中国网络通信市场目前呈现出以下几方面的发展状态:稳健的增长迫使服务供应商加速建设IP接入架构；手机终端与服务的蓬勃发展刺激了通信设备的回暖；家庭联网需求的增加推动了路由器、WLAN、ADSL和FTTH等市场的发展；游戏、视频点播、高速数据服务和VoIP等业务正吸引更多的宽带用户；同时,打印和图像设备市场的不断成长需要更高的计算性能和更低的功耗。
这些技术与服务融合的趋势正推动更先进网络通信与计算设备的开发,同时也使系统开发商们必须面对前所未有的严峻挑战,包括持续增长的性能、功能、安全性要求以及更严格的成本控制。
2004年10月下旬,飞思卡尔公司在中国三亚举办新一届“智能网络开发论坛”(SNDF),向中国工程师公布了9款针对上述需求的最新芯片方案及其技术细节,包括一颗PowerPC处理器(MPC8641D)、四颗PowerQUICC III处理器、四款以太网交换控制器。
双内核处理器性能取得重大突破
在今年秋季处理器论坛(原微处理器论坛)上已大出风头的MPC8641D集成了两个e600 PowerPC内核,采用90纳米SOI工艺制造,是迄今为止该公司最强大的处理器产品。每个e600内核的性能都可超过1.5GHz,还各自配备了1MB的二级缓存(总容量达到目前单内核MPC74xx PowerPC处理器的四倍)。此外,MPC8641D配备有两个AltiVec矢量处理引擎,典型状态下,该芯片功率仅为15～25W。
业界分析师对MPC8641D评价颇高的一个特点就是该处理器在消除影响处理带宽的芯片级瓶颈方面有了重大改进。它集成了高带宽集成MPX总线,其最高带宽可达667MHz。两个e600内核可通过这一高速内部总线来交换信息,而非低速的PCI总线。另外,它还集成了双内存控制器,可对DDR或DDR2内存进行低延迟、高带宽访问。
MPC8641D还集成了先进的高速接口,由于不需要控制器或桥接器就可以接入到本地互联。该芯片还集成了一个用于系统高速连接的RapidIO串行线路接口,并内嵌了四个以太网MAC控制器,支持10/100Mbps及千兆以太网,可对通过以太网(包括IPv4、IPv6、TCP、UDP以及VLAN)传播的协议的识别和检索进行加速。此外,它还支持PCI Express接口的连接。
“双核和高集成度使MPC8641D的价格自然高于单内核产品,但整体来看,它可取代两颗独立处理器和一颗系统控制器,并减少其它外围芯片数量,从而减小了PCB成本和整体功耗,同时简化并加速系统设计、开发、测试和验证的进程。”飞思卡尔高级副总裁兼网络与运算系统部总经理David Perkins表示。
他进一步举例说明,在低带宽应用中,系统开发商可以利用MPC8641D的某一个内核来管理数据面处理,而用另一个内核管理控制面；或者用一个内核管理数据面的信号发射,而另一个内核管理信号接收。在高带宽应用中,两个内核都可与一颗网络处理器或ASIC配合工作,其中一个内核卸载任务,如分类、安全和高质量。开发商还可选择让双内核使用同一操作系统,从而简化到现有系统升级到采用双内核系统的软件移植,同时获得显著的性能提升。
新一代PowerQUICC III强调安全特性
本次论坛还公布了四款最新PowerQUICC III处理器——MPC8548E网络/通信处理器、MPC8547E存储处理器、MPC8545E图像处理器、MPC8543E通用控制处理器,它们也采用了90纳米SOI工艺,,分别瞄准不同的细分市场。
这四颗处理器都具有e500内核的增强版本,工作频率最高可达1.5GHz。飞思卡尔计划于2005年第二季度发布它们初始版本的样片,但初始版本的速度将为800MHz~1.33GHz。增强的e500内核可与内嵌的512KB二级缓存相连,该容量是现有的0.13微米PowerQUICC III处理器二级缓存容量的2倍。另外,新处理器内部总线的速度也可达到现有0.13微米产品的2倍。它们也集成了DDR存储器控制器。
值得一提的是,这四款产品所集成的安全引擎支持大量的算法模式,包括DES/3DES、AES、ARC-4、Kasumi、MD5、SHA1/2、RSA和Elliptic Curve,并具有硬件的随机数产生器。安全引擎促使这些处理器能提供高达1Gbps的吞吐速率,可满足广泛使用的商用安全协议,如IPSec、SSL/TLS和3GPP。
“某些特定市场对高性能、高集成度的嵌入式处理器的需求将持续增长,OEM需要这些优化的解决方案来满足他们更高、更高的设计要求。”IDC公司的半导体分析师Sean Lavey评论道,“飞思卡尔已付运了大量PowerQUICC III处理器,尤其在通信与存储市场有着牢固的领导地位。相信这些新的产品将在下一代系统中得到大量应用。”
以太网交换芯片市场迎来新竞争者
尽管飞思卡尔已向以太网交换机制造商提供了众多PowerQUICC处理器产品,但在交换芯片市场却是新进入者。由于该领域的集中度还未发展到由少数厂商主导的地步,所以尽管竞争非常激烈,飞思卡尔还是希望凭借高性能、经济型的产品以及以往的客户基础,在以太网交换芯片市场分得一杯羹。
IDC的半导体分析员Sean Lavey指出:“当快速以太网正逐步转移至千兆以太网,企业市场对于可支持第二/三/四层应用功能全面的10/100交换机,需求仍然殷切。先进的堆叠式快速以太网交换机的企业级交换解决方案,将证明最为业界广泛采用。而专门提供这类型芯片的半导体供货商,将可以借助持续的增长机会,在主流的以太网交换机市场占有重要席位。”
面对这些市场机会,飞思卡尔推出了公司的第一条交换产品线——MC6x28以太网交换控制器系列样片,瞄准特定的网管型以太网市场, 计划于2005年第一季开始量产。MC6x28系列采用0.18微米工艺制造,包括四款产品,分别是MC6228、MC6628、MC6828和MC6928,均支持独立式以太网交换或堆叠式方案。每个产品都具有24个10/100Mbps快速以太网端口和4个千兆以太网端口(其中两个为10/100/1000 Mbps的上行端口；另两个端口速度为2.5Gbps,用于支持设备堆叠,拥有线速交换能力)。
这四颗芯片也都支持第二层交换、VLAN、优先控制(PQ)、IPv4帧交换和网络管理。其中,MC6928和MC6828支持针对DiffServ应用的第四层多域分类和流量管理功能,MC6628支持第三层IP交换。
MC6x28系列芯片可与飞思卡尔的PowerQUICC通信处理器配合使用,再加上闪存、动态程序存储器和PHY等器件,就可迅速构建出一个完整的网管型交换机产品。
作者:赵艳
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