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MicrochipPCIe技术开启多终端连接新时代

返回列表 来源:金洛鑫 浏览:- 发布日期:2025-12-01 09:22:35【
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MicrochipPCIe技术开启多终端连接新时代

在科技飞速发展的当下,多设备连接的需求日益增长,无论是在数据中心,还是智能工厂,甚至是日常的办公娱乐场景,都需要一种高效可靠的连接技术.而今天要给大家深入剖析的MicrochipPCIe技术,就像是一把神奇的钥匙,能轻松开启多终端连接的大门,实现设备之间的高速通信与协同工作.大家都知道,随着我们身边的智能设备越来越多,像电脑,服务器,存储设备,各种工业传感器晶振等等,如何让它们快速,稳定地连接并交换数据,成了一个关键问题.传统的连接方式在速度和扩展性上渐渐有些力不从心,而PCIe技术的出现,带来了新的转机.Microchip作为半导体领域的重要参与者,在PCIe技术方面不断深耕,推出的相关产品和解决方案备受关注.

技术背景:PCIe技术发展历程

PCIe技术,全称PeripheralComponentInterconnectExpress,自诞生以来,就一直在计算机应用晶振及电子设备连接领域扮演着举足轻重的角色.它的发展是一部不断突破速度与性能极限的奋斗史.2003年,初代PCIe1.0标准问世,它如同一位先驱者,打破了传统并行总线的束缚,采用串行点对点架构.这一创新之举有效解决了并行传输时信号干扰严重的问题,使得数据传输更加稳定.当时它的信号速率为2.5GT/s,采用8b/10b编码方案,虽然编码开销达到20%,但单通道带宽也达到了约250MB/s,相比之前的PCI总线,已经是巨大的飞跃,为显卡,网卡等设备提供了更高效的连接方式.到了2007年,PCIe2.0版本发布,每通道速率翻倍至5GT/s,单通道带宽提升到500MB/s,x16配置下总吞吐量更是达到8GB/s.它在保持与前代设备向后兼容的基础上,通过优化信号完整性设计,满足了高清显卡,高速存储等对带宽需求日益增长的外设.就像为高速公路拓宽了车道,让数据的流通更加顺畅.2010年,PCIe3.0横空出世,每通道传输速率达到8GT/s,单通道带宽约1GB/s.这一代引入了更高效的128b/130b编码方案,将编码开销降至1.5%,大大提升了有效带宽.同时,为了应对高频传输时的信号衰减,还引入了接收端连续时间线性均衡(CTLE)等先进信号处理技术,配合发送器去加重机制与接收器均衡设计,保障了信号的完整性.在功耗管理方面也进行了升级,实现了精细化功耗控制,无论是移动设备还是数据中心,都能从中受益.2017年,PCIe4.0带来了16GT/s的信号速率,再次将带宽翻倍,为高速SSD,高性能显卡和网络设备提供了更强劲的动力.不过,随着速度的大幅提升,对PCB材料和信号完整性的要求也愈发严格,需要更精心的散热设计来保证设备的稳定运行.2019年,PCIe5.0以32GT/s的信号速率登场,进一步强化了抗干扰能力,新增的均衡旁路模式降低了链路初始化延迟.它的出现,有力地支持了数据中心400G以太网和AI计算的需求,让数据中心能够更高效地处理海量数据.2022年,PCIe6.0采用了PAM4信号和FLIT编码(1b/1b),并支持前向纠错(FEC),数据传输速率达到64GT/s,x16双向带宽达到256GB/s,在提升带宽的同时,也增强了数据传输的可靠性.而在2025年,PCIe7.0也已崭露头角,目标是将数据传输速率提升至128GT/s,x16双向带宽高达512GB/s,重点优化能效和信道参数,致力于为800G以太网,量子计算等前沿领域提供支持.

美国微芯Microchip晶振PCIe技术在这一漫长的发展历程中,始终紧跟时代步伐,不断融入创新技术.它充分利用各代PCIe技术的优势,针对不同应用场景,开发出一系列高性能,低功耗的PCIe产品.比如在数据中心,Microchip的PCIe交换芯片能够实现多个服务器,存储设备之间的高速互联,充分发挥PCIe高带宽,低延迟的特性,保障数据的快速传输和处理.在工业自动化领域,其PCIe解决方案适应工业环境的严苛要求,凭借稳定可靠的连接,助力工业设备的高效协同工作,为PCIe技术的广泛应用贡献着自己的力量.

