博通 Jericho+Ramon 与 Tomahawk 技术架构与区别详解
博通的交换芯片有两条完全不同的技术路线:一条是为运营商路由而生的分布式多芯片架构(StrataDNX),一条是为云数据中心而生的单芯片高速交换(StrataXGS)。这一篇把两家的世代规格、系统架构、关键机制(cell 交换、VOQ、信用流控、深缓冲)以及 leaf、spine、Clos 等名词一次讲清。
一句话结论:Tomahawk 是”一颗芯片打天下”的高速交换机——单芯片、低时延、浅缓冲、每比特成本最低;Jericho + Ramon 是”多芯片分布式”的深缓冲路由器——大路由表、GB 级 HBM 缓冲、fabric 内天生无损,可扩展成一台数百 Tbps 的逻辑路由器。
文中数字的置信度标注:[官方] Broadcom 新闻稿/产品页;[媒体] 行业媒体报道;[第三方·低置信] 第三方整理站点,数字仅供参考。各厂商公布带宽的统计口径不完全一致,细节见「口径说明与未核实事项」一节。资料检索时间:2026-10-18。
01 两大家族速览
两条产品线同属博通,但基因不同:StrataDNX 源自 2009 年底收购的 Dune Networks(高端路由 fabric 技术),StrataXGS 则是博通自家的数据中心交换血统。理解它们的区别,先记住分工:**DNX 解决”路由规模与确定性”,XGS 解决”带宽密度与时延”**。
Jericho + Ramon(StrataDNX · Routing)
Jericho 是包处理器 / 流量管理器(FAP),负责查表、队列、QoS、安全;Ramon 是纯 fabric 交换单元(FE),只做 cell 级交叉交换。两者用专用 fabric 接口互连,拼成 DDC 分布式机框。
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 单芯片带宽 | 0.9T(Jericho+)→ 28.8T(Jericho3-AI) |
| 缓冲 | HBM 深缓冲,GB 级(最高 8GB/芯片) |
| 转发表 | 百万级路由,可外置 KBP 扩展 |
| 典型场景 | 运营商核心/边缘、DCI、AI 后端 fabric |
Tomahawk(StrataXGS · Datacenter Switching)
一颗 SoC 完成全部交换与路由,做成一台固定盒式交换机,部署在数据中心 leaf-spine 拓扑的每一层。每代带宽翻倍,是 hyperscaler(超大规模云厂商)的默认选择。
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 单芯片带宽 | 3.2T(TH1,2014)→ 102.4T(TH6,2025) |
| 缓冲 | 片上共享浅缓冲,MB 级(16MB → 约 165MB) |
| 转发表 | 较小(UFT 128K 起),面向数据中心规模 |
| 典型场景 | 云数据中心 ToR/Leaf/Spine、AI scale-out |
02 架构图:两种组网哲学
最核心的区别在拓扑层面:Tomahawk 是一颗芯片一台设备,多台设备用标准以太网(ECMP)组网;Jericho+Ramon 是多颗芯片一台设备——线卡芯片和 fabric 芯片被拆到不同白盒里,用线缆代替机框背板,对外是一台逻辑路由器。
flowchart TD
subgraph NCF["NCF(Network Cloud Fabric)— Ramon 芯片 · 只交换 cell,不做包处理"]
R1[Ramon FE<br/>cell crossbar]
R2[Ramon FE<br/>cell crossbar]
R3[Ramon FE<br/>cell crossbar]
end
subgraph NCP["NCP(Network Cloud Packet)— Jericho 芯片(FAP)"]
J1[Jericho FAP<br/>NCP 白盒 · 线卡<br/>VOQ · HBM 深缓冲]
J2[Jericho FAP<br/>NCP 白盒 · 线卡<br/>VOQ · HBM 深缓冲]
J3[Jericho FAP<br/>NCP 白盒 · 线卡<br/>VOQ · HBM 深缓冲]
J4[Jericho FAP<br/>NCP 白盒 · 线卡<br/>VOQ · HBM 深缓冲]
end
R1 --- J1
R1 --- J2
