澎湃新聞記者 張靜

在IT中，芯片主要分爲兩類，一類是用於提高算力和存儲能力的CPU、GPU、DPU，另一類就是起通信和連接作用的網絡交換芯片，也叫以太網交換核心芯片。

網絡設備中的網絡交換芯片相當於服務器裏的CPU。在大數據時代，海量數據通過網絡交換芯片在數據中心、承載網、核心骨幹網等“信息高速公路”交流交換。但中高端網絡設備的核心芯片市場目前仍被海外企業壟斷。

高端網絡芯片初創企業雲合智網創始人、董事長兼首席執行官曹圖強日前在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）專訪時表示，博通（Broadcom）等美國企業在這一領域獨佔鰲頭，約佔全球市場的80%-90%。中國的系統廠商能提供一些高端的網絡設備，但設備裏的交換機用的仍是國外芯片。

21世紀初，數據中心的交換機芯片在美國硅谷也剛開始起步，10多年後國外“已經完全起飛了”。曹圖強說，如果用鐵路系統來比較，國外已經處在高鐵時代，而國內還是傳統火車時代。如果想在IT上提高算力、讓AI落地應用，沒有一個核心的網絡技術就只是空談。

曹圖強

曹圖強曾任世界領先的網絡科技公司全球副總裁，並在行業深耕20多年，去年11月底成立雲合智網，今年10月宣佈完成兩輪總計近4億元融資。

網絡交換芯片是曹圖強的老本行。他認爲，國內網絡交換芯片研發痛點在於沒有經驗和沉澱，對芯片架構演化的瞭解較爲缺乏，對芯片的新技術把握對標國際水平仍有差距。而國產網絡交換芯片的發展要從火車速度提到高鐵速度，不能在傳統架構上修修補補，必須採用新的架構、新的技術、新的標準以及先進製程工藝。

以太網交換核心芯片讓數據在信息高速公路暢通流動

提起IT，人們往往會聯想到服務器、數據存儲、網絡等。其中，網絡作爲連接者，將服務器、數據存儲有機連接，提高信息處理能力和大數據分析能力。

而以太網是應用最普遍的網絡技術，以太網交換機能同時連通多對端口，使每一對相互通信的主機都能無衝突傳輸數據。

曹圖強介紹，比如在數據中心裏，一個機架有10-15臺服務器，100個機架就意味着有上千臺服務器。這些服務器依靠以太網交換機連接，每個機架上至少有兩臺以太網交換機，由此集中起來的算力才能真正體現數據中心的算力。

這種集中的算力要求網絡連接高帶寬、低延遲，在高帶寬的“信息高速公路”上以最低延遲的方式將信息彙集起來，讓數據中心的算力非線性增長。而以太網交換核心芯片就像大腦中的血管，在其中起到重要支撐作用。

在IT中，芯片主要分爲兩類，一類是用於提高算力和存儲能力的CPU、GPU、DPU，另一類就是起通信和連接作用的網絡交換芯片。交換機、路由器等網絡設備中的以太網交換核心芯片相當於服務器裏的CPU，它讓網絡協議、網絡操作系統得以真正實現。

海量數據通過網絡交換芯片在數據中心、承載網、核心骨幹網等“信息高速公路”交流交換。爲了支持數據暢通流動，網絡交換芯片的首要指標就是吞吐率。

比如2019年底，美國博通公司支持400GbE以太網端口的Tomahawk 4芯片問世，其25.6Tb/s的吞吐率滿足了高端數據中心交換機的最高規格需求。單芯片支持64個400G端口、128個200G端口或256個100G端口。

“今天互聯網公司已經不是萬兆網的連接了，都是25G、100G的服務器連接。連接以後要保證算力和低延遲，如果每個交換機傳送速度太慢，就會影響算力。”

網絡交換芯片的主要影響參數還有端口，端口數量提升能提供低延遲等性能。曹圖強介紹，比如互聯網廠商數據中心服務器對交換機的要求是能支持128個200G端口或64個400G端口，這意味着要用到全球最領先的網絡交換芯片。

“全球的互聯網公司對網絡交換芯片的需求不斷增長。25.6Tb/s的前一代是支持128個100G端口的芯片，所以網絡交換芯片在不斷增加密度、帶寬，還要降低時延和功耗。”

中高端網絡設備的核心芯片市場仍被海外企業壟斷

據第三方機構預測，全球數據中心的資本支出將超過2000億美元，其中網絡設備支出佔比超20%。

市場對網絡交換芯片的需求越來越高，但中高端網絡設備的核心芯片市場目前仍被海外企業壟斷。全球以太網交換核心芯片主要來自美國科技巨頭博通等企業，這些企業在這一領域可謂獨佔鰲頭。

