中興通訊：自主研發(fā)持續(xù)創(chuàng)新之自研芯片

  ICC訊 5G時代，通信技術(shù)發(fā)展日新月異，作為通信設(shè)備中最重要的部分，芯片被視為5G時代能否占得先機的核心要素。業(yè)界具有通信系列芯片自研能力的廠商屈指可數(shù)，中興通訊位列其中。

  2008年中興通訊啟動數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域芯片的自主研發(fā)工作，首先就瞄準大型數(shù)據(jù)通信設(shè)備的基石——交換網(wǎng)芯片。經(jīng)過3年的努力，克服重重技術(shù)難關(guān)，中興通訊在2011年成功推出第一代自研交換網(wǎng)套片，并迅速在路由器、PTN、OTN等產(chǎn)品上成功應(yīng)用。隨后的幾年，中興通訊持續(xù)改進交換網(wǎng)技術(shù)，緊跟工藝革新的節(jié)奏，以3年一代的速度進行交換網(wǎng)芯片的更新?lián)Q代，以最快的速度，和客戶共享工藝紅利。中興通訊在芯片研發(fā)過程中充分發(fā)揮身為設(shè)備供應(yīng)商對業(yè)務(wù)理解的優(yōu)勢，在交換網(wǎng)芯片中創(chuàng)新性地引入智能處理的理念，根據(jù)系統(tǒng)運行的狀態(tài)，自動選擇鏈路和優(yōu)化流量分布，大幅提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。2018年中興通訊推出交換容量9Tbps的第四代自研交換網(wǎng)芯片，達到業(yè)界一流水平。2020年，中興通訊啟動第五代自研交換網(wǎng)芯片的研發(fā)。

  有了一流的自研交換網(wǎng)芯片，中興通訊的數(shù)通產(chǎn)品就具備了最堅實的底盤。為實現(xiàn)數(shù)通產(chǎn)品能力的全面提升，中興通訊又瞄準了有數(shù)通設(shè)備發(fā)動機之稱的NP(網(wǎng)絡(luò)處理器)芯片。NP芯片的技術(shù)復(fù)雜度極高，全球具備NP芯片開發(fā)能力的IC公司屈指可數(shù)。中興通訊從零開始，經(jīng)過3年的研發(fā)，在2015年推出首款自研NP芯片——SSP-1。SSP-1采用先進的RTC(Run To Completion)架構(gòu)，以全自主知識產(chǎn)權(quán)可編程的微處理器內(nèi)核，加上先進的超高速crossbar內(nèi)核互聯(lián)技術(shù)，同時具有高性能和靈活可編程的特性，并設(shè)計超大指令空間，所有的轉(zhuǎn)發(fā)流程均為可編程，通過微碼+動態(tài)表項的組合，滿足復(fù)雜場景下業(yè)務(wù)處理的要求，在不需要更換硬件的情況下，通過升級微碼就可以平滑支持新業(yè)務(wù)，最大限度保護客戶投資。

  SSP系列自研NP芯片實現(xiàn)了超高的集成度，網(wǎng)絡(luò)側(cè)集成了豐富的接口和MAC(Media Access Control)，支持直出光模塊，有效降低設(shè)備PCB單板的面積，所有接口支持熱插拔，可以單獨對部分接口進行在線配置。SSP系列NP芯片在交換側(cè)集成了中興通訊自研交換網(wǎng)接口，交換加速比滿足數(shù)通產(chǎn)品交換網(wǎng)N+1冗余。NP芯片內(nèi)還集成了大容量的查找表，支持最長匹配、精確匹配、范圍匹配等多種查找算法，可覆蓋數(shù)通產(chǎn)品各種類型轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的要求，并支持表容量在不同業(yè)務(wù)間的動態(tài)調(diào)配。

