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国产自主可控RapidIO交换芯片上市,软硬件全兼容可实现原位替换

新闻速递
2022-01-07 17:54
关键字: RapidIO 芯片
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近日,由通信软件与专用集成电路设计国家工程研究中心(NERC)自主研发的RapidIO二代交换芯片JYCSW1848正式上市。

据了解,该芯片具有低延时、高可靠性、高交换速率的特点,在数据通信、数据采集、数据存储、对外通信领域具有领先优势,可广泛适用于无线基站、工业控制、视频分析、雷达和信号处理、医学影像系统等领域,不仅丰富了国产化交换芯片生态,也将进一步为国家信息基础设施的自主构建提供重要的技术支撑。

RapidIO发展现状:国外领先,国内追赶

RapidIO是面向高性能嵌入式系统需求而设计的一种包交换互连协议,由逻辑层、传输层和物理层构成。RapidIO协议是针对高性能嵌入式系统的芯片间、板卡间乃至设备间互连而设计的一种高性能、低引脚数、基于报文可靠交换的互连体系结构,具有高带宽、低时延、高效率、高可靠性等优点,是世界上第一个、也是唯一的嵌入式系统互连国际标准(ISO/IEC 18372),更被国际上公认是未来十几年内嵌入式系统互连的最佳选择。

自1999年第一个标准RapidIO 1.0完成制定以来,AMCC、EMC、爱立信、飞思卡尔半导体、阿尔特朗讯、德州仪器、Tundra等国际巨头纷纷入局,并于2000年2月成立RapidIO行业协会。此后,RapidIO技术逐步进入到成熟阶段,各大嵌入式芯片厂商相继推出芯片产品,并在市场上得到很好的推广。2008年3月,RapidIO 2.0发布,可选速度新增5Gbps/6.25Gbps两种,最大信号传输速度将达到100Gpbs,为嵌入式互联系统性能的快速增长奠定了坚实的基础。2017年7月,RapidIO 4.1协议版本发布。目前,RapidIO已经成为通讯、电信以及嵌入式系统内芯片与芯片之间、板与板之间互联技术的生力军。

国产高性能RapidIO芯片,源自“国家队”

在此背景下,通信软件与专用集成电路设计国家工程研究中心深入开展RapidIO协议研究,开展高速交换算法及接口设计等关键技术攻关,推动技术向产品的转化,完善产业生态环境,研发世界领先的RapidIO IP、芯片及产品。

据了解,国家工程研究中心依托中国电科网络通信研究院(中国电科54所)建设,于2001年正式授牌,2007年完成竣工验收,2021年通过了国家发改委组织的优化整合评价工作,以优异的成绩顺利进入了国家工程中心新序列。中心经过多年发展,陆续承担了包括01“核高基”、03“新一代宽带无线通信网”在内的多项国家重大科研任务,培育形成了以宽带无线通信、高速网络交换、卫星导航等应用为代表的系列化核心芯片产品,为“天通卫星移动通信系统”、“北斗3号全球卫星导航系统”等国家重大战略工程的建设部署提供了核心技术支撑,实现了高端通信集成电路和软件技术转移与扩散,推动相关产业高质量发展的重要创新平台。

国产自主可控RapidIO交换芯片上市,软硬件全兼容可实现原位替换

(JYCSW1848芯片)

此次研发的RapidIO二代交换芯片JYCSW1848,是基于SRIO端口性能优化的交换芯片,不仅可以实现与国外产品的原位替换,还能实现对分布式DSP、处理器、FPGA、其它交换机或任何基于Serial RapidIO总线标准的设备之间的数据路由分配。

该芯片符合RapidIO 2.1规范,提供240Gbps的无阻塞交换能力,支持18个端口、48个通道;支持4种标准RapidIO优先级;支持单播、多播和广播;线速率最高6.25Gbaud,单个端口提供最高20Gbps;使用串行接口在FR4电路板上传输距离可达100cm。

