什麼是硬體 TCP/IP？WIZnet W5500 / W6100 / W6300 如何卸載 MCU 網路負擔
硬體 TCP/IP 把整個協定堆疊做進晶片，MCU 只需透過 SPI/QSPI 讀寫 socket 暫存器。比較 W5500（IPv4）、W6100（IPv4/IPv6 雙堆疊）、W6300（IPv6 + QSPI 高吞吐），教你依需求選對料。
什麼是硬體 TCP/IP？
一般 MCU 連網要在韌體裡跑一套軟體 TCP/IP 協定堆疊（如 lwIP、uIP），由 CPU 處理 TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP 等協定，吃掉大量 Flash、RAM 與運算週期，常常還得搭配 RTOS。硬體 TCP/IP 則把整套協定堆疊做進晶片的矽電路裡：WIZnet 把 TCP/IP 堆疊、10/100 乙太網 MAC 與 PHY 都整合在單顆晶片內，MCU 只要透過 SPI/QSPI 讀寫晶片內的 socket 暫存器，協定處理交給晶片完成，等於把網路負擔從 MCU 卸載到專用硬體。
卸載 MCU 能省下什麼？
MCU 不必再跑軟體協定堆疊，省下 Flash/RAM 與 CPU 週期，也不需要為了連網而導入 RTOS；封包緩衝放在晶片內建記憶體（W5500/W6100 為 32KB），不佔用 MCU 記憶體。開發上只要加一段簡單的 socket 程式即可上網，移植與驗證都單純許多。此外，協定堆疊固定在硬體裡、與應用程式分離，行為穩定可預期，對工業聯網與需要長時間穩定連線的場景特別有利（穩定與隔離屬設計層面優勢，實際表現仍依系統而定）。
W5500 / W6100 / W6300 規格比較
W5500 支援硬體 IPv4（TCP、UDP、ICMP、IGMP、ARP、PPPoE）、8 個獨立 socket、內建 32KB 收發緩衝、SPI（資料表標示最高 80MHz），官網標示吞吐約 55Mbps，48-LQFP、3.3V 並 5V I/O 容忍。W6100 升級為 IPv4/IPv6 雙協定堆疊，同樣 8 socket、32KB 緩衝，介面為 SPI 加 8-bit 並列匯流排，並支援 IPv6 自動設定的 SOCKET-less 指令；要注意官方資料表標示 W6100「與 W5100S 腳位相容」，並未標示與 W5500 腳位相容，因此不能直接落在現有 W5500 的 PCB 上。W6300 同為 IPv4/IPv6 雙堆疊，但改用 Quad SPI（可選 Single/Dual/Quad 模式）拉高吞吐，緩衝加大為 64KB 總量（TX 32KB + RX 32KB，每 socket 0–32KB 可配置），官網標示吞吐可達 90Mbps 以上，提供 48-LQFP / 48-QFN 封裝。
怎麼選與典型應用
只需要 IPv4、追求最低成本與成熟方案，選 W5500；需要 IPv4/IPv6 雙協定堆疊、主機維持 SPI 或並列介面、約 10/100 吞吐，選 W6100；需要 IPv6 又要更高吞吐、主機有 QSPI 介面、想吃滿 100Mbps，選 W6300。三者皆為 8 個獨立硬體 socket，可同時維持多條連線。這類硬體 TCP/IP 晶片特別適合資源有限的 MCU 與要求穩定連線的場景：工業 IoT 與工業 4.0 終端、序列埠轉乙太網閘道、PLC 與工廠自動化控制器、遠端監控與資料擷取（SCADA、遙測）、樓宇自動化與聯網感測器等。
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。
W6100 IPv4/IPv6 雙協定硬體 TCP/IP 控制器
W6100 是 W5500 的進階版，最大特色是同時支援 IPv4 與 IPv6 雙協定堆疊，全部做在硬體裡。整合 10/100 MAC 與 PHY、8 個硬體 socket，並與 W5100S 腳位相容，是設備需要遷移到 IPv6 時的理想選擇。
W6300 IPv4/IPv6 硬體 TCP/IP 乙太網路控制器
W6300 是 WIZnet 首款內建雙 IPv4/IPv6 硬體 TCP/IP 堆疊的乙太網路控制器，採高速 QSPI（單/雙/四線）主機介面、系統時脈最高 150MHz、吞吐量可達約 90Mbps。內建 10/100 PHY（自動協商、Auto-MDIX），提供 8 個硬體 socket 與 64KB 收發緩衝，支援 ICMPv6、WOL。48-LQFP/QFN、3.3V 且 I/O 容忍 5V，適合需要 IPv6 的工業與 IoT 裝置。