TSN，全稱Time-Sensitive Networking，中文名稱為時間敏感網絡，它是IEEE(電氣電子工程師學會)正在積極推動的下一代以太網技術標準，也是新一代實時數據傳輸技術的核心。TSN技術是在IEEE 802.1標準以太網框架下制定的新一代標準以太網技術，運行在OSI標準模型中的數據鏈路層，如圖1所示，TSN技術源于標準以太網的隊列傳輸機制，網絡幀格式也是采用包含VLAN標簽的標準以太網幀格式。

圖1、TSN技術的IEEE 802.1框架

TSN技術的前身是音視頻橋接技術(Audio Video Bridging，AVB)，包括流預留協議(Stream Reservation Protocol，SRP)、時間敏感應用的時序和同步(IEEE 802.1AS)以及時間敏感流的轉發和排隊增強(IEEE 802.1Qav)等，IEEE 802.3工作組通過增強以太網標準提高音視頻傳輸的實時性。2012年11月AVB工作組正式更名為TSN任務組。從之前的音視頻傳輸領域逐漸擴展到車載以太網、工業互聯網甚至航空航天領域應用。TSN的核心思想是提出可互操作的系統，并支持多個制造商、協議和機構在同一個網絡上共享，而數據使用相同的程序邏輯進行分析。TSN作為二層網絡結構，使得越來越多的公司可以利用此結構上實現OT(Operational Technology)和 IT(Information Technology)的集成。TSN Profiles即TSN標準協議的使用規范，描述如何在特定應用下搭建TSN網絡，并提供配置指導，其中協議名稱前的P表明該協議規范還在進行中。主要包括以下幾個領域：

在標準層面，IEEE 802.1時間敏感網絡工作組發布了一套用于工業和汽車網絡的開放實時以太網標準TSN協議族，包括IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qcc、IEEE 802.1AS 等標準，如圖3所示，TSN協議族包含了時鐘同步、延時控制、安全、可靠性、資源管理這五個類別的子協議，旨在提高靈活性，降低布線成本，打破信息孤島，實現數據在同一網絡的實時、確定性傳輸，保證對實時性要求高的信息在標準以太網的不同場景下的順利傳輸。

隨著5G、物聯網、工業互聯網等新一代信息通信技術的發展，TSN具有的確定性和微秒級交互特性，結合新一代信息通信技術融合運用在音頻/視頻傳輸、無人駕駛/智能駕駛、機器控制/智能工廠等應用領域。同時借助TSN打破智慧與機器的邊界，推動傳統離散工業進行數字化轉型和智能制造升級。

這篇文章我們盤點一下支持TSN協議族的芯片品牌及產品。

1、美滿(Marvell)美滿的88Q5072交換機芯片，基于Arm?Cortex-M7架構，能夠在交換機上實現高級協議和安全軟件的部署，不必使用外部主機處理器。該芯片集成了100BASE-T1 PHY、先進路由及安全功能，可在大型網關應用場合中連接多個域控制器。單芯片解決方案可降低BOM成本并減少空間占用，從而滿足這些不斷增長的市場需求。

美滿的88E6393X集成了1000BASE-T PHY和10Gbps光纖端口功能，同時功耗只是競爭對手方案的60%。盡管采用了緊湊型封裝，這款新型交換機IC能夠提供8個三速(10/100/1000)以太網端口以及3個10G XFI / SFI端口，并且內置200MHz微處理器。其對SFI的支持意味著交換機可以直接連接到光纖模塊，而無需外部PHY，從而能夠節省空間和BoM成本，簡化系統設計。88E6393X支持IEEE 802.1BR端口擴展功能，可以在降低管理開銷和控制運營支出(OPEX)方面發揮重要作用。此外，88E6393X還支持三層路由功能。88E6393X支持最新的時間敏感網絡(TSN)協議(如802.1AS、802.1Qat、802.1Qav和802.1Qbv)，可以實現工業網絡對于低延時、及低延時抖動的需求;256條目三態內容尋址存儲器(TCAM)可以做到實時、深度數據包檢測(DPI)，對通過網絡傳輸的數據內容進行監管(參考訪問控制和策略控制列表功能);8個流量級隊列可以提供完美的的服務質量(QoS)支持;拒絕服務(DoS)預防機制能夠檢測到非法數據包，減輕DoS攻擊造成的網絡安全威脅。88E6393X具有尺寸小、功耗低、安全性強和靈活性高的特性，能夠為中小型企業、企業級、工業和uCPE等領域提供高效的交換機IC解決方案。

