國產半導體駛進“無人區”，橋接芯片成功實現量產

過去的5~10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。時至今日，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。

2022年10月，在經過一年半的攻堅克難之后，井芯微電子技術(天津)有限公司繼發布 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 (Serial RapidIO) 橋接芯片。

今年5月，在“晶上聯盟 SDI 論壇——RapidIO 自主生態與 SDI 應用創新大會”上，井芯微電子芯片研發部門王盼部長代表公司正式宣布，在完成了包括芯片功性能、系統兼容性、老化穩定性在內的多批次、多類型測試之后，PRB0400 開始進入量產應用階段。

全正向自主設計

PRB0400 芯片自主立項于2021年3月，并于2022年9月完成流片，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 RapidIO 系統與 PCIe 系統的無縫連接，實現兩個生態系統的融合。

眾所周知，RapidIO 協議是全球主流的嵌入式系統互連國際標準(ISO/IEC18372)，PCIe 則是一種高速串行計算機擴展總線標準。兩種協議在信息基礎設施中均有較為廣泛的應用以及互連需求，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。

作為成功研制出國內首款 RapidIO Gen2 交換芯片、首款 RapidIO Gen3 交換芯片，并提供自主開發配置管理工具的 RapidIO 自主生態構建者，井芯微電子始終以更高的代際、更高的性能和更強的互連作為自身發展目標，努力將 SRIO 協議所支持的高可靠、低延時、高靈活特性拓展到其他協議領域。

“與競品相比，我們之所以能在如此短的時間內實現產品的落地量產，主要得益于公司在軟件定義互連 (Software Defined Interconnection，SDI) 技術上的深厚積累和豐富的芯片開發經驗，能夠將許多復雜問題簡單化，從而加速了上市時間。”王盼表示。

作為互連技術的新方向，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、可重建的新一代軟件定義體系架構。

井芯 PRB0400 支持芯片到芯片、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，同時內嵌消息引擎和 BDMA 引擎，可以在無需主控處理器過多參與的情況下實現大量數據的高效傳輸。

在井芯 PRB0400 芯片中，PCIe 接口實現與 PCIe 相關的物理層、數據鏈路層和傳輸層協議功能，SRIO 接口則實現與 SRIO 相關的物理層和傳輸層協議功能。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 之間的地址映射和轉換，可根據需要進行分割和重組。BDMA 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。

除此之外，為了更好地幫助用戶實現快速開發，井芯微還提供完善的產品用戶資料 (數據手冊、用戶手冊、軟件使用說明)、豐富的產品開發板卡 (功能評估子卡、OPT 功能評估板)、廣泛應用場景的參考設計 (開發應用手冊、設計兼容性手冊、原理圖設計手冊、用戶使用手冊)和 豐富的軟件工具 ( RapidIO 快速配置軟件、SerDes 調節工具、芯片驅動軟件)，其中驅動軟件支持麒麟、天脈3、統信、FPGA 嵌入式等國內主流操作系統。

橋接芯片市場前景廣闊

橋接芯片克服了主機接口到外設之間的限制，是管理不同總線接口之間通信的新一代接口解決方案。橋接芯片應用在不同接口格式的設備源與顯示終端之間，可將原有系統和新系統連接起來，如將USB接口轉換為SATA、I2C等標準接口。根據轉換類型不同，橋接芯片可分為USB橋接芯片、PCI/PCIe橋接芯片、SATA橋接芯片等。

近年來，由于科技技術進步、互聯網普及率提升，數據傳輸需求不斷釋放，與此同時，信號接口及協議也不斷迭代，而在信號傳輸過程中，通常須經過橋接轉換成相同的信號協議。橋接芯片實現了信號在不同數據格式之間的轉換，廣泛應用在汽車電子、高清視頻、醫療設備、工業控制、新能源、互聯網、消費電子等領域，其中2021年，我國高清視頻橋接芯片市場規模接近9.6億元。

橋接芯片應用領域廣泛，市場需求空間廣闊，未來隨著5G、自動駕駛、工業4.0等產業快速發展，橋接芯片市場需求將進一步釋放。預計2023-2027年，全球橋接芯片市場仍將保持增長態勢，并將于2027年達到8.0億美元。我國電子、汽車等產業規模龐大，橋接芯片市場發展空間廣闊，在預期內，我國橋接芯片市場將以高于全球平均水平的增速增長。

目前全球橋接芯片市場基本由北美、歐洲及中國地區的企業所占據，頭部企業主要有FTDI、芯科、智微科技、德州儀器、英飛凌等。FTDI擁有二十余年的橋接芯片行業經驗，是全球USB橋接芯片領域的領軍企業，2022年6月，電連技術擬收購海外橋接芯片廠商FTDI，交易完成后，FTDI將成為電連技術公司控股子公司。

新思界行業分析人士表示，橋接芯片應用領域廣泛，涉及到消費電子、醫療設備、汽車電子、工業控制等多個領域，目前我國正加速發展數字經濟，隨著信息技術進步，數據傳輸、信號轉換等需求將持續釋放，橋接芯片可實現信號在不同數據格式之間的轉換，未來市場發展空間廣闊。


高速智能互聯芯片的發展趨勢

1）傳輸速度更高帶來Repeater芯片的需求增長

隨著CPU性能不斷提升，數據傳輸速度顯著提升，但高速信號在通過電纜或印刷電路板時的衰減現象也更加嚴重。中繼器芯片主要用于解決信號高速傳輸過程中的衰減問題。

在消費電子領域，隨著數據傳輸速率的快速攀升，以及USB4標準和DP2.1標準的推出，Re-timer芯片憑借其穩定性、遠距離、低功耗的優勢正在成為消費電子PCB板中不可或缺的芯片。

在服務器領域，隨著5G、云計算、人工智能和大數據的高速發展，服務器市場將迎來高速發展的歷史機遇，服務器接口將呈現出從SATA向PCIe加快演進的趨勢，使得PCIeRe-timer芯片成為數據中心服務器PCB板中必備的芯片。

在汽車電子領域，隨著自動駕駛技術更新換代，“機器視覺+激光雷達+毫米波雷達”正在成為高級別自動駕駛的核心方案。Re-timer芯片可以滿足信號從攝像頭傳送至車載中控系統中的穩定性、可靠性、低延時、長距離、低功耗及抗電磁干擾等多項要求。

2）接口形態向USBType-C統一，帶動Controller芯片和Converter芯片需求快速增長

早期個人電腦、桌面顯示器及電視、商顯等其他顯示設備采用的接口形態非常豐富，包括USB、HDMI、LAN、VGA等。USBType-C作為新一代通用接口整合了所有視頻信號傳輸協議，同時支持電源傳輸和普通數據傳輸，大大簡化設備主板上的端口設計，降低設備生產成本，減輕設備體積。近年來，消費電子輕薄化是大勢所趨，例如高端主流筆記本電腦開始僅保留若干個USBType-C接口，預計未來將有更多產品將USBType-C接口作為設備的唯一輸入/輸出接口。

根據CredenceResearch統計，2018年全球USBType-C接口市場規模達到3,800億美元，預計2019-2027年，全球USBType-C接口市場規模將以25.7%的年復合增長率持續增長。

此外，雖然接口形態有統一到USBType-C的發展趨勢，但由于不同顯示終端所采用的傳輸標準眾多，包括VGA、DVI、HDMI、DP等，為實現在不同終端之間的視頻傳輸，在不同接口或傳輸協議之間的轉換日益頻繁催生對應用于接口轉換的Converter芯片的大量需求。