  首款自研NP芯片推出后，迅速在中興通訊產(chǎn)品中得到應(yīng)用，產(chǎn)品的應(yīng)用又進一步促進芯片的進步。經(jīng)過3年的積累，2019年初，中興通訊又推出業(yè)界首款集成FlexE和TSN功能的NP芯片，實現(xiàn)MAC、FlexE、轉(zhuǎn)發(fā)引擎、查找引擎、交換網(wǎng)接入和TM(Traffic Manager)六合一的超高集成度。在第2代NP研發(fā)之初，中興通訊充分發(fā)揮設(shè)備商對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和發(fā)展趨勢精確把握的優(yōu)勢，準確預(yù)見到5G時代承載網(wǎng)大帶寬、低時延、海量連接和網(wǎng)絡(luò)切片的4大趨勢，在芯片設(shè)計中充分體現(xiàn)。采用當期最先進的Serdes技術(shù)，使芯片能夠提供充足的接口帶寬，集成802.3BR和CQF等TSN技術(shù)，獨創(chuàng)FlexE時隙交叉轉(zhuǎn)發(fā)，端口到端口的轉(zhuǎn)發(fā)時延低至5μs。采用最先進的HBM存儲技術(shù)，同時滿足支持大容量業(yè)務(wù)需要的查找表和深度報文緩存需要的存儲帶寬和容量的需求;設(shè)計了靈活的存儲管理單元，使HBM在表項和TM之間靈活分配，適應(yīng)不同應(yīng)用場景的不同要求。為了更好地保障業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，在芯片中設(shè)計了多個TM，并支持隊列資源在多個TM間的靈活分配。TM支持多種工作模式，可切換為交換TM、業(yè)務(wù)TM和超大隊列TM，滿足不同場景的應(yīng)用要求。結(jié)合FlexE技術(shù)，可以實現(xiàn)對接口容量的靈活切片，切片的粒度可小至5Gbps。第2代自研NP的成功推出，使得中興通訊數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品的競爭力大幅提升。

  在產(chǎn)品中成功的應(yīng)用進一步推動中興通訊自研芯片的信心，2017年和2020年，中興通訊相繼啟動第三代和第四代自研NP的研發(fā)。持續(xù)的研發(fā)投入帶來技術(shù)實力的穩(wěn)步提升，中興通訊第4代NP的規(guī)劃已在接口容量上對齊業(yè)內(nèi)一流水平，采用最先進的5nm工藝和112Gbps Serdes技術(shù)，在轉(zhuǎn)發(fā)引擎架構(gòu)、查找算法、TM和交換網(wǎng)接入技術(shù)研究上均已取得突破性的進展，芯片集成度將得到進一步提升，進一步集成無損以太網(wǎng)和MACsec等功能，并針對SRv6、BIER、inband-OAM和Telemetry等熱門技術(shù)對轉(zhuǎn)發(fā)面的要求進行設(shè)計優(yōu)化，進一步增強NP芯片對新興業(yè)務(wù)的支持能力。

  除了交換網(wǎng)芯片和NP芯片，中興通訊還具備超大容量查找芯片的研發(fā)能力，已發(fā)布NSE系列自研查找芯片，和NP芯片配合，可以支持轉(zhuǎn)發(fā)表項的片外擴展，進一步增加轉(zhuǎn)發(fā)表和ACL表的容量。

  從2011年第一款交換網(wǎng)芯片推出至今，中興通訊在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域芯片研發(fā)已持續(xù)10年，已具備交換網(wǎng)芯片、查找芯片和NP芯片等數(shù)據(jù)通信設(shè)備需要的全系列芯片的研發(fā)能力。中興通訊的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品，也實現(xiàn)了核心芯片全部自研化的切換，競爭力持續(xù)提升。產(chǎn)品和芯片已步入一代工藝、一代芯片、一代產(chǎn)品的良性循環(huán)。展望未來，中興通訊將在數(shù)據(jù)通信芯片領(lǐng)域百尺竿頭，更進一步。

  文章來源：中興通訊技術(shù)（簡訊）  作者：中興通訊 呂勇