- 01不能直接替换:JL5105C是QFN48 6×6mm,JL6105是QFN88 10×10mm,只能改板
- 02先确认内核供电:外供电压从3.3V(1.1V)变成1.1V,板上要有对应电源轨和上电时序
- 03工业温度要换料:JL6105只有0~70℃,-40~85℃的产品改选JL6107-PI或JL6110-PI
- 04上联口电平要核对:JL6107的MAC接口电压是1.8V,主控是3.3V时要加电平转换或改选JL6110
很多做小型交换机、工控网关和多网口终端的工程师,都会碰到同一个需求:老产品用的是百兆 5 口交换芯片,客户要求升级到千兆,最好别动板子,直接把芯片换掉。于是常见的问法是:“JL5105C 是 5 口,JL6105 也是 5 口,能不能 pin 对 pin 换?”
答案是不能。端口数一样,只说明对外的网口数量一样;封装、供电轨、温度档和上联接口电平,这几项在百兆和千兆之间几乎全变了。本文用沃虎官网 以太网交换芯片选型表 里的数据,把“百兆换千兆”要改的地方逐项列出来,并给出 5 口、带上联口、8 口三种情况下的对应料号。需要说明的是,文中 JL51 和 JL61 开头的交换芯片都是景略半导体(JLSemi)的产品,沃虎电子是其代理商,负责选型支持、样品和供货。
#先说结论:端口数一样,不等于能直接换
把选型表里两颗 5 口料放在一起看,差别一目了然:JL5105C-NC 是百兆 5 口、QFN48 封装、6×6mm;JL6105-NC 是千兆 5 口、QFN88 封装、10×10mm。脚数从 48 变成 88,尺寸从 6mm 变成 10mm,焊盘根本对不上,所以只能改板,不存在“换颗芯片就升级”的做法。
选型表页面的说明里也写得很直接:端口数相同不代表可直接替换;变更速率时,需要核对接口电平、供电轨、时钟方案与散热。下面几节就按这个顺序一项项对。
#两颗 5 口芯片逐项对比
表里最容易被忽略的是最后两行。封装面积从 36mm² 变成 100mm²,大约是原来的 2.8 倍;温度档则从“商业级、工业级都有”变成“只有 0~70℃ 一档”。
#封装从 QFN48 变成 QFN88:面积将近三倍,只能改板
QFN48 6×6mm 和 QFN88 10×10mm 不只是脚数不同,外形、中间散热焊盘和过孔阵列也都要重新画。原板上 JL5105C 周围的去耦电容、晶振、LED 走线通常排得很紧,换成 10×10mm 的芯片后,周边器件基本都要挪位置。
选型表的常见问题里提到,千兆型号通常封装更大、功耗更高,对布局与散热要求也更高。所以改板时不要只换个封装就完事:散热焊盘下面的过孔数量、到内层地平面的连接,都要按千兆芯片的参考设计来做。
还有一个容易误判的地方:选型表里百兆 8+1 口的 JL5109C-NC 也是 QFN88 10×10mm,和 JL6105 封装名字一样。封装相同只说明焊盘外形一样,引脚定义仍要拿两份规格书逐脚对照,不能凭封装名判断能不能互换。
#供电:外供电压一栏从“3.3V(1.1V)”变成“1.1V”
选型表的“外供电压”一栏,百兆的 JL5105C 标的是 3.3V(1.1V),千兆的 JL6105 标的是 1.1V。按选型表常见问题的解释,这一栏描述芯片所需的供电条件,部分型号除主供电外还需要额外的低压内核供电;缺少所需电压轨,芯片可能无法正常启动或工作不稳定。
对改板来说,这意味着两件事:第一,先看原板上有没有能给 1.1V 内核供电的电源轨,没有的话要加一路 DC-DC 或 LDO,并留出它的布局位置;第二,按 JL6105 的规格书核对各路电源的上电顺序,不要沿用百兆板的上电方式。
顺带一提,千兆 5+2 口的 JL6107S-PI 在选型表里的外供电压写法和 JL51 系列一样,也是 3.3V(1.1V),而 JL6107-PI 写的是 1.1V。同一系列里供电写法都不同,所以每换一颗料都要单独看这一栏。
#温度档:JL6105 只有 0~70℃,工业设备要换料
这是本次核对里最反直觉的一点:百兆的 JL5105C 有两档,JL5105C-NC 是 0~70℃,JL5105C-NI 是 -40~85℃;而千兆 5 口的 JL6105 在选型表里只有 JL6105-NC 一颗,温度 0~70℃。
如果原来的产品用的是 JL5105C-NI,要装在户外机柜、工厂现场这类环境里,那么升级千兆时不能选 JL6105,要看千兆系列里带 -40~85℃ 的料。选型表里千兆工业温度的有 JL6107-PI、JL6107S-PI(5+2 口,LQFP128,14×14mm)和 JL6110-PI(8+2 口,TQFP176,20×20mm)。5 个对外网口的工业设备,可以从 JL6107-PI 入手,多出来的 2 个上联或扩展接口按规格书的要求处理。
注意 JL6107 是 LQFP 封装,带引脚,14×14mm,和 QFN 的焊接、检查方式都不一样;从 QFN48 6×6mm 换到它,占板面积是原来的 5 倍多(196mm² 对 36mm²)。
#带上联口的情况:JL5106C 换 JL6107,接口电平从 3.3V 变成 1.8V
很多设备不是纯交换,而是交换芯片的上联口接主控,比如 MCU 或 SoC 的以太网 MAC。百兆这一档常用的是 JL5106C-NC / JL5106C-NI:5+1 口,接口模式 MII,MAC 接口电压 3.3V,QFN64 9×9mm。
