突破算力边界：芯动科技首发全球120通道PCIe 5.0交换芯片

ongwu 深度观察
在算力成为数字经济核心引擎的今天，连接能力决定计算效率的上限。当国产芯片产业在多个赛道奋力追赶之际，芯动科技以一款颠覆性产品，向世界宣告：中国在高性能互连领域，已不再只是追随者。

一、算力瓶颈：从“计算墙”到“互连墙”

近年来，随着人工智能、高性能计算（HPC）、数据中心和云计算的迅猛发展，对算力的需求呈指数级增长。然而，一个不容忽视的现实是：算力提升的瓶颈，正从“计算能力”本身，悄然转移至“数据流动的效率”。

传统架构中，CPU、GPU、存储、加速器等计算单元之间的数据交换，依赖于高速互连总线。而当前主流的PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）协议，已成为系统性能的关键制约因素。尽管PCIe 5.0已将单通道带宽提升至32 GT/s（Giga Transfers per second），但在多芯片、高并发场景下，通道数量与拓扑灵活性仍严重不足。

以AI训练集群为例，单个GPU往往需要与多个存储节点、网络接口卡（NIC）及其他GPU高速通信。若交换芯片通道数有限，系统将被迫采用多级交换或复杂拓扑，不仅增加延迟，更显著提升功耗与成本。“计算墙”尚未打破，“互连墙”已然高耸。

正是在这一背景下，芯动科技于近日正式发布全球首款120通道PCIe 5.0交换芯片——“风华1号”交换芯片（Fenghua Switch FH-SW120）。这一产品不仅填补了国产高端交换芯片的空白，更在全球范围内树立了技术标杆。

二、技术突破：120通道的“不可能三角”如何破解？

在PCIe交换芯片设计中，存在一个经典的“不可能三角”：高密度、低功耗、高可靠性。通道数越多，信号完整性挑战越大，功耗与散热压力剧增，而芯片面积与成本也随之飙升。

主流商用PCIe 5.0交换芯片，如Broadcom的PEX89000系列，通常提供64至96通道。而芯动科技的FH-SW120一举突破至120通道，通道密度提升近25%，这在工程实现上堪称“极限挑战”。

1. 先进工艺与架构优化

FH-SW120采用台积电12nm FinFET工艺，在确保性能的同时，有效控制功耗。芯片内部采用非阻塞式交叉开关架构（Non-blocking Crossbar），支持全双工通信，确保任意端口间均可实现满带宽数据传输。

更关键的是，芯动科技自研了多通道SerDes（串行器/解串器）技术，通过优化信号调制与均衡算法，显著提升信号完整性。在120通道全开状态下，芯片仍能保持低于1.5 dB的插入损耗，远优于行业平均水平。

2. 智能功耗管理

高通道数必然带来高功耗。FH-SW120引入动态功耗调节机制（Dynamic Power Scaling, DPS），可根据实际负载自动调整各通道的供电状态。在低负载场景下，系统可关闭部分通道或降低速率，实现功耗降低30%以上。

此外，芯片支持ASPM（Active State Power Management）L1.2低功耗状态，在空闲时进入深度休眠，进一步延长系统续航（尤其在边缘计算场景）。

3. 高可靠性与容错设计

在数据中心与AI训练场景中，系统稳定性至关重要。FH-SW120内置ECC（错误校正码）机制，可实时检测并纠正数据传输中的单比特错误。同时，支持热插拔（Hot Plug）与链路重训练（Link Retraining），确保在硬件更换或链路异常时，系统仍能保持高可用性。

值得一提的是，该芯片通过了PCI-SIG官方认证，完全兼容PCIe 5.0标准，可无缝对接现有生态中的CPU、GPU、SSD等设备。

三、国产替代：从“可用”到“好用”的跨越

长期以来，高端交换芯片市场被Broadcom、Microchip、Intel等国际巨头垄断。国产厂商虽在低端领域有所布局，但在PCIe 5.0及以上高速互连芯片方面，几乎空白。