具体到应用场景来看,该芯片及协议在无线基站领域应用上,符合基站模块化、微型化、通用的、高带宽、全IP架构的要求,可实现任意架构、协议交换互连,满足无线通信领域高速率的数据传输要求,并提高设备的可重复利用率;在雷达和信号处理上,适合该领域数据传输交织度高、运算负荷动态分配、系统高可靠性的要求,可支持任意的网络拓扑结构,高速串行互连链路传输的速率需与雷达系统工作带宽和处理的回波通道数匹配,在灵活的数据传输架构具有明显优势;在工业控制领域,该芯片及协议可实现同时通信互不干扰,嵌入时钟数据的源同步技术,也简化了时钟同步设计。此外,在图像/视频分析、医学影像系统、HPC/DC等领域也有重要应用。

国家工程研究中心表示:“JYCSW1848可以实现对国外同类型产品的原位替换,对于要求实现国产化的项目,原方案可以不做更改,节省了大量的研发成本,提升项目交付进度。对于增量的新需求,研发人员不用额外培训即可上手,针对国产化项目研发过程存在大量的调试适配工作的问题,该款芯片能大幅降低该部分的工作量,降低新项目的风险。”

值得一提的是,该芯片目前已经成功应用在系统级项目中并通过了系统级的环境测试以及整体性能测试,性能与稳定性与对标的国外产品一致,在中国电科集团各单位已经陆续开展应用推广工作。

强强联手,推动中国RapidIO产业上下游发展

目前,国家工程研究中心已与上海介方信息技术有限公司达成战略合作,授权介方信息为RapidIO二代交换芯片JYCSW1848全国唯一总代理。介方信息是国内领先的软件无线电(SDR)及SCA技术提供商,也是国内最早一批探索国产化RapidIO交换应用团队之一,在研发测试过程中,双方已经有了深入的合作交流。基于对介方技术实力的信任以及对软无SCA未来的前景,双发将共同开展关于产品研发、技术交流、产业落地等多方面合作来推动RapidIO生态的发展。

介方信息的基于SCA的软件定义无线电技术是新一代高端装备的宠儿,从通信装备的应用逐步推广到雷达、电子战等装备,而基于RapidIO的高速交换技术实现软件无线电系统资源虚拟化、动态重构、波形加卸载等功能的关键技术,也是目前主流的高速交换解决方案。国产化RapidIO交换芯片的成功研制势必为高端无线电装备的发展注入一针强心剂,低时延、高可靠、高交换速率、灵活的拓扑结构等优点也能满足新一代装备的更加苛刻性能要求。

目前,介方信息针对国产SRIO交换芯片研发了综合开发验证平台,可以适配国产化SOCFMQL45、JFM7VX690T、国产FT-M6678等处理器。

国产自主可控RapidIO交换芯片上市,软硬件全兼容可实现原位替换

(综合开发验证平台)

未来,进一步提升性能、降低功耗的1848芯片(2022Q2),可以原位替换的国产32通道14端口的JYCSW1432芯片(2022Q2),解决国产处理器不支持RapidIO交换问题的721桥片(PCIE与RapidIO转换)以及Gen3版本的2448芯片,预计将在2022年陆续推向市场。

政策引导+市场需求,国产RapidIO发展未来可期

集成电路产业和软件产业是信息产业的核心,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》中指出,要聚焦高端芯片、集成电路装备和工艺技术、集成电路关键材料、集成电路设计工具、基础软件、工业软件、应用软件的关键核心技术研发,不断探索构建社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制。

RapidIO作为一种为满足未来高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互连技术标准,属于高精尖的信息产业技术领域。目前,全球几乎所有的嵌入式主流厂商都已经支持RapidIO技术,产品涵盖了各种开发工具、嵌入式系统、IP、软件、测试与测量设备及半导体(ASIC、DSP、FPGA)等。据统计,RapidIO国内现有市场规模约为3亿元/年,随着SRTF作为强制标准,未来软无应用场景下SCA的普及及全交换架构的推广,市场规模有望达到10亿元/年。因此,其国产化研发创新和产业发展不仅是市场日益增长的诉求,更对我国信息产业发展具有重要战略意义。

此次合作,国家工程研究中心与介方信息将结合在各自领域的技术和产业优势,进一步优化RapidIO产品质量,完善RapidIO产业布局,合力打造国产RapidIO应用的标杆案例。同时,双方都表示希望能同国内涉及到RapidIO交换应用的团队,以及对未来RapidIO交换前景看好的企业深入交流合作,共同繁荣中国RapidIO产业生态。

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