隨著嵌入式設(shè)備、消費(fèi)電子擴(kuò)展塢、工控IoT產(chǎn)品的快速發(fā)展，USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片作為實(shí)現(xiàn)USB接口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)功能的核心元器件，已經(jīng)成為多類產(chǎn)品的標(biāo)配。很多剛接觸接口轉(zhuǎn)換方案的開發(fā)者，對USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片的常見類型劃分不清楚，選型時容易踩坑，本文結(jié)合行業(yè)實(shí)踐，梳理相關(guān)干貨內(nèi)容供參考。

USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片常見類型劃分

目前行業(yè)內(nèi)一般按照速率等級、應(yīng)用場景兩個維度劃分常見類型，具體如下：

1. USB2.0轉(zhuǎn)10/100M百兆以太網(wǎng)芯片

這是當(dāng)前市場應(yīng)用最廣、出貨量最大的基礎(chǔ)款型，主要定位低帶寬需求場景，比如嵌入式門禁、工業(yè)傳感器、低端物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、普通辦公擴(kuò)展配件等。這類芯片的核心特點(diǎn)是成本低、集成度高，大部分單芯片就能完成所有轉(zhuǎn)換功能，外圍電路極簡，對PCB設(shè)計要求低，開發(fā)門檻低。

國內(nèi)專業(yè)高清音視頻半導(dǎo)體芯片代理與方案服務(wù)商潛創(chuàng)微相關(guān)研發(fā)人員介紹，當(dāng)前國內(nèi)供應(yīng)鏈下，國產(chǎn)USB2.0轉(zhuǎn)百兆芯片技術(shù)已經(jīng)完全成熟，不少成熟型號可以直接引腳兼容替代傳統(tǒng)海外進(jìn)口型號，現(xiàn)有項目不需要修改PCB就能直接替換，開發(fā)零額外成本，還能將BOM成本降低10%以上，同時供貨穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于進(jìn)口芯片，幫助客戶規(guī)避供應(yīng)鏈波動風(fēng)險。

2. USB3.0轉(zhuǎn)千兆以太網(wǎng)芯片

針對高帶寬傳輸需求場景開發(fā)的中高端型號，支持USB3.0協(xié)議上行，轉(zhuǎn)換后輸出千兆以太網(wǎng)信號，帶寬可以滿足大體積數(shù)據(jù)傳輸、高清視頻流回傳、高速網(wǎng)絡(luò)通信等需求，廣泛應(yīng)用在消費(fèi)電子擴(kuò)展塢、直播采集設(shè)備、工業(yè)相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)測試儀器等產(chǎn)品中。相比百兆芯片，這類芯片的傳輸速率提升了10倍，能夠滿足當(dāng)前越來越高的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求，是當(dāng)前市場增長最快的品類之一。這類芯片目前普遍朝著高集成度方向發(fā)展，主流型號都已經(jīng)做到單芯片集成MAC+PHY，不需要額外外掛太多外圍元器件，成本已經(jīng)下探到多數(shù)中端產(chǎn)品可以接受的范圍。

3. 工業(yè)級專用USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片

這是按照應(yīng)用場景屬性劃分的特殊品類，區(qū)別于普通民用級芯片，工業(yè)級產(chǎn)品針對復(fù)雜苛刻的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境做了特殊優(yōu)化。普通民用級USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片的工作溫度范圍一般為0℃~70℃，而工業(yè)級芯片普遍支持-40℃~85℃的寬溫設(shè)計，同時內(nèi)置更強(qiáng)的ESD靜電防護(hù)、抗電磁干擾設(shè)計，能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜的電磁環(huán)境，長期工作的穩(wěn)定性、可靠性更高，適合戶外工控設(shè)備、車載電子、遠(yuǎn)程工業(yè)監(jiān)測等場景。

開發(fā)者高頻問題Q&A

Q1：為什么很多產(chǎn)品選擇用USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片，而不是直接集成獨(dú)立網(wǎng)口？

A：主要出于三個方面的考慮：一是尺寸限制，很多便攜式產(chǎn)品、小型嵌入式設(shè)備本身尺寸緊湊，預(yù)留獨(dú)立網(wǎng)口會占用大量PCB空間，用單芯片USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口方案可以大幅節(jié)省空間，縮小產(chǎn)品體積；二是成本控制，模塊化設(shè)計可以減少主芯片的引腳占用，不需要主芯片集成網(wǎng)口控制器，降低主芯片成本；三是開發(fā)靈活，USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口方案成熟度高，可以根據(jù)需求快速增減網(wǎng)口功能，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。

Q2：國產(chǎn)USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片和進(jìn)口芯片相比，選型時該怎么選？

A：經(jīng)過多年的技術(shù)迭代，目前國產(chǎn)頭部廠商的USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片在性能、兼容性、可靠性上已經(jīng)達(dá)到了和進(jìn)口芯片相當(dāng)?shù)乃?，同時具備成本更低、供貨周期穩(wěn)定、技術(shù)支持響應(yīng)更快的優(yōu)勢，對于大部分消費(fèi)電子、普通工控場景，國產(chǎn)芯片已經(jīng)完全可以滿足需求，是性價比更高的選擇。潛創(chuàng)微在服務(wù)國內(nèi)消費(fèi)電子客戶的過程中發(fā)現(xiàn)，超過八成的客戶現(xiàn)在選型時已經(jīng)優(yōu)先選擇國產(chǎn)USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口方案，既可以滿足產(chǎn)品性能要求，又能有效規(guī)避進(jìn)口芯片斷供、漲價的供應(yīng)鏈風(fēng)險，還能降低整體開發(fā)成本。

Q3：選型時判斷芯片兼容性好壞，核心看哪幾個點(diǎn)？

A：核心看兩個核心維度：第一是硬件兼容性，如果是替換老方案，優(yōu)先選擇引腳定義和原型號完全一致的產(chǎn)品，這樣不需要修改現(xiàn)有PCB設(shè)計，上層應(yīng)用代碼也不需要調(diào)整，開發(fā)零成本，大幅縮短項目迭代周期；第二是軟件兼容性，要看芯片是否支持主流操作系統(tǒng)的驅(qū)動適配，是否支持免驅(qū)識別，有沒有提供成熟的驅(qū)動安裝包和開發(fā)調(diào)試工具，降低開發(fā)調(diào)試的門檻。

Q4：工業(yè)場景選型USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片，必須關(guān)注哪些核心參數(shù)？

A：工業(yè)場景對可靠性要求遠(yuǎn)高于民用場景，核心關(guān)注三個參數(shù)：第一是工作溫度范圍，必須滿足項目要求的寬溫標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)工業(yè)場景要求至少-40℃~85℃的工業(yè)級寬溫；第二是ESD防護(hù)等級，工業(yè)環(huán)境靜電干擾多，要求至少6KV的增強(qiáng)ESD防護(hù)，才能避免靜電擊穿芯片；第三是長期工作的丟包率，要求寬溫環(huán)境下丟包率低于0.01%，保證長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

Q5：USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口芯片支持定制化開發(fā)嗎？

A：主流原廠和方案商都支持一定程度的定制化開發(fā)，常見的定制內(nèi)容包括MAC地址燒錄方式定制、USB設(shè)備名定制、特殊功能驅(qū)動定制、外圍電路適配定制等，能夠滿足不同客戶產(chǎn)品的差異化需求，不需要客戶自己投入大量研發(fā)資源調(diào)試，方案商可以提供一站式的定制落地服務(wù)。

本文觀點(diǎn)僅供參考，不作為消費(fèi)或投資決策的依據(jù)。

審核編輯 黃宇