芯耀
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本文來(lái)自“2025年大模型一體機(jī)服務(wù)商研究報(bào)告”，從落地層面來(lái)看，2024年以來(lái)大模型采購(gòu)金額急速攀升，中國(guó)大模型商業(yè)化落地加速。作為數(shù)智化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域的前沿探索者，三大運(yùn)營(yíng)商以及金融、能源領(lǐng)域企業(yè)在大模型投入上突出，此外政務(wù)與教科投入也在前列。
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在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的當(dāng)下，芯片技術(shù)的每一次突破都備受矚目。2025年，博通公司推出的全球首款102.4T交換機(jī)芯片Tomahawk 6，無(wú)疑在行業(yè)內(nèi)投下了一顆重磅炸彈，引發(fā)了廣泛關(guān)注與討論。
一、芯片誕生背景與行業(yè)現(xiàn)狀
隨著人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心面臨著前所未有的數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)壓力。特別是AI領(lǐng)域，對(duì)大規(guī)模GPU集群的需求日益增長(zhǎng)，這就要求數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)具備更高的帶寬、更低的延遲以及更強(qiáng)的擴(kuò)展性。在Tomahawk 6推出之前，市場(chǎng)上的以太網(wǎng)交換機(jī)芯片在帶寬和性能上逐漸難以滿足這些不斷攀升的需求，網(wǎng)絡(luò)傳輸效率不足導(dǎo)致GPU利用率普遍低于40%，成為制約AI計(jì)算發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。因此，開發(fā)一款能夠突破現(xiàn)有局限的高性能交換機(jī)芯片迫在眉睫，Tomahawk 6正是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。
二、Tomahawk 6關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)與性能表現(xiàn)
（一）交換容量與帶寬
Tomahawk 6最引人注目的就是其高達(dá)102.4Tbps的單芯片交換容量，這一數(shù)值是目前市場(chǎng)上以太網(wǎng)交換機(jī)帶寬的兩倍，較前代Tomahawk 5芯片實(shí)現(xiàn)了6倍吞吐能力提升 。其帶寬理論峰值達(dá)102Tbps，形象地說(shuō)，這相當(dāng)于每秒能夠處理2.5萬(wàn)部4K電影的數(shù)據(jù)量，如此強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，為滿足超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的需求提供了堅(jiān)實(shí)保障。
（二）接口支持
在接口方面，Tomahawk 6支持100G/200G SerDes接口。這種對(duì)高速接口的支持，使得芯片能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)部署需求，無(wú)論是在新建的數(shù)據(jù)中心還是對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造中，都能展現(xiàn)出良好的兼容性和適應(yīng)性。同時(shí)，它還支持共封裝光學(xué)模塊（CPO），CPO技術(shù)能夠有效降低功耗和延遲，減少鏈路抖動(dòng)并提高長(zhǎng)期可靠性，為構(gòu)建高效、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)提供了有力支持。
（三）芯片制程工藝
據(jù)了解，Tomahawk 6芯片采用3納米工藝，這意味著它采用了臺(tái)積電的N3工藝。令人驚訝的是，不僅數(shù)據(jù)包處理引擎，就連環(huán)繞它的SerDes都采用3納米工藝蝕刻而成。先進(jìn)的制程工藝不僅有助于提升芯片的性能，還能在一定程度上降低功耗，提高芯片的能效比。
（四）GPU驅(qū)動(dòng)能力
Tomahawk 6專為AI時(shí)代設(shè)計(jì)，在GPU集群互聯(lián)方面表現(xiàn)卓越，單顆芯片即可驅(qū)動(dòng)多達(dá)10萬(wàn)張GPU協(xié)同工作 。這一特性極大地提升了GPU集群的實(shí)際算力釋放效率，通過(guò)消除數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，使GPU集群的實(shí)際算力釋放效率提升至90%以上，為萬(wàn)億參數(shù)大模型的訓(xùn)練與推理提供了基礎(chǔ)支撐。
三、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)剖析
（一）架構(gòu)創(chuàng)新
Tomahawk 6在架構(gòu)上進(jìn)行了創(chuàng)新，以適應(yīng)AI時(shí)代對(duì)網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)苛要求。其架構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮了大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和處理的需求，優(yōu)化了數(shù)據(jù)流向和處理流程，實(shí)現(xiàn)了更高的并行處理能力，從而在提升帶寬的同時(shí)，有效降低了延遲，確保了數(shù)據(jù)能夠快速、穩(wěn)定地傳輸。
（二）SerDes技術(shù)優(yōu)化