R1 --- J3
R1 --- J4
R2 --- J1
R2 --- J2
R2 --- J3
R2 --- J4
R3 --- J1
R3 --- J2
R3 --- J3
R3 --- J4
J1 --> N1[网络端口<br/>业务流量]
J2 --> N2[网络端口<br/>业务流量]
J3 --> N3[网络端口<br/>业务流量]
J4 --> N4[网络端口<br/>业务流量]
图 1 · DDC(分布式分解式机框):传统机框的”线卡 + fabric 卡 + 背板”被拆成 NCP / NCF 独立白盒 + 机架间线缆。Jericho 的前面板一半端口接业务(网络端口)、一半接 NCF(fabric 端口)。整个系统由 NCC 控制器统一管理,对外 = 一台逻辑路由器。
flowchart TD
subgraph Spine["Spine 层 — Tomahawk 单芯片交换机(只连 Leaf)"]
S1[Tomahawk<br/>51.2T · 共享浅缓冲]
S2[Tomahawk<br/>51.2T · 共享浅缓冲]
end
subgraph Leaf["Leaf / ToR 层 — Tomahawk 单芯片交换机"]
L1[Tomahawk<br/>一颗芯片 = 一台交换机]
L2[Tomahawk<br/>cut-through 低时延]
L3[Tomahawk<br/>PFC / ECN 无损以太网]
L4[Tomahawk<br/>RoCEv2 / RDMA]
end
S1 --- L1
S1 --- L2
S1 --- L3
S1 --- L4
S2 --- L1
S2 --- L2
S2 --- L3
S2 --- L4
L1 --> R1[服务器 / GPU 机架]
L2 --> R2[服务器 / GPU 机架]
L3 --> R3[服务器 / GPU 机架]
L4 --> R4[服务器 / GPU 机架]
图 2 · Tomahawk 的世界:每台交换机自成一体,扩展靠多台设备按 leaf-spine(Clos)组网,设备之间是标准以太网,没有专用 fabric 接口,也没有跨设备的统一调度。
flowchart LR
A[以太网包进入<br/>变长帧 · 查表<br/>Elastic Pipe 处理] --> B[入口 Jericho 切片<br/>切成定长 cell<br/>按出口进 VOQ 排队]
B --> C[Ramon fabric 喷洒<br/>cell 均匀分发到全部链路<br/>信用流控 · 无拥塞无丢包<br/>FE 只交换,不改包]
C --> D[出口 Jericho 重组<br/>cell → 包 · 整形<br/>层级 QoS 调度发出]
D --> E[出]
图 3 · cell 交换是 DNX 的灵魂:定长 cell 让 fabric 调度与包长解耦,喷洒(spraying)让每条 fabric 链路负载一致,信用(credit)让发送方永远不会压垮接收方。对比:Tomahawk 是整包 cut-through 转发——收到包头就开始转发,不切片、不重组,时延最低,但也没有跨端口的全局调度。
03 Jericho 家族(StrataDNX)
Jericho 是 FAP(Fabric Access Processor):既是线卡上的包处理器——查表、分类、policing、层级流量管理全在它身上——又握有通往 Ramon fabric 的专用接口。它为”路由”而生:转发表按互联网规模设计,缓冲按”吸收运营商网络突发”设计。
| 世代 | 型号 | 发布时间 | 带宽 | 工艺 | 端口速率 | 关键特性 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Jericho | BCM88650 | 2012-04 | 系统级 >100T* | 未公开 | 10/40/100G | 首款 StrataDNX SoC;单流 200Gbps L2–L4 处理;深缓冲流量管理 |
| Jericho+ | BCM88680 | 2015-03 | 900Gbps/芯片 | 28nm | 10/25/40/50/100G | 集成 fabric 接口;系统级 >100Tbps;单级 fabric 建 9000×100G 核心 |
