思科，豪賭芯片

談及思科，我們都知道他們在路由器和交換機方面聞名，但現在這家網絡巨頭正在擴展到競爭激烈的芯片銷售業務。而這是他們一個不得已而為之的決定。

過去多年裡，Facebook 和微軟等巨頭一直在設計自己的網絡硬件，並將生產外包給海外製造商。之所以會滋生這個想法，是因為大型科技公司希望可以創建滿足其特定需求的定製網絡設備，而不是購買思科的傳統路由器和交換機。

有見及此，思科希望通過銷售專用網絡芯片，吸引那些自己製造硬件但仍需要專用芯片的科技巨頭。“我們開始向從未有過的客戶敞開大門”，思科CEO Chuck Robbins在2019年的一場採訪中表示。

他也信心十足地說，思科希望成為像高通和英特爾一樣的強大的半導體廠商。

搞芯片，不是一時頭熱

對於研發芯片，我們找不到確切的信息他們是從什麼時候開始。但翻開這家併購巨頭的收購歷史，我們可以看到他們早在1999 年就收購了為超高速廣域（OC48、OC192 及以上）數據接口提供高度集成的芯片的半導體公司StratumOne Communications。

到了2000年，思科又收購了Growth Networks，其研發的Internet Switching Fabric 是一種新型網絡芯片，可互連高端交換機和路由器中的輸入和輸出端口。按照思科在當時收購時的說法，該技術將有助於為下一代網絡奠定基礎，並使服務提供商能夠滿足可擴展性、靈活性、多服務支持和服務質量等關鍵要求。

同年，思科又收購了Seagull Semiconductor的子公司，以獲得其核心技術開發團隊，為Cisco 帶來了高速芯片專業知識，以加速terabit 性能路由器的開發。

2006年，思科宣布收購Greenfield Networks。據當時的收購公告介紹，Greenfield 在為城域以太網市場開發和部署芯片方面有著良好的記錄，而該技術與思科現有的城域以太網產品線高度互補。

2012年，思科收購了為高速網絡應用開發先進光學互連技術的Lightwire ，此次收購將使思科能夠提供具有下一代光連接的經濟高效的高速網絡，從而使服務提供商和數據中心客戶能夠滿足對視頻、數據、語音、移動和雲服務不斷增長的需求。

2014年，思科又將開發半導體存儲器知識產權(IP) 和工具的Memoir Systems收入囊中。按照思科所說，通過這個收購，能使ASIC 供應商能夠以更快的速度構建可編程網絡交換機。得益於此次收購，也將使當時的Cisco 交換機ASIC 的經濟實惠的快速內存得以普及，並將有助於推動Cisco 的ASIC 創新，以滿足下一代IT 需求。

2016年，在設計領先的網絡半導體方面擁有強大而成功的記錄的團隊Leaba Semiconductor也成為了思科的囊中物。斯克表示，此次收購推進了其創新戰略，支持思科產品的持續差異化，並實現了我們為客戶提供一流解決方案的目標。

2018年，思科收購了矽光子學芯片專家Luxtera。借助這家使用矽光子技術為網絡規模和企業數據中心、服務提供商細分市場和其他客戶構建集成光學功能的公司，思科希望Luxtera能為公司提供解決該數據網絡問題的光子解決方案。

2019年，思科又收購了開發、製造和銷售高速相干光互連產品的半導體公司Acacia Communications。據介紹，Acacia 開發、製造和銷售高速相干光互連產品，這些產品旨在通過改進性能、容量和成本來改造通信網絡。而思科正在構建行業領先的光學、矽和軟件技術組合，以推進我們基於意圖的網絡，Acacia 的相干光學技術將建立在該組合的優勢之上。

從2019年到現在，思科並沒有再收購芯片公司。但也正是從這一年開始，思科掀開了公司自研芯片的轟轟烈烈新序幕。

從Silicon One開始，思科“變天”

思科CEO Chuck Robbins在2019年接受媒體外媒的時候曾表示：“向服務提供商（包括電信公司）銷售產品，幾年來一直是一個艱難的市場。”公司的業績和股市也在這段時間遭受衝擊。這就趨勢網絡巨頭去尋找新的路數。

於是，對外銷售公司新近推出的Silicon One芯片就成為了思科的新“救命稻草”。思科也希望通過這種方式帶來改變，吸引客戶購買思科的新芯片或由他們提供動力的公司新路由器和交換機。思科CEO Chuck Robbin更是自豪地說：“從今天開始，我們將做一些你們中的一些人從未想過我們會做的事情——向我們的一些客戶出售我們的芯片並幫助他們構建其產品。”思科在當時也透露，他們正在向包括Facebook、微軟和AT&T在內的少數知名企業銷售網絡芯片。

