网络交换芯片在大数据时代很受欢迎。
在本世纪的第二十年，人类社会正式进入了大数据时代。在大数据时代，人类社会有无数的设备（手机、计算机、智能可穿戴设备）生成数据，这些数据通过网络不断地进入数据中心，就像溪流进入海洋一样。在数据中心，这些大量的数据通过网络交换芯片（network chips）在服务器之间流动。如果大数据时代的数据中心是社会大脑，那么网络交换芯片就像大脑中的血管，支持大脑的运作。
网络交换芯片的主要指标是吞吐率，以支持数据流畅。今天，为了支持高速以太网(10-40 Gb／s），主流网络交换芯片的吞吐率至少达到1Tb／s，一些更高端的芯片甚至可以实现3-6 Tb／s。网络交换芯片支持的吞吐率越大，以太网端口就越多。
目前，中高端网络交换芯片的主人无疑是博通，从宽带芯片开始。Linley Group2015年高速以太网(10-40 Gb／s）芯片市场总量约6.9亿美元，博通占据了惊人的94美元.5%的份额。去年下半年，博通推出Tomahawk II该网络交换芯片支持64路100 Gb／s超高速以太网总吞吐量可达6.4 Tb／s，它无疑占据了技术的制高点。
然而，随着数据中心越来越受欢迎和重要，越来越多的网络交换芯片公司加入了该团队。上周在加州举行Open Compute Project展会上，一家名叫Nephos展示与博通的公司Tomahawk II同样具有6.4 TB／s网络交换芯片组。Nephos是希腊语云的意思，可见Nephos自成立以来，它一直朝着云计算中心的市场发展。
虽然以前低调，但Nephos其实际控制人是联发科。2012年，联发科成立了数据中心部门，并于2016年独立成立Nephos。目前Nephos有130名员工经过A轮融资估值3亿美元，联发科股份75%。Nephos这个6的团队正在发布.4 Tb／s在网络交换芯片之前，它已经积累了多年。去年发布的1 Tb／s中国的一个数据中心已经运行了带宽网络交换芯片。
除联发科外， Nephos还得到了台积电的技术支持。台积电的InFo封装技术在Nephos超高速网络交换芯片起着巨大的作用。InFO包装技术可以在硅载片上集成多个芯片，实现硅载片上的高密度互联线，实现芯片间超高带宽、低延迟、高质量的数据传输。
以前，台积电InFO该技术已应用于苹果的处理器Nephos则利用InFO吞吐量为3.2 Tb／s芯片集成在硅载片上，以较低的成本实现6.4 Tb／s超高吞吐量网络交换芯片组。Nephos在高性能网络交换芯片的竞争中，利用母公司联发科的关系，也可以获得台积电的先进工艺产能，这也是一个重要优势。
除了Nephos之外，Marvell，Mellanox，Cavium，Barefoot其他制造商也在积极推出产品来抢占市场。除了芯片制造商，数据中心也不愿意看到博通在网络交换芯片市场的寡头垄断。目前，博通网络交换芯片的报价为每100 Gb/s网络端口60美元，也就是说每一块Tomahawk II芯片(64路100 Gb／s端口）要卖4000美元！不过，在数据中心和其他竞争厂商的合力下，到2020年预计每个网络端口的报价会下降到36美元。
在网络交换芯片的竞争厂商中，Barefoot这无疑是另一家吸引了许多人关注的初创企业。Barefoot突破在于使用软件定义的网络协议。在传统的网络交换芯片（如博通产品）中，芯片只能处理一个网络协议，因此如果网络协议在短时间内更新，则必须使用新的相应的网络交换芯片。针对这个问题，Barefoot软件定义网络已经推出（software-defined network），因此Barefoot的网络交换芯片可以使用软件编程的方式修改芯片支持的网络协议，从而一块芯片就可以支持多种网络协议。而且在网络协议改变时，理论上不需要换新的芯片就可以支持新的网络协议。为了实现软件编程，Barefoot还开发了一种描述网络协议的语言（P4)用于编程自己的芯片来实现各种网络协议。
Barefoot互联网巨头肯定了这种软件定义网络协议的架构。Facebook互联网公司正在寻找可定制和快速迭代的网络协议。显然，如果使用传统的网络协议，这种网络协议ASIC无法实现可定制，因为没有芯片制造商会为互联网公司定制芯片，即使有更多的钱为互联网公司设计和制造芯片，也不可能快速迭代，因为芯片的设计和上市周期可以达到一年半到一年半，无法跟上网络协议迭代的进展。但现在有了Barefoot网络交换芯片的软件定义，一切都可以成为现实。
不过，Barefoot软件定义网络是否可以大规模应用还需要时间来测试。目前，大多数数据中心的实际网络协议都是标准协议，因此博通的网络交换芯片已经足够使用。Barefoot定义网络的激进软件，Nephos使用一种折衷的方法，即所有芯片都可以使用相同的驱动和开发软件，换句话说，即使升级网络在支持软件和应用程序开发后使用更先进Nephos以前开发的驱动程序和软件应用程序也不需要修改芯片。
除了Barefoot此外，其他互联网巨头的行动也值得注意，即微软和亚马逊将其引入自己的数据中心FPGA。这些FPGA除了加速深度学习和图像处理外，还可以处理网络协议，因此也可以实现类似的Barefoot新网络协议的功能与快速配置兼容。FPGA的问题在于SerDes，通常的FPGA芯片不会大规模集成高速SerDes，然而高速SerDes它确实是网络交换芯片的关键之一。例如，在博通Tomahawk II在25 芯片上集成了256个操作Gb／s的高速SerDes，这在FPGA芯片上不太可能看到。FPGA目前不太可能替代网络交换芯片，但可以作为固定功能网络交换芯片的补充。
令人欣慰的是，中国公司也在网络交换芯片的竞争中占有一席之地。获得国家集成电路产业基金领先投资3.战略投资1亿元的盛科网络推出了累计带宽1.2 Tb／s虽然芯片离博通还有很长的路要走，但它们在市场上已经有了自己的地位。随着中国互联网和数据中心的发展，我相信国内的网络交换芯片也会发展得越来越快。除了处理超高交换带宽的交换芯片外，与电缆接口的前端芯片也非常重要。前端芯片决定了接收信号的质量，部分芯片决定了最高可实现带宽。在这方面，上海的初创公司PhotonIC该公司的产品处于全国乃至世界领先地位，主要针对超高速光纤通信SerDes。
另一方面，为了实现超高带宽，网络芯片必须使用最先进的工艺，因此要实现网络交换芯片全国产化，中国的半导体Fab也需要努力。