井芯微電子研制的PCIe 4.0/3.0交換芯片在設(shè)計、流片、基板、封裝、測試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均實現(xiàn)全國產(chǎn)化，已建立完備的、穩(wěn)定的供應(yīng)鏈安全保障，可廣泛應(yīng)用于計算、存儲、工業(yè)控制等關(guān)鍵領(lǐng)域。

井芯微電子研制的PCIe4.0/3.0系列交換芯片（SP5248、SP5148、JXW8848、JXW8748）在設(shè)計上突破了無阻塞交換架構(gòu)、NTB引擎、先進(jìn)錯誤管理、DPC防護(hù)機(jī)制、Virtual Switch等關(guān)鍵技術(shù)，支持多主機(jī)架構(gòu)、冗余容錯、靈活配置等功能，為高性能計算、服務(wù)器、存儲、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備可提供高帶寬、高可靠、低延遲、低功耗的全國產(chǎn)化解決方案。

支持 CPU、GPU、FPGA 異構(gòu)計算資源擴(kuò)展

支持 NVMe 存儲資源池

支持多主機(jī)協(xié)同 AI 訓(xùn)練、分布式推理

支持高實時設(shè)備互連、高可用冗余架構(gòu)

支持嵌入式交換、協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)聚合

PCIe交換芯片是計算機(jī)、服務(wù)器、存儲系統(tǒng)等復(fù)雜架構(gòu)中實現(xiàn)高速互聯(lián)的核心組件，其作用是優(yōu)化PCIe總線結(jié)構(gòu)、鏈路及通信流量，提升系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性。

PCle 交換芯片的六大優(yōu)勢

1、擴(kuò)展PCIe端口數(shù)量，突破物理接口限制

PCIe總線的 “根端口”通常由CPU提供，數(shù)量有限，而系統(tǒng)中需要連接的PCIe設(shè)備往往遠(yuǎn)多于根端口數(shù)量，比如顯卡、SSD、網(wǎng)卡、FPGA加速卡等。

PCIe交換芯片的核心功能之一是將單個PCIe根端口 “擴(kuò)展” 為多個下游端口，實現(xiàn) “1對多” 的連接。

2、實現(xiàn)設(shè)備間低時延數(shù)據(jù)路由與交換

PCIe交換芯片可作為“中間節(jié)點”，實現(xiàn)多設(shè)備間的直接數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)傳輸無需經(jīng)過CPU或根端口，顯著降低傳輸延遲。交換芯片可直接識別目標(biāo)設(shè)備的PCIe地址，將數(shù)據(jù)報文從源端口路由至目的端口，解決傳統(tǒng)模式下RC側(cè)CPU成為全系統(tǒng)性能瓶頸問題，基于P2P中間件的解決方案，可將PCIe的通信延遲縮短一倍以上，系統(tǒng)IO吞吐率提升2倍以上。

3、支持跨域互聯(lián)，打破單根端口限制

在雙控存儲等多CPU、多主機(jī)系統(tǒng)中，PCIe交換芯片可通過非透明橋接（NTB）功能實現(xiàn)“跨主機(jī)PCIe域”的通信。在NTB模式下，交換芯片可隔離兩個PCIe域，讓不同主機(jī)的設(shè)備直接通過PCIe鏈路通信，無需經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，延遲比網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?-2個數(shù)量級（微秒級vs毫秒級）。

4、支持動態(tài)管理PCIe鏈路參數(shù)，優(yōu)化通信效率

PCIe設(shè)備的鏈路性能（如鏈路寬度x1/x4/x8、速率Gen3/Gen4）需通過 “鏈路協(xié)商” 確定，而交換芯片可主動參與并管理這一過程：

·鏈路速率/寬度適配：當(dāng)不同速率的設(shè)備（如Gen3顯卡與Gen4 SSD）連接時，交換芯片可協(xié)商出雙方兼容的最高速率，避免因速率不匹配導(dǎo)致的通信失敗。

·鏈路帶寬分配：根據(jù)設(shè)備需求動態(tài)調(diào)整端口帶寬（例如為 GPU 分配 x8 帶寬，為網(wǎng)卡分配 x4 帶寬），避免資源浪費。

5、提升系統(tǒng)可靠性與容錯能力

PCIe 交換芯片通過硬件級機(jī)制增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。支持鏈路故障恢復(fù)，當(dāng)某條PCIe鏈路（如下游設(shè)備與交換芯片的連接）出現(xiàn)錯誤（如信號衰減、斷線），交換芯片可自動檢測并切換到備用鏈路（若支持冗余設(shè)計），或通知系統(tǒng)進(jìn)行熱插拔處理，避免整體崩潰。支持熱插拔，在服務(wù)器、存儲陣列中，交換芯片可配合固件實現(xiàn)PCIe設(shè)備的 “熱插拔”（無需斷電更換設(shè)備），通過鏈路重置、重新協(xié)商等流程，保證設(shè)備接入/移除時系統(tǒng)不中斷。

6、優(yōu)化QoS（服務(wù)質(zhì)量）與優(yōu)先級控制

在服務(wù)器并發(fā)IO、GPU計算、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷嘣O(shè)備并發(fā)通信場景中，PCIe交換芯片可通過流量優(yōu)先級管理避免 “擁塞”：為不同類型的PCIe數(shù)據(jù)包（如實時控制指令、大文件傳輸數(shù)據(jù)）分配優(yōu)先級標(biāo)簽，確保高優(yōu)先級數(shù)據(jù)優(yōu)先傳輸，避免被低優(yōu)先級阻塞流量。

小結(jié)

綜上所述，PCIe交換芯片是PCIe生態(tài)從“簡單外設(shè)連接”走向“復(fù)雜高速互聯(lián)”的核心支撐。它通過擴(kuò)展端口、優(yōu)化路由、支持虛擬化、保障可靠性等功能，讓系統(tǒng)在面對多設(shè)備、高帶寬、低延遲的需求時，既能保持靈活性、又能維持高效通信，是高性能計算、數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)關(guān)終端等場景不可或缺的交通樞紐。