AI大模型提前引爆高速以太網(wǎng)需求，800G時代何時到來？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）以太網(wǎng)，廣為人知的局域網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。自?973年問世，該技術(shù)在1983年首次標(biāo)準(zhǔn)化，在這么多年的技術(shù)演進(jìn)中，以太網(wǎng)通過不斷的改進(jìn)在支持更高的比特率、更多的節(jié)點和更長的鏈路距離上一直在穩(wěn)步發(fā)展，同時還保留了很多向后兼容性。

從最早只能達(dá)到10M傳輸水平的技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)可以實現(xiàn)800G傳輸水平，在感嘆以太網(wǎng)驚人發(fā)展速度的同時，這些實打?qū)嵉?a target="_blank">網(wǎng)絡(luò)速度提升也不斷推動著各個應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。現(xiàn)如今，800G以太網(wǎng)正在強勢來襲，是繼400G以太網(wǎng)之后的又一大熱點。

以太網(wǎng)，從10M到800G

以太網(wǎng)技術(shù)的每一次標(biāo)準(zhǔn)升級，都代表著數(shù)據(jù)傳輸能力提升了一個大臺階。1985年首次標(biāo)準(zhǔn)化時吞吐量只有10Mbps，到1995年更新到100Mbps，2000年更新到1Gbps。

如今，千兆以太網(wǎng)部署廣泛，400G以太網(wǎng)在超大規(guī)模企業(yè)、電信公司和其他需要超高速骨干網(wǎng)的組織中正慢慢崛起。在以太網(wǎng)路線圖上，更是出現(xiàn)了800Gbps以太網(wǎng)甚至1.6Tbps 以太網(wǎng)的身影。

最初廣泛應(yīng)用的10Mbps吞吐量的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)運行在粗同軸電纜上，使用帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問。IEEE 802.3u 100Base-T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，快速以太網(wǎng)時代到來。人們可以通過雙絞線以太網(wǎng)接口實現(xiàn)10Mbit/s到100Mbit/s的轉(zhuǎn)變。

后來，千兆以太網(wǎng)問世，千兆以太網(wǎng)使用光纖和雙絞線作為傳輸介質(zhì)，速率可以高達(dá)每秒10億位。此后，以太網(wǎng)的發(fā)展不斷在突破設(shè)計限制，40 Gbit/s和100 Gbit/s 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于2010年，介質(zhì)系統(tǒng)可以在光纖電纜和短程銅同軸電纜上承載40 Gbit/s和100 Gbit/s的以太網(wǎng)信號。

到200/400G以太網(wǎng)，超高帶寬可完全滿足各種帶寬密集型應(yīng)用的需求，并大大降低端口成本。

而現(xiàn)在，800G以太網(wǎng)正在加速襲來，以太網(wǎng)技術(shù)聯(lián)盟ETC已經(jīng)在2020年4月制定了用于800G以太網(wǎng)的800GBASE-R規(guī)范。800G以太網(wǎng)規(guī)范引入了新的介質(zhì)訪問控制MAC層和物理編碼子層PCS，重新利用了來自IEEE 802.3bs標(biāo)準(zhǔn)的兩組現(xiàn)有400G以太網(wǎng)邏輯，并進(jìn)行了一些修改，以便將數(shù)據(jù)分布在八個106 Gb/s物理通道上。

雖然800G以太網(wǎng)目前仍處于測試和完善階段，距離其大規(guī)模的部署還有很長一段路要走，但是不少帶寬密集型應(yīng)用已經(jīng)開始向800G以太網(wǎng)靠攏。尤其是AI大模型、機(jī)器學(xué)習(xí)等新的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)流量正在推動端到端以及到用戶的成倍的數(shù)據(jù)增長，800G以太網(wǎng)已蓄勢待發(fā)。

AI大模型需求增長推動800G以太網(wǎng)發(fā)展

各種帶寬密集型應(yīng)用的需求推動了更高級以太網(wǎng)的發(fā)展，近期火熱的AI大模型無疑提前引爆了數(shù)據(jù)中心對800G以太網(wǎng)的需求。自ChatGPT再度人工智能熱潮后，谷歌、百度等國內(nèi)外科技龍頭都在加速布局AI大模型，各大科技巨頭在AIGC領(lǐng)域的軍備競賽顯著拉動了云數(shù)據(jù)中心中算力設(shè)備的加速升級。

為了應(yīng)對數(shù)據(jù)的爆炸，AI大模型實現(xiàn)先進(jìn)算力的三大核心環(huán)節(jié)——算力、存儲和網(wǎng)絡(luò)傳輸缺一不可，任何一個環(huán)節(jié)存在短板都會影響大模型的算力水平。光模塊作為數(shù)據(jù)中心以太網(wǎng)中的必要光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，與AI服務(wù)器暴增的算力和數(shù)據(jù)交互直接配套。

