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            國產自主可控RapidIO交換芯片上市,軟硬件全兼容可實現原位替換

            2022-01-11 中國軍工網

            近日,由通信軟件與專用集成電路設計國家工程研究中心(NERC)自主研發的RapidIO二代交換芯片JYCSW1848正式上市。

            據了解,該芯片具有低延時、高可靠性、高交換速率的特點,在數據通信、數據采集、數據存儲、對外通信領域具有領先優勢,可廣泛適用于無線基站、工業控制、視頻分析、雷達和信號處理、醫學影像系統等領域,不僅豐富了國產化交換芯片生態,也將進一步為國家信息基礎設施的自主構建提供重要的技術支撐。

            RapidIO發展現狀:國外領先,國內追趕

            RapidIO是面向高性能嵌入式系統需求而設計的一種包交換互連協議,由邏輯層、傳輸層和物理層構成。RapidIO協議是針對高性能嵌入式系統的芯片間、板卡間乃至設備間互連而設計的一種高性能、低引腳數、基于報文可靠交換的互連體系結構,具有高帶寬、低時延、高效率、高可靠性等優點,是世界上第一個、也是唯一的嵌入式系統互連國際標準(ISO/IEC 18372),更被國際上公認是未來十幾年內嵌入式系統互連的最佳選擇。

            自1999年第一個標準RapidIO 1.0完成制定以來,AMCC、EMC、愛立信、飛思卡爾半導體、阿爾特朗訊、德州儀器、Tundra等國際巨頭紛紛入局,并于2000年2月成立RapidIO行業協會。此后,RapidIO 技術逐步進入到成熟階段,各大嵌入式芯片廠商相繼推出芯片產品,并在市場上得到很好的推廣。2008年3月,RapidIO 2.0發布,可選速度新增5Gbps/6.25Gbps兩種,最大信號傳輸速度將達到100Gpbs,為嵌入式互聯系統性能的快速增長奠定了堅實的基礎。2017年7月,RapidIO 4.1協議版本發布。目前,RapidIO已經成為通訊、電信以及嵌入式系統內芯片與芯片之間、板與板之間互聯技術的生力軍。

            國產高性能RapidIO芯片,源自“國家隊”

            在此背景下,通信軟件與專用集成電路設計國家工程研究中心深入開展RapidIO協議研究,開展高速交換算法及接口設計等關鍵技術攻關,推動技術向產品的轉化,完善產業生態環境,研發世界領先的RapidIO IP、芯片及產品。

            據了解,國家工程研究中心依托中國電科網絡通信研究院(中國電科54所)建設,于2001年正式授牌,2007年完成竣工驗收,2021年通過了國家發改委組織的優化整合評價工作,以優異的成績順利進入了國家工程中心新序列。中心經過多年發展,陸續承擔了包括01“核高基”、03“新一代寬帶無線通信網”在內的多項國家重大科研任務,培育形成了以寬帶無線通信、高速網絡交換、衛星導航等應用為代表的系列化核心芯片產品,為“天通衛星移動通信系統”、“北斗3號全球衛星導航系統”等國家重大戰略工程的建設部署提供了核心技術支撐,實現了高端通信集成電路和軟件技術轉移與擴散,推動相關產業高質量發展的重要創新平臺。

            JYCSW1848芯片

            此次研發的RapidIO二代交換芯片JYCSW1848,是基于SRIO端口性能優化的交換芯片,不僅可以實現與國外產品的原位替換,還能實現對分布式DSP、處理器、FPGA、其它交換機或任何基于Serial RapidIO總線標準的設備之間的數據路由分配。

            該芯片符合RapidIO 2.1規范,提供240Gbps的無阻塞交換能力,支持18個端口、48個通道;支持4種標準RapidIO優先級;支持單播、多播和廣播;線速率最高6.25Gbaud,單個端口提供最高20Gbps;使用串行接口在FR4電路板上傳輸距離可達100cm。

