基于以太网络的时脉IC打造高效率网络

随着网络持续过渡至更高速度与更高性能的5G与物联网(IoT)世界，业界需要更多新的时序(timing)解决方案...

为了协助数据中心与无线应用加速资料传输和提高网络效率，芯科科技(Silicon Labs)推出两款以以太网络(Ethernet)为基础的高整合时脉(clock)晶片系列，有助于简化复杂的10/25/100G与无线时脉设计，并进一步协助打造高频宽与高容量的基础设施。

使用者对于网际网络的频宽与速度要求日益提高——特别是视讯流量，正带动时序产品市场成长。Silicon Labs时序产品行销总监James Wilson引用思科(Cisco)的资料表示，2021年以前，全球预计将有46亿的网际网络用户以及271亿连网装置，而其中有82%的IP流量都来自视讯。

然而，目前的网络设计均着重于资料与语音，并非为视讯最佳化。因此，他预计在接下来的几年，当业界过渡至更高速的数据中心与5G网络，将着重于打造以视讯为主的网络，并进一步带动市场对于更高性能的时序产品需求。

James Wilson指出，时序产品就像是乐团中掌握乐曲节奏的鼓手一样，为电子系统执行计时、同步与设定时间间隔等重要功能。因此，“时序产品的关键就在于超低抖动(jitter)，才能实现最高的资料速率。因为抖动就像是时脉的杂讯，对于高速度、高性能的产品而言，抖动必须越低越好。”

为了产生高品质、高传真度与低抖动的时脉讯号，Silicon Labs分别为无线领域与数据中心推出以以太网络协议为基础的高性能时脉系列。Si538x LTE + 以太网络时脉是首款针对4.5G无线接取网络(RAN)而设计的时脉IC，利用DSPLL技术提供整合无线与以太网络时脉于一的单晶片时脉方案，同时整合晶体参考而无需外部晶体元件与压控振荡器(VCXO)，因而能提供比竞争方案功耗更低55%、尺寸更小70%的最佳化时序方案。

James Wilson解释，4.5G是迈向5G的第一步，营运商正积极扩增网络容量与覆盖范围，并部署各种网络应用，包括扩展都会区覆盖范围的小型蜂巢网络(Small Cell)、提升建筑物内部讯号的分散式天线系统(DAS)、回程网络(backhaul)设备以及基频单元(BBU)等，但在利用这些技术扩展覆盖范围与容量之际，也面对着新一代网络复杂度带来的硬体设计挑战。

例如，“从4G/LTE过渡至4.5G，低频宽、点对点的前程网络(CPRI)将升级至基于以太网络协议的eCPRI，并连接多个RRH至基频单元，以支持更高容量的网络，让更多用户连接至DAS与Small Cell。”尽管网络变得更复杂，透过高整合的Si5381/82/86时脉IC可望为此4.5G和eCPRI无线应用简化设计。

预计接下来将会看到更多的设计移动与网络部署，而针对最终在2019年即将实现的5G，James Wilson说Silicon Labs也作好了准备，新增同步功能的5G时脉元件正积极开发中。

此外，Silicon Labs并针对10/25/100G应用提供高整合的时脉解决方案。Si5332时脉元件利用MultiSynth小数型时脉合成技术，提供高度的频率灵活性和230fs rms的抖动性能，涵盖6/8/12个时脉输出选项，可为大型数据中心交换器、服务器、储存、网络、Small Cell、宽频、广播视讯和工业应用等具有严苛抖动要求的应用实现时脉树整合。

James Wilson表示，从10G过渡到25/40/100G以太网络，数据中心设备制造商正升级至更高速率的交换机和接取埠，而这必须采用高性能、更低抖动的时脉序方案。Si5332任意频率时脉产生器为下一代数据中心的高速串列互连提供强化的参考时脉，专门用于简化时脉树设计，且不影响性能或功耗。

新系列并支持最新的PCI Express 4.0标准，提供60%的抖动容限。相较于竞争方案，Si5332整合内部电源调节器而无需昂贵的外部低压差(LDO)稳压器，电源效率最佳化的MultiSynth架构可使功耗降低50-60%，而其230fs rms的抖动性能也优于竞争方案2-5倍。

Silicon Labs尤其看好台湾在其时脉产品市场的重要性。James Wilson表示，“随着跨国公司将研发中心移至台湾，越来越多的数据中心硬体都在台湾设计。因此，在业界转型至更高效率数据中心之际，台湾扮演为全球数据中心提供高性能硬体的重要角色，将驱动对于更多时脉方案的需求。此外，台湾有许多专精于无线技术的硬体设计公司，当然也是Si538x时脉系列的重要市场。”