiabilité du produit
Surveillance de la fiabilité de la production de masse
Analyse des échecs