升级到千兆时,5 个网口加上联口的对应料是 JL6107 系列,选型表里接口模式同样标 MII,但 MAC 接口电压是 1.8V。原来主控的 MAC 引脚如果是 3.3V 电平,直接连上去就不匹配。选型表常见问题里写明:MAC 接口电压需要与主控一致,电平不匹配时需要额外的转换设计。
所以带上联口的升级,除了改封装和供电,还要先查主控那一侧:MAC 接口能不能配置成 1.8V,接口带宽能不能跟上千兆。如果主控只能工作在 3.3V,可以看 8+2 口的 JL6110-PC / JL6110-PI,它们的 MAC 接口电压标的是 3.3V,但封装是 TQFP176 20×20mm,网口也多了 3 个,要评估板子放不放得下。
#8 口也一样:JL5108C 换 JL6108,面积变成 3.5 倍
8 口的情况和 5 口类似。百兆 8 口的 JL5108C-NC / JL5108C-NI 是 QFN64 9×9mm,有商业级和工业级两档;千兆 8 口的 JL6108-PC 是 LQFP128 20×14mm,只有 0~70℃ 一档,外供电压标 1.1V。
面积从 81mm² 变成 280mm²,约 3.5 倍。工业温度的 8 口千兆,选型表里对应的是 JL6110-PI,面积是 400mm²,差不多是 JL5108C 的 5 倍。原来板子如果是按 9×9mm 的芯片做得很紧凑,升级千兆基本要重新排整块板的布局。
解决方案Ethernet以太网接口与磁性器件配套查看方案 →#芯片换成千兆,网口磁性器件也要一起换
选型表常见问题里写到,每个铜口都需要对应的磁性器件,可以用分立网络变压器,也可以用内置磁性器件的 RJ45。百兆网口只用两对线,千兆要用四对线,所以原来的百兆网络变压器不能留着用,要换成 千兆网络变压器,或者换成带千兆网变的 RJ45。
差分对也从每口 2 对变成每口 4 对,5 个口就是 20 对差分线。走线的阻抗、等长、到网变的距离,以及中心抽头的接法,都要按交换芯片或所配 PHY 的参考电路重新确定。这部分改动往往比换芯片本身还大,改板评估时要一并算进去。
#百兆升千兆的四步换料法
第一步,画清拓扑。确认对外要几个网口、要不要上联口接主控、要不要光口。只写单个数字的型号一般不单独提供上联口,带“+1”“+2”的才有。
第二步,按温度筛料。原产品用的是 NI 后缀的工业级料,升级时就只在 -40~85℃ 的千兆料里选,例如 JL6107-PI、JL6107S-PI、JL6110-PI;商业级产品才考虑 JL6105-NC、JL6108-PC。
第三步,对接口和供电。有上联口的,核对 MAC 接口电压(1.8V 还是 3.3V)是否和主控一致;所有料都要看外供电压一栏,确认板上有没有对应的内核供电轨。
第四步,算板面积和磁性器件。按新封装尺寸加上 4 对线的网变或网口,评估原板能不能放下;放不下就直接按新板设计,不要硬塞。
打样核对清单
1. 新料号的速率、端口数和接口模式与拓扑一致。
2. 温度档和原产品一致,NI 不能被换成 NC。
3. 封装和尺寸已按新料重画,散热焊盘和过孔按参考设计做。
4. 外供电压一栏已核对,所需的内核供电轨已经加上。
5. 各路电源上电顺序按新芯片规格书确认。
6. 带上联口时,MAC 接口电压与主控一致,或已加电平转换。
7. 主控 MAC 的接口带宽能跟上千兆端口的流量。
8. 每个铜口的网络变压器或网口已换成千兆规格。
9. 每口 4 对差分线的阻抗和等长已按布局建议处理。
10. 样机做满载温升测试,确认千兆芯片在整机最高环境温度下表面温度可接受。
#常见问题
JL5105C 和 JL6105 能不能 pin 对 pin 替换?
不能。JL5105C 是 QFN48 6×6mm,JL6105 是 QFN88 10×10mm,脚数和外形都不同,只能改板。
千兆 5 口有没有工业温度的料?
JL6105 只有 0~70℃ 的 JL6105-NC。需要 -40~85℃ 的,可以选 5+2 口的 JL6107-PI 或带光口的 JL6107S-PI,多出的接口按规格书要求处理。
外供电压写“1.1V”和写“3.3V(1.1V)”有什么区别?
这一栏描述芯片需要的供电条件,部分型号需要额外的低压内核供电。换料时以新料号规格书为准,确认板上有对应电源轨和上电时序。
原来主控 MAC 是 3.3V,能直接接 JL6107 吗?
选型表里 JL6107 的 MAC 接口电压是 1.8V,和 3.3V 主控不匹配,需要做电平转换,或者改用 MAC 接口电压为 3.3V 的 JL6110。
百兆的网络变压器能留着给千兆芯片用吗?
不能。千兆网口用四对线,要换成千兆网络变压器或带千兆网变的 RJ45。
JL 开头的交换芯片是沃虎生产的吗?
不是。JL5xxx、JL6xxx 交换芯片是景略半导体(JLSemi)的产品,沃虎电子是代理商,可以提供选型支持、样品和配套的网络变压器、网口。
如果您正在把百兆交换机或多网口设备升级到千兆,可以把现有的芯片型号、端口拓扑、主控型号和工作温度发给我们,沃虎的 FAE 会按官网选型表帮您挑出候选交换芯片,并配好对应的千兆网络变压器或网口,样品可在线申请。
——— VOOHU 沃虎电子 技术团队
技术支持邮箱:fae.thorne@voohu.cn | 电话:400-1048-018
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