AI大模型提前引爆高速以太网需求，800G时代何时到来？

来源:电子发烧友网发布时间:2023-06-181974浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）以太网，广为人知的局域网技术，已经渗透到我们日常生活的方方面面。自从1973年问世，该技术在1983年首次标准化，在这么多年的技术演进中，以太网通过不断的改进在支持更高的比特率、更多的节点和更长的链路距离上一直在稳步发展，同时还保留了很多向后兼容性。
从最早只能达到10M传输水平的技术到现在已经可以实现800G传输水平，在感叹以太网惊人发展速度的同时，这些实打实的网络速度提升也不断推动着各个应用领域的发展。现如今，800G以太网正在强势来袭，是继400G以太网之后的又一大热点。

以太网，从10M到800G

以太网技术的每一次标准升级，都代表着数据传输能力提升了一个大台阶。1985年首次标准化时吞吐量只有10Mbps，到1995年更新到100Mbps，2000年更新到1Gbps。
如今，千兆以太网部署广泛，400G以太网在超大规模企业、电信公司和其他需要超高速骨干网的组织中正慢慢崛起。在以太网路线图上，更是出现了800Gbps以太网甚至1.6Tbps 以太网的身影。
最初广泛应用的10Mbps吞吐量的标准以太网运行在粗同轴电缆上，使用带有冲突检测的载波侦听多路访问。IEEE 802.3u 100Base-T快速以太网标准发布后，快速以太网时代到来。人们可以通过双绞线以太网接口实现10Mbit/s到100Mbit/s的转变。
后来，千兆以太网问世，千兆以太网使用光纤和双绞线作为传输介质，速率可以高达每秒10亿位。此后，以太网的发展不断在突破设计限制，40 Gbit/s和100 Gbit/s 以太网标准发布于2010年，介质系统可以在光纤电缆和短程铜同轴电缆上承载40 Gbit/s和100 Gbit/s的以太网信号。
到200/400G以太网，超高带宽可完全满足各种带宽密集型应用的需求，并大大降低端口成本。
而现在，800G以太网正在加速袭来，以太网技术联盟ETC已经在2020年4月制定了用于800G以太网的800GBASE-R规范。800G以太网规范引入了新的介质访问控制MAC层和物理编码子层PCS，重新利用了来自IEEE 802.3bs标准的两组现有400G以太网逻辑，并进行了一些修改，以便将数据分布在八个106 Gb/s物理通道上。
虽然800G以太网目前仍处于测试和完善阶段，距离其大规模的部署还有很长一段路要走，但是不少带宽密集型应用已经开始向800G以太网靠拢。尤其是AI大模型、机器学习等新的数据中心业务流量正在推动端到端以及到用户的成倍的数据增长，800G以太网已蓄势待发。

AI大模型需求增长推动800G以太网发展

各种带宽密集型应用的需求推动了更高级以太网的发展，近期火热的AI大模型无疑提前引爆了数据中心对800G以太网的需求。自ChatGPT再度人工智能热潮后，谷歌、百度等国内外科技龙头都在加速布局AI大模型，各大科技巨头在AIGC领域的军备竞赛显著拉动了云数据中心中算力设备的加速升级。
为了应对数据的爆炸，AI大模型实现先进算力的三大核心环节——算力、存储和网络传输缺一不可，任何一个环节存在短板都会影响大模型的算力水平。光模块作为数据中心以太网中的必要光电转换设备，与AI服务器暴增的算力和数据交互直接配套。
光通信行业市场调研机构Lightcounting曾在2021年时预测，800G以太网光模块将从2025年底开始主导市场，现如今在AI大模型的带动下，800G以太网应用的铺开无疑将大大提前。
产业链上相关公司也印证了800G以太网的高景气度，芯片厂商博通预计，受益于AI大模型热潮，公司用于AI应用的以太网设备销售额有望从去年的2亿美元上升到今年的超过8亿美元，并表示这一趋势将继续加速。
设备厂商思科则表示，800G以太网可以拓展叶脊架构以更低成本支持大规模网络部署，在AI大模型中应用广泛，从光模块需求量来看，叶脊架构下光模块倍数爆发式增长可达44/48倍。
总的来看，800G以太网能够给AI大模型带来的突出价值在两方面。一是在同等算力下，倍增的计算效率，800G以太网更大的带宽能让每个端口的传输容量成倍增加。二是更大的算力规模，这一点得益于大量互连的叶脊架构，最大限度地提高服务器之间互联密度，实现规模更大的算力集群。
AI大模型产业的爆发大力推动了800G以太网的落地步伐，今明两年，800G以太网有望实现规模化部署。

即将到来的800G以太网时代，上下游动向如何？

新思科技自收购以太网控制器IP公司MorethanIP后，在以太网控制器IP产品组合上得到了进一步扩充。目前新思科技可以提供完整的DesignWare以太网IP解决方案，这种符合IEEE标准的以太网IP，能够帮助芯片设计工程师降低集成风险。尤其是针对HPC和数据中心应用，新思科技可以提供支持速度高达800G的MAC、PCS和PHY，同时适用于多种先进FinFET工艺，并在性能最大化的情况下提供卓越的BER。
思科则已经在去年OCP全球峰会上发布了两款800G交换机系列（都基于思科的Silicon One G100芯片，支持25.6T交换能力）及新的光模块，以支持超级数据中心运营商和电信运营商对更大的交换容量、灵活性和提升功效的要求。
紫光旗下新华三集团的首款800G数据中心交换机也于去年面世，在高容量交换芯片、高速率接口和高容量互联方案上新华三的S9855-16D22E交换机都具有超高的可用性。
华为近期也面向全球发布首款 800GE 数据中心核心交换机——CloudEngine 16800-X系列。CloudEngine 16800-X系列具备业界最高密288×800GE端口数量，可高效支撑AI大模型等业务100%释放算力。
AI大模型独特的网络架构推动了800GbE多种多模和单模光纤解决方案的发展，相关芯片如以太网PHY芯片和交换芯片在其中的作用不言而喻。博通的以太网PHY芯片单端口速率最高达到100G，并可以通过多个端口实现支持800G以太网的能力。
Marvell最新推出的Teralynx 10交换芯片则是一款支持1.6T以太网和800G以太网的交换机芯片，该芯片采用了PAM-4技术和Nova DSP芯片，速度更高和可靠性更高。
800G光模块领域，国内中际旭创已经在业内率先实现了800G的大规模放量。新易盛、光迅科技与剑桥科技也已经开始实现800G的小批量交付，天孚通信800G高速光引擎产品逐步放量。