近日，由通信軟件與專(zhuān)用集成電路設計國家工程研究中心（NERC）自主研發(fā)的RapidIO二代交換芯片JYCSW1848正式上市。
據了解，該芯片具有低延時(shí)、高可靠性、高交換速率的特點(diǎn)，在數據通信、數據采集、數據存儲、對外通信領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢，可廣泛適用于無(wú)線(xiàn)基站、工業(yè)控制、視頻分析、雷達和信號處理、醫學(xué)影像系統等領(lǐng)域，不僅豐富了國產(chǎn)化交換芯片生態(tài)，也將進(jìn)一步為國家信息基礎設施的自主構建提供重要的技術(shù)支撐。
RapidIO發(fā)展現狀：國外領(lǐng)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(xié)議，由邏輯層、傳輸層和物理層構成。RapidIO協(xié)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(shí)延、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，是世界上第一個(gè)、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(lái)十幾年內嵌入式系統互連的最佳選擇。
自1999年第一個(gè)標準RapidIO 1.0完成制定以來(lái)，AMCC、EMC、愛(ài)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(yè)協(xié)會(huì )。此后，RapidIO 技術(shù)逐步進(jìn)入到成熟階段，各大嵌入式芯片廠(chǎng)商相繼推出芯片產(chǎn)品，并在市場(chǎng)上得到很好的推廣。2008年3月，RapidIO 2.0發(fā)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(lián)系統性能的快速增長(cháng)奠定了堅實(shí)的基礎。2017年7月，RapidIO 4.1協(xié)議版本發(fā)布。目前，RapidIO已經(jīng)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(lián)技術(shù)的生力軍。
國產(chǎn)高性能RapidIO芯片，源自“國家隊”
在此背景下，通信軟件與專(zhuān)用集成電路設計國家工程研究中心深入開(kāi)展RapidIO協(xié)議研究,開(kāi)展高速交換算法及接口設計等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)技術(shù)向產(chǎn)品的轉化，完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，研發(fā)世界領(lǐng)先的RapidIO IP、芯片及產(chǎn)品。
據了解，國家工程研究中心依托中國電科網(wǎng)絡(luò )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(guò)了國家發(fā)改委組織的優(yōu)化整合評價(jià)工作，以?xún)?yōu)異的成績(jì)順利進(jìn)入了國家工程中心新序列。中心經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，陸續承擔了包括01“核高基”、03“新一代寬帶無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)”在內的多項國家重大科研任務(wù)，培育形成了以寬帶無(wú)線(xiàn)通信、高速網(wǎng)絡(luò )交換、衛星導航等應用為代表的系列化核心芯片產(chǎn)品，為“天通衛星移動(dòng)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(shù)支撐，實(shí)現了高端通信集成電路和軟件技術(shù)轉移與擴散，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要創(chuàng )新平臺。
JYCSW1848芯片
此次研發(fā)的RapidIO二代交換芯片JYCSW1848，是基于SRIO端口性能優(yōu)化的交換芯片，不僅可以實(shí)現與國外產(chǎn)品的原位替換，還能實(shí)現對分布式DSP、處理器、FPGA、其它交換機或任何基于Serial RapidIO總線(xiàn)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(wú)阻塞交換能力，支持18個(gè)端口、48個(gè)通道；支持4種標準RapidIO優(yōu)先級；支持單播、多播和廣播；線(xiàn)速率最高6.25Gbaud，單個(gè)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(chǎng)景來(lái)看，該芯片及協(xié)議在無(wú)線(xiàn)基站領(lǐng)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(shí)現任意架構、協(xié)議交換互連，滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)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(lǐng)域數據傳輸交織度高、運算負荷動(dòng)態(tài)分配、系統高可靠性的要求，可支持任意的網(wǎng)絡(luò )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(yōu)勢；在工業(yè)控制領(lǐng)域，該芯片及協(xié)議可實(shí)現同時(shí)通信互不干擾，嵌入時(shí)鐘數據的源同步技術(shù)，也簡(jiǎn)化了時(shí)鐘同步設計。此外，在圖像/視頻分析、醫學(xué)影像系統、HPC/DC等領(lǐng)域也有重要應用。
