【应用】晶振加时钟buffer构建交换机时钟树，满足常规交换机设计

时间： 2018-02-27 来源：世强作者：火芯人

技术问答

随着数据中心、大数据等业务的发展，企业交换机市场呈稳步上升态势，从而导致千兆以太网或者更快的万兆交换机获得高速发展。

交换机(Switch)是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备，交换机常分为二层交换机、三层交换机或更高层交换机，交换机通常支持多种数据业务交换，其接口包括普通的PHY接口、光接口等等。交换机作为数据通信交换设备，其核心是交换模块，另外也包括大量的PHY接口芯片。对于交换能力较强的企业交换机，常用的有24口、48口甚至更多接口通道的交换机。时钟作为数据通信的源，有着采集、同步等功能，是交换机设计中必不可少的部分。交换机中交换模块（交换芯片）、大量的phy接口芯片都需要大量的时钟作为参考源，对于交换模块的时钟，一般有专用的时钟源提供，而对于大量的PHY芯片，常用的时钟树方案是使用时钟芯片直接输出多路时钟。对于普通的48口交换机，如果全部用4口phy芯片，则需要12路的参考时钟，这么多路的时钟，如果选择时钟发生器输出，则成本相对较高（多路时钟发生器价格不菲），由于这些phy接口的参考时钟通常一致或者成倍数关系，因此在PCB布局容许的情况下，我们推荐另外一种相对性价比较高的时钟树解决方案，即利用晶振加时钟buffer的方式实现，这种方案非常适合对性能要求不太高的中低端交换机设计。

图1：常规交换机时钟树

SILICON LABS公司是一家专注于提供高性价比时钟产品的厂商，其产品不仅有高性能的抖动衰减器时钟产品，也包括各种高性能时钟buffer和可任意定制频点的晶振产品。这里我们选择其Si51x系列晶振加高性能时钟缓冲器SI533XX的方式实现交换机设计，具体的设计框图如图1。使用SI51X系列晶振和SI533XX时钟buffer，主要有如下优点，非常适合常规交换机设计。

1)SI51X系列晶振内部集成基频XTAL和DSPLL，可以通过调整DSPLL（专利数字锁相环）实现客户所需频点，定制周期相对于其它厂家通过切割、打磨等工艺定制频点的周期要短很多，通常2~4周可以提供样片支持。

2) SI51X系列晶振提供5*3.2mm的小封装产品，在一定程度上节省用户PCB面积。

3)SI533XX系列时钟buffer提供超低附加抖动、低偏移时钟分配，常规附加抖动可以控制在100fs左右，不会对输出信号的相噪造成影响。

4) SI533XX系列时钟buffer支持各种差分、单端电平格式输出，当然包括PCIE接口的HCSL格式输出。

5) SI53XX系列时钟buffer部分产品支持/2、/4分频功能，支持不同速率的PHY接口需求。