| Jericho2 | BCM88850 / BCM88690 | 2018-03-06 | 10Tbps | 16nm | 100/200/400G | Elastic Pipe;HBM2 2.5D 封装深缓冲;208×50G PAM4 SerDes;最高 260 万 IPv4 路由 |
| Jericho2c+ ★ | BCM88800 | 2020-09-10 | 14.4Tbps | 7nm | 100/200/400G | 全端口线速 MACsec/IPsec;HBM 深缓冲;层级流量管理器;KBP 扩展;支持 SONiC |
| Jericho3 | BCM88830 | 未核实 | — | — | — | 标准路由版未能从公开渠道核实独立规格,见下方说明 |
| Jericho3-AI ★ | BCM88890 | 2023-04-18 | 28.8Tbps | 5nm | 200/400/800G | 为 AI 集群优化:完美负载均衡(喷洒)、端到端调度、32K GPU@800G、零影响故障切换 |
* 初代 Jericho 的 2012 年新闻稿只给系统级数字(配 FE1600 构建 >100Tbps、最高 4000 个 100GbE 端口的平台),未公布单芯片带宽。
Jericho · BCM88650(2012)— 配 FE1600(BCM88750)
- 2012 年 4 月 30 日发布,被称为”世界上最高密度的 100GbE 交换解决方案”,可构建超过 100Tbps、最高 4000 个 100GbE 端口的交换平台。
[官方] - 单芯片可对单条 200Gbps 流量做 L2–L4 线速处理(高级包分类 + 深缓冲流量管理),面向数据中心、运营商以太网和分组传送网。
[官方] - 技术源头:Broadcom 2009 年底收购的 Dune Networks 的高端交换 fabric 技术——DNX 的整套 cell/VOQ/信用机制都源于此。
[媒体 EE Times]
Jericho+ · BCM88680(2015)— 28nm · 配 BCM88770(FE3600)
- 单芯片处理 900Gbps 流量,最多 9 个 100G 全双工端口的 L2–L4 处理,集成深缓冲流量管理与 fabric 接口;是 Dune 可扩展交换产品线第七代。
[官方产品页] - 与 BCM88770 fabric element 搭配,可构建超过 100Tbps 的单级 fabric 核心/边缘交换机,或多机框互连的可扩展核心平台(最多 9000 个 100GbE 端口)。
[官方产品页]
Jericho2 · BCM88850 / BCM88690(2018)— 16nm · 配 FE9600
带宽 10 Tbps · SerDes 208×50G PAM4 · 端口 最高 36×400G · 路由表 260 万 IPv4 · 缓冲 HBM2 · 最高 8GB*
- 2018 年 3 月 6 日与 FE9600 同步发布;相对 Jericho+ 带宽 5 倍、每 Gb 功耗降低 70%。
[官方新闻稿] - 首款采用 2.5D 堆叠(HBM2) 的商用网络芯片,大规模片上缓冲;Elastic Pipe™ 可编程包处理管线,向特定客户提供 C++ 可编程工具。
[媒体 EE Times] - 支持 IPv4/IPv6、MPLS、Segment Routing——典型的运营商路由协议栈。
[媒体 TechTarget]
* 8GB 为第三方存档的官方 PR 口径(双 HBM 配置);另有媒体(Gazettabyte)称 Jericho2 为”4.8T 容量”,与官方 10Tbps 口径不同,见「口径说明」。
Jericho2c+ · BCM88800(2020)★ 当前运营商主力 — 7nm
带宽 14.4 Tbps · 构成 7.2T 网络 + 7.2T fabric · 接口 144×100G · 功耗 约 350W(前代 400W)*
- 2020 年 9 月 10 日宣布 sampling,14.4Tbps 路由能力,全网络端口线速集成安全(MACsec/IPsec)——加密不再需要外挂芯片。
[官方新闻稿] - 2 颗芯片即组成 36×400G 线卡(每芯片 18×400G)且集成安全;此前同样配置需要 2×Jericho2 + 19 颗专用 MAC 芯片 = 21 颗——占板面积、复杂度、功耗、成本全面下降。
