Marvell最強交換機芯片：3nm，100.4 Tb/s

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對于現代高性能計算和人工智能系統而言，高交換機基數（即給定交換機ASIC可以連接的端口數量）與低延遲和高帶寬一樣重要。

理想情況下，我們需要一個能夠實現所有這些功能的巨型交換機，其ASIC插槽的大小相當于六個12英寸方形硅晶圓。但這樣一臺巨型交換機也會帶來自身的問題，這就是為什么我們仍然像劃分計算和存儲一樣劃分網絡的原因。

然而，平衡基數、延遲和帶寬這三個不同維度正是交換芯片設計者的職責所在。Innovium 是一家超大規模以太網芯片初創公司，于 2021 年 8 月被 Marvell 收購。自 2015 年成立并在兩年后正式亮相以來，該公司一直在努力突破延遲和帶寬的瓶頸。而即將開始提供樣品的全新 Teralynx T100，標志著 Marvell 的交換機 ASIC 團隊正在將技術推向極致。通過此舉，Marvell 有望擴大 Teralynx 芯片和交換機在超大規模數據中心和云服務提供商中的應用，甚至可能吸引那些尋求高帶寬、高基數和低延遲以太網以構建橫向擴展和縱向擴展網絡的 AI 模型構建者的關注。

自 2020 年新冠疫情爆發以來，Teralynx 芯片的銷量一路飆升。此前獨立的 Innovium 公司在 2020 年出貨了超過 100 萬個 400 Gb/秒以太網端口，這些端口混合使用了 Teralynx 7 和 8 芯片。兩年后，Marvell 將 Teralynx ASIC 推向大規模生產，ASIC 的總帶寬從 12.8 Tb/秒到 51.2 Tb/秒不等。

到 2023 年，Marvell 已出貨超過 500 萬個 400 Gb/sec 端口，相當于超過 30 萬臺交換機。到去年，Marvell 已售出超過 2000 萬個 400 Gb/sec 端口，這大概相當于 125 萬臺交換機，這主要得益于 51.2 Tb/sec Teralynx 10 ASIC 的交付，該芯片采用臺積電 (TSMC) 的 5 納米工藝，于 2024 年開始量產。

這一次，Marvell 網絡交換部門總經理Rishi Chugh向The Next Platform表示，Teralynx T100正在挑戰極限，制造出一款單片交換機 ASIC，其尺寸已接近光罩極限，并采用了臺積電的 3 納米工藝，如果非要猜測的話，很可能是其 N3E 改進版。

很漂亮，不是嗎？

T100 的總帶寬為 100.4 Tb/s，使用 224 Gb/s的 SerDes（扣除信令開銷后降至 200 Gb/秒），在數據包處理引擎和 SRAM 緩存的外部封裝了 512 個 SerDes。圖中紅色區域是 SRAM，顯然有四個數據包處理引擎模塊。

我數了一下，總共有 76 個 SerDes 模塊——左右兩側各 18 個，上下兩側各 18 個，四個角各 4 個。如果每個模塊包含 4 個 SerDes，那么總共就是 608 個 SerDes。假設這些模塊的利用率為 84%，那么最終可以得到 512 個可用的 SerDes。

Chugh表示，T100采用單芯片設計，而非將SerDes拆分成小芯片，使其功耗降低了25%。當然，采用相對較新的N3工藝制造大型單芯片會存在良率問題，這也是芯片上實際SerDes數量比規格表所示高出19%的原因。但如果想要兼顧性能和功耗，就必須制造成本更高的芯片。

顯然，在人工智能時代，資金還不是限制因素……

T100芯片的典型功耗將低于1000瓦，更重要的是，該芯片的端口間跳轉延遲僅為420納秒。雖然這不如InfiniBand在相同端口速度下所能達到的最低延遲（約130納秒），但Marvell希望通過額外的工程設計，將延遲降低到300納秒左右，這一延遲足以使T100支持用于AI加速器的ESUN可擴展內存共享協議。ESUN協議有望成為全球XPU中Nvidia NVLink協議及其NVSwitch內存架構的替代方案。

T100 還支持超以太網聯盟 (Ultra Ethernet Consortium) 協議，尤其重要的是其自適應路由功能，該功能可使橫向擴展網絡與數萬甚至數十萬個 XPU 協同工作。與之前的 Teralynx 7 和 Teralynx 10 芯片一樣，它既可以運行最初由微軟開發的基于 Linux 的開源網絡操作系統 SONiC，也可以運行 Innovium 最初瞄準的超大規模數據中心和云平臺構建商自主開發的 NOS。

如您所見，您可以將這 512 個 SerDes 以多種方式捆綁在一起。如果一個 SerDes 驅動一個端口，則可以獲得 512 個以 200 Gb/s 速率運行的端口。您還可以實現 256 個以 400 Gb/s 速率運行的端口、128 個以 800 Gb/s 速率運行的端口以及 64 個以 1.6 Tb/s 速率運行的端口。這仍然遠不及 Nvidia 使用 NVSwitch 實現的帶寬，但 NVSwitch 的基數也很低，因此您最終還是會將它們串聯起來。

對 Marvell 而言，或許最重要的是 Teralynx T100 將提供多種不同的接線方式。

如果你只需要普通的BGA封裝芯片，你會得到一個長這樣的開關：

這兩款BGA參考平臺旨在以3U機架式設計提供64個端口，傳輸速率高達1.6 Tb/s。第一款支持開放計算項目（Open Compute Project）的Open Rack v3機架式設計，該設計支持總線供電，機箱寬度為21英寸。這強烈暗示Meta Platforms可能正在使用這款T100交換機ASIC芯片。此外，這兩款BGA參考平臺還包含一款標準的3U機架式設計，機箱寬度為19英寸，并配備標準的交流電源。這兩款BGA參考交換機將于2026年第四季度開始提供樣品。

對于那些尚未準備好采用共封裝光學器件 (CPO) 的用戶，還有一種共封裝銅 (CPC) 的變體，以下是兩個相關的參考平臺：

左邊那臺是2U交換機，支持64個OSFP端口，傳輸速率為1.6Tb/s，并且F-OSFP端口支持CPC輸出。右邊那臺是1U交換機，看起來只有24個端口。

還有一種 NPO 版本可以直接從 SerDes 輸出信號（圖中未顯示），當然，對于那些想要使用 CPO 版本的人來說，也有合適的 CPO 版本：

T100 參考平臺的 CPO 版本同樣采用 Orv3 設計，并配備直流母線，但也可選配交流電源。它擁有 Compute on Module Express (COMe) 控制平面，支持 X86 或 Arm CPU。最初的 CPO 設計采用風冷和液冷相結合的散熱方式，但預計最終的 T100 平臺（含 CPO 選項）將主要采用液冷散熱。

基于 T100 的交換機預計將帶來以下資本支出和運營支出總擁有成本優勢：

目前尚不清楚“批量部署”的具體含義，但要實現上述2億美元的總擁有成本節省，可能意味著需要部署數萬臺交換機。在人工智能時代，這樣的規模并不算大。

Marvell預計將于2027年下半年推出基于T100衍生芯片的ESUN交換機，坊間傳聞微軟和Meta Platforms將成為ESUN的重點支持者。Marvell還計劃于2027年上半年推出UALink交換機。

（來源：編譯自nextplatform ）

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