博通发布Tomahawk Ultra交换芯片：以太网在HPC/AI Scale up网络中的技术突破

      在高性能计算（HPC）与人工智能（AI）集群的网络技术领域，以太网长期以来被视为适用于通用数据传输的技术，而专用协议如Infiniband、NVLink及新兴的UALink则主导着对低延迟、高可靠性要求严苛的场景。博通最新发布的Tomahawk Ultra以太网交换机，通过一系列技术突破，正在改变这一格局，为行业提供了新的技术选择。

◆ 性能参数与技术特性：突破传统以太网边界

      Tomahawk Ultra的核心技术指标显示，其针对高性能计算与AI集群的需求进行了针对性优化：

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      在延迟与吞吐量方面，该交换机在51.2太比特/秒的满负载下，可实现250ns的转发延迟；即使处理64字节的最小数据包，仍能保持每秒770亿个的线速包交换能力。这一表现打破了传统以太网“高带宽与低延迟不可兼得”的局限，使其直接进入专用协议的性能区间。

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      效率优化上，Tomahawk Ultra采用自适应以太网头部设计，将传统46字节的头部开销缩减至10字节，且完全符合以太网规范。这一调整显著提升了带宽利用率，尤其适用于AI场景中小数据包密集传输的需求。

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      可靠性方面，其通过链路层重试（LLR）和基于信用的流量控制（CBFC）构建了无损传输架构：LLR借助前向纠错机制检测并自动重传错误数据包，避免物理层丢包；CBFC则通过实时监控缓冲区状态，防止因溢出导致的数据包丢失，解决了以太网在高负载下的可靠性问题。

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      计算卸载能力是另一核心特性。该交换机集成“网络内集合操作”引擎，可在交换机内部完成AI训练中的“All reduce”“Broadcast”等集体运算。这一设计减少了加速器处理单元（XPU）的计算负担，同时降低了数据在XPU间的往返传输量，从而节省网络带宽。

◆ 技术路线对比：以太网与专用协议的选择维度

      Tomahawk Ultra的推出，凸显了开放式以太网标准与封闭式专用协议在技术路线上的差异，主要体现在以下方面：

      生态兼容性方面，以太网的优势在于其成熟的工具链与开放性。博通认为，以太网在监控、遥测和调试工具上的积累，以及统一的技术标准，可降低大规模部署中的运维复杂度。

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      性能对比上，Tomahawk Ultra在部分指标上已与专用协议接近或超越。其单跳可连接的XPU数量为NVLink交换机的3倍以上，支持至少1024个加速器的纵向扩展系统，而英伟达NVLink技术虽宣称支持576个加速器，但实际部署中尚未突破72个GPU插槽规模。与UALink相比，Tomahawk Ultra已实现250ns延迟，而UALink联盟目标为100-150ns，目前相关硬件尚未完成流片。

      部署效率上，Tomahawk Ultra与前代Tomahawk 5引脚完全兼容，OEM/ODM厂商可复用现有设计，缩短产品上市周期。这一特性降低了技术升级的门槛。

◆ 行业反应与技术规范：开放生态的推进

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      Tomahawk Ultra的发布伴随“纵向扩展以太网（SUE）”规范的推广。该规范由博通向开放计算项目（OCP）贡献，为XPU设计者提供了标准化的以太网接口方案，旨在简化接口设计、降低硅片面积与功耗。针对功耗敏感场景，博通还推出SUE Lite轻量版本，通过简化传输模型（仅在链路层验证数据包）提供更灵活的选择。

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      “AI和高性能计算工作负载正融合为紧密耦合的加速器集群，这些集群需要超级计算机级别的延迟——这对推理、可靠性以及网络本身的智能至关重要，”彭博情报首席半导体分析师Kunjan Sobhani表示，“事实证明，开放式标准以太网如今已能实现亚微秒级交换、无损传输和芯片级集合操作，这是满足AI Scale up体系需求的关键一步——该市场规模预计未来几年将达到数十亿美元。”

      Tomahawk Ultra的技术突破，为高性能计算与AI网络提供了新的技术选项。其性能参数与部署特性显示，以太网在经过针对性优化后，已具备进入专用协议主导领域的能力。行业的最终选择，将取决于技术性能、生态兼容性与部署成本的综合权衡。