2021年美滿(Marvell)收購了云數據中心商業交換機芯片供應商Innovium。

2、博通(Broadcom)博通的BCM8989X和BCM8957X，BCM8989X是業內第一個對應NGBase-T1(即IEEE 802.3ch)標準的MACsec物理層芯片，到目前為止，博通是唯一能提供NGBase-T1芯片的廠家。BCM8957X則是業內第一個支持10Mbps到10Gbps速率的L2/L3級車載以太網交換機芯片。特斯拉與博通在下一代FSD芯片上有合作，但不大可能將多G物理層嵌入FSD中，因為物理層芯片一般都是獨立的。還有一個IEEE 802.3cy，也就是10G以上車載以太網物理層標準，分別支持25G、50G、100G。

博通的StrataXGS Tomahawk 5處理器芯片，采用5納米芯片制造工藝。每個Tomahawk 5都能夠支持數百個網絡連接。配備Tomahawk 5的以太網交換機每秒可以處理51.2TB的網絡流量，幾乎是Broadcom上一代芯片的兩倍效率。

3、瑞昱(Realtek)瑞昱的RTL8211E-VB-CG是一款以太網物理層芯片，作為一款網絡通信芯片，它主要用于連接計算機系統或嵌入式設備與以太網網絡之間的物理層通信。這種芯片常見于各種網絡設備中，如網卡、交換機、路由器等，用于實現數據的傳輸和通信。

4、恩智浦(NXP)恩智浦的LS1028A根據電機電子工程師學會(IEEE)802.1標準要求，整合了時效性網絡(Time-SensitiveNetowrking，TSN)功能。LS1028A是基于恩智浦Layerscape系列系統單芯片(SoC)并增加許多重要功能，包括升級版64位ARMCortexv8多核心處理器、整合3D圖形處理器(GPU)和LCD控制器、4埠TSN交換機，以及2個獨立的TSN以太網絡控制器。透過結合時效性網絡和圖形處理器，SoC能夠管理工業人機接口和控制應用程序。LS1028A建構于恩智浦的信任架構(TrustArchitecture)，提供信任根源、安全應用和服務，旨在支持TSN橋接應用和TSN終端應用，并提供15年的制造保證。

恩智浦的SJA1105TEL以太網交換機提供靈活的解決方案，使用以太網作為控制應用的骨干網，來實施模塊化和成本優化的電子控制單元(ECU)。SJA1105TEL通過一組時間敏感網絡(IEEE TSN)標準擴展了SJA1105EL功能，可以在關鍵/控制和與非關鍵/盡力而為流量之間確定地分配網絡帶寬。除了通過以太網實現控制應用外，這些功能也是模塊化高級駕駛輔助系統簡單集成的理想選擇。例如，單個后視攝像頭可放大到全環繞視圖應用。SJA1105P/Q/R/S是一款支持IEEE音頻視頻橋接(AVB)和時間敏感網絡(TSN)標準的5端口汽車以太網交換機。

5、微芯(Microchip)微芯的LAN9668-I/9MX和LAN9668-9MX器件分別應用于工業和消費級應用的8端口交換機，配備Arm? Cortex?-A7中央處理器 (CPU)，支持工業環境中的TSN IEEE通信標準。其中包括用于精確定時的IEEE 1588v2和IEEE 802.1AS-2020、用于按流過濾和監管的IEEE 802.1Qci、用于流量整形的IEEE 802.1Qav和IEEE 802.1Qbv以及用于無縫冗余的IEEE 802.1CB，以及IEC-62439-2(媒體冗余協議)、ODVA-DLR和IEC-61158-6-10用于媒體冗余。LAN8814是新一代四端口千兆以太網物理層芯片，完全支持最新的TSN要求，包括IEEE 1588 v2和幀搶占。使用LAN9668和LAN8814技術的設計人員可以利用TSN芯片組實現定時、流預留、保護和管理，從而節省開發時間和成本。

