四方杰芯 FSW6860 芯片简介：五通道高速差分 + 低速模拟混合信号切换芯片 功能替代 ASW3642

核心概述

FSW6860是四方杰芯研发的混合信号切换芯片，集成 “五通道高速差分信号 2:1 复用 / 解复用” 与 “两路低速 SPDT 模拟开关” 功能，专为 USB Type-C 接口的多设备信号共享设计。其高速通道满足 USB 3.1 Gen 1（5Gbps）速率需求，低速通道适配音频等低速模拟信号，兼具高信号完整性与低功耗特性，适合对通道集成度、速率兼容性有高要求的场景。

关键特性（高速 / 低速通道对比）

特性分类	高速通道（五通道差分 2:1）	低速通道（两路 SPDT）	备注
通道数量 / 类型	5 组差分通道，2:1 Mux/DeMux	2 组单刀双掷（SPDT）	高速侧重高速数字信号，低速侧重模拟信号
核心带宽	7.5GHz@-3dB	600MHz@-3dB	高速支持 USB 3.1 Gen 1，低速支持音频 / 低速数据
隔离度	-39dB@5GHz	-100dB@100KHz	低速通道隔离性能更优，适配敏感模拟信号
串扰	-41dB@5GHz	-97dB@100KHz	同上
导通电阻（Typ.）	6.5Ω（VIS=1.5V，ION=8mA）	1.5~3.9Ω（分电压区间）	低速通道导通电阻随信号电压变化更明显
目标应用	USB 3.1、PCIe、FPD Link	音频信号切换	功能场景明确区分
ESD 耐受	2kV HBM	未单独标注（默认兼容）	高速通道可靠性参数明确

核心引脚配置（表格）

引脚号	引脚名称	信号类型	关键描述
5-6	COMAN/COMAP	I/O	高速通道 1 的公共端差分信号对（负 / 正）
7-8	COMBN/COMBP	I/O	高速通道 2 的公共端差分信号对（负 / 正）
9-10	COMCN/COMCP	I/O	高速通道 3 的公共端差分信号对（负 / 正）
11-12	COMDN/COMDP	I/O	高速通道 4 的公共端差分信号对（负 / 正）
14-15	COMEN/COMEP	I/O	高速通道 5 的公共端差分信号对（负 / 正）
16	SEL	I	高速通道选择：L = 公共端→A 端口，H = 公共端→B 端口
17	_EN	I	总使能引脚，低电平有效；高电平时所有通道高阻
2	S11	I	低速通道 1 选择：L=A1→B01，H=A1→B11
46	S12	I	低速通道 2 选择：L=A2→B02，H=A2→B12
48	A1	I/O	低速通道 1 的公共信号端
47	B01	I/O	低速通道 1 的常闭端口
4	B11	I/O	低速通道 1 的常开端口
43	A2	I/O	低速通道 2 的公共信号端
42	B02	I/O	低速通道 2 的常闭端口
44	B12	I/O	低速通道 2 的常开端口
3/35/45	VCC1/VCC3/VCC2	Power	电源正极（1.8~4.5V，多组供电增强稳定性）
13/24/36	GND2/GND3/GND4	Ground	电源地（多组接地降低干扰）

真值表（通道控制逻辑）

高速通道控制（SEL + _EN）

_EN（总使能）	SEL（通道选择）	高速通道状态（公共端 COM ↔ 端口）
High（关断）	X（任意）	所有高速通道呈 Hi-Z（高阻态）
Low（使能）	Low	COM ↔ A 端口（DAxP/DAxN）
Low（使能）	High	COM ↔ B 端口（DBxP/DBxN）

注：x=0~4，对应 5 组高速差分信号。

低速通道控制（S11/S12 + _EN）

_EN（总使能）	S11（低速通道 1）	低速通道 1 状态（A1 ↔ 端口）	S12（低速通道 2）	低速通道 2 状态（A2 ↔ 端口）
High（关断）	X	Hi-Z	X	Hi-Z
Low（使能）	Low	A1 ↔ B01（常闭）	Low	A2 ↔ B02（常闭）
Low（使能）	High	A1 ↔ B11（常开）	High	A2 ↔ B12（常开）

