為產品加乙太網路的四種架構：硬體 TCP/IP vs MCU 內建 MAC+PHY vs SPI MAC+PHY 怎麼選
替產品加上乙太網路有四種架構，差別在「TCP/IP 協定堆疊跑在哪、MCU 要不要有 MAC、走什麼介面」。本文把硬體 TCP/IP（WIZnet W5500）、MCU 內建 MAC+外部 PHY（GD32+DAVICOM）、SPI MAC+PHY（DM9051）與軟體協定堆疊四種方案一次講清楚，並給你三問決策表。
加乙太網路，有四種架構
要替產品加上乙太網路，常見有四種架構，差別在「TCP/IP 協定堆疊跑在哪、MCU 要不要有 MAC、走什麼介面」：一、硬體 TCP/IP（協定堆疊做在晶片裡，MCU 透過 SPI 用 socket 暫存器，如 WIZnet W5500）；二、MCU 內建 MAC + 外部 PHY（MCU 自帶乙太網 MAC，外接 PHY，走 MII/RMII 並列匯流排，如 GD32F207 + DAVICOM DM9162）；三、SPI 介面的 MAC+PHY 單晶片（MCU 沒有 MAC 時外掛一顆，如 DAVICOM DM9051）；四、MCU MAC + PHY + 軟體協定堆疊（在 MCU 上跑 lwIP 之類軟體 stack）。選哪一種，主要看「你的 MCU 有沒有 MAC」「要不要吃滿 100Mbps」「想不想把網路負擔從 MCU 卸載」。
一、硬體 TCP/IP（WIZnet W5500 / W6100 / W6300）
整套 TCP/IP 協定堆疊做在晶片的矽電路裡，MCU 只透過 SPI/QSPI 讀寫晶片內的 socket 暫存器，不必在 MCU 上跑軟體協定堆疊、也不必導入 RTOS，封包緩衝放在晶片內（W5500/W6100 為 32KB）。最適合資源有限的 MCU、想快速上網又要連線穩定的場景；要 IPv6 選 W6100 / W6300。代價是吞吐受 SPI 速率影響（W5500 官網標約 55Mbps，W6300 用 Quad SPI 可到 90Mbps 以上）。一句話：把網路負擔整包從 MCU 卸載到專用晶片。
二、MCU 內建 MAC + 外部 PHY（GD32 + DAVICOM）
當 MCU 本身就內建 10/100 乙太網 MAC（如 GigaDevice GD32F207 / GD32F407），只要外接一顆便宜的 PHY（如 DAVICOM DM9161A / DM9162）加網路變壓器與 RJ45，就能透過 MII/RMII 並列匯流排吃滿 100Mbps——比 SPI 介面更能跑滿頻寬。代價是要選「有 MAC」的 MCU（注意不是每顆都有，例如 GD32F405 就沒有乙太網 MAC），且 RMII 的 50MHz 參考時脈要處理好。適合需要高吞吐、又用得到 GD32 這類含 MAC 的 MCU 的工業網通設計。
三、SPI MAC+PHY（DM9051）與四、軟體協定堆疊
當你的 MCU 沒有內建 MAC（例如小型 M0/M3，或 GD32F405），DAVICOM DM9051 這類把 MAC+PHY 整合在一顆、用 SPI 與 MCU 溝通的晶片，是省腳位、好整合的選擇；但吞吐受 SPI 時脈限制，適合中低頻寬的遙測/控制，而不是要跑滿 100Mbps 的場景。另外，若你的 MCU 有 MAC、又想自己掌控協定，也可以走第四種「MCU MAC + 外部 PHY + 軟體協定堆疊（lwIP）」——彈性最高，但要自己維護 stack、吃 MCU 的 Flash/RAM 與 CPU 週期，這正是硬體 TCP/IP 想替你省掉的部分。
怎麼選（三問決策表）
照三個問題走：一、你的 MCU 有沒有乙太網 MAC？沒有 → 硬體 TCP/IP（W5500）或 SPI MAC+PHY（DM9051）；有 → MCU MAC + 外部 PHY（DM9162）。二、要不要吃滿 100Mbps？要 → MCU MAC + PHY（並列匯流排最能跑滿）；中低頻寬可接受 → SPI 方案。三、想不想把網路負擔從 MCU 卸載、不維護軟體 stack？想 → 硬體 TCP/IP（W5500/W6100，要 IPv6 選 W6100/W6300）。傑聯特科技同時代理 WIZnet（硬體 TCP/IP）、DAVICOM（PHY 與 SPI MAC+PHY）與 GigaDevice（含 MAC 的 GD32 MCU），可一站對應這四種架構；歡迎提供你的吞吐需求、MCU 與用量，我們協助選型並回覆樣品、規格書與報價。
文中提及的產品
W5500 硬體 TCP/IP Ethernet 控制器
W5500 是 WIZnet 的旗艦以太網控制器，採用獨特的硬體 TCP/IP stack，無需軟體實作 TCP/IP 協定即可直接建立網路連線。透過 SPI 介面與主控 MCU 連接，內建 32KB 收發 Buffer，支援最多 8 個 socket，是 Arduino/Raspberry Pi 生態系最廣泛採用的以太網晶片。
GD32F207 Cortex-M3 乙太網路 MAC MCU
GD32F207 是 GigaDevice 高效能 32-bit Arm Cortex-M3 微控制器,主頻 120MHz,最高 3072KB Flash／256KB SRAM,並內建 10/100 乙太網路 MAC（含 IEEE 1588）—— 搭配外部乙太網路 PHY（如 DAVICOM DM9161A／DM9162）即可實作有線網路。另具 USB 2.0 FS（OTG）、雙路 CAN 2.0B、最多 3 組 12-bit ADC 與 2 組 DAC,大容量型號還含 TFT-LCD（TLI）、相機介面（DCI）與 AES/HASH/TRNG 安全模組。2.6~3.6V、LQFP64～176,適合工業閘道、人機介面與網路設備。
DM9051 SPI 介面 10/100M Ethernet 控制器
DM9051 是 DAVICOM 推出的單晶片 10/100M Fast Ethernet 控制器，採用 SPI 介面，無需 8/16-bit 並列 bus，大幅簡化硬體設計。內建 16KB SRAM 收發 Buffer，支援 Full-Duplex 流控，已有 Linux kernel 原生驅動支援，適合 ARM 或 RISC-V MCU 系統的網路擴充。