[官方新闻稿] - 相对前代 3 倍路由性能、功耗减半;基于 HBM 的深包缓冲 + 运营商级 Hierarchical Traffic Manager(层级流量管理器,端到端 VOQ);通过外置 KBP 扩展转发表、计数器与 ACL 规模;支持 SONiC。
[官方新闻稿] - 与 Ramon 配套单机框吞吐超过 300Tbps;无缝兼容既有 Jericho2/Ramon 方案。采用方包括 Arista 7280R3 系列、Cisco NCS5500 线卡。
[官方新闻稿][媒体 SDxCentral] - 部署案例:AT&T 的核心/边缘网向 DDC 拓扑迁移采用 Jericho2,Jericho2c+ 用于进一步扩容并增加安全连接。
[官方新闻稿引 AT&T 表态]
* 功耗数字来自 Linley Group 分析(die shrink 后 400W → 350W,一部分预算用于加端口、一部分为净节能),经第三方转述。[第三方]
Jericho3(BCM88830)标准路由版 — 公开资料存疑:未能从公开渠道核实标准路由版 Jericho3(BCM88830)的独立发布时间、带宽、工艺与端口规格。已核实的关键事实是:行业媒体 Gazettabyte(2023-06-07)明确指出 Jericho3 世代的首款芯片是面向 AI 的 Jericho3-AI。白盒厂商语境中的”Jericho3 系统”通常也指 Jericho3-AI 芯片的系统。如需 BCM88830 详情,建议查 Broadcom 官方产品页或数据手册。
Jericho3-AI · BCM88890(2023)★ 重点 — 5nm TSMC · 配 Ramon3
带宽 28.8 Tbps · SerDes 共 304 个 · 下行 144×106G PAM4 · 上行 fabric 160 个 SerDes · 端口 18×800G / 36×400G / 72×200G
- 2023 年 4 月 18 日发布,28.8Tbps,5nm,数百亿晶体管;定位直接对标 NVIDIA InfiniBand 的 AI 集群后端网络。
[官方新闻稿] - AI 优化四要素:① 完美负载均衡——流量均匀喷洒到 fabric 全部链路;② 无拥塞操作——端到端流量调度、无流碰撞、无抖动;③ 超高基数——单集群 32,000 个 GPU @800Gbps;④ 零影响故障切换——sub-10ns 自动路径收敛,不影响作业完成时间。
[官方新闻稿] - Fabric 总带宽 26Pb/s(约 4 倍于前代),每 Gb 功耗降低 40%;官方称 NCCL 测试中作业完成时间比 InfiniBand 方案短约 10%。
[官方新闻稿] - 流量模型:28.8T 容量一半接机架内 GPU 的 NIC、一半接 fabric;14.4T 的 fabric 链路被当作一条巨大的逻辑管道,流量均匀”喷洒”出去,目的端 Jericho3-AI 再重组——GPU 对喷洒完全无感知,不存在 ECMP 哈希碰撞问题。
[媒体 Gazettabyte] - 接收端流控:应对 incast(多对一汇聚),流量在发送端排队,接收端按需调度每个发送端”每次发一点”;只有需要减速的 GPU 降速,不误伤相邻 GPU。
[媒体 Gazettabyte] - 包处理管线比核心/边缘路由版 Jericho 更简单(为 AI 场景降本降时延);SerDes 支持 4 米铜缆直连 GPU-ToR、支持 linear-drive 光模块(省 DSP、省功耗)。
[媒体 Gazettabyte]
04 Ramon 家族(Fabric Element)
Ramon 是 DNX 家族里”沉默的另一半”:一颗低功耗、高带宽、基于 cell 的交叉开关(crossbar)。它不查表、不改包、不做任何包处理,只负责把入口 Jericho 送来的 cell 以最快速度送到出口 Jericho。传统机框里它就是 fabric 卡,DDC 里它就是 NCF 白盒。
| 世代 | 型号 / 商品名 | 发布时间 | Fabric 带宽 | 配套 Jericho | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ramon | FE1600(BCM88750) | 2012-04 | 未公开 | Jericho | 与初代 Jericho 同步发布 |
| Ramon+ | FE3600(BCM88770) | 约 2016 | 未公开 | Jericho+ | Broadcom 官方 BCM88680 页面明确搭配 BCM88770 |
