4.1 国产芯片的特点

上一章论述了以太网交换板的设计方案，本章首先介绍国产芯片的特点，然后对

方案的具体实现进行详细论述。

国产芯片主要有以下特点：

（ 1 ） 接口集成度较低

龙芯处理器对外接口仅包括基本的数据地址总线、 DDR 接口、 PCI 总线，无其

他通信接口，对于常见的以太网等通信接口需要通过外围芯片进行扩展；交换芯片的

CPU MAC 接口对外提供 PCI 和 GMII 接口，分别用于管理数据和业务数据的传输，

不仅造成 IO 数量多，而且与龙芯片处理器互连时需要单独的桥接芯片，而博通公司

的同类产品早在几年前已普及 PCIE 高速串行总线进行数据传输，且不区分管理数据

和业务数据，大大简化了 IO 数量和接口设计。

（2） 芯片面积及功耗较大

受当前生产工艺及成本等多方面的影响，本设计选用的龙芯 2F 处理器采用 90nm

工艺，单芯片典型功耗 3W ，交换芯片和 FPGA 及配套存储器采用 65nm 工艺，其中

交换芯片内核电流超过 20A ， FPGA 配套的可编程存储器封装 18mmx18mm ，封装尺

寸远超过 Altera 公司相同容量的存储器件。

（3） 可参考资料少

基于设计人员的开发习惯等因素，设计人员更倾向于选取成熟的国外芯片，导致

国产芯片的应用领域受限，如龙芯最主要的应用领域还集中在政府、教育等对性能要

求不高的领域，国产 FPGA 也集中应用在某些专用领域，可参考的资料比较少，对开

发过程中出现的问题无法提供技术参考。

（4） 价格稍高

国产芯片出货量少导致其成本较高，进一步导致用户数量少，形成恶性循环。随

着国家自主可控战略的实施，这些情况正在逐渐改善。

国产芯片的上述特点给本设计带来较大的开发难度。如龙芯处理器和交换芯片的

之间的数据通道需要通过桥接芯片进行转换后才能实现互连，增加了芯片数量和功

耗，加之国产化芯片的尺寸也较大，而 VPX 6U 板卡外围尺寸仅为 233.35mm*160mm ，

祛除加固罩、连接器等占用的空间，实际有效布局布线面积为 209mm*137mm ，给

PCB 的布局布线带来较大的困难。为了解决这一问题，设计采用板卡叠加的形式，

并统筹考虑各模块的功能与散热情况，将以太网交换板分为三个子板：即 CPU 子板、