电子发烧友网报道(文/吴子鹏)近日,裕太微董秘和投资者在投资者关系平台上的对话引起了关注。其中,有投资者在提出问题:“ChatGPT对算力需求几何式增长,博通预计以太网今年需求有多倍增长,公司如何看待?”对于这个问题,裕太微董秘并没有正面回答,不过以太网芯片在AI新阶段的重要作用还是得到了大家的认可。
博通CEO陈福阳此前表示:“用于人工智能应用的以太网设备销售额可能从去年的2亿美元上升到今年的超过8亿美元,因为大型云计算公司在日益采用ChatGPT等文本生成工具的情况下需要这些设备。”并且,他在该公司业绩说明会上还指出,已经遇到云计算客户急于向该公司购买产品的情况。
在大家都关注算力芯片的情况下,作为AI模型架构中的重要一环,以以太网交换芯片为代表的网络传输芯片在闷声发大财。
AI大模型带来巨大的网络需求
当前,在讨论ChatGPT等大模型时,更多是谈论算力芯片,当然基本就是英伟达的通用算力GPU。不过,大模型真的要落地到应用端,那么就需要把训练完的模型部署到数据中心里面或者算力中心里面,并连接至网络给用户使用。当然,并不是说AI大模型训练不需要网络设施,实际上其也需要网络基座,用以连接各个GPU算力集群。
根据此前的报道,面向AI大模型训练需求,腾讯推出了业界领先的超算网络架构——星脉。这是一种追求极致网络性能的网络架构,构建了1.6T ETH RDMA网络,实现了AI大模型通信性能的10倍提升,GPU利用率40%提升,通信时延降低40%,单集群规模达到2K(最大规模32K),基于全自研网络硬件平台网络建设成本降低30%,模型训练成本节省30%~60%。
中金公司在相关研报中指出,AI大模型训练采用的分布式算力是以“多机多卡”形式部署的,多GPU并行计算使得服务器节点增加,涉及到海量数据在GPU之间、GPU与CPU等单元间的传输,因此带来了巨大的网络通信挑战。
根据SuperPOD的公开信息,一个标准的SuperPOD由140台DGX A100 GPU服务器、HDR InfiniBand 200G网卡和170台NVIDIA Quantum QM8790交换机构建而成,其中交换机速率为200G,每个端口数为40个。
因此,AI大模型无论是训练还是部署也会带来巨大的光模块需求,在SuperPOD中,服务器和光模块的用量比大概会是1:11.4。并且,从SuperPOD的部署也能够看出,后续大算力中心和顶级数据中心的网络规格会是100G以上的端口速率,当前200G是主流方案。从2023年开始预计400G将逐渐成为主流,800G交换机可能会陆续得到商用机会。
在市场规模上,MRFR(Market Research Future)报告指出,到2030年全球以太网交换机市场将达到68亿美元,2022年-2030年期间的年复合增长率为6.30%。从器件角度来看,两种器件的重要性显著提升,一个是更大吞吐量的网络芯片,一个是更高速率的光模块。
首先看以太网交换芯片——指在以太网交换机中用于交换处理大量数据及报文转发的专用芯片,相当于交换机处理网络传输的ASIC。由于AI大模型在训练和部署时对交换机需求提升,因此交换芯片的用量也将增加,这也是博通预计业绩倍增的原因所在。
然后看光模块——被认为是AI算力设施中核心的网络设备。目前,以太网交换机主要采用带光模块的光纤连接网络,其中每根光纤会用到两个光模块,而一台交换机上会有数十个网络接口,因此需求量是非常惊人的。
国产厂商的竞争力
借助ChatGPT带动的AI大模型爆发,博通在以太网交换芯片方面的营收将翻倍,这主要归功于该公司在这一领域持续的投入和技术积累,该公司一直以来都在关注数据中心和算力中心的网络传输。当然,大家肯定也清楚,网络通信芯片是博通的强势项目。
在ChatGPT爆发之前,博通就在meta的数据中心提供了极具竞争力的以太网交换芯片——Tomahawk4,产品阵营包括Tomahawk4-50G、Tomahawk4-100G 和 Tomahawk4-12.8T,能够帮助交换机适配200G、400G和800G光纤。
根据共研产业咨询的研报,在中国商用以太网交换市场,博通的市占比高达61.7%,排名市场首位;美满电子和瑞昱则分别以20%和16.1%排名二三位;其他厂商的合计份额不足3%。因此,在以太网交换芯片方面,目前国产厂商的市占比还较低。
在国产以太网交换芯片方面,华为和中兴等企业走自研的路线。在商用市场,盛科和裕太微电子是为数不多的可选项,其中盛科在国内的市占比大概在1.6%。
盛科于2019年推出以太网交换芯片TsingMa系列,具备440Gbps 交换容量,可支持100G网络端口;2021 年又推出了以太网交换芯片TsingMa.MX 系列,达到2.4Tbps 交换容量,可支持400G网络端口。
裕太微目前产品包括以太网车载芯片、以太网交换芯片、以太网网卡芯片等,不过该公司距离入局核心市场还有一段距离。根据该公司此前在投资者平台透露的信息,目前10G速率尚处于技术预研阶段。
和以太网交换芯片不同,国产厂商在光模块方面具有很强的竞争力。其中,中际旭创是全球光模块的龙头企业,2021年市占比为全球第二,份额为10%,该公司在400G和200G产品份额领先,在800G方面有很强的技术优势。meta、谷歌和亚马逊等公司都是中际旭创的客户。
此外,在光模块方面,国产厂商还有天孚通信、新易盛、源杰科技、华工科技、联特科技、光迅科技、兆龙互连、仕佳光子等公司。目前,国产光模块公司合计市占比接近30%,有很强的竞争力。
后记
对于AI大模型而言,算力的重要性肯定是第一位的。不过,在算力背后并非只是计算芯片在做贡献,网络传输也非常重要。随着超算中心GPU集群规模逐渐扩大,高效传输的重要性也会逐渐提升,在以太网交换芯片和光模块等方面带来巨大的需求。目前,以太网交换芯片还是国产芯片的短板,和博通存在明显的技术代差。不过,从产业应用来看,并不构成卡脖子,但在800G上我们需要尽快突破。
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工业以太网是指在工业环境的自动化控制及过程控制中应用以太网的相关组件及技术。工业以太网会采用TCP/IP协议,和IEEE 802.3标准兼容,但在应用层会加入各自特有的协议。
发表于 03-13 14:43
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