电气参数（分高速 / 低速通道）

高速通道电气参数（TA=25℃，VCC3=3V）

参数名称	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
静态电流	IQ	SEL=0/VCC，_EN=0	-	-	28	uA
关断电流	IPO	SEL=0/VCC，_EN=VCC	-	-	1	uA
输入高电平	VIH	VCC=1.8~4.5V	1.6	-	-	V
输入低电平	VIL	VCC=1.8~4.5V	-	-	0.4	V
导通电阻	RON_HS	VIS=1.5V，ION=8mA	-	6.5	-	Ω
通道间电阻匹配	RMATCH	VIS=0~1.2V，ION=8mA	-	0.1	-	Ω
使能时间	tEN	RL=50Ω，CL=0pF，VIS=0.6V	-	80	150	uS
关断时间	tDIS	RL=50Ω，CL=0pF，VIS=0.6V	-	40	250	nS
开启时间	tON	RL=50Ω，CL=0pF，VIS=0.6V	-	400	1200	nS
关闭时间	tOFF	RL=50Ω，CL=0pF，VIS=0.6V	-	130	800	nS
先断后合时间	tBBM	RL=50Ω，CL=0pF，VIS=0.6V	-	250	500	nS
-3dB 带宽	BW-3dB	RL=50Ω，CL=0pF，0dBm 信号	-	7.5	-	GHz
隔离度	Off	RL=50Ω，f=5GHz，VIS=0.2VPP	-	-39	-	dB
串扰	XTALK	RL=50Ω，f=5GHz，VIS=0.2VPP	-	-41	-	dB
插入损耗	IL	f=5GHz	-	-1.48	-	dB

低速通道电气参数（TA=25℃，VCC1/VCC2=3.3V）

参数名称	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
静态电流	ICC	IA=0，VSEL=0/VCC	-	-	2.0	uA
输入高电平	VIH	VCC=3.3~5.5V	1.6	-	-	V
输入高电平	VIH	VCC=1.5~3.3V	1.4	-	-	V
输入低电平	VIL	VCC=3.3~5.5V	-	-	0.6	V
输入低电平	VIL	VCC=1.5~3.3V	-	-	0.4	V
导通电阻（V=4.0~5.5V）	RON4	IA=30mA	-	1.5	1.8	Ω
导通电阻平坦度（V=4.0~5.5V）	RFLAT4	IA=30mA	-	0.3	-	Ω
开启 / 关闭时间	TON/TOFF	VA=1.5V，CL=35pF，RL=50Ω	-	200	-	nS
先断后合时间	TBBM	VA=1.5V，CL=35pF，RL=50Ω	-	500	-	nS
-3dB 带宽	BW	RL=50Ω，CL=0pF	-	600	-	MHz
总谐波失真	THD	20Hz~20KHz，VA=600mVp-p，RL=32Ω	-	-80	-	dB

应用场景

USB Type-C 生态：USB-C 集线器、扩展坞，实现多设备（如 U 盘、显示器）共享一个 USB-C 接口；

台式机 / 笔记本 PC：内部 USB 3.1 信号与低速音频信号的混合切换（如主机与外设间的信号路由）；

服务器 / 存储区域网络：PCI Express 背板的高速信号共享，或存储设备的 I/O 端口切换；

其他高速接口：FPD LinkII/III 视频信号（如车载显示、工业摄像头）与低速控制信号的协同切换。

PCB 设计要点

AC 耦合电容选择：

封装优先0402或0603，严禁使用 0805 或 C-packs（避免寄生参数影响高速信号）；

容值推荐0.1μF，且同一差分对的电容容值需完全匹配（减少信号 skew）；

放置位置：仅能在开关单侧边放置（避免隔断直流偏置电压），若系统共模电压 > 2V，需额外提供 < 2V 的 VBIAS 偏置。

信号布线：

高速差分信号（USB 3.1、PCIe）需等长、平行、紧密耦合，线距控制在 5~8mil，阻抗匹配 50Ω；

低速音频信号远离高速信号和数字控制引脚（SEL、S11/S12），避免串扰。

电源与接地：

多组 VCC 引脚（VCC1/VCC2/VCC3）旁需各放置 1 颗0.1μF 去耦电容，接地路径最短；

多组 GND 引脚（GND2/GND3/GND4）需均连接到完整地平面，降低地弹噪声。

3.8 封装与包装信息

封装类型：QFN6x6-48L（6mm×6mm，48 引脚无铅方型扁平封装，底部带裸露热焊盘，增强散热）；

包装方式：卷带包装（Tape and Reel），每卷3000 颗；

顶部丝印：格式为 “AXX YYWW”，其中 YY = 年份（如 24=2024）、WW = 周数（01~53）、AXX = 内部 ID 码。

版本修改记录

版本号	修订内容
first edition	初始版本
V1.0	1. 更新第 2-3 页 “引脚配置”；2. 更新第 6 页 “电气特性” 的测试条件及 “TX/RX 导通电阻”
V2.0	1. 更新第 2 页 “引脚配置”
V3.0	1. 更新第 2 页 “订货信息”
V4.0	1. 更新第 6 页 “电气特性”；2. 更新第 1 页 “关键特性”
V5.0	1. 更新第 11 页 “重要声明与免责条款”

