一、前言

輕薄本、游戲機(jī)、嵌入式主板、工控設(shè)備、IoT終端、老舊設(shè)備改造等場(chǎng)景，對(duì)USB擴(kuò)展有線網(wǎng)口、低功耗、免驅(qū)、外圍極簡(jiǎn)、長(zhǎng)距穩(wěn)定、工業(yè)級(jí)可靠的需求持續(xù)提升。部分傳統(tǒng)多芯片方案存在架構(gòu)復(fù)雜、功耗偏高、兼容性差、BOM成本較高等問(wèn)題。

沁恒微電子推出的CH397，是一款單芯片集成USB2.0/2.1高速控制器+PHY+百兆以太網(wǎng)MAC+PHY+自研RISC-V處理器的USB網(wǎng)卡芯片，支持多系統(tǒng)免驅(qū)、10/100M自適應(yīng)、遠(yuǎn)程喚醒、單電源供電，是USB外置網(wǎng)卡、嵌入式板載網(wǎng)口、工控聯(lián)網(wǎng)、IoT設(shè)備的理想國(guó)產(chǎn)核心方案。

二、芯片定位與核心概況

CH397定位高集成低功耗USB轉(zhuǎn)百兆以太網(wǎng)單芯片，面向消費(fèi)電子、工業(yè)控制、嵌入式、IoT物聯(lián)網(wǎng)、教育設(shè)備市場(chǎng)，解決USB擴(kuò)展以太網(wǎng)、免驅(qū)兼容、低功耗運(yùn)行、外圍精簡(jiǎn)、工業(yè)級(jí)穩(wěn)定一體化需求，具備單芯片、免驅(qū)、低功耗、高可靠、全自研IP核心特點(diǎn)。

芯片功能：USB2.0/2.1轉(zhuǎn)10/100M以太網(wǎng)、多協(xié)議免驅(qū)、硬件校驗(yàn)、遠(yuǎn)程喚醒、LED狀態(tài)指示

接口：1×USB2.0/2.1高速接口；1×10/100M以太網(wǎng)接口

最高規(guī)格：USB2.0/2.1 480Mbps；以太網(wǎng)100Mbps；ESD 6KV Class3A

核心亮點(diǎn)：自研青稞RISC-V、內(nèi)置LDO單電源、內(nèi)置阻抗匹配/晶振電容、多系統(tǒng)免驅(qū)、工業(yè)級(jí)寬溫、外圍極簡(jiǎn)、與RTL8152引腳兼容

典型應(yīng)用：USB外置網(wǎng)卡、嵌入式板載網(wǎng)口、工控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、游戲主機(jī)網(wǎng)口擴(kuò)展、IoT網(wǎng)關(guān)、老舊設(shè)備升級(jí)

三、核心參數(shù)

USB接口性能

參數(shù)項(xiàng) 規(guī)格說(shuō)明

標(biāo)準(zhǔn)兼容 USB2.0/2.1高速480Mbps，兼容USB1.1

協(xié)議支持 CDC-ECM、CDC-NCM、RNDIS，主流系統(tǒng)免驅(qū)，可定制廠商驅(qū)動(dòng)

功能特性 支持LPM低功耗管理、總線掛起/喚醒、可定制VID/PID/序列號(hào)

