國產(chǎn)自主可控RapidIO交換芯片上市，軟硬件全兼容可實現(xiàn)原位替換

近日，由通信軟件與專用集成電路設(shè)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(jù)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(jù)通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、對外通信領(lǐng)域具有領(lǐng)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(dá)和信號處理、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)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(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：國外領(lǐng)先，國內(nèi)追趕

RapidIO是面向高性能嵌入式系統(tǒng)需求而設(shè)計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(jié)構(gòu)，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(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 18372），更被國際上公認(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(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(dá)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(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。

國產(chǎn)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(shè)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(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推動技術(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(shè)，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(jìn)入了國家工程中心新序列。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)的多項國家重大科研任務(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)星移動通信系統(tǒng)”、“北斗3號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”等國家重大戰(zhàn)略工程的建設(shè)部署提供了核心技術(shù)支撐，實現(xiàn)了高端通信集成電路和軟件技術(shù)轉(zhuǎn)移與擴散，推動相關(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，不僅可以實現(xiàn)與國外產(chǎn)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(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個端口、48個通道；支持4種標(biāo)準(zhǔn)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(dá)100cm。

具體到應(yīng)用場景來看，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)和信號處理上，適合該領(lǐng)域數(shù)據(jù)傳輸交織度高、運算負(fù)荷動態(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；在工業(yè)控制領(lǐng)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(jù)的源同步技術(shù)，也簡化了時鐘同步設(shè)計。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。

國家工程研究中心表示：“JYCSW1848可以實現(xiàn)對國外同類型產(chǎn)品的原位替換，對于要求實現(xiàn)國產(chǎn)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(jìn)度。對于增量的新需求，研發(fā)人員不用額外培訓(xùn)即可上手，針對國產(chǎn)化項目研發(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，降低新項目的風(fēng)險?！?/span>

值得一提的是，該芯片目前已經(jīng)成功應(yīng)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(biāo)的國外產(chǎn)品一致，在中國電科集團各單位已經(jīng)陸續(xù)開展應(yīng)用推廣工作。

強強聯(lián)手，推動中國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(dá)成戰(zhàn)略合作，授權(quán)介方信息為RapidIO二代交換芯片JYCSW1848全國唯一總代理。介方信息是國內(nèi)領(lǐng)先的軟件無線電（SDR）及SCA技術(shù)提供商，也是國內(nèi)最早一批探索國產(chǎn)化RapidIO交換應(yīng)用團隊之一，在研發(fā)測試過程中，雙方已經(jīng)有了深入的合作交流?；趯榉郊夹g(shù)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(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)實現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)資源虛擬化、動態(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。國產(chǎn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(chǎn)SRIO交換芯片研發(fā)了綜合開發(fā)驗證平臺，可以適配國產(chǎn)化SOCFMQL45、JFM7VX690T、國產(chǎn)FT-M6678等處理器。

（綜合開發(fā)驗證平臺）

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交換問題的721橋片（PCIE與RapidIO轉(zhuǎn)換）以及Gen3版本的2448芯片，預(yù)計將在2022年陸續(xù)推向市場。

政策引導(dǎo)＋市場需求，國產(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。國務(wù)院印發(fā)《新時期促進(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)建社會主義市場經(jīng)濟條件下關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)新型舉國體制。

RapidIO作為一種為滿足未來高性能嵌入式系統(tǒng)需求而設(shè)計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、測試與測量設(shè)備及半導(dǎo)體（ASIC、DSP、FPGA）等。據(jù)統(tǒng)計，RapidIO國內(nèi)現(xiàn)有市場規(guī)模約為3億元/年，隨著SRTF作為強制標(biāo)準(zhǔn)，未來軟無應(yīng)用場景下SCA的普及及全交換架構(gòu)的推廣，市場規(guī)模有望達(dá)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)展不僅是市場日益增長的訴求，更對我國信息產(chǎn)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(jié)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(yīng)用的標(biāo)桿案例。同時，雙方都表示希望能同國內(nèi)涉及到RapidIO交換應(yīng)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(chǎn)業(yè)生態(tài)。