國(guó)產(chǎn)自主可控RapidIO交換芯片上市，軟硬件全兼容可實(shí)現(xiàn)原位替換

近日，由通信軟件與專用集成電路設(shè)計(jì)國(guó)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(jù)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(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、對(duì)外通信領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，可廣泛適用于無線基站、工業(yè)控制、視頻分析、雷達(dá)和信號(hào)處理、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)等領(lǐng)域，不僅豐富了國(guó)產(chǎn)化交換芯片生態(tài)，也將進(jìn)一步為國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的自主構(gòu)建提供重要的技術(shù)支撐。

RapidIO發(fā)展現(xiàn)狀：國(guó)外領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)追趕

RapidIO是面向高性能嵌入式系統(tǒng)需求而設(shè)計(jì)的一種包交換互連協(xié)議，由邏輯層、傳輸層和物理層構(gòu)成。RapidIO協(xié)議是針對(duì)高性能嵌入式系統(tǒng)的芯片間、板卡間乃至設(shè)備間互連而設(shè)計(jì)的一種高性能、低引腳數(shù)、基于報(bào)文可靠交換的互連體系結(jié)構(gòu)，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(tǒng)互連國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 18372），更被國(guó)際上公認(rèn)是未來十幾年內(nèi)嵌入式系統(tǒng)互連的最佳選擇。

自1999年第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RapidIO 1.0完成制定以來，AMCC、EMC、愛立信、飛思卡爾半導(dǎo)體、阿爾特朗訊、德州儀器、Tundra等國(guó)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(hào)傳輸速度將達(dá)到100Gpbs，為嵌入式互聯(lián)系統(tǒng)性能的快速增長(zhǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(tǒng)內(nèi)芯片與芯片之間、板與板之間互聯(lián)技術(shù)的生力軍。

國(guó)產(chǎn)高性能RapidIO芯片，源自“國(guó)家隊(duì)”

在此背景下，通信軟件與專用集成電路設(shè)計(jì)國(guó)家工程研究中心深入開展RapidIO協(xié)議研究,開展高速交換算法及接口設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)技術(shù)向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)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(jù)了解，國(guó)家工程研究中心依托中國(guó)電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院（中國(guó)電科54所）建設(shè)，于2001年正式授牌，2007年完成竣工驗(yàn)收，2021年通過了國(guó)家發(fā)改委組織的優(yōu)化整合評(píng)價(jià)工作，以優(yōu)異的成績(jī)順利進(jìn)入了國(guó)家工程中心新序列。中心經(jīng)過多年發(fā)展，陸續(xù)承擔(dān)了包括01“核高基”、03“新一代寬帶無線通信網(wǎng)”在內(nèi)的多項(xiàng)國(guó)家重大科研任務(wù)，培育形成了以寬帶無線通信、高速網(wǎng)絡(luò)交換、衛(wèi)星導(dǎo)航等應(yīng)用為代表的系列化核心芯片產(chǎn)品，為“天通衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)”、“北斗3號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”等國(guó)家重大戰(zhàn)略工程的建設(shè)部署提供了核心技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了高端通信集成電路和軟件技術(shù)轉(zhuǎn)移與擴(kuò)散，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要?jiǎng)?chuàng)新平臺(tái)。

（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(xiàn)與國(guó)外產(chǎn)品的原位替換，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式DSP、處理器、FPGA、其它交換機(jī)或任何基于Serial RapidIO總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)路由分配。

該芯片符合RapidIO 2.1規(guī)范，提供240Gbps的無阻塞交換能力，支持18個(gè)端口、48個(gè)通道；支持4種標(biāo)準(zhǔn)RapidIO優(yōu)先級(jí)；支持單播、多播和廣播；線速率最高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(dá)100cm。

具體到應(yīng)用場(chǎng)景來看，該芯片及協(xié)議在無線基站領(lǐng)域應(yīng)用上，符合基站模塊化、微型化、通用的、高帶寬、全I(xiàn)P架構(gòu)的要求，可實(shí)現(xiàn)任意架構(gòu)、協(xié)議交換互連，滿足無線通信領(lǐng)域高速率的數(shù)據(jù)傳輸要求，并提高設(shè)備的可重復(fù)利用率；在雷達(dá)和信號(hào)處理上，適合該領(lǐng)域數(shù)據(jù)傳輸交織度高、運(yùn)算負(fù)荷動(dòng)態(tài)分配、系統(tǒng)高可靠性的要求，可支持任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，高速串行互連鏈路傳輸?shù)乃俾市枧c雷達(dá)系統(tǒng)工作帶寬和處理的回波通道數(shù)匹配，在靈活的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)具有明顯優(yōu)勢(shì)；在工業(yè)控制領(lǐng)域，該芯片及協(xié)議可實(shí)現(xiàn)同時(shí)通信互不干擾，嵌入時(shí)鐘數(shù)據(jù)的源同步技術(shù)，也簡(jiǎn)化了時(shí)鐘同步設(shè)計(jì)。此外，在圖像/視頻分析、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)、HPC/DC等領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。

