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51.2T交换机解决方案:博通、Marvell、英伟达与思科

2024.10.07

51.2T交换机的应用场景


51.2T交换机的主要应用场景包括:AI大模型训练中的400G/800G互联,超大规模数据中心的400G接口互联,特别是脊叶互联。


51.2T交换机能够提供极高的带宽容量和低延迟的数据传输,满足AI和高性能计算(HPC)的需求。在实际应用中,51.2T交换机可以通过支持128个400G接口或64个800G接口,来实现51.2T容量的数据交换。


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NVIDIA 的 Spectrum-4 包含64个800G接口


51.2T交换机采用先进的112G SerDes(Serializer/Deserializer)技术,112G SerDes通常采用PAM4(四阶脉冲振幅调制)技术,能够在单个通道上实现112Gbps的全速率或56Gbps的半速率传输,同时也支持传统的NRZ(非归零)调制方式进行较低速率的数据传输。


112G SerDes可以用于实现400Gbps或800Gbps的以太网连接,例如800Gbps的端口会使用8个112Gbps的通道全速率传输。向下兼容使用400Gbps的端口时会使用8个56Gbps进行半速率传输。


112G SerDes对于数据中心内部的高速数据传输至关重要,尤其是在计算设备(如CPU、GPU、FPGA、AI加速器)与网络设备(如网卡、交换机)的互连。


51.2T交换机解决方案


博通Tomahawk 5


2022年8月,博通发布了业内首款商用51.2T容量的交换芯片Tomahawk 5,采用5nm制程,由台积电代工生产。采用Monolithic,裸die封装,每100Gbps功耗小于1W。


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Broadcom 技术路线图


Tomahawk 5在支持传统可插拔光模块的基础上,更进一步兼容了CPO封装。与传统的可插拔光模块相比,CPO封装能够降低高达50%的功耗,这一显著优势使得数据中心在追求高性能的同时,也能实现更低的能耗。


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Broadcom CPO的优势


Tomahawk 5 Bailly在芯片上集成CPO封装,从芯片直接使用光纤将信号传输到前面板接口。


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Tomahawk 5 Bailly


Tomahawk 5支持多种配置的交换机,包括64端口800Gbps、128端口400Gbps和256端口200Gbps,充分满足数据中心不断增长的网络需求。


Marvell Teralynx 10


2023年3月Marvell推出51.2T性能的Teralynx 10交换芯片。Teralynx 10是一款专为800GbE时代设计的51.2T 可编程5nm交换机芯片,可适用于下一代数据中心网络中脊叶互联,以及 AI和高性能计算 (HPC) 。


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Marvell Teralynx 10


Teralynx 10单芯片尺寸为93X93mm,I/O数量为8855,功耗高达500W,PCB设计使用最新的Low Dk/Df材料,叠构采用12+12+12的设计,中间12层均使用2oz铜厚,以满足芯片的供电需求。


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Teralynx 10 交换机芯片确实配备了512个长距离112G SerDes,64个800GbE端口能够达到51.2Tbps的高吞吐量,满足AI集群的数据交换需求。


英伟达Spectrum-4


2022年6月,英伟达隆重发布了新一代以太网平台 NVIDIA Spectrum-4。该平台由 NVIDIA Spectrum-4 交换机系列、ConnectX-7 智能网卡、NVIDIA BlueField-3 DPU 和 DOCA 数据中心基础设施软件组成,能够大幅加速大规模云原生应用。


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由 Spectrum-4 加持的 SN5000 交换机,最高可以支持 128个400GbE端口或64个800GbE 端口。


思科Silicon One G200


2023年6月思科高调发布了其51.2T芯片G200以及其对应的25.6T芯片G202,针对AI集群网络做了大量特性优化。


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Cisco Silicon One G200是一款5nm、51.2Tbps、512x112Gbps的SerDes设备,具有可编程、确定性、低延迟等特性。


Cisco Silicon One G200设备能够驱动43 dB凸点到凸点通道,从而实现共封装光学器件(CPO)、线性可插拔对象(LPO)和4米26 AWG铜线的使用,远超出IEEE标准的最佳机架内连接。



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