6、德州儀器(TI)德州儀器(TI)的兩款以太網物理層(PHY)收發器DP83825I和DP83869HM，擴展了設計師在設計空間受限的應用程序和時間敏感網絡(TSN)時的連接選型。DP83825I低功耗10-/100-Mbps以太網PHY，比競爭對手產品的體積小44%，可提供150米的電纜傳輸距離，體積小、低功耗和電纜傳輸距離長的DP83825I，幫助設計師進一步減少緊湊型IP網絡攝像機、照明、電子銷售網點和其他空間受限型應用的所占空間大小和成本，而又不會犧牲網絡傳輸距離。DP83869HM則是業界唯一一款千兆以太網PHY，可支持銅纜和光纖介質，提供高達125°C耐受工作溫度，這使得工程師能夠充分利用千兆以太網連接性在惡劣環境中的速度和可靠性。DP83869HM的高工作溫度及其靜電放電(ESD)抗擾度和對媒介轉換的支持，顯著提高性能且有助于提升工廠自動化、電機驅動與電網基礎設施的設計靈活性。

ZLG致遠電子推出了搭載TSN技術的M62xx-T系列核心板，板載處理器為德州儀器的Sitara AM6x處理器系列，支持多協議千兆位(Gb)時間敏感網絡(TSN)，有四核和雙核Arm Cortex-A53兩種處理器型號可選：M6234和M6232，可提供工業級可靠性，可滿足工廠自動化、電機驅動和電網基礎設施等應用中快速增長的工業4.0需求。

7、東芝(Toshiba)

東芝的TC9562系列芯片，支持現有AVB和新的TSN網絡標準。TC9562XBG擁有比現有產品系列更簡單的配置。TC9562AXBG擁有現有產品的RGMII、RMII，MII接口和SGMII接口，支持擴展接口功能。TC9562BXBG除了具備TC9562AXBG的功能外，還支持以太網TSB標準IEEE 802.1 Qbv、IEEE 802.1 Qbu和IEEE 802.3 br。此系列新品可應用于車載信息娛樂系統、遠程信息處理系統、音頻放大器和工業設備中。

8、赫優訊(Hilscher)赫優訊支持千兆TSN的新一代多協議SoC芯片netX 90上，實現了100Mbit/s的時間敏感網絡標準，將作為是netX芯片家族的擴充，以延伸產品的形式推出，例如協處理芯片或單芯片解決方案。該解決方案主要用于工廠自動化和各種自動化設備，從I/O產品到PLC、驅動器，再到編碼器和傳感器等產品。

9、英特爾(Intel)英特爾?凌動? x6000E系列和英特爾 奔騰? N系列、賽揚? J系列產品是英特爾針對物聯網增強的處理器平臺，擁有更強大的實時性能與更高效率，3D顯卡性能表現可達上一代的2倍③。配置專用實時減負引擎、可支持帶內帶外遠程設備管理的英特爾? 可編程服務引擎、增強I/O和更多儲存選擇，同時還集成了2.5GbE時間敏感網絡(TSN)，讓實時性更為強勁。目前產品均支持4Kp60分辨率，最多可同時在三個顯示屏上運行。此外，產品還配置了英特爾? 安全島，結合內置的基于硬件的安全措施，充分滿足物聯網嚴苛的功能安全(FuSa)要求。

10、亞德諾(ADI)亞德諾的fido5000 REM芯片可作為一種產品解決方案，有fido5100和fido5200兩種型號，其中fido5100不支持EtherCAT，而fido5200支持EtherCAT。fido5000 系列器件有兩個以太網端口，目前只能支持10Mbps/100Mbps，不支持1Gbps。協議標準可支持IEEE 802.1AS、802.1AS-Rev、802.1Qbv、802.1Qci、802.1CB、802.1Qcc、802.1Qbu等。

11、東土科技(KYLAND)東土科技的KD6530芯片是國內首款全流程自主可控的TSN交換芯片，具備時間同步、流量調度、幀搶占、流量策略及過濾、幀冗余等TSN特性。KD6530選擇了雙核ARC HS48FS的CPU設計，最高主頻達到1GHz，且擁有32G的交換容量，提供1個集成了PHY的100Base-TX接口、12個SGMII/1000Base-X接口、2個10GBase-X接口、6個CAN2.0/FD接口和6個LIN接口，最大支持1.6G的速率。由于支持TSN中的IEEE 802.1AS協議、IEEE 802.1Qbv與Qbu協議，KD6530提供高精度的時間同步，誤差范圍在±100ns內，關鍵數據可保證μs級別的延遲和ns級別的抖動。該芯片產品能廣泛應用于智能制造、軌道交通和智能電網等領域。