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MicrochipPCIe技术解析:独特的芯片制程与架构

MicrochipPCIe技术的卓越性能,离不开其先进的芯片制程与独特的架构设计.就拿其最新推出的SwitchtecGen6系列PCIe交换芯片来说,采用3nm制程工艺,这可是芯片制造领域的前沿技术.在这个尺度下,芯片能够集成更多的晶体管,实现更高的性能和更低的功耗.想象一下,原本需要占据较大空间的电路,现在可以被压缩到极小的区域内,而且运行效率大幅提升,就像是把一个大型工厂的生产线,浓缩到了一个小小的车间里,却能生产出更多,更好的产品.从架构方面来看,这款芯片的旗舰型号拥有20个端口和10个堆栈,这些端口就像是一个个数据的出入口,而堆栈则像是连接不同通道的桥梁.它可分叉为×16或×8通道,这种灵活的通道配置,能够根据不同的应用场景和设备需求,进行优化调整.比如在数据中心,当需要连接多个高性能服务器和大容量存储设备时,×16通道可以提供超高的带宽,保障大量数据的快速传输;而在一些对成本和空间有严格限制的小型设备中,×8通道则能在满足基本需求的同时,降低成本和功耗.这种端口,通道和堆栈的巧妙配置,就像是精心规划的交通枢纽,不同的车道和出入口,让数据能够有序,高效地流通,为多终端连接提供了坚实的硬件基础.

关键技术特性

MicrochipPCIe技术包含了一系列关键技术特性,每一项都在多终端连接中发挥着不可或缺的作用.先说说非透明桥接(NTB)技术,这是一种特殊的PCIe桥接技术.与传统的透明桥接不同,NTB不会将地址空间完全透传,而是通过桥接芯片进行地址映射和转换.这有什么好处呢?在高性能计算,网络加速,存储虚拟化等领域,设备之间需要进行高效的数据通信领域晶振.比如在一个多节点的计算系统中,不同节点的设备要相互访问内存,NTB就允许一个设备直接访问另一个设备的地址空间,而不需要CPU的介入.通过DMA(DirectMemoryAccess)+NTB的形式,设备可以直接访问对端设备的内存,大大降低了通信延迟,就像是为两个原本需要通过繁琐手续才能交流的人,开通了一条直接沟通的绿色通道,让数据传输更加迅速高效.后量子安全加密(PQC)技术也是一大亮点.随着量子计算技术的发展,传统的加密算法面临着被破解的风险.PQC技术则专门研究能够抵抗量子计算机攻击的加密技术.Microchip的PCIe交换芯片采用符合美国商用国家安全算法规范2.0(CNSA2.0)的后量子安全加密技术,这为多终端连接中的数据安全提供了坚实保障.在数据传输过程中,无论是敏感的商业数据,还是个人隐私信息,都能被加密保护,就像是给数据穿上了一层坚固的铠甲,即使面对未来可能出现的量子计算攻击,也能确保数据的保密性和完整性.流量控制单元(FLIT)模式也是PCIe6.0引入的重要特性.在数据传输过程中,就像道路上的车辆一样,如果没有合理的流量控制,就容易出现拥堵.FLIT模式能够对数据流量进行精细化管理,它将数据分成一个个小的流控制单元进行传输,每个单元都有自己的控制信息.这样一来,当某个通道出现拥塞时,FLIT模式可以动态调整数据的传输路径和速率,避免数据的丢失和延迟,确保数据能够顺畅地在各个终端之间传输,让多终端连接始终保持高效稳定.