| Ramon2 | FE9600 | 2018-03-06 | 9.6Tbps | Jericho2 | 192×50G PAM4 SerDes;每 Gb 功耗比 FE3600 降 50%+ |
| Ramon3 | BCM88780 | Jericho3 世代 | 系统级 51.2T* | Jericho3 / Jericho3-AI | 单芯片规格未公开,见下方 |
Jericho 与 Ramon 如何互连
- 专用 fabric 接口(Fabric Interface, FI):Jericho 芯片上的 SerDes 分成两组——一组做网络端口,一组专连 Ramon。以 Jericho3-AI 为例:共 304 个 SerDes,144 个下行接网络,160 个上行接 Ramon3 fabric。
[媒体 The Next Platform] - 包切片(cell-slicing):包在入口 Jericho 被切成定长 cell,经 fabric 接口均匀喷洒(perfect load balancing)到所有 fabric 链路,Ramon 只做 cell 级交叉交换,目的 Jericho 重组。
[官方 PR 存档] - 基于信用的流控(credit-based flow control):FE 与 FAP 之间发送 cell 前必须持有对方授予的信用,从机制上保证 fabric 内部无拥塞、无丢包。
[官方 PR 存档] - 分工边界:StrataDNX = FAP + FE。Jericho(FAP)管包处理、层级流量管理、VOQ;Ramon(FE)只管 cell 交换。这是它和”一颗芯片全包”的 Tomahawk 最根本的架构差异。
[官方博客]
Ramon3 · BCM88780 — 系统级数据(白盒口径)
- 2024 年 10 月 DriveNets / Accton 发布的 AI 网络白盒 NCF-2(Accton AS9936-128D) 基于 Ramon-3,提供 128 个 800G fabric 端口;DriveNets 称该白盒为 51.2Tbps、高效 cell 交换、低功耗低时延。
[媒体 新闻稿 / DriveNets 博客] - 同期发布的 NCP-5(Accton ASA926-18XKE) 基于 Jericho3-AI:18×800G 网络端口 + 20×800G fabric 端口——一组真实的 NCP/NCF 搭配样本。
[媒体 新闻稿]
* Ramon3 单芯片规格(SerDes 数量、工艺)未公开;白盒”51.2Tbps / 128×800G”存在口径疑问(128×800G = 102.4T),见「口径说明」。
05 DDC 系统架构与关键机制
DDC(Distributed Disaggregated Chassis,分布式分解式机框)把传统纵向集成机框——同一厂商的硬件加软件、线卡插在背板上经 fabric 卡互连——彻底拆开:全部由标准白盒 + 线缆组成,对外仍表现为一台逻辑路由器。2019 年 AT&T 把 DDC 硬件规范贡献给 OCP,此后 Edgecore、Accton、Delta 等白盒厂商纷纷跟进,软件侧有商业 NOS 与 SONiC,用户可自由选择硬件与软件厂商。
| DDC 角色 | 白盒形态 | 芯片 | 对应传统机框部件 |
|---|---|---|---|
| NCP(Network Cloud Packet forwarder) | 1RU/2RU 白盒,1–2 颗 FAP | Jericho2 / Jericho2c+ | 线卡(Line Card) |
| NCF(Network Cloud Fabric) | 白盒 | Ramon 系列 | Fabric 卡 |
| NCC(Network Cloud Controller) | 控制器 | — | 主控 / 路由引擎 |
NCP 前面板分两组端口:网络端口(接业务/服务器)+ fabric 端口(接 NCF)。[官方博客] DriveNets 自 2016 年起基于 DNX(Ramon + Jericho2)构建 Network Cloud:从 2.4Tbps 单白盒扩展到数百 Tbps 的白盒集群,全部作为一台逻辑路由器、单一命令行管理;2023 年推出 AI Fabric(Jericho3-AI + Ramon3)。[媒体 DriveNets 博客]
六个关键机制
