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澎湃新闻记者 张静
在IT中，芯片主要分为两类，一类是用于提高算力和存储能力的CPU、GPU、DPU，另一类就是起通信和连接作用的网络交换芯片，也叫以太网交换核心芯片。
网络设备中的网络交换芯片相当于服务器里的CPU。在大数据时代，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”交流交换。但中高端网络设备的核心芯片市场目前仍被海外企业垄断。
高端网络芯片初创企业云合智网创始人、董事长兼首席执行官曹图强日前在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）专访时表示，博通（Broadcom）等美国企业在这一领域独占鳌头，约占全球市场的80%-90%。中国的系统厂商能提供一些高端的网络设备，但设备里的交换机用的仍是国外芯片。
21世纪初，数据中心的交换机芯片在美国硅谷也刚开始起步，10多年后国外“已经完全起飞了”。曹图强说，如果用铁路系统来比较，国外已经处在高铁时代，而国内还是传统火车时代。如果想在IT上提高算力、让AI落地应用，没有一个核心的网络技术就只是空谈。
曹图强
曹图强曾任世界领先的网络科技公司全球副总裁，并在行业深耕20多年，去年11月底成立云合智网，今年10月宣布完成两轮总计近4亿元融资。
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痛点在于没有经验和沉淀，对芯片架构演化的了解较为缺乏，对芯片的新技术把握对标国际水平仍有差距。而国产网络交换芯片的发展要从火车速度提到高铁速度，不能在传统架构上修修补补，必须采用新的架构、新的技术、新的标准以及先进制程工艺。
以太网交换核心芯片让数据在信息高速公路畅通流动
提起IT，人们往往会联想到服务器、数据存储、网络等。其中，网络作为连接者，将服务器、数据存储有机连接，提高信息处理能力和大数据分析能力。
而以太网是应用最普遍的网络技术，以太网交换机能同时连通多对端口，使每一对相互通信的主机都能无冲突传输数据。
曹图强介绍，比如在数据中心里，一个机架有10-15台服务器，100个机架就意味着有上千台服务器。这些服务器依靠以太网交换机连接，每个机架上至少有两台以太网交换机，由此集中起来的算力才能真正体现数据中心的算力。
这种集中的算力要求网络连接高带宽、低延迟，在高带宽的“信息高速公路”上以最低延迟的方式将信息汇集起来，让数据中心的算力非线性增长。而以太网交换核心芯片就像大脑中的血管，在其中起到重要支撑作用。
在IT中，芯片主要分为两类，一类是用于提高算力和存储能力的CPU、GPU、DPU，另一类就是起通信和连接作用的网络交换芯片。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里的CPU，它让网络协议、网络操作系统得以真正实现。
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”交流交换。为了支持数据畅通流动，网络交换芯片的首要指标就是吞吐率。
比如2019年底，美国博通公司支持400GbE以太网端口的Tomahawk 4芯片问世，其25.6Tb/s的吞吐率满足了高端数据中心交换机的最高规格需求。单芯片支持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是万兆网的连接了，都是25G、100G的服务器连接。连接以后要保证算力和低延迟，如果每个交换机传送速度太慢，就会影响算力。”
网络交换芯片的主要影响参数还有端口，端口数量提升能提供低延迟等性能。曹图强介绍，比如互联网厂商数据中心服务器对交换机的要求是能支持128个200G端口或64个400G端口，这意味着要用到全球最领先的网络交换芯片。
“全球的互联网公司对网络交换芯片的需求不断增长。25.6Tb/s的前一代是支持128个100G端口的芯片，所以网络交换芯片在不断增加密度、带宽，还要降低时延和功耗。”
中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20%。
