CH397单芯片USB2.0/2.1转10/100M以太网高集成低功耗网卡芯片方案

一、前言

轻薄本、游戏机、嵌入式主板、工控设备、IoT终端、老旧设备改造等场景，对USB扩展有线网口、低功耗、免驱、外围极简、长距稳定、工业级可靠的需求持续提升。部分传统多芯片方案存在架构复杂、功耗偏高、兼容性差、BOM成本较高等问题。

沁恒微电子推出的CH397，是一款单芯片集成USB2.0/2.1高速控制器+PHY+百兆以太网MAC+PHY+自研RISC-V处理器的USB网卡芯片，支持多系统免驱、10/100M自适应、远程唤醒、单电源供电，是USB外置网卡、嵌入式板载网口、工控联网、IoT设备的理想国产核心方案。

二、芯片定位与核心概况

CH397定位高集成低功耗USB转百兆以太网单芯片，面向消费电子、工业控制、嵌入式、IoT物联网、教育设备市场，解决USB扩展以太网、免驱兼容、低功耗运行、外围精简、工业级稳定一体化需求，具备单芯片、免驱、低功耗、高可靠、全自研IP核心特点。

芯片功能：USB2.0/2.1转10/100M以太网、多协议免驱、硬件校验、远程唤醒、LED状态指示

接口：1×USB2.0/2.1高速接口；1×10/100M以太网接口

最高规格：USB2.0/2.1 480Mbps；以太网100Mbps；ESD 6KV Class3A

核心亮点：自研青稞RISC-V、内置LDO单电源、内置阻抗匹配/晶振电容、多系统免驱、工业级宽温、外围极简、与RTL8152引脚兼容

典型应用：USB外置网卡、嵌入式板载网口、工控设备联网、游戏主机网口扩展、IoT网关、老旧设备升级

三、核心参数

USB接口性能

参数项 规格说明

标准兼容 USB2.0/2.1高速480Mbps，兼容USB1.1

协议支持 CDC-ECM、CDC-NCM、RNDIS，主流系统免驱，可定制厂商驱动

功能特性 支持LPM低功耗管理、总线挂起/唤醒、可定制VID/PID/序列号

信号防护 内置高可靠性USB PHY，配合外部ESD防护更稳定

以太网性能

参数项 规格说明

标准兼容 IEEE802.3 10BASE-T/100BASE-TX，10M/100M自动协商

物理层 支持Auto-MDIX自动交换收发线，无需交叉线

传输距离 支持CAT5/CAT6双绞线，最远120米稳定传输

硬件加速 内置TX/RX缓冲；支持IPv4/IPv6包校验生成/检查

流量与安全 支持802.3x流量控制、802.3Q VLAN、半双工冲突回退

节能以太网 支持IEEE 802.3az-2010（EEE）节能模式

低功耗 支持休眠/深度睡眠、网络低功耗配置、魔术包远程唤醒，深度睡眠电流低至0.2~0.4mA

系统集成特性

参数项 规格说明

内核 内置青稞32位RISC-V处理器，无需外挂MCU

供电 内置LDO，支持单5V或单3.3V供电，外围极简

精简设计 内置50Ω阻抗匹配电阻、内置晶体振荡器所需电容，大幅减少外围器件

配置 支持内置EEPROM与外接SPI Flash自定义MAC、VID/PID等参数

指示 2路LED状态配置，支持频率/占空比可调；多路GPIO扩展

兼容替代 QFN32封装与RTL8152引脚完全兼容，可直接替换

电气与封装

参数项 规格说明

ESD防护 6KV增强ESD，Class 3A

工作温度 工业级 -40℃~+85℃

深度睡眠电流 0.2~0.4mA

封装 QFN24（4×4mm）、QFN32（4×4mm）、SOP16，小体积易量产

环保 RoHS、无卤素

四、核心技术优势

单芯片高集成，BOM成本大幅降低

集成USB控制器/PHY、以太网MAC/PHY、RISC-V、LDO于一体，无需外挂协议芯片、无需外置阻抗匹配电阻、无需外置晶振电容。外围仅需9个阻容器件，比RTL8152方案减少约7个外围器件，显著降低物料与开发成本。