12、楠菲(NETFORWARD)

楠菲的SF1001/SF1004/SF1008，支持9KB巨幀，支持線纜損傷檢測，支持多種自環檢測，工作電壓為3.3v和2.5v，外部參考時鐘為25MHz，支持IEEE802.3azEEE (節能以太網)，MAC側MII介質無關接口到介質側電口光口的信號轉換，自動偵測支持雙絞線swaps，pair，skew，and pair polarity，芯片封裝尺寸15x15mm，L FBGA封裝，ball pitch為1.0mm。

13、盛科(CENTEC)盛科的已批產性能最強的TsingMa系列產品CTC8180，單芯片交換容量也達到了2.4Tbps，最大端口速率為400G，單芯片支持16x100G/24x100G/32x100G，在交換容量、端口速率等指標上已經達到全球先進水平，并有多款產品進入國內主流網絡設備商的供應鏈。

14、昆高新芯(KUNGAO)昆高新芯消費類PHY芯片KG7XXXC，工業類PHY芯片KG7XXXI、KG701XI以及車載PHY芯片KG701XM等。KG65XXI內置4 RISC-V內核的CPU，可以與外置CPU協同使用，支持常規的L2、L3交換功能，以及TSN/AVB功能。不過目前該芯片的具體規格尚未確定，比如1G與10G接口的數量。而KG5XXXI這一TSN網關芯片系列，同樣采用了4 RISC-V內核CPU的設計，可接入70個節點。KG5XXXI支持以太網/IP、ETHERCAT、PROFINET這三大主流工業以太網協議棧，也提供對CAN、RS485、FF、HARP-IP與MODBUS的支持。

15、裕太微電子(MOTORCOMM)裕太微電子車載千兆以太網芯片—YT8011A系列成功提前量產并超出預期拿到數家OEM定點項目，再度實現了從1到N的跨越。YT8011A系列產品擁有完全自主知識產權，是一款兼容車載以太網百兆100BASE-T1和千兆1000BASE-T1標準的以太網收發器，支持IEEE802.3bw和802.3bp協議。其通過一對差分的屏蔽或者非屏蔽電纜，傳輸和接收以太網數據包。該系列采用了高速DSP技術和模擬前端(AFE)，同時具備極性檢測與校正、自適應均衡、回聲消除、定時恢復和糾錯等功能。MAC(數據鏈路層)和PHY(物理層)之間的數據傳輸通過簡化的千兆媒體獨立接口(RGMII)或串行千兆媒體獨立接口(SGMII)進行?？芍С諩EE節能以太網、1588時間同步協議、IEEE802.1AS時間同步協議。YT8011A系列擁有優異的性能與兼容性，可廣泛應用于車載IVI(車載信息娛樂系統)、座艙控制、ADAS域控、T-BOX(車載通信終端)等多個車載高速通信場景。

16、智芯(SMART CHIP)智芯的TSN芯片SCCC9002SC2404芯片支持28*1GE或24*1GE+4*10GE/1GE等接口組合，具備時間同步、流量調度、幀搶占、流量策略和過濾、幀冗余等TSN特性。該芯片通過集成全網時間同步、精確門控調度和幀搶占等技術，構建了低時延、低抖動、高可靠的確定性傳輸機制，為工業網絡通信提供多源數據互聯互通、多域流量確定性轉發和多業務高質量融合承載能力。

17、國科天迅(TASSON)國科天迅的TAS2010 TSN芯片作為通信核心主芯片，已成功搭載在一汽紅旗EQM5電動車的中央控制器網關設備上，并首家完成100萬公里的實車路測。TAS2010 TSN交換芯片是一款車載以太網通信集成電路，集成了高實時性的嵌入式ARM R5雙核處理器，用于車載以太網高速高可靠網絡交換，支持TSN協議，支持15個以太網接口并兼容CAN、CANFD和LIN等傳統車載網絡接口，可滿足不低于20Gbps的交換性能，實現了高效路由轉發引擎，支持全端口數據的線速轉發，芯片工藝為40nm。

