AI数据中心网络：以102.4T以太网实现纵向、横向与跨域扩展

在AI数据中心中，如果网络架构跟不上GPU的扩张速度，那么投入数千块GPU很可能只是一种巨大的浪费。这就好比给一台现代笔记本电脑配上28k或56k的拨号调制解调器——吞吐量和延迟的瓶颈将主导一切。思科、博通和英伟达等厂商正在向51.2至102.4 Tbps级以太网交换芯片汇聚，这些芯片具备更深的缓冲能力、更丰富的遥测功能以及更优化的负载均衡策略，旨在保持GPU高利用率并缩短任务完成时间。

Dell'Oro Group研究副总裁萨梅赫·布杰尔本内表示："在AI数据中心中，网络正在成为集群效率的首要决定因素。一家公司可以在GPU上投入数十亿美元，但如果网络架构无法提供可预测的带宽和低延迟，他们买到的就不是AI超级计算机，而是一堆昂贵的闲置芯片。"

AI基础设施的三种扩展方式：纵向、横向与跨域

AI基础设施通常沿三个互补维度扩展。纵向扩展是指在单台服务器或机架中集成更多算力，通常借助高带宽节点内互联实现。横向扩展是指增加更多机架并整合其资源，以运行更大规模的模型或并发任务。跨域扩展则是通过光网络连接多个数据中心，使集群能够跨地区协同工作。每种扩展方式对网络提出了不同的要求，涵盖机架内延迟、广域缓冲以及遥测能力。

思科Silicon One芯片路线图与上市时间

为满足AI网络的需求，思科为其高端交换机和路由器开发了新一代Silicon One芯片。该系列芯片于2026年2月首次发布，思科随后在6月的Cisco Live大会上进一步明确了上市计划：作为Silicon One家族的新成员，相关设备预计将在年底前全面出货。

面向横向扩展的G300

思科将Silicon One G300定位于数据中心内部的横向扩展场景。思科Silicon One高级副总裁兼总经理尼克·库查雷夫斯基表示："思科Silicon One G300芯片专为横向扩展计算而设计，负责管理数据中心内GPU机架与其他设备之间的后端网络互联。"

G300系列提供大量高速通道，并着重强调拥塞规避与突发流量容忍能力。库查雷夫斯基说："由于拥塞可能随机发生，数据包会被即时重定向以避免延迟，从而让GPU能够完成更多工作。"

在该系列中，聚合带宽通过512条200 Gbps通道达到102.4 Tbps，芯片还集成了实时遥测、身份感知转发和流量可视化功能。在系统形态上，思科面向训练、推理和实时智能体工作负载的大规模集群环境。

库查雷夫斯基表示："网络让GPU能够像超级计算机一样协同工作。无论AI流量如何突发，我们都能从容应对。"

面向跨域扩展的P200

在跨域扩展方面，思科Silicon One P200专注于通过光网络实现数据中心间的互联。其目标是在序列化广域链路上维持高吞吐量传输，并通过深度缓冲将感知延迟降至最低。P200通过512条100 Gbps链路提供51.2 Tbps带宽，并搭配外置高带宽内存（HBM）以实现深度缓冲，同时具备面向运营商需求的流量管理功能。

库查雷夫斯基指出："搭载P200的思科9000系列允许光纤长时间接近满负荷运行，其深度缓冲机制能够有效应对拥塞。"

目前，部分客户已可提前获取P200系统。2026年第三季度，搭载P200的28.8 Tbps交换机将率先上市，51.2 Tbps机型则预计在年底前发布。

高密度交换机的液冷方案

AI级处理产生的热量已超出纯风冷的散热能力，因此思科顶级交换机引入了液冷设计。与GPU的散热方式类似，冷板被安装在芯片上并接入机架或数据中心的液冷系统。除G300和P200外，Nexus 9000及其他高端思科Silicon One交换机中的其他高热量组件同样采用了冷板散热。

库查雷夫斯基表示："不同客户有不同需求，因此我们提供多种交换机选择——有的完全液冷，有的部分液冷，还有的仅采用风冷。"