            具體到應用場景來看,該芯片及協議在無線基站領域應用上,符合基站模塊化、微型化、通用的、高帶寬、全IP架構的要求,可實現任意架構、協議交換互連,滿足無線通信領域高速率的數據傳輸要求,并提高設備的可重復利用率;在雷達和信號處理上,適合該領域數據傳輸交織度高、運算負荷動態分配、系統高可靠性的要求,可支持任意的網絡拓撲結構,高速串行互連鏈路傳輸的速率需與雷達系統工作帶寬和處理的回波通道數匹配,在靈活的數據傳輸架構具有明顯優勢;在工業控制領域,該芯片及協議可實現同時通信互不干擾,嵌入時鐘數據的源同步技術,也簡化了時鐘同步設計。此外,在圖像/視頻分析、醫學影像系統、HPC/DC等領域也有重要應用。

            國家工程研究中心表示:“JYCSW1848可以實現對國外同類型產品的原位替換,對于要求實現國產化的項目,原方案可以不做更改,節省了大量的研發成本,提升項目交付進度。對于增量的新需求,研發人員不用額外培訓即可上手,針對國產化項目研發過程存在大量的調試適配工作的問題,該款芯片能大幅降低該部分的工作量,降低新項目的風險。”

            值得一提的是,該芯片目前已經成功應用在系統級項目中并通過了系統級的環境測試以及整體性能測試,性能與穩定性與對標的國外產品一致,在中國電科集團各單位已經陸續開展應用推廣工作。

            強強聯手,推動中國RapidIO產業上下游發展

            目前,國家工程研究中心已與上海介方信息技術有限公司達成戰略合作,授權介方信息為RapidIO二代交換芯片JYCSW1848全國唯一總代理。介方信息是國內領先的軟件無線電(SDR)及SCA技術提供商,也是國內最早一批探索國產化RapidIO 交換應用團隊之一,在研發測試過程中,雙方已經有了深入的合作交流?;趯榉郊夹g實力的信任以及對軟無SCA未來的前景,雙發將共同開展關于產品研發、技術交流、產業落地等多方面合作來推動RapidIO生態的發展。

            介方信息的基于SCA的軟件定義無線電技術是新一代高端裝備的寵兒,從通信裝備的應用逐步推廣到雷達、電子戰等裝備,而基于RapidIO的高速交換技術實現軟件無線電系統資源虛擬化、動態重構、波形加卸載等功能的關鍵技術,也是目前主流的高速交換解決方案。國產化RapidIO交換芯片的成功研制勢必為高端無線電裝備的發展注入一針強心劑,低時延、高可靠、高交換速率、靈活的拓撲結構等優點也能滿足新一代裝備的更加苛刻性能要求。

            目前,介方信息針對國產SRIO交換芯片研發了綜合開發驗證平臺,可以適配國產化SOCFMQL45、JFM7VX690T、國產FT-M6678等處理器。

            綜合開發驗證平臺

            未來,進一步提升性能、降低功耗的1848芯片(2022Q2),可以原位替換的國產32通道14端口的JYCSW1432芯片(2022Q2),解決國產處理器不支持RapidIO交換問題的721橋片(PCIE與RapidIO轉換)以及Gen3版本的2448芯片,預計將在2022年陸續推向市場。

            政策引導+市場需求,國產RapidIO發展未來可期

            集成電路產業和軟件產業是信息產業的核心,是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》中指出,要聚焦高端芯片、集成電路裝備和工藝技術、集成電路關鍵材料、集成電路設計工具、基礎軟件、工業軟件、應用軟件的關鍵核心技術研發,不斷探索構建社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制。

            RapidIO作為一種為滿足未來高性能嵌入式系統需求而設計的一種開放式互連技術標準,屬于高精尖的信息產業技術領域。目前,全球幾乎所有的嵌入式主流廠商都已經支持RapidIO 技術,產品涵蓋了各種開發工具、嵌入式系統、IP、軟件、測試與測量設備及半導體(ASIC、DSP、FPGA)等。據統計,RapidIO國內現有市場規模約為3億元/年,隨著SRTF作為強制標準,未來軟無應用場景下SCA的普及及全交換架構的推廣,市場規模有望達到10億元/年。因此,其國產化研發創新和產業發展不僅是市場日益增長的訴求,更對我國信息產業發展具有重要戰略意義。

            此次合作,國家工程研究中心與介方信息將結合在各自領域的技術和產業優勢,進一步優化RapidIO產品質量,完善RapidIO產業布局,合力打造國產RapidIO應用的標桿案例。同時,雙方都表示希望能同國內涉及到RapidIO交換應用的團隊,以及對未來RapidIO交換前景看好的企業深入交流合作,共同繁榮中國RapidIO產業生態。

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