Clos Fabric 拓扑(multi-stage Clos):NCP(线卡)全连接到 NCF(fabric 卡),构成多级 Clos;规模不够就加级数。这是 DDC 的物理基础——机框背板被”拉长”成了机架间的线缆 fabric。用大量小芯片多级互连,实现任意规模的无阻塞交换。
Cell 交换(cell-based switching):包在入口 Jericho 被切成定长 cell,喷洒过 fabric,出口重组。定长使 fabric 的调度与包长彻底解耦:不管外面来的是 64 字节小包还是 9K 巨帧,fabric 内部永远是整齐划一的 cell 流,负载天然均衡,也不会被长包堵住。
VOQ 虚拟输出队列(Virtual Output Queue):入口 Jericho 为每个出口端口 × 每个优先级维护独立虚拟队列,从根上消除队头阻塞:去往拥塞出口的包,只堵在自己的 VOQ 里,绝不挡住去往空闲出口的包。Jericho2c+ 的层级流量管理器即基于端到端 VOQ。
基于信用的流控(credit-based flow control):发送 cell 前必须持有接收端授予的”信用”,接收端按自身缓冲能力发信用、收回信用。没有信用就不许发——从机制上保证 fabric 内部永不拥塞、永不丢包,比以太网 PFC 的”出事后暂停”精细得多。
HBM 深缓冲(deep buffer):Jericho2 起集成 HBM2(官方口径约为片上 SRAM 缓冲的 160 倍;第三方数据:双 HBM 配置最高 8GB 包存储)。GB 级缓冲用来吸收突发流量、支撑运营商级 QoS,以及在 AI 场景吸收 incast 汇聚冲击——这是 Tomahawk 的 MB 级片上缓冲做不到的。
AI Scheduled Fabric(Jericho3-AI + Ramon3):AI 场景的演进形态:Jericho3-AI 作 leaf、Ramon 作 spine,全部智能在 leaf。入口 leaf 建 VOQ 缓存并向接收端 leaf 请求发送信用,接收端就绪才放行——数据喷洒 + 信用调度 + 接收端流控 + 微秒级故障恢复,整网无拥塞、无流碰撞、无抖动,正面竞争 InfiniBand。
06 Tomahawk 家族(StrataXGS)
Tomahawk 的进化史简单粗暴:每代带宽翻倍。秘诀是 SerDes 速率与数量同步翻倍 + 工艺进步。它不追求大表和深缓冲,追求的是单位带宽的成本、功耗与时延——这正是云厂商数据中心的命脉。
flowchart LR
A[TH1<br/>3.2T] -->|翻倍| B[TH2<br/>6.4T] -->|翻倍| C[TH3<br/>12.8T] -->|翻倍| D[TH4<br/>25.6T] -->|翻倍| E[TH5<br/>51.2T] -->|翻倍| F[TH6<br/>102.4T]
Tomahawk 严格每代翻倍:3.2 → 6.4 → 12.8 → 25.6 → 51.2 → 102.4T。Jericho 单芯片带宽低于同期 Tomahawk——它的扩展性不在单芯片,而在 DDC 系统级(J2C+ 机框 >300T、J3-AI fabric 26Pb/s)。
| 世代 | 型号 | 发布时间 | 带宽 | 工艺 | SerDes | 典型端口配置 | 目标用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tomahawk 1 | BCM56960 | 2014-09-25 | 3.2Tbps | 28nm | 128×25G | 32×100G / 128×25G | 云数据中心 ToR/Leaf/Spine,25G/100G 升级 |
| Tomahawk 2 | BCM56970 | 2016-10-11 | 6.4Tbps | 16nm FF+ | 256×25G | 64×100G / 128×50G | 高密度 100G Spine/ToR |
| Tomahawk 3 | BCM56980 | 2017 年底 sampling | 12.8Tbps | 16nm | 256×50G PAM4 | 32×400G / 128×100G | 100G/400G 汇聚,RDMA/存储 |
| Tomahawk 4 | BCM56990 | 2019 年底 sampling | 25.6Tbps | 7nm | 512×50G PAM4 | 64×400G / 256×100G | 400G Spine,AI 集群 |