“中國的系統廠商實際上能提供一些高端的網絡設備，但設備中最核心的交換機芯片仍來自於海外企業。”回看國內以太網交換核心芯片的發展，曹圖強直言“相對來說的確非常落後”。

21世紀初，數據中心的交換機芯片在美國硅谷也剛開始起步，10多年後國外“已經完全起飛了”。“目前全球已經是25.6Tb/s的時代，但中國還停留在1.8Tb/s和2.4Tb/s的技術架構裏。”

曹圖強說，如果用鐵路系統來比喻網絡技術，那麼國外已經處在高鐵時代，而國內還是傳統火車時代。如果想在IT上提高算力、讓AI落地應用，沒有一個核心的網絡技術就只是空談。

“大概是2008年到2010年，我們發現國內骨幹網的建設規模其實已經遠遠超過了美國。從需求市場的角度來說，我們的規模已經很大了，但在供給角度，當時從系統到系統內的芯片和軟件，這些都是國外的產品。”啓明創投執行董事陳南對澎湃新聞（www.thepaper.cn）表示，同樣的事情今天也在發生。

“雲計算時代到來，數據中心也好，大家熟知的4G、5G也好，都有類似的情況。”陳南說，必須有新的、更高級的創業團隊和技術引進，做中國自己的網絡交換芯片和操作系統，而非亦步亦趨。從底層技術創新構建出來的網絡交換機系統、數據中心網絡或雲架構，才能更好滿足中國的發展需求。

“這也是我們的想法，我們的定位就是在中國本土設計出能夠對標國際最領先的高端網絡芯片。”2020年11月，曹圖強和另外四位創始人共同創立雲合智網，到今年10月完成兩輪總計近4億元融資，分別由啓明創投和中網投領投。

成立半年時間，雲合智網完成芯片架構設計，明年夏天將實現芯片各模塊前端設計、驗證以及後端的佈線，預計到明年底網絡交換芯片開始流片。

國產高端網絡交換芯片研發痛點：沒有經驗和沉澱

全球網絡交換芯片的吞吐率已能達到25.6Tb/s，曹圖強預測，下一代將會是51.2Tb/s。國內網絡交換芯片的發展要從火車速度提到高鐵速度，不能在傳統架構上修修補補，而是要採用新的架構、新的技術、新的標準以及先進製程工藝。

而國內以太網交換核心芯片研發痛點在於，沒有經驗和沉澱來開發這類高端芯片。“怎樣做高端芯片的設計，國內還是有一定的差距，主要是架構問題。”曹圖強認爲，國內對芯片架構演化的瞭解較爲缺乏，對芯片的新技術把握同國際相比仍有差距。

“今天我們談到要做25.6Tb/s的芯片時，談到的是7nm或5nm的技術。所以技術需要不斷沉澱，而不是說做了90nm的技術，第二天就能做5nm的技術，這之間的差距太大了。”

除了優秀架構師人才稀缺，在對國內市場一年多的觀察中，曹圖強發現，開發工程師和驗證工程師也較爲缺乏。“現在中國市場非常熱，有很多芯片公司，比如做CPU、GPU和DPU的等等，對我們市場的消耗很大。”

但不可否認的是，國內從業10年甚至15年以上的工程師數量龐大，“當你把架構做好，讓他們進來做研發時，他們的能力和速度都是非常驚人的。”

高端芯片國產化之路如何開拓？曹圖強認爲，通過資本運作收購國際芯片公司的做法對芯片國產化的實際效果並不大。他更看好通過創業公司的形式，掌握高端架構和核心技術，並同國內成長起來的從業10年-15年的工程師配合，“他們做了一兩代芯片後，可以成爲架構設計者。”

“本科或碩士剛畢業的一些青年加入創業公司，從驗證開始，甚至寫一些比較簡單的代碼。”曹圖強表示，從而形成有層次和梯隊的人才架構，“實際上能保證我們首先把最高端的產品做出來。做出來之後保持連續快速迭代，這樣才能真正顛覆國際領先者。”

在陳南看來，雲計算所引領的IT熱潮、大算力等是不可逆轉的，雲的轉化還有幾十年的生命週期。網絡設備核心芯片與軟件操作系統市場的窗口期剛剛打開。從國產芯片熱潮來看，這一波半導體浪潮仍然會持續，這也是難得的機遇期。

“機會大於挑戰，特別是對企業來講，企業利用行業過熱的槓桿效應，疊加準備好的人才基礎，或者科技要素的創新，它有更好、更快速的機會鬆動現在的市場格局。它試圖引領這個市場變化獲得高速成長的機會肯定也會更高一些。”陳南說。

責任編輯：李躍羣