東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社近日正式宣布，推出"TDS5C212MX"和"TDS5B212MX"兩款2:1多路復(fù)用器（Mux）/1:2解復(fù)用器（DeMux）高速差分開(kāi)關(guān)。新品采用東芝自主研發(fā)的TarfSOI?先進(jìn)SOI工藝，實(shí)現(xiàn)業(yè)界領(lǐng)先的-3dB差分帶寬——TDS5C212MX高達(dá)34GHz（典型值），TDS5B212MX達(dá)到29GHz（典型值），全面支持PCIe?6.0（64GT/s）、USB4?2.0版（80Gbps）、Thunderbolt?5、CXL?3.x、DisplayPort?2.0等下一代超高速接口，即日起批量出貨。

在服務(wù)器、AI加速卡、工業(yè)測(cè)試設(shè)備和機(jī)器人等應(yīng)用對(duì)板載空間日益苛刻的今天，一顆能在34GHz帶寬下干凈利落地切換64GT/s差分信號(hào)的開(kāi)關(guān)芯片，意味著工程師不再需要為"信號(hào)切不動(dòng)"而多繞一層PCB。

高速M(fèi)ux/DeMux開(kāi)關(guān)的核心指標(biāo)就是帶寬——它決定了開(kāi)關(guān)能"透明"通過(guò)的最高信號(hào)頻率。帶寬不夠，信號(hào)的高頻分量被切掉，眼圖閉合，誤碼率飆升，整個(gè)鏈路直接報(bào)廢。

TDS5C212MX的34GHz典型帶寬，比上一代TDS4B212MX（27.5GHz）提升了約24%，比TDS5B212MX（29GHz）也高出近17%。這一差距在64GT/s的PCIe 6.0信號(hào)面前至關(guān)重要——PCIe 6.0采用PAM4調(diào)制，其基頻分量已延伸至32GHz以上，如果開(kāi)關(guān)帶寬只有29GHz，高頻分量將被顯著衰減，信號(hào)完整性大打折扣；而34GHz的余量則確保了從基頻到三次諧波的完整通過(guò)，眼圖張開(kāi)度和抖動(dòng)性能都留有充足裕度。

更直觀地看插入損耗數(shù)據(jù)：在16GHz這個(gè)PCIe 5.0/USB4的關(guān)鍵頻率點(diǎn)上，兩款新品的差分插入損耗僅為-1.2dB（典型值），意味著信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)后功率衰減不到25%——這在30GHz級(jí)別帶寬的開(kāi)關(guān)中幾乎是最優(yōu)水平。對(duì)比之下，市面上同類30GHz帶寬的Mux開(kāi)關(guān)，16GHz處的插入損耗普遍在-1.5dB至-2.0dB之間，TDS5C212MX的優(yōu)勢(shì)一目了然。

回波損耗同樣出色。在16GHz處，TDS5B212MX達(dá)到-15dB，TDS5C212MX為-14dB，均遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)普遍的-10dB至-12dB水平。更低的回波損耗意味著信號(hào)反射更小，駐波比更優(yōu)，這對(duì)PAM4這種對(duì)反射極度敏感的調(diào)制方式尤為關(guān)鍵——反射引起的碼間干擾直接吞噬噪聲容限。

關(guān)斷隔離度方面，兩款新品在16GHz處分別達(dá)到-24dB（TDS5C212MX）和-27dB（TDS5B212MX），確保未選中通道的信號(hào)泄漏不會(huì)干擾主通道。差分串?dāng)_則統(tǒng)一控制在-31dB（16GHz），通道間的電磁耦合被壓制到極低水平。

在高速信號(hào)鏈路中，開(kāi)關(guān)的傳輸延遲直接影響時(shí)序預(yù)算。TDS5C212MX/TDS5B212MX的傳輸延遲僅26ps（典型值，VCC=3.3V），通道間偏斜2ps，比特間偏斜最大僅3ps。

26皮秒是什么概念？光在真空中26ps只能走7.8毫米，在FR4 PCB板材中（介電常數(shù)約4.2）更是只有約3.6毫米。這意味著開(kāi)關(guān)本身引入的時(shí)序偏移，比一段5mm長(zhǎng)的PCB走線還小，在系統(tǒng)級(jí)時(shí)序分析中幾乎可以當(dāng)作"零延遲"處理。對(duì)于PCIe 6.0這種鏈路預(yù)算以皮秒計(jì)的接口而言，這一指標(biāo)直接決定了開(kāi)關(guān)能否被放在關(guān)鍵路徑上而不破壞時(shí)序收斂。

