據(jù)The Information報道,，亞馬遜正在為其硬件網(wǎng)絡交換機開發(fā)定制的硅芯片。據(jù)說這些芯片可以幫助亞馬遜改善其內(nèi)部基礎設施以及AWS,，這是亞馬遜于2015年以3.5億美元收購以色列芯片制造公司Annapurna Labs的目的之一,。

　　報道進一步指出，亞馬遜為其交換機構(gòu)建芯片可以幫助其解決自身基礎架構(gòu)中的瓶頸和問題,，特別是如果他們還定制構(gòu)建在其上運行的軟件時,。亞馬遜已經(jīng)建立了自己的交換機，但是它依靠Broadcom為其提供芯片支持,。對于公司來說,，完全控制這些機器是很有意義的，特別是考慮到其Web服務業(yè)務的重要性,。The Information援引Amazon提供的機器學習軟件（目前運行在Annapurna芯片上）的話,，他們甚至有可能通過新的交換機提供一些以前無法提供的服務。

　　報道指出,，這顆芯片不是亞馬遜的第一個定制芯片,。該公司此前曾與聯(lián)發(fā)科合作為其Echo智能揚聲器產(chǎn)品創(chuàng)建芯片，旨在使Alexa更快地做出響應,。它還有被稱為Trainium的自定義機器學習芯片,，該芯片將很快對AWS客戶開放。為此該公司還希望自己的芯片為其網(wǎng)絡的骨干提供支持,，這是有道理的,。

　　定制芯片設計也迅速成為大型科技公司的賭注。我們最近看到有報道稱,，谷歌和微軟正在為其設備構(gòu)建自定義處理器,，而蘋果公司已經(jīng)這樣做了多年,，M1 Macs就是一個例子，當公司的產(chǎn)品同時控制兩個設備時,，它們的性能可能會更高,。硬件和軟件。盡管亞馬遜可能不是智能手機或PC領域的巨人,，但它在云計算中卻是一個巨人,，這似乎是亞馬遜著力于使新芯片投入使用的地方。

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　　如果我們從同一個供應商處購買ASIC,，軟件、計算,，存儲或網(wǎng)絡設備,，這是毫無問題的。但是,，如果這是唯一的選擇,，那就有問題了。這正是超大規(guī)模開發(fā)者和云構(gòu)建者在交換機業(yè)務上進行長期斗爭的原因,，這在Facebook上體現(xiàn)得最淋漓盡致,。

　　因此,，我們看到了商業(yè)硅ASIC供應商的興起,，首先是交換機，然后是路由器,，還有那些可以負擔如此大投資的超大規(guī)模生產(chǎn)者和云構(gòu)建者的自有網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的興起,。

　　實際上，考慮到規(guī)模和網(wǎng)絡的復雜性,，他們別無選擇,，只能進行此類投資并創(chuàng)建商業(yè)交換機和路由器供應商無法提供的NOS。在它們的背后,，我們看到了一堆便攜式NOS,，其中一些是開源的，有些不是開源的,，它們可以跨越多個交換機和路由器ASIC,，并且，其中一些芯片甚至都不是來Broadcom……

　　在商用芯片供應商和未與任何特定交換機或路由器制造商結(jié)盟的備用NOS興起的二十年后,，路由先驅(qū)和交換巨頭Cisco Systems于2019年12月推出了Silicon One Q100路由,，從而在市場上占有一席之地。據(jù)思科研究員和Silicon One系列ASIC的架構(gòu)師Rakesh Chopra稱,，該芯片已經(jīng)在Cisco 8000系列路由器中實現(xiàn)了商業(yè)化,。到目前為止,，Rakesh Chopra認為這是Cisco本身唯一基于Silicon One Chippery的產(chǎn)品。

　　但是,，Chopra不能說的是,，hyperscalers和云構(gòu)建者等其他人是否正在Silicon One的產(chǎn)品線上構(gòu)建自己的交換機和路由器，該產(chǎn)品線在2020年10月得到了擴展,，而今天已經(jīng)得到進一步擴展,。

　　在進入擴展的Silicon One系列之前，我們想做一個有趣的觀察,。交換機或路由器（比數(shù)據(jù)中心中的任何其他類型的設備更多）一直是黑匣子,。網(wǎng)絡設備的硬件和軟件組件就像受保護的國家秘密一樣，在市場上專有且與眾不同,，而客戶真正獲得的是以給定速度以特定形狀因子收集的一組端口,，并在軟件中實現(xiàn)了一組API和功能。