全平台免驱，即插即用

默认支持CDC-ECM，兼容

Windows/macOS/Linux/Android/iOS，多数场景免装驱动；支持RNDIS/NCM，适配游戏主机、平板等专用设备。在Linux下使用系统内置ECM/NCM驱动即可即插即用，厂商驱动可进一步提升收发效率。

硬件网络加速，传输更高效

内置包缓冲与IPv4/IPv6硬件校验，减轻主机负载。百兆速率下稳定吞吐，支持120米长距离传输，工业现场更可靠。

低功耗+远程唤醒，适配电池/节能场景

支持多级低功耗模式，深度睡眠电流低至0.2~0.4mA；支持网络唤醒包远程开机/唤醒，适合NAS、工控、IoT等待机唤醒应用。

工业级高可靠，严苛环境稳定运行

-40℃~+85℃宽温、6KV ESD增强防护、强抗干扰，满足车载、工控、户外、机房等长期不间断运行场景。

自研IP+引脚兼容，国产高性价比之选

USB、以太网、处理器内核全部自研，免除IP授权费。QFN32封装与RTL8152引脚定义完全一致，可直接替换，无需修改PCB，零成本适配国产化替代。

五、典型应用场景

消费电子外设

便携USB外置网卡：轻薄本、平板补全有线网口

机顶盒/电视/广告机：USB扩展稳定有线网络，避免Wi-Fi干扰

游戏主机专用

Switch、PlayStation等游戏主机免驱识别，适配游戏主机有线联网需求

嵌入式与IoT设备

开发板/核心板：板载USB转以太网，快速实现设备联网

智能网关/摄像头/传感器：低功耗网口扩展，稳定数据上传

工业控制设备

工控机/PLC/变频器：USB扩展工业级有线网口，宽温抗干扰

工业数据采集：长距120米传输，适配车间复杂布线

设备升级改造

老旧电脑/打印机/医疗设备：无网口设备快速升级有线联网

自动化产线：存量设备网络化改造，成本低、落地快

六、方案支持

深圳市潜创微科技有限公司成立于2013年，是专注高清音视频与高速接口半导体代理及定制化方案开发的国家高新技术企业，获评专精特新中小企业、创新型中小企业，持有HDMI协会会员、全球HDCP 2.2协会会员资质及多项音视频专利。作为WCH（沁恒）官方授权代理商与方案商，潜创微科技可提供CH397从芯片、参考设计到量产的一站式支持：

货源保障：WCH原厂正品现货，稳定供货，保障批量交付

完整参考设计：原理图、PCB布局指南、BOM清单、以太网接口参考

软硬件技术支持：免驱模式配置、MAC/VID定制、低功耗调试、系统兼容优化

量产保障：EMC/EMI优化、SMT生产指导、工业场景兼容性解决

定制化开发：功耗、唤醒逻辑、LED指示、封装配置按需定制

七、总结与选型建议

应用需求 推荐理由

USB转网口+外围极简 仅需9个阻容器件，BOM精简

多系统免驱+即插即用 CDC-ECM/NCM/RNDIS全协议支持

低功耗+远程唤醒 深度睡眠0.2~0.4mA，支持魔术包唤醒

工业级宽温+国产替代 -40℃~+85℃，与RTL8152引脚兼容

外置网卡、嵌入式板载、工控联网、IoT设备、游戏主机等场景高度匹配CH397。

八、结语

在设备全面联网、低功耗与高可靠性并重的时代，CH397以高集成、低功耗、免驱、工业级、全自研成为USB转以太网类产品的核心优选。作为RTL8152的全国产化替代方案，CH397可实现在不改动PCB的情况下直接替换，零成本完成供应链国产化。潜创微科技作为沁恒官方授权代理商与方案商，可提供从芯片、参考设计到量产的一站式支持，助力客户快速落地高品质、低成本的USB转网口产品。