信號(hào)防護(hù) 內(nèi)置高可靠性USB PHY，配合外部ESD防護(hù)更穩(wěn)定

以太網(wǎng)性能

參數(shù)項(xiàng) 規(guī)格說(shuō)明

標(biāo)準(zhǔn)兼容 IEEE802.3 10BASE-T/100BASE-TX，10M/100M自動(dòng)協(xié)商

物理層 支持Auto-MDIX自動(dòng)交換收發(fā)線，無(wú)需交叉線

傳輸距離 支持CAT5/CAT6雙絞線，最遠(yuǎn)120米穩(wěn)定傳輸

硬件加速 內(nèi)置TX/RX緩沖；支持IPv4/IPv6包校驗(yàn)生成/檢查

流量與安全 支持802.3x流量控制、802.3Q VLAN、半雙工沖突回退

節(jié)能以太網(wǎng) 支持IEEE 802.3az-2010（EEE）節(jié)能模式

低功耗 支持休眠/深度睡眠、網(wǎng)絡(luò)低功耗配置、魔術(shù)包遠(yuǎn)程喚醒，深度睡眠電流低至0.2~0.4mA

系統(tǒng)集成特性

參數(shù)項(xiàng) 規(guī)格說(shuō)明

內(nèi)核 內(nèi)置青稞32位RISC-V處理器，無(wú)需外掛MCU

供電 內(nèi)置LDO，支持單5V或單3.3V供電，外圍極簡(jiǎn)

精簡(jiǎn)設(shè)計(jì) 內(nèi)置50Ω阻抗匹配電阻、內(nèi)置晶體振蕩器所需電容，大幅減少外圍器件

配置 支持內(nèi)置EEPROM與外接SPI Flash自定義MAC、VID/PID等參數(shù)

指示 2路LED狀態(tài)配置，支持頻率/占空比可調(diào)；多路GPIO擴(kuò)展

兼容替代 QFN32封裝與RTL8152引腳完全兼容，可直接替換

電氣與封裝

參數(shù)項(xiàng) 規(guī)格說(shuō)明

ESD防護(hù) 6KV增強(qiáng)ESD，Class 3A

工作溫度 工業(yè)級(jí) -40℃~+85℃

深度睡眠電流 0.2~0.4mA

封裝 QFN24（4×4mm）、QFN32（4×4mm）、SOP16，小體積易量產(chǎn)

環(huán)保 RoHS、無(wú)鹵素

四、核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

單芯片高集成，BOM成本大幅降低

集成USB控制器/PHY、以太網(wǎng)MAC/PHY、RISC-V、LDO于一體，無(wú)需外掛協(xié)議芯片、無(wú)需外置阻抗匹配電阻、無(wú)需外置晶振電容。外圍僅需9個(gè)阻容器件，比RTL8152方案減少約7個(gè)外圍器件，顯著降低物料與開(kāi)發(fā)成本。

全平臺(tái)免驅(qū)，即插即用

默認(rèn)支持CDC-ECM，兼容
Windows/macOS/Linux/Android/iOS，多數(shù)場(chǎng)景免裝驅(qū)動(dòng)；支持RNDIS/NCM，適配游戲主機(jī)、平板等專用設(shè)備。在Linux下使用系統(tǒng)內(nèi)置ECM/NCM驅(qū)動(dòng)即可即插即用，廠商驅(qū)動(dòng)可進(jìn)一步提升收發(fā)效率。

硬件網(wǎng)絡(luò)加速，傳輸更高效

內(nèi)置包緩沖與IPv4/IPv6硬件校驗(yàn)，減輕主機(jī)負(fù)載。百兆速率下穩(wěn)定吞吐，支持120米長(zhǎng)距離傳輸，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)更可靠。

低功耗+遠(yuǎn)程喚醒，適配電池/節(jié)能場(chǎng)景

支持多級(jí)低功耗模式，深度睡眠電流低至0.2~0.4mA；支持網(wǎng)絡(luò)喚醒包遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)/喚醒，適合NAS、工控、IoT等待機(jī)喚醒應(yīng)用。

工業(yè)級(jí)高可靠，嚴(yán)苛環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行

-40℃~+85℃寬溫、6KV ESD增強(qiáng)防護(hù)、強(qiáng)抗干擾，滿足車載、工控、戶外、機(jī)房等長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行場(chǎng)景。

自研IP+引腳兼容，國(guó)產(chǎn)高性價(jià)比之選

USB、以太網(wǎng)、處理器內(nèi)核全部自研，免除IP授權(quán)費(fèi)。QFN32封裝與RTL8152引腳定義完全一致，可直接替換，無(wú)需修改PCB，零成本適配國(guó)產(chǎn)化替代。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

消費(fèi)電子外設(shè)

