专访云合智网创始人：国产网络交换芯片如何提到高铁速度
本报记者张静
在其中，芯片主要分为两大类，一类是CPU、GPU和DPU，用于提高计算能力和存储能力，另一类是网络交换芯片，也叫以太网交换核心芯片，起到通信和连接的作用。
网络中的网络交换芯片相当于服务器中的CPU。大数据时代，海量数据通过网络交换芯片在数据中心、承载网、核心骨干网等“信息高速公路”上进行交换。然而，高端网络设备的核心芯片市场仍被海外企业垄断。
高端网络芯片初创企业云和王智创始人、董事长兼CEO曹土强日前在接受本报(www.thepaper.cn)专访时表示，博通等美国公司在这一领域已经领先，约占全球市场的80%-90%。中国的系统厂商可以提供一些高端的网络设备，但是设备中的交换机还是用国外的芯片。
21世纪初，数据中心的交换芯片在美国硅谷刚刚起步。10多年后，国外“已经完全起飞”。曹土强说，如果用铁路系统来比较，国外已经是高铁时代，国内还是传统火车时代。如果你想提高里面的计算能力，让AI应用到地面，如果你没有核心的网络技术，就空说说吧。
曹图强
曹图强曾任全球领先网络科技公司全球副总裁，深耕行业20余年。去年11月底，他成立了云和知。今年10月，他宣布完成两轮总额近4亿元的融资。
网络交换芯片是曹图强的老本行。他认为，国内网络交换芯片研发的痛点在于缺乏经验和沉淀，缺乏对芯片架构演进的了解，芯片的新技术与国际标准存在差距。但国产网络交换芯片的发展要从火车的速度提升到高铁的速度。必须采用新架构、新技术、新标准和先进制造工艺，而不是修补传统架构。
以太网交换核心芯片使数据在信息高速公路上顺畅流动。
提起它，人们往往会想到服务器、数据存储、网络等。其中，网络作为连接器，将服务器和数据存储有机连接起来，提高信息处理能力和大数据分析能力。
以太网是使用最广泛的网络技术。以太网交换机可以同时连接多对端口，因此每对相互通信的主机都可以无冲突地传输数据。
曹土强介绍，比如一个数据中心，一个机架有10-15台服务器，100个机架意味着上千台服务器。这些服务器通过以太网交换机连接，每个机架至少有两个以太网交换机，因此集中的计算能力可以真实地反映数据中心的计算能力。
这种集中的计算能力要求网络连接的高带宽和低延迟，信息可以在高带宽的“信息高速公路”上以最低延迟的方式收集，使得数据中心的计算能力呈非线性增长。以太网交换核心芯片就像大脑中的血管一样，在其中起着重要的支撑作用。
在其中，芯片主要分为两类，一类是CPU、GPU和DPU，用于提高计算能力和存储能力，另一类是网络交换芯片，起到通信和连接的作用。交换机、路由器等网络设备中的以太网交换核心芯片相当于服务器中的CPU，实现了网络协议和网络操作系统的真正实现。
海量数据通过网络交换芯片在数据中心、承载网、核心骨干网等“信息高速公路”上进行交换。为了支持数据的顺畅流动，吞吐率是网络交换芯片的首要指标。
比如2019年底，美国博通公司400GbE以太网口支持的Tomahawk 4芯片问世，其25.6Tb/s的吞吐率满足高端数据中心交换机的最高规格要求。单个芯片支持64个400G端口、128个200G端口或256个100G端口。
“今天，互联网公司已经不再连接100G网络，而是全部连接25G和100G服务器。在未来，连接应该确保计算能力和低延迟。如果每个开关的传输速度太慢，计算能力就会受到影响。”
网络交换芯片的主要参数是端口，端口数量的增加可以提供低延迟等性能。曹土强介绍，比如互联网厂商的数据中心服务器，要求交换机支持128个200G端口或者64个400G端口，也就是说要使用世界领先的网络交换芯片。
“世界各地的互联网公司对网络交换芯片的需求越来越大。上一代25.6Tb/s是支持128个100G端口的芯片，所以网络交换芯片在不断提高密度和带宽，降低时延和功耗。”
高端网络设备的核心芯片市场仍被海外企业垄断。
据第三方机构预测，全球数据中心的资本支出将超过2000亿美元，其中网络设备支出占比超过20%。
