井芯微电子PCIe 4.0/3.0交换芯片的六大优势

井芯微电子研制的 PCIe 4.0/3.0 交换芯片在设计、流片、基板、封装、测试等关键环节均实现全国产化，已建立完备的、稳定的供应链安全保障，可广泛应用于计算、存储、工业控制等关键领域。

井芯微电子研制的 PCIe 4.0/3.0 系列交换芯片（SP5248、SP5148、JXW8848、JXW8748）在设计上突破了无阻塞交换架构、NTB 引擎、先进错误管理、DPC 防护机制、Virtual Switch 等关键技术，支持多主机架构、冗余容错、灵活配置等功能，为高性能计算、服务器、存储、网关等设备可提供高带宽、高可靠、低延迟、低功耗的全国产化解决方案。

支持 CPU、GPU、FPGA 异构计算资源扩展

支持 NVMe 存储资源池

支持多主机协同 AI 训练、分布式推理

支持高实时设备互连、高可用冗余架构

支持嵌入式交换、协议转换与数据聚合

PCIe交换芯片是计算机、服务器、存储系统等复杂架构中实现高速互联的核心组件，其作用是优化 PCIe 总线结构、链路及通信流量，提升系统的可扩展性和灵活性。

PCle 交换芯片的六大优势

1、扩展 PCIe 端口数量，突破物理接口限制

PCIe总线的 “根端口”通常由 CPU 提供，数量有限，而系统中需要连接的 PCIe 设备往往远多于根端口数量，比如显卡、SSD、网卡、FPGA 加速卡等。

PCIe 交换芯片的核心功能之一是将单个 PCIe 根端口 “扩展” 为多个下游端口，实现 “1 对多” 的连接。

2、实现设备间低时延数据路由与交换

PCIe 交换芯片可作为 “中间节点”，实现多设备间的直接数据交换，数据传输无需经过 CPU 或根端口，显著降低传输延迟。交换芯片可直接识别目标设备的 PCIe 地址，将数据报文从源端口路由至目的端口，解决传统模式下 RC 侧CPU 成为全系统性能瓶颈问题，基于 P2P 中间件的解决方案，可将 PCIe 的通信延迟缩短一倍以上，系统 IO 吞吐率提升 2 倍以上。

3、支持跨域互联，打破单根端口限制

在双控存储等多 CPU 、多主机系统中，PCIe 交换芯片可通过非透明桥接（NTB）功能实现 “跨主机 PCIe 域” 的通信。在 NTB 模式下，交换芯片可隔离两个 PCIe 域，让不同主机的设备直接通过 PCIe 链路通信，无需经过网络协议栈，延迟比网络传输低 1-2 个数量级（微秒级 vs 毫秒级）。

4、支持动态管理 PCIe 链路参数，优化通信效率

PCIe 设备的链路性能（如链路宽度 x1/x4/x8、速率 Gen3/Gen4）需通过 “链路协商” 确定，而交换芯片可主动参与并管理这一过程：

· 链路速率/ 宽度适配：当不同速率的设备（如 Gen3 显卡与 Gen4 SSD）连接时，交换芯片可协商出双方兼容的最高速率，避免因速率不匹配导致的通信失败。

· 链路带宽分配：根据设备需求动态调整端口带宽（例如为 GPU 分配 x8 带宽，为网卡分配 x4 带宽），避免资源浪费。

5、提升系统可靠性与容错能力

PCIe 交换芯片通过硬件级机制增强系统稳定性。支持链路故障恢复，当某条 PCIe 链路（如下游设备与交换芯片的连接）出现错误（如信号衰减、断线），交换芯片可自动检测并切换到备用链路（若支持冗余设计），或通知系统进行热插拔处理，避免整体崩溃。支持热插拔，在服务器、存储阵列中，交换芯片可配合固件实现 PCIe 设备的 “热插拔”（无需断电更换设备），通过链路重置、重新协商等流程，保证设备接入 / 移除时系统不中断。

6、优化 QoS（服务质量）与优先级控制

在服务器并发 IO、GPU 计算、网络数据传输等多设备并发通信场景中，PCIe 交换芯片可通过流量优先级管理避免 “拥塞”：为不同类型的 PCIe 数据包（如实时控制指令、大文件传输数据）分配优先级标签，确保高优先级数据优先传输，避免被低优先级阻塞流量。

小结

综上所述，PCIe 交换芯片是 PCIe 生态从“简单外设连接”走向“复杂高速互联”的核心支撑。它通过扩展端口、优化路由、支持虚拟化、保障可靠性等功能，让系统在面对多设备、高带宽、低延迟的需求时，既能保持灵活性、又能维持高效通信，是高性能计算、数据中心、网关终端等场景不可或缺的交通枢纽。