轻量级前向纠错(FEC)系统同样至关重要.在数据传输时,由于各种干扰因素,数据可能会出现错误.FEC系统通过在发送端向数据流中添加冗余信息,使得接收端能利用这些冗余信息检测并纠正一定范围内的错误.就好比在发送一封信件时,额外附上一些纠错提示,即使信件在传递过程中有些内容模糊了,接收方也能根据这些提示还原出正确的信息.在高速数据传输的多终端连接场景中,FEC系统能够有效提高数据传输的可靠性,减少重传次数,提升整体传输效率.动态资源分配技术则能根据不同终端的实时需求,灵活分配系统资源.在一个复杂的多终端网络中,不同设备在不同时刻对带宽,内存等资源的需求是不一样的.比如在数据中心,白天业务高峰期时,服务器对带宽的需求较大;而在晚上,存储设备可能需要更多的资源来进行数据备份和整理.动态资源分配技术就像一个智能管家,能够实时监测各个终端的需求,将资源合理地分配给最需要的设备,避免资源的浪费和闲置,提高整个系统的资源利用率,让多终端连接更加智能,高效.

多终端连接实现方式:硬件层面连接

在硬件层面,Microchip电子应用晶振提供了丰富多样的产品,以实现多个终端之间的连接.就拿PCI100x系列Switchtec™PCIe4.0交换机来说,它在多终端连接中发挥着关键作用.PCI1005是一款数据包交换机,它就像是一个智能的交通枢纽,能够将单个主机PCIe端口扩展至多达6个端点.想象一下,一个主机原本只有一个数据出口,就像一条狭窄的小路,而PCI1005可以把这条小路扩展成六条不同的车道,让数据能够同时流向六个不同的设备,大大提高了数据传输的效率和扩展性.PCI1003器件则通过非透明桥接(NTB)技术实现多主机连接.在一些复杂的多主机计算系统中,不同主机之间需要进行高效的数据交互,PCI1003就像一座坚固的桥梁,利用NTB技术,将不同主机域连接起来,并且实现了它们之间的隔离.这意味着,不同主机之间既可以进行数据共享和通信,又不会相互干扰,保证了系统的稳定性和安全性.而且,PCI1003完全可配置以支持4至8个端口,这种灵活的配置方式,能够根据实际需求,对端口数量进行调整,满足不同应用场景的要求.再看看Microchip推出的SwitchtecGen6系列PCIe交换芯片,这款采用3nm制程工艺的芯片,更是在多终端连接的硬件架构上实现了新的突破.它的旗舰型号拥有20个端口和10个堆栈,可分叉为×16或×8通道.在数据中心的服务器集群中,多个服务器,GPU,SoC,AI加速器与存储设备之间需要进行高速互联,SwitchtecGen6芯片的这些特性就派上了大用场.它的多个端口和堆栈,就像是一个庞大而复杂的交通网络,不同的通道就像是高速公路的不同车道.×16通道在需要处理大量数据时,能够提供超高的带宽,确保数据快速传输;而在一些对成本和空间有严格限制的小型设备连接场景中,×8通道则能在满足基本需求的同时,降低成本和功耗.这种灵活的通道配置和丰富的端口,堆栈设计,使得它能够适应各种复杂的多终端连接需求.

软件与协议支持

软件与协议在MicrochipPCIe技术实现多终端连接的过程中,同样起着不可或缺的作用.在数据传输方面,PCIe协议采用事务层包(TLP)来传输数据和控制信息.当一个设备需要向另一个设备发送数据时,它会把数据和相关的控制信息封装成TLP.这个TLP就像是一个包裹,里面装着要传输的数据以及目的地等信息.然后,这个"包裹"会通过PCIe链路传输到目标设备.目标设备接收到TLP后,会根据其中的控制信息进行相应的处理,并生成一个响应TLP返回给发送设备.在一个多终端的存储系统中,服务器要向存储设备写入数据,服务器就会把数据封装成TLP发送出去,存储设备收到后处理数据,并返回一个包含处理结果的TLP给服务器,确保数据传输的准确性和可靠性.地址解析也是软件与协议支持的重要环节.在多终端连接的网络中,每个设备都有自己的地址,就像每个人都有自己的家庭住址一样.PCIe协议中的地址解析机制,就像是一个智能的导航系统,能够根据设备的地址,准确地找到数据传输的路径.当一个设备要与另一个设备通信时,地址解析机制会根据目标设备的地址,确定数据应该通过哪些交换机,经过哪些链路,最终到达目标设备.这样,即使在一个非常复杂的多终端网络中,数据也能准确无误地找到自己的目的地.设备识别与管理同样离不开软件与协议的支持.在系统启动时,相关软件会对连接到PCIe总线上的所有设备进行识别和初始化.它会读取设备的配置信息,了解设备的功能,性能等参数.就像一个管理员对新入职的员工进行信息登记和岗位安排一样.然后,根据这些信息,软件会为设备分配资源,如内存空间,中断号等.在设备运行过程中,软件还会实时监控设备的状态,当设备出现故障或异常时,能够及时发现并采取相应的措施.比如,当某个存储设备出现读写错误时,软件会及时通知系统,采取数据恢复或设备更换等措施,保证整个多终端系统的稳定运行.

