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，通信技術發(fā)展日新月異，作為通信設備中最重要的部分，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)據通信領域芯片的自主研發(fā)工作，首先就瞄準大型數(shù)據通信設備的基石——交換網芯片。經過3年的努力，克服重重技術難關，中興通訊在2011年成功推出第一代自研交換網套片，并迅速在路由器、PTN、OTN等產品上成功應用。隨后的幾年，中興通訊持續(xù)改進交換網技術，緊跟工藝革新的節(jié)奏，以3年一代的速度進行交換網芯片的更新?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)揮身為設備供應商對業(yè)務理解的優(yōu)勢，在交換網芯片中創(chuàng)新性地引入智能處理的理念，根據系統(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芯片的研發(fā)。

  有了一流的自研交換網芯片，中興通訊的數(shù)通產品就具備了最堅實的底盤。為實現(xiàn)數(shù)通產品能力的全面提升，中興通訊又瞄準了有數(shù)通設備發(fā)動機之稱的NP(網絡處理器)芯片。NP芯片的技術復雜度極高，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，以全自主知識產權可編程的微處理器內核，加上先進的超高速crossbar內核互聯(lián)技術，同時具有高性能和靈活可編程的特性，并設計超大指令空間，所有的轉發(fā)流程均為可編程，通過微碼+動態(tài)表項的組合，滿足復雜場景下業(yè)務處理的要求，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，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，網絡側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芯片在交換側集成了中興通訊自研交換網接口，交換加速比滿足數(shù)通產品交換網N+1冗余。NP芯片內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)通產品各種類型轉發(fā)業(yè)務的要求，并支持表容量在不同業(yè)務間的動態(tài)調配。

  首款自研NP芯片推出后，迅速在中興通訊產品中得到應用，產品的應用又進一步促進芯片的進步。經過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、轉發(fā)引擎、查找引擎、交換網接入和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)揮設備商對網絡技術和發(fā)展趨勢精確把握的優(yōu)勢，準確預見到5G時代承載網大帶寬、低時延、海量連接和網絡切片的4大趨勢，在芯片設計中充分體現(xiàn)。采用當期最先進的Serdes技術，使芯片能夠提供充足的接口帶寬，集成802.3BR和CQF等TSN技術，獨創(chuàng)FlexE時隙交叉轉發(fā)，端口到端口的轉發(fā)時延低至5μs。采用最先進的HBM存儲技術，同時滿足支持大容量業(yè)務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，適應不同應用場景的不同要求。為了更好地保障業(yè)務的服務質量，在芯片中設計了多個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TM和超大隊列TM，滿足不同場景的應用要求。結合FlexE技術，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)據通信產品的競爭力大幅提升。

  在產品中成功的應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)內一流水平，采用最先進的5nm工藝和112Gbps Serdes技術，在轉發(fā)引擎架構、查找算法、TM和交換網接入技術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和MACsec等功能，并針對SRv6、BIER、inband-OAM和Telemetry等熱門技術對轉發(fā)面的要求進行設計優(yōu)化，進一步增強NP芯片對新興業(yè)務的支持能力。

  除了交換網芯片和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，可以支持轉發(fā)表項的片外擴展，進一步增加轉發(fā)表和ACL表的容量。

  從2011年第一款交換網芯片推出至今，中興通訊在數(shù)據通信領域芯片研發(fā)已持續(xù)10年，已具備交換網芯片、查找芯片和NP芯片等數(shù)據通信設備需要的全系列芯片的研發(fā)能力。中興通訊的數(shù)據通信產品，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。產品和芯片已步入一代工藝、一代芯片、一代產品的良性循環(huán)。展望未來，中興通訊將在數(shù)據通信芯片領域百尺竿頭，更進一步。

  文章來源：中興通訊技術（簡訊）  作者：中興通訊 呂勇