1.6T以太网来了,IP挑战如何破?

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2022-05-10 09:36

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随着5G网络、云计算和日益普及的物联网 (IoT)的发展,对带宽和网速提出了越来越高的要求。超计算器由于管理着海量数据中心,不仅推动了网速的提高,还极大的影响了以太网的发展。尽管当前以太网协议(互联网的数据连接主干网)的速度只有800G,但随着数据密集型应用场景的增加,1.6T以太网数据速率将很快成为行业标准。

这篇文章将深入地探讨我们对带宽的需求从何而来,以及如何满足这些需求。

带宽需求日益高涨


通过互联网看视频、听音乐、玩游戏、浏览社交媒体早日在大众生活中普及,新冠疫情又加速了数字媒体消费的趋势。在2021年2月针对大约2,000名美国消费者的数字媒体趋势调查中,Deloitte公司发现了一些有趣的事实,揭示了带宽至关重要的原因:

82%的受访者订阅了视频流服务,每位用户平均使用4种服务;

78%受访者称自己经常或偶尔玩游戏;

84%的受访者使用社交媒体;


媒体消费只是带宽驱动的生活场景之一,在复杂数据工作负载和大数据分析的驱动下,从医疗保健到金融、政府机构和制造业等各个行业对速度和容量的需求也在持续增长。在这些领域内,具有并行处理能力和人工智能算法的高性能计算 (HPC) 系统为多种应用提供了有价值的解决方案,如毒品发现、风险评估、犯罪预测,以及具有实时跟踪功能的自动化生产。

事实上,大量应用不断收集数据对高速低延迟计算提出了需求。网络速度每三年翻一番,在速度提高的同时,带宽成本降低,使得大量数据密集型应用更容易访问。Telegraphy指出,随着谷歌、Meta(前身为Facebook)、亚马逊和微软等公司推出的服务和产品,全球网络使用的国际带宽在2018年至2020年间增加了一倍多,超过2,000 Tbps。

灵活网络技术首选


以太网由于其灵活性已成为首选的网络技术,它的行业标准目前覆盖了高达400G的数据速率。去年4月,以太网技术联盟公布了面向800G以太网的800GBASE-R规范,其中引入了一种新的媒体访问控制 (MAC) 和物理编码子层 (PCS)。去年秋天,IEEE成立了一个小组,负责研究以太网的下一代传输速率(800G与1.6T都在名单上)。有些公司也已经开始探索1.6T以太网技术,预计到2022年我们可以看到1.6T以太网的原型。

在1.6T以太网技术的研究中,有几点需要注意。首先,要确保MAC、PCS和物理介质连接 (PMA)集成在一起时可以提供最佳的性能和延迟;其次,如果每个子层来自不同的供应商,可能会对互操作性产生影响;再次,1.6T以太网将会有多种配置。最初的16T设计将基于100G SerDes,PCS必须支持实现1.6T所需的16个通道。随着200G SerDes标准的演进,PCS将需要支持PAM4或PAM6 SerDes。

随着MAC的设计速度越来越快,数据路径也日益加宽,但是,从物理设计的角度来讲,这可能不适用于1.6T。另一个物理设计挑战涉及56TB交换机和大量IO,以及需要将50多个SerDes通道连接到PCS和MAC 进入交换机。尽管1.6T以太网的标准尚未确定,但显而易见,想要管理海量的数据并优化连接还需要一些工程方面的创造力。

网速的提高也给我们创造了探索光纤连接的机会,尤其是对于数据中心,光纤具有更快、更轻、更薄、成本更低的特点。

以太网IP,

高速环境下的重要角色


低延迟、高性能以太网IP可以支持带宽的不断增加,在高速以太网环境中扮演着与交换机、路由器、服务器和其他硬件同等重要的角色。例如,利用符合IEEE标准的新思科技以太网IP解决方案,可以帮助芯片设计工程师降低集成风险,加快上市速度,并专注于实现产品差异化。产品组合包括:

可配置的控制器和经过硅验证的112G PHY,速度可达400G/800G

验证IP,通过一套全面的协议、方法、验证和生产力加速功能,加快验证收敛

软件开发工具包


基于以太网的设计开发出后,必须经过验证。新思科技VC验证IP (VIP) 和ZeBu以太网解决方案可帮助加快验证收敛,提供一组全面的协议、方法、验证和生产力增强功能。VC VIP在原生SystemVerilog和UVM中实现,在所有模拟器上本地运行,能够以最小的工作量进行集成、配置和定制。此外,针对关键以太网特性和条款的源代码UNH-IOL测试套件使团队能够快速开始进行定制测试,并加速验证收敛。新思科技还提供以太网速度适配器和通用ICE接口,用于将仿真设计与目标硬件系统、测试设备和JTAG软件调试器连接。新思科技工程师持续参与标准制定以及以太网IP的开发,以满足最新标准要求。

我们生活中的许多领域都需要越来越大的带宽和越来越快的网速,因此,拥有能够满足这一需求的基础架构对成功至关重要。


今天是《半导体行业观察》为您分享的第3036内容,欢迎关注。

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