应用领域展示数据中心

在数据中心这个数字信息的"超级工厂"里,MicrochipPCIe技术发挥着至关重要的作用,成为实现CPU,GPU,SoC,AI加速器和存储设备之间高速互联的关键纽带.以大型互联网公司的数据中心为例,每天要处理海量的用户数据,从用户的搜索记录,购物信息,到视频浏览记录等.这些数据的处理和分析,离不开强大的计算和存储能力.数据中心中的CPU就像是工厂的核心指挥官,负责各种复杂的运算和任务调度;GPU则专注于图形和并行计算,在人工智能训练和图像视频处理中发挥关键作用;SoC集成了多种功能模块,为系统提供高效的控制和运算能力;AI加速器专门针对人工智能算法进行优化,大幅提升计算效率;而存储设备则是数据的"仓库",负责数据的长期保存和快速读取.Microchip的SwitchtecGen6系列PCIe交换芯片,凭借其采用3nm制程工艺带来的强大性能,以及独特的架构设计,成为数据中心多设备连接的理想选择.它的旗舰型号拥有20个端口和10个堆栈,可分叉为×16或×8通道,能够轻松应对数据中心复杂的多设备连接需求.通过这些端口和堆栈,CPU可以与多个GPU,AI加速器快速通信,实现并行计算,大大缩短人工智能模型的训练时间.比如在训练一个大型语言模型时,原本可能需要数周的时间,借助MicrochipPCIe技术实现的高速互联,配合并行计算能力,训练时间可以缩短至几天甚至更短,让数据处理和分析更加高效.在存储方面,存储设备通过PCIe接口与其他设备高速连接,实现数据的快速读写.当用户在电商平台上下单购物时,订单数据能够迅速写入存储设备,同时用户的历史订单信息也能快速从存储设备中读取出来,反馈到用户界面,整个过程几乎是瞬间完成,让用户感受到流畅的购物体验.这种高速互联,不仅提高了数据处理和存储效率,还能支撑大规模的数据运算和分析,为数据中心的高效运行提供了坚实保障,让数据中心能够轻松应对每天数以亿计的用户请求,确保各种业务的稳定运行.

在自动驾驶领域,车辆就像是一个高度智能化的移动终端,MicrochipPCIe技术则是保障其安全,稳定运行的关键通信桥梁. 自动驾驶汽车配备了大量的传感器,如高清摄像头晶振,雷达,激光雷达等,这些传感器就像是车辆的"眼睛"和"耳朵",实时收集车辆周围的环境信息.摄像头可以拍摄道路图像,识别交通标志,车道线和其他车辆;雷达通过发射和接收电磁波,测量车辆与周围物体的距离和速度;激光雷达则利用激光束扫描周围环境,生成高精度的三维地图.同时,车辆还拥有强大的计算单元,负责对传感器收集到的数据进行处理和分析,做出决策,比如加速,减速,转弯等.以一辆正在行驶的自动驾驶汽车为例,当它行驶在十字路口时,摄像头实时捕捉路口的交通信号灯状态,其他车辆和行人的位置信息,雷达和激光雷达也在不断监测周围物体的距离和运动轨迹.这些传感器每秒会产生大量的数据,据统计,一辆自动驾驶汽车每秒钟产生的数据量可达数GB.如此庞大的数据量,需要快速,稳定地传输到计算单元进行处理.Microchip的PCIe技术凭借其低延迟,高可靠的数据传输特性,能够确保传感器数据及时送达计算单元.在这个过程中,数据传输的延迟至关重要,哪怕是几毫秒的延迟,都可能导致车辆做出错误的决策,引发交通事故.而MicrochipPCIe技术的低延迟特性,能够将数据传输延迟控制在极小的范围内,让计算单元能够及时根据传感器数据做出精准决策,比如在检测到前方突然出现行人时,迅速控制车辆刹车,保障行车安全.此外,在自动驾驶汽车的整个生命周期中,车辆需要不断进行软件升级和数据更新,以提升性能和安全性.MicrochipPCIe技术的高可靠性,确保了在数据传输过程中不会出现数据丢失或错误,保证软件升级和数据更新的顺利进行,让自动驾驶系统始终保持稳定运行,为人们的出行提供更加安全,便捷的服务.