便攜USB外置網(wǎng)卡：輕薄本、平板補(bǔ)全有線網(wǎng)口

機(jī)頂盒/電視/廣告機(jī)：USB擴(kuò)展穩(wěn)定有線網(wǎng)絡(luò)，避免Wi-Fi干擾

游戲主機(jī)專用

Switch、PlayStation等游戲主機(jī)免驅(qū)識(shí)別，適配游戲主機(jī)有線聯(lián)網(wǎng)需求

嵌入式與IoT設(shè)備

開(kāi)發(fā)板/核心板：板載USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)，快速實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)

智能網(wǎng)關(guān)/攝像頭/傳感器：低功耗網(wǎng)口擴(kuò)展，穩(wěn)定數(shù)據(jù)上傳

工業(yè)控制設(shè)備

工控機(jī)/PLC/變頻器：USB擴(kuò)展工業(yè)級(jí)有線網(wǎng)口，寬溫抗干擾

工業(yè)數(shù)據(jù)采集：長(zhǎng)距120米傳輸，適配車間復(fù)雜布線

設(shè)備升級(jí)改造

老舊電腦/打印機(jī)/醫(yī)療設(shè)備：無(wú)網(wǎng)口設(shè)備快速升級(jí)有線聯(lián)網(wǎng)

自動(dòng)化產(chǎn)線：存量設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化改造，成本低、落地快

六、方案支持

深圳市潛創(chuàng)微科技有限公司成立于2013年，是專注高清音視頻與高速接口半導(dǎo)體代理及定制化方案開(kāi)發(fā)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，獲評(píng)專精特新中小企業(yè)、創(chuàng)新型中小企業(yè)，持有HDMI協(xié)會(huì)會(huì)員、全球HDCP 2.2協(xié)會(huì)會(huì)員資質(zhì)及多項(xiàng)音視頻專利。作為WCH（沁恒）官方授權(quán)代理商與方案商，潛創(chuàng)微科技可提供CH397從芯片、參考設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的一站式支持：

貨源保障：WCH原廠正品現(xiàn)貨，穩(wěn)定供貨，保障批量交付

完整參考設(shè)計(jì)：原理圖、PCB布局指南、BOM清單、以太網(wǎng)接口參考

軟硬件技術(shù)支持：免驅(qū)模式配置、MAC/VID定制、低功耗調(diào)試、系統(tǒng)兼容優(yōu)化

量產(chǎn)保障：EMC/EMI優(yōu)化、SMT生產(chǎn)指導(dǎo)、工業(yè)場(chǎng)景兼容性解決

定制化開(kāi)發(fā)：功耗、喚醒邏輯、LED指示、封裝配置按需定制

七、總結(jié)與選型建議

應(yīng)用需求 推薦理由

USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口+外圍極簡(jiǎn) 僅需9個(gè)阻容器件，BOM精簡(jiǎn)

多系統(tǒng)免驅(qū)+即插即用 CDC-ECM/NCM/RNDIS全協(xié)議支持

低功耗+遠(yuǎn)程喚醒 深度睡眠0.2~0.4mA，支持魔術(shù)包喚醒

工業(yè)級(jí)寬溫+國(guó)產(chǎn)替代 -40℃~+85℃，與RTL8152引腳兼容

外置網(wǎng)卡、嵌入式板載、工控聯(lián)網(wǎng)、IoT設(shè)備、游戲主機(jī)等場(chǎng)景高度匹配CH397。

八、結(jié)語(yǔ)

在設(shè)備全面聯(lián)網(wǎng)、低功耗與高可靠性并重的時(shí)代，CH397以高集成、低功耗、免驅(qū)、工業(yè)級(jí)、全自研成為USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)類產(chǎn)品的核心優(yōu)選。作為RTL8152的全國(guó)產(chǎn)化替代方案，CH397可實(shí)現(xiàn)在不改動(dòng)PCB的情況下直接替換，零成本完成供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化。潛創(chuàng)微科技作為沁恒官方授權(quán)代理商與方案商，可提供從芯片、參考設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的一站式支持，助力客戶快速落地高品質(zhì)、低成本的USB轉(zhuǎn)網(wǎng)口產(chǎn)品。

審核編輯 黃宇