先斷后合時(shí)間（Break-Before-Make）為55ns至450ns可調(diào)，確保切換過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)通道同時(shí)導(dǎo)通的短路風(fēng)險(xiǎn)，這在熱插拔和動(dòng)態(tài)路徑切換場(chǎng)景中是硬性安全要求。

TDS5C212MX和TDS5B212MX在電氣性能和功能架構(gòu)上完全一致，唯一的區(qū)別在于引腳排布。

TDS5C212MX采用高頻優(yōu)化引腳布局，通過(guò)縮短差分信號(hào)路徑長(zhǎng)度來(lái)降低寄生電感和反射，從而將帶寬推至34GHz的極致。這一版本適合對(duì)信號(hào)完整性要求最為苛刻的場(chǎng)景——PCIe 6.0 x16直通、USB4 2.0 80Gbps全速率切換、Thunderbolt 5的四通道綁定等。

TDS5B212MX則采用傳統(tǒng)兼容引腳布局，帶寬為29GHz（典型值），雖然略低于TDS5C212MX，但29GHz已遠(yuǎn)超PCIe 5.0（16GHz基頻）和USB4（20GHz基頻）的需求，完全覆蓋當(dāng)前主流高速接口。更重要的是，兼容引腳布局意味著客戶可以直接替換板上現(xiàn)有的TDS4A212MX/TDS4B212MX而無(wú)需修改PCB，降本增效立竿見(jiàn)影。

這種"一芯雙布局"的策略對(duì)設(shè)備制造商極具價(jià)值——同一套原理圖、同一個(gè)PCB footprint庫(kù)，只需更換型號(hào)即可在"極致性能"和"無(wú)縫兼容"之間靈活選擇。

TDS5C212MX/TDS5B212MX的卓越高頻性能，根源在于東芝自主研發(fā)的TarfSOI?（Toshiba Advanced RF SOI）工藝。

傳統(tǒng)CMOS工藝在高頻段面臨兩大瓶頸：一是硅襯底中的寄生電容導(dǎo)致信號(hào)衰減加速，二是襯底耦合引發(fā)的串?dāng)_和噪聲。SOI（絕緣體上硅）工藝通過(guò)在晶體管下方插入一層埋氧層（BOX），從物理上切斷了襯底耦合路徑，大幅降低寄生電容和漏電流。

TarfSOI?在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了柵氧結(jié)構(gòu)和金屬互連層的電阻率，專為10GHz至40GHz的射頻和高速數(shù)字應(yīng)用調(diào)校。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，TarfSOI?工藝相比傳統(tǒng)CMOS工藝，信號(hào)完整性提升40%，功耗降低30%——這正是TDS5C212MX能在34GHz帶寬下將靜態(tài)電流壓至僅70μA（典型值）的技術(shù)根源。

70μA的靜態(tài)電流意味著什么？一顆TDS5C212MX全年不間斷工作的耗電量不到0.6mWh，幾乎可以忽略不計(jì)。對(duì)比上一代TDS4B212MX的150μA最大工作電流，功耗直接腰斬。在服務(wù)器主板上動(dòng)輒部署數(shù)十顆Mux開(kāi)關(guān)的場(chǎng)景中，這一功耗優(yōu)勢(shì)累計(jì)起來(lái)相當(dāng)可觀。

TDS5C212MX/TDS5B212MX的控制邏輯極其簡(jiǎn)潔，僅需OE（輸出使能）和SEL（通道選擇）兩根信號(hào)線。

當(dāng)OE為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)正常工作：SEL為低則A端口接通B端口，SEL為高則A端口接通C端口。當(dāng)OE為高電平時(shí)，所有端口進(jìn)入高阻態(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)完全斷開(kāi)——這一特性在系統(tǒng)休眠、熱插拔保護(hù)和多設(shè)備總線仲裁中非常實(shí)用。

未使用的控制引腳必須接VCC或GND固定電平，這一設(shè)計(jì)規(guī)范雖然簡(jiǎn)單，卻在實(shí)際布線中為工程師省去了大量上拉下拉電阻的BOM成本和PCB面積。

TDS5C212MX/TDS5B212MX的接口兼容性堪稱"全家桶"級(jí)別：

PCIe方面，覆蓋6.0/5.0/4.0/3.0全系列，支持PAM4和NRZ雙調(diào)制；CXL方面，兼容3.0/2.0/1.0，滿足存算一體和內(nèi)存擴(kuò)展的帶寬需求；USB方面，從USB4 2.0版（80Gbps）到USB4、USB3.2 Gen2×1、Gen1×1一網(wǎng)打盡；Thunderbolt方面，Thunderbolt 5/4/3/2全覆蓋；DisplayPort方面，支持DP 2.0（UHBR20，80Gbps）及DP 1.4/1.3/1.2；甚至連SAS 3.0（12Gbps）存儲(chǔ)接口也在支持列表中。

