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(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、高可靠性、高交換速率的特點，在數(shù)據通信、數(shù)據采集、數(shù)據存儲、對外通信領域具有領先優(yōu)勢，可廣泛適用于無線基站、工業(yè)控制、視頻分析、雷達和信號處理、醫(yī)學影像系統(tǒng)等領域，不僅豐富了國產化交換芯片生態(tài)，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(fā)展現(xiàn)狀：國外領先，國內追趕
RapidIO是面向高性能嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)、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(yōu)點，是世界上第一個、也是唯一的嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)協(xié)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(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(tǒng)性能的快速增長奠定了堅實的基礎。2017年7月，RapidIO 4.1協(xié)議版本發(fā)布。目前，RapidIO已經成為通訊、電信以及嵌入式系統(tǒng)內芯片與芯片之間、板與板之間互聯(lián)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(xié)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(yè)生態(tài)環(huán)境，研發(fā)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(fā)改委組織的優(yōu)化整合評價工作，以優(yōu)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(fā)展，陸續(xù)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(wèi)星導航等應用為代表的系列化核心芯片產品，為“天通衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)”、“北斗3號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)”等國家重大戰(zhàn)略工程的建設部署提供了核心技術支撐，實現(xiàn)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(yè)高質量發(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，不僅可以實現(xiàn)與國外產品的原位替換，還能實現(xiàn)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(shù)據路由分配。
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個端口、48個通道；支持4種標準RapidIO優(yōu)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(xié)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(xiàn)任意架構、協(xié)議交換互連，滿足無線通信領域高速率的數(shù)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(shù)據傳輸交織度高、運算負荷動態(tài)分配、系統(tǒng)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?shù)乃俾市枧c雷達系統(tǒng)工作帶寬和處理的回波通道數(shù)匹配，在靈活的數(shù)據傳輸架構具有明顯優(yōu)勢；在工業(yè)控制領域，該芯片及協(xié)議可實現(xiàn)同時通信互不干擾，嵌入時鐘數(shù)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(yī)學影像系統(tǒng)、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(xiàn)對國外同類型產品的原位替換，對于要求實現(xiàn)國產化的項目，原方案可以不做更改，節(jié)省了大量的研發(fā)成本，提升項目交付進度。對于增量的新需求，研發(fā)人員不用額外培訓即可上手，針對國產化項目研發(fā)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(tǒng)級項目中并通過了系統(tǒng)級的環(huán)境測試以及整體性能測試，性能與穩(wěn)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(xù)開展應用推廣工作。
強強聯(lián)手，推動中國RapidIO產業(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有限公司達成戰(zhàn)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(fā)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(fā)將共同開展關于產品研發(fā)、技術交流、產業(yè)落地等多方面合作來推動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(zhàn)等裝備，而基于RapidIO的高速交換技術實現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)資源虛擬化、動態(tài)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(fā)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(yōu)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(fā)了綜合開發(fā)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(fā)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(xù)推向市場。
政策引導＋市場需求，國產RapidIO發(fā)展未來可期
集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)是信息產業(yè)的核心，是引領新一輪科技革命和產業(yè)變革的關鍵力量。國務院印發(fā)《新時期促進集成電路產業(yè)和軟件產業(yè)高質量發(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、集成電路關鍵材料、集成電路設計工具、基礎軟件、工業(yè)軟件、應用軟件的關鍵核心技術研發(fā)，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(tǒng)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(yè)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(fā)工具、嵌入式系統(tǒng)、IP、軟件、測試與測量設備及半導體(ASIC、DSP、FPGA)等。據統(tǒng)計，RapidIO國內現(xiàn)有市場規(guī)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(guī)模有望達到10億元/年。因此，其國產化研發(fā)創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展不僅是市場日益增長的訴求，更對我國信息產業(yè)發(fā)展具有重要戰(zhàn)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(yè)優(yōu)勢，進一步優(yōu)化RapidIO產品質量，完善RapidIO產業(yè)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(yè)深入交流合作，共同繁榮中國RapidIO產業(yè)生態(tài)。
