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            SDI方向發布PRB0400橋接芯片, 井芯微引領高端芯片國產替代

            2022-10-17 10:36:21 來源:井芯微

            縱觀全球半導體市場,在地緣政治和創新浪潮的驅動下,中國本土半導體產業發展蓬勃有力,其中芯片設計產業以其技術領先性最強而率先進入國產替代的深水區。市場需求的變化、技術的創新更迭和變幻莫測的國際格局等因素,都對芯片設計企業的技術能力、資金能力和人才能力都提出了更高的要求。而這其中,那些勇闖深度替代并向高端芯片領域吹起進攻號角的產業玩家們則更需要一些孤勇和執著。

             

            近日,聚焦于開發和引領創新型產品的井芯微電子技術(天津)有限公司(以下簡稱“井芯微”或“井芯微電子”)繼發布240G網絡DPU芯片SDI2820后,再度向市場推出國產替代新產品——PRB0400型PCIe轉SRIO橋接芯片(以下簡稱“井芯PRB0400”)。井芯PRB0400是一款兼容PCIe Gen2和RapidIO Gen2協議的高性能數據傳輸橋接芯片,主要用于滿足高可靠低延時計算處理系統內部各組件之間的互連需求,實現PCIe協議網絡和RapidIO協議網絡之間數據互連互通,該芯片可以輕松實現SRIO(即Serial RapidIO)系統與PCIe系統的無縫連接,實現兩個生態系統的融合。

             

            井芯PRB0400支持芯片芯片、板到板間的高效能數據通信,可用于連接CPU、DSP、FPGA等構成的密集型電子系統,用于解決PCIe網絡與RapidIO網絡的連接問題,同時內嵌DMA引擎和消息傳遞引擎,可以在無需主控處理器弱參與的情況下實現大量數據的高效傳輸。作為一款PCIe轉SRIO橋接芯片,井芯PRB0400廣泛應用于各種處理器之間的點對點互連,或者處理器之間RapidIO數據交互等功能實現的場景,在基站傳輸,分布式計算,圖像處理等應用領域都有著巨大的市場空間。

             

            深耕本土客戶特色需求,打造25項增強功能

             

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            1 井芯PRB0400芯片結構圖

            井芯PRB0400采用全正向研發,擁有PCIe接口、S-RIO 接口、消息引擎、映射引擎以及塊DMA引擎五大主要功能。并在產品定義初期進行了詳盡而嚴密的市場調查,在開發過程中廣泛吸收了眾多國內客戶的應用建議,并針對客戶需求進行附加功能的開發。在兼容對標器件全部功能和不影響官方驅動前提下,相比于國際廠商的相關產品,井芯PRB0400增加了業務相關7項、適配相關6項、可維可測相關5項、魯棒性相關7項,共計25項功能增強,能夠更好地滿足本土客戶的應用需求。同時,井芯微研發團隊積累了深厚的使用和定位經驗,能夠向本土客戶提供更好的本地化支持服務。

             

            在井芯PRB0400芯片中,PCIe接口負責與PCIe相關的所有物理層、數據鏈路層和傳輸層協議,S-RIO接口則實現與S-RIO相關的所有物理層和傳輸層協議。消息引擎用作RapidIO邏輯層消息傳遞,接收和發送通道均支持8個獨立的處理引擎。映射引擎則是用于PCIe和RapidIO之間的映射和轉換,可根據需要進行分割和重組。而其中的塊DMA引擎支持8個獨立的DMA通道,其中的每個DMA通道都可以根據描述符執行讀或寫操作。

             

            在系統設計上,井芯PRB0400可實現原位替代對標國際產品,并兼容其官方驅動。此外,井芯PRB0400兼容國內主流CPU和 DSP,并完成了對應的生態測試。目前已完成與飛騰、龍芯、x86、Zynq等PCIe RC設備對應的生態測試,實現了對在國際廠商的相關產品硬件和軟件兩個層面的原位替代。

             

            瞄準多個應用場景,開啟40億新基建市場

            RapidIO協議是全球主流的嵌入式系統互連國際標準 (ISO/IEC18372) ,PCIe是一種高速串行計算機擴展總線標準。兩種協議在我國信息基礎設施中均有較為廣泛的應用,尤其在器件級、板卡級和系統級的設備中大規模地采用了PCIe協議和RapidIO協議。作為PCIe轉RapidIO協議芯片,井芯PRB0400在以新基建設施為典型應用的場景中擁有廣泛的市場空間。例如,在通信基站中為了保證實時性,一般都會采用高速實時傳輸總線RapidIO協議和PCIe協議,在RapidIO網絡的維護管理系統中, RapidIO交換芯片和PCIe轉SRIO橋接芯片用于各種處理器之間的點對點互連或RapidIO數據交互等功能實現。對于處理器RapidIO網絡連接系統, PCIe轉RapidIO橋接芯片則用于解決系統應用的難題,并提升系統的運算效能。

             

            在視頻和圖像應用中,系統設計人員需要將大量的DSP或者FPGA來執行編碼/解碼/轉碼,或者對大型數據陣列進行FFT(快速傅里葉變換),RapidIO協議最適合這種DSP/FPGA集群要求。然而,系統的模擬前端通常是一個傳感器,流數據端接在FPGA(例如攝像頭子系統)。這通常是在有一個PC后端PCIe網絡中。在這些應用中,井芯PRB0400可以幫助設計人員在PCIe網絡和RapidIO DSP/FPGA集群之間搭建橋梁。

