传统的以太网交换机通常优化的是最大吞吐量，但博通新推出的Tomahawk Ultra数据中心网络芯片则优先考虑超低延迟。

以太网因其易用性和提供合适性能的能力，主导了企业和规模扩展的工作负载。然而，在规模扩展网络方面，以太网依然面临着Infiniband的竞争。

博通的目标是通过推出一款名为Tomahawk Ultra的新数据中心网络芯片，提升以太网在规模扩展领域的能力。该芯片继2025年6月发布的Tomahawk 6之后面世。Tomahawk Ultra是Tomahawk系列的一个子集，专门针对高性能计算（HPC）和AI规模扩展应用进行优化。它与Tomahawk 5和6有许多相似之处，同时还提供了一些独特功能，如超低延迟、支持最小尺寸数据包和网络效率。

虽然Tomahawk 6聚焦于吞吐量，支持最高102.4 Tbps的带宽，但Tomahawk Ultra并非如此。Tomahawk Ultra的最大带宽为51.2 Tbps，然而其最大的优势在于超低延迟，交换机延迟仅为250纳秒，数据包性能可达到每秒77亿个数据包。

博通的Tomahawk交换机系列产品经理Pete Del Vecchio在接受Network World采访时表示：“我们的目标是通过标准以太网实现超越Infiniband的性能，具备所有对HPC至关重要的特性和指标。”

优化最小数据包延迟的架构

Tomahawk Ultra代表了传统以太网交换机设计理念的根本改变。传统的交换机优化的重点是整体吞吐量和缓冲能力，而Ultra则把延迟放在首位，在实现低于250纳秒的交换延迟的同时，仍然能够在最小64字节的数据包下维持完整的51.2 Tbps吞吐量。

最小数据包大小是HPC中的一个特别重要的领域，过去以太网交换机并未充分解决这一问题。Del Vecchio解释称，HPC应用使用不同的API模型，包括MPI（消息传递接口）和SHEM（对称层次存储），这些模型通常使用大量非常小的数据包。

对最小数据包大小的支持，使得这些数据包可以在满带宽下进行流式传输。这一能力对于科学计算和计算工作负载中的高效通信至关重要。对于规模扩展网络，尤其是GPU到交换机再到GPU的通信在单跳内完成时，这一功能尤为重要。

无损以太网获得‘Ultra’增强

Tomahawk Ultra的另一个优化领域是无损以太网。博通集成了两项首次在Ultra以太网联盟（UEC）1.0规范中定义的技术支持。

无损以太网支持通过以下两种方式启用：

●  链路层重试（LLR）：通过这种方式，芯片使用前向错误修正（FEC）自动检测传输错误，并请求重新传输。Del Vecchio解释称，当错误超出FEC的修正能力时，LLR在链路层会请求重新传输数据包，并进行重新发送。

●  基于信用的流量控制（CBFC）：CBFC可防止由于缓冲区溢出而导致的数据包丢失。如果接收端没有足够的空间接收数据包，交换机将向发送端发送暂停信号。Del Vecchio表示，待接收端有空间时，交换机会发出通知，允许发送一定数量的数据包。

网络内部集合（INC）减少网络操作

Tomahawk Ultra还通过一种被称为网络内部集合（INC）的方法，加速了整体的HPC和AI操作。

网络内部集合是多个计算单元（如GPU）需要共享并结合其计算结果的操作。例如，在“全加”操作中，计算不同问题部分的GPU需要通过网络平均其结果。使用Tomahawk Ultra后，GPU无需来回发送数据并分别进行计算，交换机本身的硬件可以减少操作次数。INC功能可以接收来自所有GPU的数据，直接在网络中执行计算操作（如平均），然后将最终结果传播回所有GPU。

这一方法的好处在于，“您已将一些计算卸载到网络上，”Del Vecchio解释道，“更重要的是，您大大减少了网络中数据传输所占用的带宽。”

Scale-Up Ethernet（SUE）规范与NV-Link竞争

更进一步，Tomahawk Ultra还将支持博通的Scale-Up Ethernet（SUE）规范，以优化整个应用到应用的路径。博通已在5月将完整的SUE规范贡献给开放计算项目（OCP），以使其成为一个开放的努力。

Scale-Up Ethernet是博通为帮助xPU（GPU/加速器）制造商优化其网络接口以实现高性能、低延迟通信而开发的框架。它为处理单元之间的高效以太网网络提供了指导。

Del Vecchio指出，SUE支持优化后的10字节头部，而不是标准的46字节头部，从而实现最小开销的数据传输。其目标是让以太网成为英伟达的NVLink等专有互联技术的可行、开放替代方案，提供更好的性能和更广泛的生态系统支持。

SUE努力成为UALink的替代方案。

“我们不知道UALink会有什么结果。目前市场上没有交换机，可能几年内也不会有生产，”Del Vecchio表示，“因此，今天的主要选择是使用以太网还是使用NVLink。”