芯动科技的突破，标志着中国在高性能互连芯片领域实现了从“可用”到“好用”的跨越。

1. 生态兼容性：打破“孤岛”困境

国产芯片的推广，往往受限于生态兼容性。FH-SW120在设计之初便充分考虑了与国产CPU（如龙芯、飞腾、海光）及GPU（如摩尔线程、壁仞科技）的适配。通过联合调试与优化，已实现与多款国产平台的稳定对接。

例如，在某国产AI服务器项目中，FH-SW120成功连接8颗GPU与16个NVMe SSD，构建出低延迟、高带宽的异构计算网络，整体性能提升达40%。

2. 供应链安全：自主可控的“最后一公里”

在“卡脖子”风险日益加剧的背景下，关键芯片的自主可控已成为国家战略。交换芯片虽不直接参与计算，却是系统“神经中枢”，其重要性不亚于CPU或GPU。

FH-SW120的发布，意味着中国在数据中心核心互连器件上，首次实现全链条自主设计、制造与验证。这不仅降低了对外依赖，更提升了整个信息基础设施的安全韧性。

四、应用场景：从数据中心到边缘智能

FH-SW120的120通道设计，使其在多个高价值场景中具备独特优势。

1. 人工智能训练集群

在AI大模型训练中，GPU间通信（如AllReduce、Broadcast）对带宽与延迟极为敏感。传统方案需多级交换，导致延迟累积。FH-SW120支持单芯片构建32-GPU全连接拓扑，显著降低通信延迟，提升训练效率。

2. 高性能计算（HPC）

在气象模拟、基因测序等HPC应用中，计算节点间需频繁交换大规模数据。FH-SW120的高密度互连能力，可减少交换机层级，简化网络架构，降低运维复杂度。

3. 云数据中心

随着云计算向“超大规模”演进，数据中心对 interconnect 的密度与能效提出更高要求。FH-SW120可支持单机架部署更多计算节点，提升资源利用率，降低TCO（总拥有成本）。

4. 边缘计算与智能汽车

在边缘AI网关与智能驾驶平台中，FH-SW120的低功耗特性使其具备应用潜力。例如，在自动驾驶域控制器中，可高效连接多个摄像头、雷达与AI加速器，实现实时数据处理。

五、未来展望：PCIe 6.0与CXL的融合之路

尽管FH-SW120已是当前技术巅峰，但芯动科技的目光已投向更远。

PCIe 6.0标准已于2022年发布，单通道带宽提升至64 GT/s，并引入PAM-4调制与FLIT（Flow Control Unit Interleaving）技术。与此同时，CXL（Compute Express Link） 作为基于PCIe的高一致性互连协议，正成为异构计算的新标准。

芯动科技透露，下一代交换芯片将支持PCIe 6.0与CXL 3.0双模运行，实现CPU、GPU、FPGA、内存池之间的高效共享与缓存一致性。这不仅是带宽的升级，更是架构范式的变革。

此外，芯动科技正与多家国产CPU厂商合作，探索**“交换芯片+CPU”集成方案**，通过Chiplet技术实现更高集成度与更低延迟，为未来“系统级芯片”（SoC）铺平道路。

六、结语：连接即算力，芯动即未来

在数字经济时代，算力是引擎，互连是血脉。没有高效的数据流动，再强大的计算单元也将陷入“孤岛”。

芯动科技120通道PCIe 5.0交换芯片的发布，不仅是一次技术参数的突破，更是中国芯片产业从“跟随”走向“引领”的标志性事件。它证明：在高端芯片领域，中国完全有能力实现自主创新，甚至定义未来。

正如芯动科技创始人所言：“我们不做简单的替代，我们要做规则的改写者。”

当算力边界不断被突破，芯动科技的步伐，正引领中国芯片产业，迈向一个更高速、更智能、更自主的未来。

ongwu 评：
这不是终点，而是起点。在通往“算力自由”的征途中，每一次互连的跃迁，都是对极限的重新定义。芯动科技的120通道，不仅连接了芯片，更连接了中国芯的雄心与远方。