可编程网络数据处理芯片（DPU）NE6000
产品描述
NE6000是一款具有双向200Gbps处理性能的自主可控数据处理芯片（DPU）。该芯片采用Soc-NP架构，内置3类共10个精简指令集的通用处理器核(CK-Core)，以及8个NP-Engine Cluster，共384个NP-core。另外，该芯片集成了多个硬件加速引擎，并对外提供丰富的高速接口，在具有业务处理的高性能、灵活可编程的同时，还具备低功耗的特点。
CK-Core实现管理平面处理的可编程特性，满足对性能要求相对较低的复杂协议处理的需求。
NP-Engine实现数据平面和控制平面的可编程特性，满足双向200Gbps的报文转发处理能力。NP-Engine的编译器、指令集、处理器均为自研。编译器和指令集通过摒弃通用处理器核中与网络处理无关的部分，重构并深度优化网络处理特性部分，实现数据处理性能大幅提升；处理器采用自定义超长指令集（VLIW）、单指令多数据流（SIMD）以及多发射等设计，实现多核并行处理、正则表达式处理、报文解析、查表以及报文编辑等功能。
芯片内部集成多个硬件加速引擎，包括：统一表项管理引擎、深度报文检测（DPI）引擎、TCAM引擎、调度管理引擎、缓存管理引擎等。统一表项管理引擎可实现表项规格灵活配置； DPI引擎可实现高性能全包和跨包字符匹配查找；TCAM引擎可实现多元组模糊匹配查找；调度管理引擎可实现NP-Engine、CK-Core以及其它硬件加速引擎的调度管理；缓存管理引擎可实现多端口数据包集中缓存和端口转发。
该芯片支持级联，级联接口传输能力高达100Gbps，传输延时小于1us。支持芯片的横向与纵向级联，通过芯片级联，可实现表项扩展和性能扩展。
NE6000芯片架构及外部接口形态如下图所示。
该芯片采用28nm制程工艺，从流片到封装、测试均在国内完成，芯片所有IP均为国内厂家提供，核心功能模块均为自研。
（一）网络处理
1．支持对以太网2~7层报文的解析、编辑等处理；
2．支持基于连接的状态检测；
3．支持多端口负载均衡，支持乱序重排；
4．支持基于规则限速，基于连接做流量统计；
5．支持OVS、VirtIO、Overlay网络加速；
6．支持报文分片与重组；
（二）硬件加速
1．支持NP处理器和通用处理器调度引擎；
2．支持多端口共享缓存管理引擎；
3．支持统一表项管理引擎；
4．支持精确匹配流分类引擎；
5．支持直接查表引擎；
6．支持DPI引擎；
7．支持HASH查表引擎；
8．支持防重放引擎；
9．支持Timer引擎；
10．支持Counter引擎；
11．支持Meter引擎；
12．支持TCAM查表引擎；
13．兼容DPDK，支持多传输队列；
14．支持SRIOV；
（三）可扩展性
1．通过芯片级联，实现表项扩展；
2．通过芯片级联，实现数据同步；
3．通过芯片级联，实现处理器核增加；
（四）灵活性
1．支持微码在线不断流升级；
2．支持根据微码对任意格式报文的解析；
3．支持根据微码和查表结果对报文做任意编辑；
4．支持根据微码和查表结果对报文做任意转发；
5．支持根据业务特点进行表项规格重排；
6．支持连接状态、表项等重要数据同步备份，同步带宽可高达100Gbps；
7．支持网络接口多种协议速率灵活可配置；
（五）安全性
1．支持安全启动；
2．支持IPSEC/TLS；
3．支持基于正则表达式的DPI过滤。
技术指标
（一）报文处理能力
1．支持200Gbps@64Byte报文线速接收能力，支持无损以太网流控；
2．支持200Gbps@512Byte报文线速业务处理能力；
3．转发处理延时小于2us；
4．支持100Gbps@4万条DPI规则；支持10Gbps@12.8万条DPI规则；
5．支持90Mpps报文头的可编程解析/转发/编辑；
6．支持64个NP引擎，每个NP引擎的解析/转发/编辑能力≥5Gbps；
7．内置TCAM支持128K IPv4/64K IPv6五元组模糊匹配规则；
8．支持超过3千万连接的状态实时检测；
9．每秒新建连接数大于100万条；
10．芯片内部报文缓存容量8MB；
11．芯片内部表项容量8MB，表项规格灵活可配置；
12．支持不断流NP微码升级，升级时间不超过20ms；
13．典型工作功耗25W；
（二）外部接口
1．3组4*25Gbps Serdes接口，每组接口均可配置为不同速率的以太网接口形态，包括1*100GE/1*40GE/4*25GE/4*10GE/4*1GE；其中一组4*25Gbs Serdes还可配置为级联接口，并具有小于1us的传输延时；
2．4组4*12.5Gbps Serdes接口，可配置为PCIE Gen3x16，或PCIE Gen3x8，或GEN3x4，空余Serdes可配置为40GE/10GE/1GE以太网接口；
3．2个RGMII接口，其中一组可配置为RMII接口；
4．1个RMII接口作为设备管理接口；
5．1个72bit (64bit数据+8bit ECC) DDR3/4接口，最高速率可达2400Mbps；
6．1个SPI接口；
7．1个QSPI接口；
8．3个四线UART接口；
9．2个I2C接口；
10．1个MDIO接口；
11．48个可编程GPIO接口，可配置为I2C/UART/SPI/MDIO等；
（三）其它
1．工作环境温度：-40~85℃；
2．芯片工艺：UMC28HPC 1P10M;
3．芯片封装：35mm*35mm；
4．封装形式：FCBGA1760；
5．工作电源要求：3.3V（IO），1.8V，1.2V（IO/模拟逻辑），0.9V（数字逻辑）。
NE6000为国内首颗在国产自主可控基础上，成功解决25GE和100GE网络接入问题的芯片，并且具有提供双向200Gbps网络数据处理能力的芯片。同时，NE6000是国内为数不多的基于网络处理器架构（NP架构）研制的芯片，其它厂家仅华为、中兴有相关研制。相对于专用交换芯片，NE6000在提供高性能网络接入的同时，仅通过微码升级即可适应任何网络协议的变化；相对于CPU，NE6000有几倍甚至几十倍的网络数据处理性能，并且远远低于CPU的处理时延和功耗；相对于国内最先进FPGA，NE6000有其数十倍的逻辑资源，并能提供更强的可编程能力，具有更强的处理性能。
2023年，北中网芯NE6000 可编程网络数据处理DPU芯片产品销量达4300万元。主要面向商密服务器领域提供基于芯片的解决方案，出货量700余片，根据公开资料，2023年国产商密服务器出货量预计达1.7万台，因此，面向整个商密服务器（服务器密码机）市场，相关产品市场占有率约达4.17%。
面向通用服务器市场，中国通用服务器2023年出货量达500万台，其中运营商及其他高性能网卡需求场景约占70%，10G/25G高性能智能网卡需求量约占66%，以单台云服务器中需要两个DPU芯片核算，北中网芯2023年NE6000-NE5025出货量达52000余片，核算全国产化市场占有率达3.71%。
应用情况
基于芯片打造启联高性能智能网卡产品、基于自研芯片的应用解决方案：IDS入侵检测解决方案、防火墙网络安全解决方案、IPSecVPN平台解决方案、高速数据分流解决方案、分布式端到端安全解决方案、安全态势感知平台解决方案。