在工业自动化场景中,工厂就像是一个庞大而精密的机器,各个工业设备则是其中的关键零部件,MicrochipPCIe技术为这些设备之间的实时,高效数据交互提供了有力支持.在智能工厂的生产线上,从原材料的加工,到产品的组装和检测,每一个环节都离不开各种工业设备的协同工作.比如在电子制造工厂,自动化的贴片设备需要将微小的电子元件准确地贴装到电路板上,这就需要它与上游的物料供应设备和下游的检测设备进行紧密配合.物料供应设备需要及时将电子元件输送到贴片设备,贴片设备完成贴装后,检测设备要立即对电路板进行检测,确保产品质量.MicrochipPCIe技术能够满足这些工业设备之间的实时数据交互需求.以其PCI100x系列Switchtec™PCIe4.0交换机为例,它可以将多个工业设备连接在一起,实现数据的快速传输和共享.在一条汽车生产线上,机器人手臂负责焊接,装配等工作,它们需要实时接收来自控制系统的指令,同时将自身的工作状态反馈给控制系统.通过MicrochipPCIe技术连接,机器人手臂与控制系统之间的数据传输延迟可以降低到微秒级,实现生产线的自动化控制.当生产线上的某个环节出现故障时,设备能够迅速将故障信息传输给控制系统,控制系统根据这些信息及时调整生产计划,安排维修人员进行维修,避免生产线的长时间停滞,实现生产线的优化管理,提高生产效率和产品质量.而且,工业环境通常较为复杂,存在电磁干扰,温度变化大等问题,对设备的稳定性和可靠性要求极高.MicrochipPCIe技术经过特殊设计,具备良好的抗干扰能力和稳定性,能够在这样的严苛环境下稳定运行,保障工业自动化系统的长期稳定运行,为工业生产的智能化升级提供了坚实的技术基础.

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优势亮点总结

高速数据传输在多终端连接的复杂场景中,数据传输速率是衡量连接技术优劣的关键指标.与传统的SATA接口相比,SATA3.0的最大传输速率仅为6Gb/s,在面对大数据量传输时,速度明显不足,就像一条狭窄的乡村小道,车辆行驶缓慢且容易拥堵.而USB接口,即使是性能较好的USB3.2Gen2x2,理论最大速率也只有20Gb/s,在处理大量数据时,同样会显得力不从心.MicrochipPCIe技术则截然不同,以PCIe6.0为例,其数据传输速率高达64GT/s,单通道带宽更是达到了惊人的256GB/s,这就好比是一条八车道的高速公路,车辆可以高速,顺畅地行驶.在数据中心,当需要在短时间内传输海量的用户数据时,MicrochipPCIe技术能够轻松应对,让数据快速地在各个终端之间流动,大大提高了数据处理的效率.在自动驾驶场景中,传感器产生的大量实时数据,也能通过MicrochipPCIe技术迅速传输到计算单元,为车辆的决策提供及时准确的信息,确保行车安全.