             

            在無線基站中,LTE、WCDMA和TD-SCDMA等制式的基帶處理卡使用的互連技術就是RapidIO。RapidIO在基帶處理器上本地連接一組DSP,處理器FPGA集群,用于MAC和PHY層處理。然而,LTE標準提高了現有RapidIO的微處理器的性能。井芯PRB0400 為無線設備制造商提供了一個額外的選擇,在以RapidIO為主的基帶卡中使用具有卓越MIPs的x86處理器。在這些板卡設計中,RapidIO是設備之間的互連總線,并用于背板互連。x86處理器現在可以與基帶卡上的其他RapidIO設備一起使用,并且憑借RapidIO的消息性能應用在點對點的多處理器網絡當中。

            在高性能處理應用中,井芯PRB0400支持將使用PCIe的處理器用于RapidIO背板,為系統設計人員提供了兩全其美的優勢——最新一代X86解決方案的浮點和MIPs處理能力,以及RapidIO架構卓越的點對點網絡性能。通過將井芯PRB0400與井芯微交換芯片結合使用,帶有X86處理器的有效載荷處理器卡可以與工作在高達3.125 Gbaud的現有RapidIO 1.3背板一起使用,或者相同的卡可以與工作在5 Gbaud下的RapidIO Gen2兼容背板一起使用。

              

            國內新基建產業的浪潮、東數西算工程建設以及本土服務器芯片廠商的崛起,使得國產橋接芯片的需求非常強烈。例如在通信基站、分布式計算機系統、視頻會議、圖像處理系統等場景中,隨著用戶需求和體驗感的提高,各個領域對基本數據理量的要求也更加嚴格,由此帶來的處理算法的復雜度不斷提升,數據傳輸量也越來越大。據井芯微負責人員透露,該產品的前期市場調研中發現,國內市場對PCIe轉RapidIO協議芯片需求迫切,未來整體市場容量有望超過40億元。此外,在井芯PRB0400的研制過程中,廣泛受到了國內主流CPU廠商關注,并給予了高優先級的技術支持。據了解,井芯PRB0400已開始進行客戶送樣,今年年底將實現大規模量產供貨。

             

            深耕SDI互連技術,井芯微引領高端芯片國產化

            在過去的五到十年里,本土半導體產業實現了飛速增長,其中尤以芯片設計產業發展最為快速,在模擬芯片和數字芯片等方面均實現了大范圍的國產替代。然而今時今日,進口替代已進入深水區,尤其是高端芯片的深度替代需要有企業擔起啃硬骨頭的重任,向“深水區”甚至“無人區”發起挑戰,互連技術便是其中需要攻克的難題之一,而傳統互連芯片技術目前仍被國外巨頭所壟斷。

             

            作為互連技術的新方向,軟件定義互連(Software Defined Interconnection,SDI)技術在2009年由中國工程院鄔江興院士團隊所提出,其核心是打破現有網絡的剛性體系結構,實現從物理層、數據鏈路層、網絡層到業務層全維軟件定義的網絡體系,從而將剛性網絡變為柔性網絡,構建可定義、可重組、可重構、可重建的軟件定義體系架構。SDI技術可為新型數據中心、云計算等信息基礎設施提供高效扁平和靈活定義的互連,為自動駕駛、即時保密通信等情景網絡動態服務提供隨需而變的 “柔性骨骼” ,為物聯網時代大規模傳感節點的群體智能提供靈活定義的 “隨需連接” 。

             

            “為下一代網絡造芯”視作企業使命的井芯微,其核心技術團隊完整參與了SDI從概念提出到芯片實現的全過程,并通過成立SDI聯盟、研制基于SDI技術的芯片賦能新基建。井芯微核心創始團隊不僅在SDI技術上有深厚的積累,還擁有豐富的芯片開發經驗。目前井芯微已獲得發明專利授權 80項、受通168項,已成功研發出RapidIO交換芯片-井芯NRS1800、軟件定義互連交換芯片-井芯SDI3210、內生安全交換芯片-井芯ESW5610、PCIe轉SRIO橋接芯片-井芯PRB0400、240G智能網卡芯片-井芯SDI2820等多款國內領先的芯片產品,另有10余款芯片在研,為5G基站建設、大數據中心建設等新基建設施提供核心技術支撐。

             

            協議轉換芯片SDI技術的一個重要分支,PCIe轉RapidIO橋接芯片-井芯PRB0400的發布,將作為井芯微電子“端到端全新SDI環境”版圖重要的一環,支撐井芯微驅動千億元數量級的市場空間。而作為SDI技術的引領者,井芯微通過不斷的拓展其基于SDI技術的產品路線圖,技術優勢已經逐漸被人們所熟知,市場認可度逐漸提高。據了解,井芯微2021年銷售額同比增速超300%,行業客戶已拓展至300余家,并在2022年3月完成了首輪5000萬元人民幣融資。

             

            在深度布局SDI技術的基礎上,井芯微未來中遠期將探索以“SDI逼近神經網絡、神經網絡驅動智能”的技術與產業之路,通過SDI“神經網絡”集成CPU、GPU、IPU、NPU、TPU、DSP等各種類型“神經元”,攜手共建連接綠色安全的智能世界。


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