電子發燒友網報道（文/周凱揚）工業互聯網作為新一代信息通信技術與工業經濟深度融合的基礎設施，是實現人、機、系統以及OT&IT互聯互通的關鍵要素。而當下工業業務中的復雜運動控制、控制器通信、移動機器人、海量傳感器連接等，早已對時延、抖動和傳輸時間提出了極高的要求，工業數字孿生和工業增強現實等新業務更是將這些要求再度翻倍。

所以在以太網占據主導工業互聯網連接方式的前提下，TSN（時間敏感網絡）技術被提出，該技術基于標準的以太網架構，以精準的時鐘同步能力、確定性流量調度能力以及智能開放的運維管理架構，成了工業互聯網的首選網絡技術之一。為此，過去以標準以太網芯片開發為主的廠商們，近年來也紛紛轉戰TSN技術，推出了相關的TSN工業以太網芯片。

瑞薩

考慮到傳統網絡設備并不支持TSN技術，包括終端、網關等都需要更新，對已有系統的迭代來說會造成不小的成本挑戰。為了解決向現有系統添加TSN工業以太網，而不對系統進行大幅改動的問題，瑞薩電子推出了適用于工業以太網通信和TSN的RZ/N2L微處理器。

RZ/N2L MPU / 瑞薩

該MPU作為RZ系列的高端產品，基于ArmCortex-R52打造，不僅搭載了支持TSN的三端口千兆以太網交換機，還有EtherCAT從控制器，并支持PROFINET、OPC UA等主要工業以太網協議。

這些實時協議均由ArmCortex-R52負責管理，在400MHz主頻和超大片上內存的支持下，可以直接獨立于應用CPU執行網絡處理。再加上直接與主機CPU相連的高速接口，這樣也就無需對現有的應用軟件進行改動，即可實現對TSN的支持。

借助RZ/N2L，客戶可以迅速為現有工業設備提供TSN支持。瑞薩也基于RZ/N2L打造了工業市場備受青睞的郵票式MPU模組系統，客戶可自行在這一獲驗證系統周圍構建外圍設備，從而降低TTM、開發成本與風險。

Microchip

針對更為復雜的交換需求，Microchip也推出了TSN以太網交換機IC LAN9668，工規版本為LAN9668-I/9MX。該交換機采用集成了兩個10/100/1000BASE-T PHY和一個600MHz的ArmCortex-A7 CPU子系統，且擁有8個以太網端口。

LAN9668交換機IC / Microchip

在此之前，Microchip也發布了支持TSN的四端口以太網PHY收發器LAN8814，與LAN9668結合，可以實現定時、流保留、保護和管理等一系列功能。在支持單一、可擴展的TSN芯片組標準的同時，提供最低的延遲和端到端的通信流量傳輸，減少開發時間與成本。

與此同時，Microchip也提供了IStaX VSC6817SDK這一Linux應用軟件，開發者可以借助GUI、CLI、SNMP和JSON RPC等手段對以太網交換機進行管理，除了支持QCL和ACL之類的先進L2交換功能外，還有IEEE 1588中的各種TSN特性。

雖然目前在TSN相關芯片的供應上，還是以海外廠商主導，其實這并不僅限于TSN網絡芯片，整個以太網芯片市場也是如此。但近來國產廠商也已經開始發力。比如為了發展國內的時間敏感網絡技術，篩選國內的優質TSN供應商，加速該技術的普及和落地，2020年，中國信息通信研究院牽頭國內30多家產學研單位，共同啟動了“時間敏感網絡（TSN）產業鏈名錄”。該名錄中包括芯片模組、交換機、網關、端設備和控制器等多種TSN設備。

東土科技

去年8月，東土科技的KD6530芯片也通過了“時間敏感網絡（TSN）產業鏈名錄計劃”中的芯片模組類測試，成了首款進入該名錄的TSN芯片，這也是國內首款全流程自主可控的TSN交換芯片。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。

KD6530 TSN通用轉發芯片/ 東土科技

KD6530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。

東土科技基于該芯片，打造了TSN交換機、時鐘源和控制器等產品。據了解，該芯片已經應用于壓鑄鋅合金智能打磨拋光裝備，實現對兩臺高精度ODG六關節機器人的實時控制。在東土科技提供的KD6530方案下，該應用實現了極低延遲與抖動的確定性服務。

昆高新芯

國內另外一家專注網絡芯片開發的公司昆高新芯，同樣投入了TSN網絡芯片的開發。從其官網的產品信息來看，在工業TSN網絡芯片上，昆高新芯目前有TSN交換芯片KG65XXI系列和KG5XXXI系列。

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。

從上一次融資公開的情報來看，昆高新芯已經實現了TSN交換芯片的成功流片和測試，即將進入量產階段，且已經和車廠、工業互聯網廠商等客戶建立了合作關系。昆高新芯的網絡芯片值得關注的一大特色是，其表示旗下芯片產品都內置了國密安全算法，且核心IP都是有自有知識產權的，所以是徹頭徹尾的“中國芯”產品。

寫在最后

對于工業互聯網來說，TSN以太網可以說是工業4.0和IIoT的啟動器，也為云端到工廠的垂直集成提供了可能。與此同時，隨著5G在工業網絡的部署加快，5G+TSN的融合也已經提上日程，無論是拼接、分段還是橋接，都將進一步加快TSN在工業互聯網上的靈活落地。

此外，TSN帶來的確定性和魯棒性優勢，也對工廠之外的網絡環境提供了足夠的吸引力，比如車載網絡、鐵路網絡、電網網絡等。這些環境對于通信質量和安全性的要求高，和智慧工廠一樣，也是如今TSN技術主要的發力點所在。