4. 关键问题

问题 1：FSW6860 的 “高速通道” 与 “低速通道” 在功能定位、参数设计上为何差异显著？分别适配哪些具体场景？

答案：差异源于 “信号类型与速率需求的本质不同”，具体设计逻辑与场景适配如下：

功能定位差异：

高速通道：针对USB 3.1 Gen 1（5Gbps）、PCIe等高速数字差分信号，核心诉求是 “低损耗、高带宽、抗串扰”，因此设计为五通道集成（满足多组高速信号同步切换），带宽达 7.5GHz，隔离度 - 39dB@5GHz，确保高速信号完整性；

低速通道：针对音频、低速控制信号（如 I2C）等模拟 / 低速数字信号，核心诉求是 “高线性、低失真、高隔离”，因此设计为两路 SPDT 开关，THD 低至 - 80dB（20Hz~20KHz），隔离度 - 100dB@100KHz，避免模拟信号受干扰。

场景适配：

高速通道：USB-C 扩展坞的多设备高速数据切换（如 U 盘与移动硬盘共享 USB 3.1 接口）、PCIe 背板信号路由；

低速通道：笔记本音频接口切换（如耳机与扬声器切换）、低速传感器信号（如温感）的路径选择。

问题 2：若需为 FSW6860 寻找替代型号，结合文档参数，需优先匹配哪些关键指标？为何这些指标是核心？

答案：需优先匹配 **“通道配置、速率兼容性、核心电气参数、封装”** 四大类指标，具体原因如下：

通道配置：必须匹配 “五通道高速差分 2:1 + 两路低速 SPDT” 结构 ——FSW6860 的核心价值是 “混合信号集成”，若替代型号通道数不足（如仅 3 路高速）或无低速通道，需额外增加芯片，导致 BOM 成本上升、PCB 面积增加；

速率兼容性：高速通道需支持USB 3.1 Gen 1（5Gbps），且带宽≥7.5GHz@-3dB—— 带宽不足会导致 5Gbps 信号衰减过大，眼图闭合，无法满足 USB 协议要求；

核心电气参数：需匹配隔离度≥-39dB@5GHz、串扰≤-41dB@5GHz、导通电阻≤6.5Ω—— 隔离度 / 串扰不足会导致通道间信号泄漏，导通电阻过大会增加信号损耗，均影响信号完整性；

封装：需为QFN6x6-48L—— 封装不兼容会导致 PCB 焊盘无法复用，需重新设计布局，增加开发周期。

示例：若某替代型号为 “五通道高速 + 两路低速、USB 3.1 Gen 1、带宽 7.6GHz、隔离度 - 40dB@5GHz、QFN6x6-48L”，则可初步判定为合格替代候选。

问题 3：FSW6860 的控制引脚（SEL、_EN、S11、S12）协同工作时，需注意哪些逻辑顺序？如何避免切换过程中的信号冲突或设备损坏？

答案：需遵循 “先使能、后选择” 的逻辑，并关注 “先断后合” 特性，具体注意事项如下：

协同工作逻辑顺序：

第一步：拉低_EN引脚（低电平有效），使芯片从 “高阻态” 切换为 “就绪态”；

第二步：配置SEL引脚（高速通道选择）和S11/S12引脚（低速通道选择）—— 需确保高速与低速通道的选择逻辑与外部设备需求一致（如高速选 A 端口时，低速通道 1 选 B01）；

禁止操作：严禁在_EN=High（关断）时单独切换 SEL/S11/S12，此时通道为高阻态，切换无意义，且可能因电平突变产生噪声。

避免信号冲突的关键措施：

利用 “先断后合（tBBM）” 特性：高速通道 tBBM=250~500ns，低速通道 tBBM=500ns，切换时芯片会先断开原通道、再闭合新通道，避免两个端口同时导通导致短路；

控制信号同步：SEL 与 S11/S12 的切换需同步（延迟≤100ns），若高速通道已切换但低速通道未切换，会导致 “高速数据传输 + 低速信号中断”，影响设备正常工作（如 USB-C 显示器的视频信号正常但音频中断）；

外部电平匹配：控制引脚（SEL/S11/S12）需满足VIH≥1.6V、VIL≤0.4V（VCC=3.3~4.5V），避免因电平不确定（如悬空）导致通道误切换。

审核编辑 黄宇