芯片在SerDes技術(shù)上進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是在信號(hào)調(diào)制和傳輸方面取得了突破。以100G SerDes為例，原生100 Gb/秒信令，采用PAM4調(diào)制，每條通道有效信令速率達(dá)200 Gb/秒；另一組SerDes以之前每通道100 Gb/秒的信號(hào)速率運(yùn)行（50 Gb/秒加上PAM4調(diào)制），并為數(shù)據(jù)包處理引擎提供高達(dá)1,024個(gè)通道。這種優(yōu)化不僅提高了信號(hào)傳輸的速率和穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了芯片對(duì)不同速率設(shè)備的兼容性。
（三）共封裝光學(xué)模塊（CPO）技術(shù)應(yīng)用
Tomahawk 6對(duì)CPO技術(shù)的應(yīng)用是其一大亮點(diǎn)。CPO技術(shù)將光模塊與交換機(jī)芯片封裝在一起，縮短了信號(hào)傳輸距離，減少了信號(hào)損耗，從而降低了功耗和延遲。同時(shí)，這種集成化的設(shè)計(jì)還減少了設(shè)備體積和成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。Tomahawk 6的CPO解決方案建立在博通之前通過(guò)Tomahawk 4和5的CPO版本所交付的技術(shù)之上，進(jìn)一步優(yōu)化和完善了這一技術(shù)的應(yīng)用。
四、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局與Tomahawk 6的競(jìng)爭(zhēng)力分析
在商用芯片市場(chǎng)，博通在以太網(wǎng)領(lǐng)域面臨著來(lái)自思科系統(tǒng)和英偉達(dá)等公司的激烈競(jìng)爭(zhēng)。然而，Tomahawk 6的推出，讓博通在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了有利地位。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品相比，Tomahawk 6的102.4Tbps交換容量處于領(lǐng)先水平，能夠?yàn)橛脩籼峁└叩膸捄透鼜?qiáng)的性能。其在支持大規(guī)模GPU集群互聯(lián)方面的優(yōu)勢(shì)，也使其更契合AI時(shí)代的發(fā)展需求。
從成本角度來(lái)看，盡管Tomahawk 6的制造成本較前代翻倍，但博通計(jì)劃將芯片售價(jià)控制在2萬(wàn)美元以下，并提供批量采購(gòu)折扣 。分析機(jī)構(gòu)指出，Tomahawk 6的推出有望使AI訓(xùn)練成本降低30%-40%，這在成本上為用戶提供了更大的吸引力，有助于其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。
五、對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和AI發(fā)展的影響
（一）對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革
Tomahawk 6的出現(xiàn)將推動(dòng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向更扁平化、更高效的方向發(fā)展。由于其強(qiáng)大的交換容量和端口驅(qū)動(dòng)能力，數(shù)據(jù)中心可以使用更少的主干交換機(jī)構(gòu)建非常扁平的網(wǎng)絡(luò)，減少網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)，降低延遲，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。同時(shí)，其對(duì)CPO技術(shù)的支持，也將促進(jìn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)向更高速、低功耗的方向演進(jìn)，降低運(yùn)營(yíng)成本。
（二）對(duì)AI發(fā)展的推動(dòng)作用
對(duì)于AI領(lǐng)域而言，Tomahawk 6的意義重大。它為超大規(guī)模AI集群提供了高效的網(wǎng)絡(luò)連接，大大提升了GPU的利用率，使AI訓(xùn)練和推理的效率得到顯著提高。這將加速萬(wàn)億參數(shù)大模型的發(fā)展，推動(dòng)AI技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用和創(chuàng)新，如自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺、智能駕駛等，為AI產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。
六、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與展望
博通公司計(jì)劃于2025年下半年推出升級(jí)版Tomahawk 6 3nm芯片，進(jìn)一步優(yōu)化能效比 ?？梢灶A(yù)見，未來(lái)交換機(jī)芯片將朝著更高帶寬、更低延遲、更低功耗以及更強(qiáng)擴(kuò)展性的方向發(fā)展。隨著AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)對(duì)交換機(jī)芯片的需求也將持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。
博通憑借Tomahawk 6在技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，有望在未來(lái)市場(chǎng)中繼續(xù)保持領(lǐng)先地位，但也需要不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，以應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的挑戰(zhàn)和市場(chǎng)需求的變化。而Tomahawk 6的推出只是一個(gè)開始，它將引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和AI等領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)更多的可能性。