思科方面表示，Silicon One將結合交換機和路由芯片的特性。能夠非常快速地移動數據並且仍然是可編程的，具有改變其功能的能力。在網絡之間引導流量的路由通常由具有其他屬性但無法足夠快地引導數據以適應現代互聯網流量負載的芯片組進行。但思科高管表示，一個提供所有功能的芯片將消除對不同軟件層的需求，從而簡化網絡的操作。

“Cisco Silicon One 消除了業界存在數十年的硬分界線，開創了網絡的新時代。我們獨特的解決方案是唯一可以跨越路由和交換的統一架構，從網絡規模的數據中心TOR 到服務提供商和企業園區邊緣和核心網絡，以及跨越所有系統設計形式因素。客戶一次移植SDK，隨處部署。”思科方面強調。

昨夜晚間，思科又帶來了用於人工智能超級計算機的網絡芯片。據介紹，其最新一代以太網交換機G200 和G202 的性能是上一代產品的兩倍，最多可連接32,000 個GPU。“G200 和G202 將成為市場上最強大的網絡芯片，為AI/ML 工作負載提供動力，從而實現最節能的網絡，”思科研究員和前首席工程師Rakesh Chopra 說。

思科表示，這些芯片可以幫助執行人工智能和機器學習任務，減少40% 的交換機和更少的延遲，同時提高能效。思科方面透露，這些芯片正在由六家主要雲供應商中的五家進行測試，但沒有透露這些公司的名字。

而根據思科在過去的介紹可以看到，這家芯片“新貴”正在以行業巨頭博通為追趕目標。因為在介紹Silicon One的時候，他們也以博通的Tomahawk 4芯片作為參考對象。根據相關統計資料顯示，博通是交換芯片的最大供應商，佔有高達80% 的市場。

除此以外，包括Marvell、Nvidia（Mellanox）和Intel（Barefoot Networks）在內的巨頭，也是思科的潛在競爭對手。

強者恆強，未來之路非坦途

雖然思科擁有很強的團隊和產品規劃，但擁有領先優勢的廠商並不會讓思科輕易“得逞”，例如Marvell為了鞏固其地位，在2021年就收購了雲數據中心商業交換機芯片供應商Innovium，再疊加他們在之前收購Cavium所獲得的以太網交換方面的技術，能幫助Marvell帶來極具競爭力的芯片。

今年三月，他們就推出用於800 Gb/秒交換機的51.2 Tb/秒Teralynx 10 ASIC 。

據Marvell介紹，Teralynx 10 是更大、更胖（fat）的開關ASIC，它也基於採用PAM-4 編碼的100 Gb/秒SerDes，具有512 個112G SerDes，用於高達32 個1.6Tbps 鏈路、64 個800Gps 鏈路等。根據Marvell 汽車、相干DSP 和開關集團執行副總裁Nariman Yousefi 的說法，100 Teralynx 10 芯片中使用的Gb/sec SerDes 是由Marvell、Inphi 和Innovium 團隊聯合設計的。

隨後，Broadcom 帶來了以太網交換機芯片Jericho3-AI ，旨在連接超級計算機，並具有適用於人工智能(AI) 環境的高性能結構。據介紹，Jericho3-AI 的最高吞吐量為28.8Tb/s。它有144 個以106Gbps PAM4 運行的SerDes 通道，支持多達18 個800GbE/36 個400GbE/72 個200GbE 網絡端口。

除了速度和饋送之外，Jericho3-AI 還具有比上一代改進的負載平衡功能，以確保最大的網絡利用率和無擁塞操作。沒有數據包抖動和高基數（意味著支持交換機中的大量端口）使Jericho3-AI 可以連接到32,000 個GPU。

而Nvidia也於2022 年4 月推出了Spectrum-4 以太網ASIC。據介紹，NVIDIA Spectrum-4 ASIC 和SN5000 開關係列基於4N 工藝，包含超過1000 億個晶體管以及簡化的收發器設計，可實現一流的能效和總成本所有權。憑藉支持128 個400GbE 端口的51.2Tbps 聚合ASIC 帶寬，結合自適應路由和增強的擁塞控制機制，Spectrum-4 優化了融合以太網結構上的RDMA 並顯著加速了數據中心。

憑藉12.8Tbps 的加密帶寬和這些安全功能（也存在於BlueField-3 DPU 和ConnectX-7 SmartNIC 中），Spectrum-4 也是市場上最快、最安全的端到端以太網網絡平台之一。

至於英特爾，在去年有消息傳出他們已經降低了對交換機芯片的重視程度，但他們也沒承認或者否認，為此在這裡我們就按下不談。

展望未來，對於這些交換機的需求是前所未有的，尤其是隨著ChatGPT和AI的火熱，基礎設施的建設預期定會很快到來。而思科是否能夠在此期間完成芯片的完美蛻變？

這就值得我們期待！（半導體行業觀察）