國(guó)家工程研究中心表示：“JYCSW1848可以實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)外同類型產(chǎn)品的原位替換，對(duì)于要求實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的項(xiàng)目，原方案可以不做更改，節(jié)省了大量的研發(fā)成本，提升項(xiàng)目交付進(jìn)度。對(duì)于增量的新需求，研發(fā)人員不用額外培訓(xùn)即可上手，針對(duì)國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目研發(fā)過程存在大量的調(diào)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(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。”

值得一提的是，該芯片目前已經(jīng)成功應(yīng)用在系統(tǒng)級(jí)項(xiàng)目中并通過了系統(tǒng)級(jí)的環(huán)境測(cè)試以及整體性能測(cè)試，性能與穩(wěn)定性與對(duì)標(biāo)的國(guó)外產(chǎn)品一致，在中國(guó)電科集團(tuán)各單位已經(jīng)陸續(xù)開展應(yīng)用推廣工作。

強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，推動(dòng)中國(guó)RapidIO產(chǎn)業(yè)上下游發(fā)展

目前，國(guó)家工程研究中心已與上海介方信息技術(shù)有限公司達(dá)成戰(zhàn)略合作，授權(quán)介方信息為RapidIO二代交換芯片JYCSW1848全國(guó)唯一總代理。介方信息是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的軟件無線電（SDR）及SCA技術(shù)提供商，也是國(guó)內(nèi)最早一批探索國(guó)產(chǎn)化RapidIO交換應(yīng)用團(tuán)隊(duì)之一，在研發(fā)測(cè)試過程中，雙方已經(jīng)有了深入的合作交流?；趯?duì)介方技術(shù)實(shí)力的信任以及對(duì)軟無SCA未來的前景，雙發(fā)將共同開展關(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的軟件定義無線電技術(shù)是新一代高端裝備的寵兒，從通信裝備的應(yīng)用逐步推廣到雷達(dá)、電子戰(zhàn)等裝備，而基于RapidIO的高速交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)資源虛擬化、動(dòng)態(tài)重構(gòu)、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(guó)產(chǎn)化RapidIO交換芯片的成功研制勢(shì)必為高端無線電裝備的發(fā)展注入一針強(qiáng)心劑，低時(shí)延、高可靠、高交換速率、靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)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(duì)國(guó)產(chǎn)SRIO交換芯片研發(fā)了綜合開發(fā)驗(yàn)證平臺(tái)，可以適配國(guó)產(chǎn)化SOCFMQL45、JFM7VX690T、國(guó)產(chǎn)FT-M6678等處理器。

（綜合開發(fā)驗(yàn)證平臺(tái)）

未來，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(guó)產(chǎn)32通道14端口的JYCSW1432芯片（2022Q2），解決國(guó)產(chǎn)處理器不支持RapidIO交換問題的721橋片（PCIE與RapidIO轉(zhuǎn)換）以及Gen3版本的2448芯片，預(yù)計(jì)將在2022年陸續(xù)推向市場(chǎng)。

政策引導(dǎo)＋市場(chǎng)需求，國(guó)產(chǎn)RapidIO發(fā)展未來可期

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(guó)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(shè)計(jì)工具、基礎(chǔ)軟件、工業(yè)軟件、應(yīng)用軟件的關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，不斷探索構(gòu)建社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)新型舉國(guó)體制。

RapidIO作為一種為滿足未來高性能嵌入式系統(tǒng)需求而設(shè)計(jì)的一種開放式互連技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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商都已經(jīng)支持RapidIO技術(shù)，產(chǎn)品涵蓋了各種開發(fā)工具、嵌入式系統(tǒng)、IP、軟件、測(cè)試與測(cè)量設(shè)備及半導(dǎo)體（ASIC、DSP、FPGA）等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，RapidIO國(guó)內(nèi)現(xiàn)有市場(chǎng)規(guī)模約為3億元/年，隨著SRTF作為強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，未來軟無應(yīng)用場(chǎng)景下SCA的普及及全交換架構(gòu)的推廣，市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到10億元/年。因此，其國(guó)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(zhǎng)的訴求，更對(duì)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。

此次合作，國(guó)家工程研究中心與介方信息將結(jié)合在各自領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，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(guó)產(chǎn)RapidIO應(yīng)用的標(biāo)桿案例。同時(shí)，雙方都表示希望能同國(guó)內(nèi)涉及到RapidIO交換應(yīng)用的團(tuán)隊(duì)，以及對(duì)未來RapidIO交換前景看好的企業(yè)深入交流合作，共同繁榮中國(guó)RapidIO產(chǎn)業(yè)生態(tài)。