這種全接口兼容的能力，使得同一顆芯片可以橫跨計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示和互聯(lián)四大領(lǐng)域，極大簡(jiǎn)化了設(shè)備制造商的物料管理和供應(yīng)鏈復(fù)雜度。

兩款新品均支持-40°C至+125°C的寬溫工作范圍，遠(yuǎn)超消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品0°C至70°C的標(biāo)準(zhǔn)。最大功耗180mW（-40°C至105°C），在105°C至125°C區(qū)間按-8.5mW/°C線性降額，確保高溫環(huán)境下不會(huì)因過(guò)熱而失效。

XQFN16封裝尺寸僅2.4mm×1.6mm×0.4mm（典型值），重量3.9mg，是目前30GHz+帶寬Mux開(kāi)關(guān)中尺寸最小的封裝之一。對(duì)于空間寸土寸金的AI加速卡、NVMe交換機(jī)和高速測(cè)試儀而言，這一封裝尺寸直接決定了能否在有限板面上塞下更多通道。

在AI服務(wù)器和GPU集群中，PCIe 6.0 64GT/s的全雙工帶寬要求每一條信號(hào)路徑都必須"零妥協(xié)"。TDS5C212MX的34GHz帶寬和26ps延遲，使其成為GPU與NVMe存儲(chǔ)之間、GPU與GPU之間高速互連的理想路徑切換開(kāi)關(guān)。

在工業(yè)測(cè)試設(shè)備中，一臺(tái)高端示波器或協(xié)議分析儀往往需要在多個(gè)被測(cè)設(shè)備之間快速切換。TDS5B212MX的29GHz帶寬足以覆蓋PCIe 5.0和USB4的測(cè)試需求，而兼容引腳布局則讓設(shè)備制造商可以直接在上一代測(cè)試平臺(tái)上升級(jí)，無(wú)需重新投板。

在Thunderbolt 5和USB4 2.0的擴(kuò)展塢、Docking Station中，多路視頻和數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)路由需要Mux開(kāi)關(guān)在納秒級(jí)完成切換。TDS5C212MX/TDS5B212MX的先斷后合機(jī)制和高隔離度，確保切換過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)串?dāng)_或總線沖突。

在機(jī)器人和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，多軸運(yùn)動(dòng)控制器需要在編碼器、視覺(jué)傳感器和力覺(jué)傳感器之間共享高速通信總線。2:1 Mux架構(gòu)天然適合這種"多傳感器選一"的拓?fù)洌?40°C至+125°C的工作溫度則覆蓋了從冷庫(kù)到煉鋼爐旁的全部工業(yè)環(huán)境。

在5G基站和電信設(shè)備中，CXL 3.0和PCIe 6.0的混合部署要求開(kāi)關(guān)同時(shí)支持計(jì)算和內(nèi)存擴(kuò)展兩種協(xié)議。TDS5C212MX/TDS5B212MX的全接口兼容特性，使其成為基站基帶板上信號(hào)路由的通用解決方案。

在醫(yī)療影像和便攜診斷設(shè)備中，超低功耗和小封裝是剛需。70μA的靜態(tài)電流和2.4mm×1.6mm的封裝，讓TDS5C212MX可以直接集成在 handheld 超聲探頭或便攜式內(nèi)窺鏡的前端信號(hào)鏈路上，電池續(xù)航不再是瓶頸。

PCIe 6.0的64GT/s、USB4 2.0的80Gbps、Thunderbolt 5的120Gbps——當(dāng)接口速率以每?jī)赡攴兜乃俣瓤耧j時(shí)，信號(hào)鏈路上的每一個(gè)無(wú)源器件都在被重新審視。Mux/DeMux開(kāi)關(guān)作為信號(hào)路徑的"交通警察"，其帶寬、延遲和隔離度直接決定了整條鏈路的上限。

東芝TDS5C212MX/TDS5B212MX的發(fā)布，本質(zhì)上是用34GHz的模擬帶寬去匹配64GT/s的數(shù)字速率——這在兩年前還被認(rèn)為是"不可能的任務(wù)"。TarfSOI?工藝的成熟、封裝尺寸的極致壓縮、功耗的數(shù)量級(jí)下降，共同構(gòu)成了這顆芯片背后的技術(shù)躍遷。