　　雖然最大的客戶都可以使用SDK,，還可以通過開放平臺來實現(xiàn)更大的延展性和針對特定需求的定制,，但對我們而言，有趣的是,，芯片本身仍然基本上是一個黑匣子,，這與我們都熟悉的商用CPU芯片甚至與那些實際上只會由其專有供應商在特定機器上使用的CPU芯片完全不同。交換機和路由器ASIC自己是數(shù)據(jù)中心的最后堡壘,。您很幸運地找到了用于蝕刻它們的工藝技術,，并獲得了Broadcom，Innovium,，Intel,，Marvell，Nvidia和現(xiàn)在的Cisco所擁有的SERDES速度和SERDES數(shù)量,。您很少會看到框圖,，甚至很少會看到。

　　如您所料,，我們認為情況應該有所改變,。但是，直到做到這一點,，我們才能獲得封裝照片以及一些基本的提要和速度,，并且在今天將三款新的ASIC加入生產(chǎn)線之后，思科的Silicon One系列看起來像這樣：

　　在過去的十五個月里,，思科推出了在網(wǎng)絡中扮演九種不同角色的交換機和路由器ASIC,，這是與Broadcom和其他供應商及其交換機和路由器制造聯(lián)盟合作的一個很好的開始，思科為此在過去十年里付出了很多努力,。

　　我們在他們于2019年12月發(fā)布的Q100路由芯片方面做得不好,，我們也忽略了他們2020年10月發(fā)布的公告,，當時思科推出了三款額外的路由芯片和三款交換芯片，它們都基于相同的Silicon一種架構(gòu)?，F(xiàn)在,，我們想對思科的芯片進行深入的解讀。

　　為了達到這個目的,，我們與Chopra一起度過了一段時間,。自從將近七年前構(gòu)思以來，他就一直密切參與Silicon One的工作,。Chopra于1997年從Rensselaer Polytechnic Institute獲得了計算機工程學士學位,，此后一直在Cisco工作，最初是一名硬件工程師,，后來獲得了晉升,。

　　“從Silicon One的角度來看，我們開始像獨立的硅公司一樣運作,，” Chopra告訴The Next Platform,。“在此公告以及去年10月的公告中,，我們沒有宣布任何使用這些芯片的Cisco產(chǎn)品,。我們是思科內(nèi)部的獨立機構(gòu)，我們的章程是發(fā)展Silicon One和替代業(yè)務模型的業(yè)務,。

　　當我們與外部客戶進行討論時,，我們將進行一次標準的ROI討論，考察我們?yōu)槟橙朔招枰ㄙM多少精力,，以及我們將產(chǎn)生多少交易量和多少收入,。在此基礎上,，我們將決定是否執(zhí)行此操作,。”

　　尚不清楚可能會有多少hyperscalers,、云構(gòu)建者和開關OEM/ODM制造商使用或考慮使用Silicon One ASIC,。但是所有人都在談論它。從思科首席執(zhí)行官查克·羅賓斯（Chuck Robbins）幾周前的討論中可以看到,，思科付出了多年的努力來重新投入到超大規(guī)模生產(chǎn)者,，云計算構(gòu)建者以及其他方面。正如思科所稱的那樣,，“網(wǎng)絡級”服務提供商和電信運營商正在獲得回報,。Robbins表示，在前四個季度中,，對網(wǎng)絡縮放器的銷售額平均占服務提供商總銷售額的21％,，在2021年1月這一季度達到25％,。一些客戶購買原始的Silicon One ASIC，一些客戶購買整個Cisco 8000路由器,。

　　Silicon One架構(gòu)的秘訣在于其名稱,，體現(xiàn)在它具有一個單一的，統(tǒng)一的架構(gòu),，該架構(gòu)既涵蓋交換和路由,，又包含所有設備的所有功能，這與公司在使用Broadcom,、Intel,、Marvell或Nvidia的多種產(chǎn)品時必須應對的平衡方法不同。因為各個芯片系列的功能集并不總是相同的——對于Broadcom的“ Trident”和“ Tomahawk”交換芯片以及“ Jericho”路由器芯片,，即使軟件相似,，但他們有不同的定價方式。

　　Chopra解釋說：“ Silicon One的構(gòu)建方式與行業(yè)中的其他任何技術都根本不同,?！保皟?nèi)存結(jié)構(gòu)的工作方式,，處理引擎的工作方式使我們能夠做以前完全不可能的事情,。