國家工程研究中心表示：“JYCSW1848可以實(shí)現對國外同類(lèi)型產(chǎn)品的原位替換，對于要求實(shí)現國產(chǎn)化的項目，原方案可以不做更改，節省了大量的研發(fā)成本，提升項目交付進(jìn)度。對于增量的新需求，研發(fā)人員不用額外培訓即可上手，針對國產(chǎn)化項目研發(fā)過(guò)程存在大量的調試適配工作的問(wèn)題，該款芯片能大幅降低該部分的工作量，降低新項目的風(fēng)險。”
值得一提的是，該芯片目前已經(jīng)成功應用在系統級項目中并通過(guò)了系統級的環(huán)境測試以及整體性能測試，性能與穩定性與對標的國外產(chǎn)品一致，在中國電科集團各單位已經(jīng)陸續開(kāi)展應用推廣工作。
強強聯(lián)手，推動(dòng)中國RapidIO產(chǎn)業(yè)上下游發(fā)展
目前，國家工程研究中心已與上海介方信息技術(shù)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(lǐng)先的軟件無(wú)線(xiàn)電(SDR)及SCA技術(shù)提供商，也是國內最早一批探索國產(chǎn)化RapidIO 交換應用團隊之一，在研發(fā)測試過(guò)程中，雙方已經(jīng)有了深入的合作交流?；趯榉郊夹g(shù)實(shí)力的信任以及對軟無(wú)SCA未來(lái)的前景，雙發(fā)將共同開(kāi)展關(guān)于產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)交流、產(chǎn)業(yè)落地等多方面合作來(lái)推動(dòng)RapidIO生態(tài)的發(fā)展。
介方信息的基于SCA的軟件定義無(wú)線(xiàn)電技術(shù)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(shù)實(shí)現軟件無(wú)線(xiàn)電系統資源虛擬化、動(dòng)態(tài)重構、波形加卸載等功能的關(guān)鍵技術(shù)，也是目前主流的高速交換解決方案。國產(chǎn)化RapidIO交換芯片的成功研制勢必為高端無(wú)線(xiàn)電裝備的發(fā)展注入一針強心劑，低時(shí)延、高可靠、高交換速率、靈活的拓撲結構等優(yōu)點(diǎn)也能滿(mǎn)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(chǎn)SRIO交換芯片研發(fā)了綜合開(kāi)發(fā)驗證平臺，可以適配國產(chǎn)化SOCFMQL45、JFM7VX690T、國產(chǎn)FT-M6678等處理器。
綜合開(kāi)發(fā)驗證平臺
未來(lái)，進(jìn)一步提升性能、降低功耗的1848芯片（2022Q2），可以原位替換的國產(chǎn)32通道14端口的JYCSW1432芯片（2022Q2），解決國產(chǎn)處理器不支持RapidIO交換問(wèn)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(chǎng)。
政策引導＋市場(chǎng)需求，國產(chǎn)RapidIO發(fā)展未來(lái)可期
集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心，是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。國務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)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(shù)、集成電路關(guān)鍵材料、集成電路設計工具、基礎軟件、工業(yè)軟件、應用軟件的關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，不斷探索構建社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟條件下關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)新型舉國體制。
RapidIO作為一種為滿(mǎn)足未來(lái)高性能嵌入式系統需求而設計的一種開(kāi)放式互連技術(shù)標準，屬于高精尖的信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。目前，全球幾乎所有的嵌入式主流廠(chǎng)商都已經(jīng)支持RapidIO 技術(shù)，產(chǎn)品涵蓋了各種開(kāi)發(fā)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(chǎng)規模約為3億元/年，隨著(zhù)SRTF作為強制標準，未來(lái)軟無(wú)應用場(chǎng)景下SCA的普及及全交換架構的推廣，市場(chǎng)規模有望達到10億元/年。因此，其國產(chǎn)化研發(fā)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅是市場(chǎng)日益增長(cháng)的訴求，更對我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)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(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，進(jìn)一步優(yōu)化RapidIO產(chǎn)品質(zhì)量，完善RapidIO產(chǎn)業(yè)布局，合力打造國產(chǎn)RapidIO應用的標桿案例。同時(shí)，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(lái)RapidIO交換前景看好的企業(yè)深入交流合作，共同繁榮中國RapidIO產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
