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Zweimal 10 GBit/s-Ethernet Ethernet-Bridge-IC für moderne Automotive-Netzwerke

Von Michael Eckstein

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Toshiba Electronics Europe GmbH
ACTRON AG
Heitec AG
Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Autos entwickeln sich zunehmend zu Computern auf Rädern, die auch große Datenmengen schnell verarbeiten müssen. Zonalen Architekturen der Bordnetzwerke sind mittlerweile Standard. Und die erfordern schnelle Ethernet-Bausteine.

Brückenbauer Neuer Bridge-Baustein mit 10 GBit/s-Ethernet-Ports für Fahrzeugnetzwerke.(Bild: Toshiba)
Brückenbauer Neuer Bridge-Baustein mit 10 GBit/s-Ethernet-Ports für Fahrzeugnetzwerke.
(Bild: Toshiba)

Toshiba Electronics Europe GmbH („Toshiba“) hat den Ethernet-Bridge-IC TC9563XBG für zonale Netzwerke, Infotainment, Telematik oder Gateways in Fahrzeugen sowie für industrielle Anwendungen vorgestellt. Der Baustein enthält zwei 10 GBit/s-Ethernet-MACs (Media Access Controller), die eine Vielzahl von Schnittstellen unterstützen, darunter USXGMII, XFI, SGMII und RGMII [siehe Anmerkung 1 unten]. Beide Ports unterstützen Ethernet IEEE802.1 AVB (Audio/Video Bridging) für die Echtzeitverarbeitung und IEEE802.1 TSN (Time-Sensitive Networking) mit geringer Latenz für die synchrone Verarbeitung. Die Ports unterstützen auch die Single-Root-I/O-Virtualisierung (SR-IOV) auf PCIe-Bausteinen.

Der TC9563XBG enthält einen PCIe-Gen3-Switch mit drei externen Ports für die Kommunikation mit dem Host-Controller-SoC und zusätzlichen Bausteinen oder Modulen, die mit einer PCIe-Schnittstelle wie 5G-Modems ausgestattet sind. Der Upstream-Port des PCIe-Switches unterstützt bis zu vier Lanes (32 GT/s) für die Verbindung mit dem Host-SoC. Die Downstream-Ports lassen sich je nach Konfiguration mit einer und zwei Lanes an PCIe-fähige Bausteine anschließen.

Echtzeitübertragung per Multi-Gigabit-Ethernet

Netzwerke in Fahrzeugen entwickeln sich in Richtung einer zonalen Architektur, die eine Echtzeitübertragung zwischen den Zonen mittels Multi-Gigabit-Ethernet-Kommunikation erfordert. Daher ist der TC9563XBG mit seinen dualen 10-GBit/s-AVB- und TSN-fähigen Ethernet-Schnittstellen ideal für die kommende Automotive-Vernetzung geeignet.

Da die Anforderungen an die Kommunikation im Fahrzeug hinsichtlich der Datenmenge und der erforderlichen Geschwindigkeiten steigen, findet der neue Bridge-IC Verwendung in verschiedenen Automotive-Anwendungen, darunter Infotainment (IVI) und Telematik Systeme. Er kann auch die vorhandenen Ethernet-to-PCIe-Bridge-ICs TC9560 und TC9562 ersetzen und so den Systemdurchsatz und die Leistungsfähigkeit verbessern.

Durch den 3-Port-PCIe-Switch des TC9563XBG können fehlende PCIe-Schnittstellen auf dem Host-SoC ergänzt werden und so die vermehrt zur Verfügung stehenden PCIe Bausteine im System angebunden werden. Der Bridge-IC TC9563XBG wird im 10 mm x 10 mm P-FBGA-Gehäuse mit einem Pin-Abstand von 0,65 mm ausgeliefert und erfüllt laut Hersteller die Anforderungen nach AEC-Q100 (Grade 3).

Anmerkung

[1] USXGMII, XFI, SGMII, RGMII: Standards für Ethernet-Schnittstellen. USXGMII = Universal Serial 10 Gigabit Media Independent Interface; XFI = serielle Schnittstelle mit 10 Gigabit; SGMII = Serial Gigabit Media Independent Interface; RGMII = Reduced Gigabit Media Independent Interface.

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