　　因此，如果您查看市場上的其他芯片,，例如在路由市場中,，它們是由兩個流水線階段組成的，它們有兩個階段用于專用結(jié)構(gòu)接口,。我們擁有一個完全可擴展的架構(gòu),，其中可以包含許多可以隨技術節(jié)點線性擴展的切片。我們可以完全共享我們的所有內(nèi)存,，而不必復制內(nèi)存狀態(tài),。就構(gòu)建路由和交換芯片而言，這是一個非常根本的轉(zhuǎn)變,。

　　我們已經(jīng)奠定了基礎,，現(xiàn)在我們有了這樣的基礎結(jié)構(gòu)，我們對這些新的芯片之一所做的所有工作就是調(diào)整切片的數(shù)量,，調(diào)整各種tables的比例,，調(diào)整內(nèi)存，然后再制造它,。這就是為什么您看到這些設備如此之快的原因,。因為所有這些設備實際上在架構(gòu)上都是相同的。我們只是更改了切片的數(shù)量,。它們都運行相同的P4轉(zhuǎn)發(fā)代碼,，并且運行相同的SDK,。我們根據(jù)是要追隨網(wǎng)絡規(guī)模市場還是路由市場來調(diào)整一些規(guī)模。我們調(diào)整數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)的大小或添加外部緩沖區(qū),。但是,，這些功能在功能上都是相同的，因此,，如果您使用其中一個,，則可以立即使用其他任何一個。沒有必要進行再教育,。

　　相同的ASIC可以用于固定端口設備,，例如機架頂部常見的1U和2U交換機，分解的葉形/旋轉(zhuǎn)式機箱,，其中一些ASIC用作結(jié)構(gòu)元件,，有些用作線路線卡，或者在固定的設備中使用,。模塊化交換機,，它以硬編碼方式實現(xiàn)線卡上的ASIC與結(jié)構(gòu)上的ASIC之間的連接。

　　在上圖中,，于2019年12月推出的Q100芯片的總路由能力為10.8 Tb / sec,，聚焦的也是路由市場。2020年10月,，思科增加了三款新的路由芯片,，其中Q200的運行速度為12.8 Tb /秒，Q201的運行速度為6.4 Tb /秒,，Q202的運行速度為3.2 Tb /秒,。他們還增加了相同速度的交換芯片Q200L，Q201L和Q202L,，從而使Silicon One設備的總數(shù)增加到了七個,。

　　但是，思科做到了這一點,，Chopra并未表示,。與競爭對手相比，Silicon One芯片具有更高的性能和更低的功耗,。我們不知道思科將與哪些供應商的芯片進行比較，但是很有趣的是看到它們被貼上標簽,，并且也與思科的前幾代路由器芯片進行了比較,。無論如何，我們的想法是這些是代表性的比較：

　　使用Q200芯片的Cisco Silicon One設置可以在1U機箱中以400 Gb /秒的速度提供32個端口,，而其他兩個端口則需要2U或3U機箱,。并查看功耗：

　　Chopra表示,，Q200的390瓦熱封殼（thermal envelope）”非常保守“，在現(xiàn)場可能會低很多,，重要的是,，將比使用Q200的光收發(fā)器將鉤子拉入交換機的功率低。重要的是這個總數(shù)是開關ASIC功率加上光功率,。

　　與競爭產(chǎn)品相比,，思科產(chǎn)品在每個機架單位的端口密度上升且每個端口的功耗下降。這就可以使超級擴展程序和云構(gòu)建者以及電信公司和服務提供商中的同行充分理解,。

　　這使我們了解了今天添加的三個新芯片,。首先，有一個25.6 Tb / sec的交換機ASIC,，即G100,，它與Broadcom和Nvidia在總交換容量方面的能力相匹配。另外還有8 Tb / sec的路由ASIC,，Q211和8 Tb / sec交換ASIC,，即Q211L，許多歐洲的webscale公司已要求Cisco提供以匹配其設備中當前ASIC的總帶寬,。大概這將使他們能夠做一個盒子來替換盒子,，而不必重新構(gòu)造或重新布線他們的網(wǎng)絡。

　　綜上所述,，Chopra表示,，Silicon One在數(shù)據(jù)中心的交換和路由，服務提供商和Webscaler以及不同的外形尺寸都具有相當好的覆蓋范圍：

　　看到超擴展程序和云構(gòu)建器的功能將很有趣,。他們中的一些人擺脫了思科的支持已經(jīng)花了十年的時間?，F(xiàn)在，他們有機會將其軟件遷移到Cisco芯片,，并在整個數(shù)據(jù)中心以及整個數(shù)據(jù)中心范圍內(nèi)統(tǒng)一其ASIC,，或者至少使Cisco與Broadcom和其他新貴抗衡。