市场对网络交换芯片的需求越来越高，但中高端网络设备的核心芯片市场目前仍被海外企业垄断。全球以太网交换核心芯片主要来自美国科技巨头博通等企业，这些企业在这一领域可谓独占鳌头。
“中国的系统厂商实际上能提供一些高端的网络设备，但设备中最核心的交换机芯片仍来自于海外企业。”回看国内以太网交换核心芯片的发展，曹图强直言“相对来说的确非常落后”。
21世纪初，数据中心的交换机芯片在美国硅谷也刚开始起步，10多年后国外“已经完全起飞了”。“目前全球已经是25.6Tb/s的时代，但中国还停留在1.8Tb/s和2.4Tb/s的技术架构里。”
曹图强说，如果用铁路系统来比喻网络技术，那么国外已经处在高铁时代，而国内还是传统火车时代。如果想在IT上提高算力、让AI落地应用，没有一个核心的网络技术就只是空谈。
“大概是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。从需求市场的角度来说，我们的规模已经很大了，但在供给角度，当时从系统到系统内的芯片和软件，这些都是国外的产品。”启明创投执行董事陈南对澎湃新闻（www.thepaper.cn）表示，同样的事情今天也在发生。
“云计算时代到来，数据中心也好，大家熟知的4G、5G也好，都有类似的情况。”陈南说，必须有新的、更高级的创业团队和技术引进，做中国自己的网络交换芯片和操作系统，而非亦步亦趋。从底层技术创新构建出来的网络交换机系统、数据中心网络或云架构，才能更好满足中国的发展需求。
“这也是我们的想法，我们的定位就是在中国本土设计出能够对标国际最领先的高端网络芯片。”2020年11月，曹图强和另外四位创始人共同创立云合智网，到今年10月完成两轮总计近4亿元融资，分别由启明创投和中网投领投。
成立半年时间，云合智网完成芯片架构设计，明年夏天将实现芯片各模块前端设计、验证以及后端的布线，预计到明年底网络交换芯片开始流片。
国产高端网络交换芯片研发痛点：没有经验和沉淀
全球网络交换芯片的吞吐率已能达到25.6Tb/s，曹图强预测，下一代将会是51.2Tb/s。国内网络交换芯片的发展要从火车速度提到高铁速度，不能在传统架构上修修补补，而是要采用新的架构、新的技术、新的标准以及先进制程工艺。
而国内以太网交换核心芯片研发痛点在于，没有经验和沉淀来开发这类高端芯片。“怎样做高端芯片的设计，国内还是有一定的差距，主要是架构问题。”曹图强认为，国内对芯片架构演化的了解较为缺乏，对芯片的新技术把握同国际相比仍有差距。
“今天我们谈到要做25.6Tb/s的芯片时，谈到的是7nm或5nm的技术。所以技术需要不断沉淀，而不是说做了90nm的技术，第二天就能做5nm的技术，这之间的差距太大了。”
除了优秀架构师人才稀缺，在对国内市场一年多的观察中，曹图强发现，开发工程师和验证工程师也较为缺乏。“现在中国市场非常热，有很多芯片公司，比如做CPU、GPU和DPU的等等，对我们市场的消耗很大。”
但不可否认的是，国内从业10年甚至15年以上的工程师数量庞大，“当你把架构做好，让他们进来做研发时，他们的能力和速度都是非常惊人的。”
高端芯片国产化之路如何开拓？曹图强认为，通过资本运作收购国际芯片公司的做法对芯片国产化的实际效果并不大。他更看好通过创业公司的形式，掌握高端架构和核心技术，并同国内成长起来的从业10年-15年的工程师配合，“他们做了一两代芯片后，可以成为架构设计者。”
“本科或硕士刚毕业的一些青年加入创业公司，从验证开始，甚至写一些比较简单的代码。”曹图强表示，从而形成有层次和梯队的人才架构，“实际上能保证我们首先把最高端的产品做出来。做出来之后保持连续快速迭代，这样才能真正颠覆国际领先者。”
在陈南看来，云计算所引领的IT热潮、大算力等是不可逆转的，云的转化还有几十年的生命周期。网络设备核心芯片与软件操作系统市场的窗口期刚刚打开。从国产芯片热潮来看，这一波半导体浪潮仍然会持续，这也是难得的机遇期。
“机会大于挑战，特别是对企业来讲，企业利用行业过热的杠杆效应，叠加准备好的人才基础，或者科技要素的创新，它有更好、更快速的机会松动现在的市场格局。它试图引领这个市场变化获得高速成长的机会肯定也会更高一些。”陈南说。
责任编辑：李跃群
责任编辑：张亚楠
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