网络交换芯片的市场需求不断增加，但高端网络设备的核心芯片市场仍被海外企业垄断。全球以太网交换核心芯片主要来自美国科技巨头博通等公司，可谓该领域的佼佼者。
“国内的系统厂商其实可以提供一些高端的网络设备，但设备中的核心交换芯片还是来自海外企业。”回顾国内以太网交换核心芯片的发展，曹图强直言“相对来说，确实落后”。
21世纪初，数据中心的交换芯片在美国硅谷刚刚起步。10多年后，国外“已经完全起飞”。“目前全球已经处于25.6Tb/s的时代，而中国还停留在1.8Tb/s和2.4 TB/s的技术架构上。”
曹土强说，如果用铁路系统来比喻网络技术，那么国外已经处于高铁时代，而国内还处于传统火车时代。如果你想提高里面的计算能力，让AI应用到地面，如果你没有核心的网络技术，就空说说吧。
“大概从2008年到2010年，我们发现国内骨干网的建设规模其实已经远远超过了美国。从需求市场来看，我们的规模已经很大了，但是从供给来看，当时从系统到系统中的芯片、软件，这些都是国外的产品。”在接受《www.thepaper.cn》采访时，祁鸣风险投资公司的执行董事陈南表示，今天同样的事情正在发生。
“随着云计算时代的到来，数据中心，众所周知的4G和5G也有类似的情况。”陈南说，必须有一个新的先进的创业团队和技术引进，做出中国自己的网络交换芯片和操作系统，而不是跟风。从底层技术创新构建的网络交换机系统、数据中心网络或云架构更能满足中国的发展需求。
“这也是我们的想法。我们的定位是设计国内最先进的高端网络芯片，可以对标国际市场。”2020年11月，曹土强和其他四位创始人共同创办了云和知。到今年10月，他们已经完成了总额近4亿元的两轮融资，分别由祁鸣创投和中网投资领投。
成立半年后，Yunhezhi.com完成了芯片架构设计。明年夏天将实现芯片各模块的前端设计、验证和后端布线。预计网络交换芯片将于明年年底开始流式传输。
国产高端网络交换芯片研发痛点:没有经验和沉淀
全球网络交换芯片吞吐率已经达到25.6Tb/s，曹图强预测下一代将是51.2 TB/s，国产网络交换芯片的发展应该从火车速度提升到高铁速度。应该采用新架构、新技术、新标准和先进制造工艺，而不是修补传统架构。
而国内以太网交换核心芯片研发的痛点在于缺乏开发这类高端芯片的经验和沉淀。“如何设计高端芯片，国内还有一定差距，主要是架构问题。”曹图强认为，国内对芯片架构演进的了解相对欠缺，对芯片新技术的把握与国际还有差距。
“今天，当我们谈到制造25.6Tb/s芯片时，我们谈到了7纳米或5纳米技术。所以技术是需要不断沉淀的，而不是说90nm的技术可以做到，5nm的技术第二天就可以做到。这之间的差距太大了。”
除了优秀架构师的稀缺，曹图强观察国内市场一年多后发现开发工程师和验证工程师也很稀缺。“现在中国市场非常火爆。有很多芯片公司，比如CPU、GPU、DPU，在我们的市场上消耗很大。”
但不可否认的是，中国有大量从业10年甚至15年的工程师。“当你做好建筑工作，让他们进入RD，他们的能力和速度是惊人的。”
高端芯片国产化之路如何发展？曹图强认为，通过资本运作收购国际芯片公司，对芯片国产化实际作用不大。他更看好通过创业公司的形式掌握高端架构和核心技术，与入职10 -15年、在国内成长起来的工程师合作。"在他们制造出一两代芯片后，他们可以成为架构设计师."
“一些刚本科或硕士毕业的年轻人加入创业公司，从验证开始，甚至写一些相对简单的代码。”曹土强说，这样就形成了层次化、梯队化的人才结构，“其实可以保证我们先做最高端的产品。做了之后，保持持续快速迭代，才能真正颠覆国际领先。”
在陈南看来，云计算引领的IT热潮和巨大的计算能力是不可逆转的，云的变革还有几十年的生命周期。网络核心芯片和软件操作系统市场的窗口才刚刚打开。从国产芯片热潮来看，半导体这波行情还会持续，这也是一个难得的机遇期。
“机遇大于挑战，尤其对企业而言。企业利用过热行业的杠杆效应，叠加准备好的人才基础，或者创新科技要素，有更好更快的机会去松绑当前的市场格局。它肯定会有更高的机会试图引领这种市场变化来实现快速增长。”陈南说。
编辑:李跃群
校对:张