目前，家庭視頻和高級商業(yè)服務(wù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展對全球電信網(wǎng)絡(luò)的帶寬提出了更大挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，運(yùn)營商們正在追求包括 40Gbps SONET(OC-768和OTU3)、40GE以太網(wǎng)、以及100GE以太網(wǎng)在內(nèi)的更高的端口速率。同時，IEEE高速串行IO工作組有關(guān)40GE和100GE標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3ba)的制定工作也已經(jīng)接近尾聲。
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相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2016年，40GE和100GE系統(tǒng)市值有望達(dá)到42億美元。對40GE 和 100GE等新的解決方案的最初需求主要來自大型數(shù)據(jù)和交換中心，但最新的趨勢表明，文件和存儲虛擬化、高分辨率圖像和視頻等也需要更高速率的接口。
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這些需求都對系統(tǒng)和硬件設(shè)計(jì)人員提出了多方面的挑戰(zhàn)。工程師開發(fā)的硬件在從10G 至 40G 再到100G的遷移過程中，要能夠滿足鏈路可靠運(yùn)行的信號完整性要求。 除了必須支持多種連接協(xié)議外，還要能夠適應(yīng)100G光學(xué)模塊和媒體接入控制器(MAC)之間接口標(biāo)準(zhǔn)演化所帶來的變化。當(dāng)然，產(chǎn)品快速面市的要求也為設(shè)計(jì)人員帶來挑戰(zhàn)。
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過去幾年的時間里，F(xiàn)PGA在網(wǎng)絡(luò)和電信系統(tǒng)開發(fā)中的角色得到了很大的擴(kuò)展，不再是僅僅用于集成電路板上不同元器件之間的橋接邏輯。基于FPGA的解決方案既提供了專用芯片解決方案所具有的功能、性能和靈活性，同時又降低了開發(fā)成本。隨著FPGA器件成本不斷降低以及密度/性能的不斷提高，今天的FPGA已經(jīng)可以覆蓋從最低端的DSLAM和以太網(wǎng)交換機(jī)直到最高端的核心路由器和WDM設(shè)備。
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適用于40G 和100G網(wǎng)絡(luò)的FPGA解決方案
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日前，Xilinx公司針對下一代100G以太網(wǎng)電信基礎(chǔ)設(shè)備，推出了經(jīng)過優(yōu)化的Virtex-5 TXT平臺。該公司亞太區(qū)銷售部副總裁楊飛介紹說，Virtex-5 TXT集成了48個 6.5Gbps GTX收發(fā)器，而且GTP收發(fā)器在低功耗模式3.5Gbps時只消耗100mw功耗，在6.5Gpbs高速模式下功耗小于200mw。同時，Virtex-5 TXT器件目前還可用于構(gòu)建600Gbps總帶寬的網(wǎng)絡(luò)橋接，例如：100GbE至120Gbps Interlaken；40Gbps Quad XAUI至50Gbps Interlaken；OC-768至OTU-3；SFI-5 至4xSFI4.2。
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此外，Xilinx與Sarance Technologies公司還共同推出了100GE MAC解決方案，可以利用Virtex-5 FPGA實(shí)現(xiàn)全功能IEEE 802.3ba的標(biāo)準(zhǔn)。目前，采用了兩片Virtex-5 FXT FPGA、10個外部10Gbps PHY以及眾多系統(tǒng)側(cè)接口的該解決方案已經(jīng)在第1層供應(yīng)商硬件原型上運(yùn)行。
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采用了Virtex-5 TXT FPGA平臺的100GE MAC-to-Interlaken橋接解決方案在單片F(xiàn)PGA和三個外部多路SERDES復(fù)用器內(nèi)集成了全部功能。在具體的設(shè)計(jì)中，內(nèi)建于GTX 收發(fā)器的Xilinx專用64/66和64/67編碼/解碼功能，可節(jié)約近1/5的邏輯資源和功耗。
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目前Virtex-5 FPGA有兩個型號，分別是TX150T和TX240T，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)工具(包括ISE Design工具套件、用于設(shè)計(jì)優(yōu)化的PlanAhead Tool、ChipScope Pro Serial I/O工具套件以及來自Synopsys公司的HSPICE models、Mentor 公司的ELDO、Ansoft 公司的Nexxim、Agilent公司的ADS、Mentor公司的SI工具等)都可以支持該器件的開發(fā)。楊飛表示，Xilinx以及Xilinx的第三方合作伙伴也提供PCIE2.0、10GE等IP。
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看準(zhǔn)40G/100G網(wǎng)絡(luò)市場機(jī)遇的不止Xilinx公司。美國FPGA初創(chuàng)公司Achronix近日宣布，全球速度最快的FPGA產(chǎn)品SPEEDSTER SPD60現(xiàn)已開始供貨。值得注意的是，采用TSMC 65nm工藝制造的SPD60可同時支持20個10.3 Gbps串行器/解串器(SerDes)、4個獨(dú)立的1066 Mbps DDR2/DDR3存儲器接口等標(biāo)準(zhǔn)。
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盡管創(chuàng)始人、董事長兼首席執(zhí)行官John Lofton Holt一再聲稱，Achronix將不會與Altera、Xilinx展開直接競爭。但他也同時強(qiáng)調(diào)說，運(yùn)營商目前都非常迫切地想把40G/100G以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)配置到自己的核心網(wǎng)絡(luò)中去，而10.3G SerDes將是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。
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Speedster 10.3Gbps SerDes可支持多種高速接口，比如40G/100G以太網(wǎng)、CEI-6G、10Gbps背板、XFI、PCI Express(Gen1& Gen2)、XAUI、Serial Rapid IO 以及Infiniband等。此次發(fā)布的SPD60中集成的10.3G SerDes據(jù)稱也是全球最快速的FPGA 可編程SerDes IO。
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“我們認(rèn)為對10G serdes的需求會在明年初爆發(fā)，”Altera公司的Greenfield表示，“Verizon, AT&T和其他公司希望到2010年就能展開40Gbit和100Gbit系統(tǒng)，所以在2009年底就要進(jìn)行區(qū)域測試，因此至少要在2009年初提供支持的芯片。”
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Altera已經(jīng)在他們的內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室開展10G serdes的設(shè)計(jì)，并在明年初就可以在他們的FPGA上實(shí)現(xiàn)，Greenfield透露，他們的40nm FPGA的最初產(chǎn)品在年底就能達(dá)到8.5G serdes。
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