谁是首批买家：超大规模云厂商先行，企业客户随后跟进

大多数数据中心目前并不需要立即采购这些高端交换机，许多企业当前的AI工作负载也尚不足以支撑此类投入。布杰尔本内预计，超大规模云厂商以及新兴云服务商和主权AI云提供商将率先采用，随后这些技术将逐步渗透至更主流的应用场景。

"最新的芯片和服务器正在使网络成为首要设计决策，"布杰尔本内说，"企业不需要一夜之间全面更新，但必须停止将AI网络视为渐进式升级。对于认真部署GPU的场景，网络必须作为计算系统的一部分进行整体设计，而不是事后拼凑上去的附加组件。"

竞争格局：博通Tomahawk 6与英伟达Spectrum-6

思科并非这一赛道的唯一玩家。博通和英伟达也在追求类似的横向扩展与跨域扩展目标。

博通的Tomahawk 6面向用于训练和推理的横向及纵向扩展AI网络，提供512或1024通道及64端口配置，支持1.6T以太网交换与路由。与思科G300类似，它在单芯片上实现了高达102.4 Tbps的带宽，其负载均衡和拥塞管理机制旨在最大化网络利用率并缩短任务完成时间。

博通光系统部门副总裁兼总经理尼尔·马加利特在新闻稿中表示："通过提升链路稳定性和能效，我们正在实现更流畅、更具成本效益的AI模型训练。我们将这一平台设计为可扩展大型AI集群，并围绕光互联的三大核心目标展开：提升模型FLOPs利用率、减少任务中断、改善集群可靠性。"

英伟达的Spectrum-6是另一款102.4 Tbps以太网交换ASIC，专为加速AI和云工作负载而构建。作为英伟达Spectrum-X以太网平台的组成部分，它融合了实时预测性能功能，以应对突发流量并将抖动降至最低。

英伟达HPC与技术计算高级总监斯科特·舒尔茨在博客中写道："以太网最初主要为企业应用和用户、服务器与存储之间的南北向流量而设计，并非为超大规模AI的同步、集合通信模式所打造；Spectrum-X以太网改变了这一局面。它专为AI而生，将以太网转变为高性能横向扩展网络，确保每块GPU都能持续获得数据供给。"

网络芯片处于关键路径之上

数据中心设计规模迅速扩张，机架功率密度超过100千瓦已日趋普遍。下一个前沿是横向扩展与跨域扩展网络，以在机架和站点间维持高利用率。思科Silicon One G300面向数据中心内部的横向扩展网络，P200则针对数据中心间的互联链路。博通和英伟达也提供了同等级别的102.4 Tbps ASIC，目标相近。发展趋势已然明朗：网络芯片处于将大规模GPU集群转化为高效AI基础设施的关键路径之上。

Q&A

Q1：思科Silicon One G300芯片的主要功能是什么？

A：G300专为数据中心内部的横向扩展设计，负责管理GPU机架之间的后端网络互联。它通过512条200 Gbps通道实现102.4 Tbps聚合带宽，并集成实时遥测和流量可视化功能，能够即时重定向数据包以规避拥塞，从而保持GPU高效运转。

Q2：博通Tomahawk 6和英伟达Spectrum-6与思科G300有什么区别？

A：三款芯片均达到102.4 Tbps带宽级别，定位相近。博通Tomahawk 6支持512或1024通道，主打链路稳定性和能效，强调提升模型FLOPs利用率和集群可靠性。英伟达Spectrum-6则作为Spectrum-X平台的一部分，专注于实时预测性能和抖动控制，将以太网改造为专为AI集合通信优化的高性能网络。思科G300的差异化在于其与Cisco Silicon One生态系统的深度集成以及对智能体工作负载的支持。

Q3：企业用户现在需要升级到102.4T级别的AI网络交换机吗？

A：不一定需要立即升级。目前这类高端交换机的首批采购者主要是超大规模云厂商和新兴云服务商。对于大多数企业而言，当前的AI工作负载规模尚不足以支撑此类投入。但专家建议，企业应将网络作为GPU部署的整体设计要素统筹考虑，而非事后补充，以避免因网络瓶颈导致GPU算力闲置。