光通信行業(yè)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Lightcounting曾在2021年時預(yù)測，800G以太網(wǎng)光模塊將從2025年底開始主導(dǎo)市場，現(xiàn)如今在AI大模型的帶動下，800G以太網(wǎng)應(yīng)用的鋪開無疑將大大提前。

產(chǎn)業(yè)鏈上相關(guān)公司也印證了800G以太網(wǎng)的高景氣度，芯片廠商博通預(yù)計，受益于AI大模型熱潮，公司用于AI應(yīng)用的以太網(wǎng)設(shè)備銷售額有望從去年的2億美元上升到今年的超過8億美元，并表示這一趨勢將繼續(xù)加速。

設(shè)備廠商思科則表示，800G以太網(wǎng)可以拓展葉脊架構(gòu)以更低成本支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)部署，在AI大模型中應(yīng)用廣泛，從光模塊需求量來看，葉脊架構(gòu)下光模塊倍數(shù)爆發(fā)式增長可達(dá)44/48倍。

總的來看，800G以太網(wǎng)能夠給AI大模型帶來的突出價值在兩方面。一是在同等算力下，倍增的計算效率，800G以太網(wǎng)更大的帶寬能讓每個端口的傳輸容量成倍增加。二是更大的算力規(guī)模，這一點得益于大量互連的葉脊架構(gòu)，最大限度地提高服務(wù)器之間互聯(lián)密度，實現(xiàn)規(guī)模更大的算力集群。

AI大模型產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)大力推動了800G以太網(wǎng)的落地步伐，今明兩年，800G以太網(wǎng)有望實現(xiàn)規(guī)?；渴稹?/p>

即將到來的800G以太網(wǎng)時代，上下游動向如何？

新思科技自收購以太網(wǎng)控制器IP公司MorethanIP后，在以太網(wǎng)控制器IP產(chǎn)品組合上得到了進(jìn)一步擴(kuò)充。目前新思科技可以提供完整的DesignWare以太網(wǎng)IP解決方案，這種符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)IP，能夠幫助芯片設(shè)計工程師降低集成風(fēng)險。尤其是針對HPC和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，新思科技可以提供支持速度高達(dá)800G的MAC、PCS和PHY，同時適用于多種先進(jìn)FinFET工藝，并在性能最大化的情況下提供卓越的BER。

思科則已經(jīng)在去年OCP全球峰會上發(fā)布了兩款800G交換機(jī)系列（都基于思科的Silicon One G100芯片，支持25.6T交換能力）及新的光模塊，以支持超級數(shù)據(jù)中心運營商和電信運營商對更大的交換容量、靈活性和提升功效的要求。

紫光旗下新華三集團(tuán)的首款800G數(shù)據(jù)中心交換機(jī)也于去年面世，在高容量交換芯片、高速率接口和高容量互聯(lián)方案上新華三的S9855-16D22E交換機(jī)都具有超高的可用性。

華為近期也面向全球發(fā)布首款 800GE 數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)——CloudEngine 16800-X系列。CloudEngine 16800-X系列具備業(yè)界最高密288×800GE端口數(shù)量，可高效支撐AI大模型等業(yè)務(wù)100%釋放算力。

AI大模型獨特的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)推動了800GbE多種多模和單模光纖解決方案的發(fā)展，相關(guān)芯片如以太網(wǎng)PHY芯片和交換芯片在其中的作用不言而喻。博通的以太網(wǎng)PHY芯片單端口速率最高達(dá)到100G，并可以通過多個端口實現(xiàn)支持800G以太網(wǎng)的能力。

Marvell最新推出的Teralynx 10交換芯片則是一款支持1.6T以太網(wǎng)和800G以太網(wǎng)的交換機(jī)芯片，該芯片采用了PAM-4技術(shù)和Nova DSP芯片，速度更高和可靠性更高。

800G光模塊領(lǐng)域，國內(nèi)中際旭創(chuàng)已經(jīng)在業(yè)內(nèi)率先實現(xiàn)了800G的大規(guī)模放量。新易盛、光迅科技與劍橋科技也已經(jīng)開始實現(xiàn)800G的小批量交付，天孚通信800G高速光引擎產(chǎn)品逐步放量。

寫在最后

各種帶寬密集型應(yīng)用中流量和帶寬的不斷增長，不僅給800G光模塊帶來了巨大的需求，也對交換機(jī)和路由器的以太網(wǎng)芯片提出了更高的要求。AI大模型的爆火更是加快了800G以太網(wǎng)的落地步伐，800G以太網(wǎng)以及更高傳輸?shù)燃壍囊蕴W(wǎng)時代何時能到來值得期待。