18、國防科大國防科技大學計算機學院的銀河衡芯HX-DS160敏捷交換芯片。HX-DS160采用FCBGA676封裝(27mm×27mm)，功耗小于10W，可配置成16*10G，12*10G+1*40G，8*10G+2*40G，4*10G+3*40G以及4*40G等5種交換模式，滿足各種裝備平臺對高帶寬、低功耗和高密度的交換需求。HX-DS160內部采用可編程3級Match-Action交換架構，通過協議無關的帶掩碼超長關鍵字(64字節)匹配，支持對現有各種網絡協議以及用戶定制協議幀的解析。HX-DS160可實現標準以太網交換，SDN/Openflow交換和TSN交換(需敏捷交換網卡IP支持)，滿足不同裝備對網絡交換服務質量的要求。HX-DS160是面向裝備平臺高帶寬和低功耗交換需求，自主設計，基于國產工藝流片和封裝的160G以太網交換芯片。

19、特思恩(TSNTEC)特思恩提供用于L1的TsnTec 8048X、用于L1.5的TsnTec 8048XM、用于L2/3的 TsnTec 8248SW、低延遲FPGA定制應用、超低延遲網卡等。L2/3、低延遲FPGA 定制應用、超低延遲NIC等。

20、安弦科技安弦科技是國內稀缺的高性能TSN芯片提供商，立足于芯片核心IP設計研發，以時間平均頻率(TAF)為核心技術結合超高吞吐量加密技術安全保障，率先實現TSN網絡時鐘高精度任意頻率產生和快速切換，意在工業智能制造、信息及能源傳輸、智慧車聯等應用場景打破高性能TSN交換機芯片國外壟斷局面。目前，TSN芯片核心IP已經歷四輪驗證流片，計劃本年內完成芯片產品流片驗證。

21、奕泰微電子(EtlChip)基于在以太網通信芯片領域的多年積累，奕泰微電子是國內少有的一家同時研發車載PHY芯片和車載Switch芯片的團隊，可以提供高性能、高可靠性、低功耗的車載以太網芯片成套解決方案，性能與業界頭部產品持平。在產品研發進度上，奕泰微電子的工業以太網芯片產品已經量產交付，實現了技術驗證和產生營收。車載以太網芯片正處于測試收尾階段，即將交付主機廠客戶測試。

22、鵬瞰(PONCAN)鵬瞰半導體將TSN(時間敏感網絡)特點和PON技術結合，帶寬提升至10G甚至更高，并且將通信時延降至10μs，極大程度解決了工業通信對時延、帶寬的問題。VN1810是鵬瞰半導體為解決工業4.0通信與控制實際需求，而創新開發的TS-PON(時間敏感無源光網絡)Root SoC芯片。它通常內置在工業主站的控制器里，通過光纖與內置在從站傳感器、執行器單元里的可多達128片的TS-PON技術VN1110 Node SoC芯片相連。采用 P2MP(點到多點)方式實現信息上傳和下發與控制處理。將基于工業交換機大于1000μs時延降低到小于10μs，優化了100倍;通過光纖連接也完全免除了電磁干擾的影響。10G(萬兆)傳輸帶寬、高性能MCU與強大的馬達驅動能力，使得VN系列SoC全面滿足工業4.0、智能機器人及智能汽車的高帶寬低時延應用需求。

VN1110內置在從站傳感器、執行器單元里，通過光纖與內置在工業主站控制器里的TS-PON技術Root SoC VN1810芯片相連組成完整的工業/機器人/汽車需要的傳輸控制一體化系統。將基于工業交換機大于1000μs時延降低到小于10μs，優化了100倍;通過光纖連接也完全免除了電磁干擾的影響。10G(萬兆)傳輸帶寬、高性能MCU(800MHz 64-bit RISC-V)與強大的馬達驅動能力(24-ch 16-bit ADC 5MSPS，4-ch DAC,32-ch PWM)，使得VN系列SoC全面滿足工業4.0、智能機器人及智能汽車的高帶寬低時延并集成控制驅動的應用需求。

當前TSN產業初具規模，主要產品集中在芯片和交換機，國內廠商起步較晚，市場中的TSN芯片產品以國外廠商為主，國內產品集中在TSN交換機。雖然TSN技術目前還沒有大規模的應用，必會因其卓越的性能和特征，在未來通信科技中大放異彩，取得廣泛的應用，如Profinet over TSN，OPC UA over TSN，5G與TSN的融合部署和發展等。工業互聯網和車載以太網領域已有應用TSN技術，工程師提前了解TSN技術、芯片及產品是將來選型運用的第一步。

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