高稳定性与可靠性在复杂环境和长时间运行的情况下,连接的稳定性和可靠性至关重要.工业自动化环境中,存在着强烈的电磁干扰,温度变化大以及机械振动等问题,这些因素都可能对设备之间的连接造成影响.传统的连接技术在这样的环境下,容易出现信号中断,数据丢失等问题,就像一座在风雨中摇摇欲坠的桥梁,无法保证稳定的通行.MicrochipPCIe技术通过多种先进技术手段,保障了多终端连接的稳定可靠.它采用了先进的信号完整性设计,能够有效抵抗电磁干扰,确保信号在传输过程中的准确性和稳定性.即使在强电磁干扰的环境中,信号也能像经过特殊加固的桥梁一样,稳稳地传输.同时,其具备完善的错误检测和纠正机制,当数据在传输过程中出现错误时,能够及时发现并进行纠正,保证数据的完整性.在长时间运行方面,经过严格的可靠性测试和优化,MicrochipPCIe技术能够在长时间高负荷运行的情况下,依然保持稳定的性能,为工业自动化系统的长期稳定运行提供了坚实保障.

安全性保障在信息安全至关重要的今天,多终端连接中的数据安全不容忽视.传统的加密技术在面对量子计算技术的潜在威胁时,显得脆弱不堪,就像一层薄纸,难以抵挡强大的攻击.一旦数据泄露或被篡改,可能会给企业和个人带来巨大的损失.MicrochipPCIe技术采用了先进的后量子安全加密(PQC)技术,这种技术专门针对量子计算攻击进行了优化,能够有效保护多终端连接中的数据安全.它符合美国商用国家安全算法规范2.0(CNSA2.0),为数据传输提供了高强度的加密保护.在数据传输过程中,数据会被加密成密文,即使被非法获取,没有正确的密钥,也无法解密,就像给数据加上了一把坚固的量子锁,确保数据的保密性和完整性,防止数据泄露和篡改,让用户在多终端连接的过程中,无需担心数据安全问题.
MicrochipPCIe技术开启多终端连接新时代

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Microchip

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Microchip

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Microchip

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Microchip

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XO (Standard)

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Microchip

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Microchip

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Microchip

MX57

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Microchip

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XO (Standard)

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Microchip

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Microchip

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Microchip

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MEMS

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Microchip

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2.25 V ~ 3.6 V

±50ppm

DSC1001DI2-004.0960T

Microchip

DSC1001

MEMS

4.096MHz

CMOS

1.8 V ~ 3.3 V

±25ppm

DSC1001DI2-004.0960T

Microchip

DSC1001

MEMS

4.096MHz

CMOS

1.8 V ~ 3.3 V

±25ppm

DSC1001DI2-004.0960T

Microchip

DSC1001

MEMS

4.096MHz

CMOS

1.8 V ~ 3.3 V

±25ppm

DSC1121BM1-024.0000

Microchip

DSC1121

MEMS

24MHz

CMOS

2.25 V ~ 3.6 V

±50ppm

DSC1101CI5-020.0000T

Microchip

DSC1101

MEMS

20MHz

CMOS

2.25 V ~ 3.6 V

±10ppm

DSC1101CI5-020.0000T

Microchip

DSC1101

MEMS

20MHz

CMOS

2.25 V ~ 3.6 V

±10ppm

DSC1101CI5-020.0000T

Microchip

DSC1101

MEMS

20MHz

CMOS

2.25 V ~ 3.6 V

±10ppm

DSC1123CI2-125.0000T

Microchip

DSC1123

MEMS

125MHz

LVDS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

DSC1101CL5-014.7456

Microchip

DSC1101

MEMS

14.7456MHz

CMOS

2.25 V ~ 3.6 V

±10ppm

DSC1104BE2-100.0000

Microchip

DSC1104

MEMS

100MHz

HCSL

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

DSC1123AI2-062.5000T

Microchip

DSC1123

MEMS

62.5MHz

LVDS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

DSC1123AI2-062.5000T

Microchip

DSC1123

MEMS

62.5MHz

LVDS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

DSC1123AI2-062.5000T

Microchip

DSC1123

MEMS

62.5MHz

LVDS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

DSC1103BI2-100.0000T

Microchip

DSC1103

MEMS

100MHz

LVDS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

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Microchip

DSC1103

MEMS

100MHz

LVDS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

DSC1103BI2-100.0000T

Microchip

DSC1103

MEMS

100MHz

LVDS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm

DSC1121BI2-080.0000

Microchip

DSC1121

MEMS

80MHz

CMOS

2.25 V ~ 3.6 V

±25ppm