| Tomahawk 5 ★ | BCM78900 | 2022 发布 / 2023-03 量产 | 51.2Tbps | 5nm | 512×100G PAM4 | 64×800G / 256×200G | AI scale-out fabric,800G 时代 |
| Tomahawk 6 ★ | — | 2025-06 | 102.4Tbps | 3nm chiplet | 100G/200G | 512×200G | 百万 XPU 级 AI 集群 |
关于”Tomahawk 1+”:检索未发现 Broadcom 官方的独立 “Tomahawk+” 世代——BCM56960 系列内有容量变体,但不构成单独一代,故不设条目。
Tomahawk 1 · BCM56960(2014)— 28nm · 70 亿+晶体管
带宽 3.2 Tbps · 时延 亚 400ns 端口到端口 · 缓冲 16MB(4×4MB)* · 转发表 UFT 128K*
- 2014 年 9 月 25 日发布,128×25G SerDes;32×100G / 64×40-50G / 128×25G;Smart-Buffer;支持 RoCE/RoCEv2、BroadView 遥测、VXLAN/NVGRE/MPLS、OpenFlow 1.3。
[媒体 Converge Digest / LightReading] - 定位:把数据中心 ToR 从 10G、Spine 从 40G 升级到 25G/100G——25G 服务器接入时代的起点。
[媒体 LightReading]
* 缓冲与表项来自 Cisco 技术幻灯片(第三方整理)。[第三方]
Tomahawk 2 · BCM56970(2016)— 16nm FF+ TSMC
带宽 6.4 Tbps · SerDes 256×25G · 缓冲 42MB* · 转发表 UFT 256K*
- 2016 年 10 月 11 日发布,业界首颗 64 端口 100GE 交换芯片;带宽与资源容量(路由、包存储、FlexGS)相对 TH1 全面翻倍。
[官方新闻稿] - Dynamic Flow Distribution(大规模 L3/ECMP 负载分担)、增强 BroadView 遥测。
[官方新闻稿]
* 缓冲与表项来自 Cisco 技术幻灯片(第三方整理)。[第三方]
Tomahawk 3 · BCM56980(2018)— 16nm(与 TH2 同工艺)
带宽 12.8 Tbps · SerDes 256×50G PAM4 · 缓冲 约 64MB*
- 2017 年底 sampling、2018 年出货。与 TH2 采用相同 16FF+ 工艺,靠工程优化塞下 256 个 56G PAM4 SerDes 实现带宽翻倍——工艺不变、架构取胜的一代。
[媒体 EE Times] - 12.8Tbps 共享 buffer 架构,incast 吸收能力 3–5 倍;官方宣称功耗每 100Gbps 降低 40%、成本每 100Gbps 降低最高 75%(相对竞品)。
[官方新闻稿] - IP 路由转发表 >2 倍、ECMP 规模 2 倍、动态负载均衡、INT 带内遥测、大象流检测与重优先级;BroadView Gen 3。
[官方新闻稿] - 定位:hyperscale 数据中心高基数 100G/400G 部署、RDMA 存储负载。
* 缓冲数字来自第三方爱好者站点整理,置信度低。[第三方·低置信]
Tomahawk 4 · BCM56990(2020)— 7nm TSMC · 310 亿晶体管
带宽 25.6 Tbps · SerDes 512×50G PAM4 · 缓冲 约 113MB* · 遥测 4×1GHz ARM 核
- 2019 年底 sampling、2020 年出货;25.6Tbps 共享 buffer 架构,incast 吸收 5 倍。
[官方新闻稿] - 新型高级负载均衡机制(基本消除 hash polarization 哈希极化);IFA 2.0 带内遥测;4 颗 1GHz ARM 核做流式遥测。
[官方新闻稿] - 早期采用者:阿里云、谷歌云、微软、腾讯、Uber。
[媒体 Tom's Hardware]
* 缓冲数字来自第三方硬件整理站点,置信度低。[第三方·低置信]
Tomahawk 5 · BCM78900(2022)★ — 5nm 单芯片(monolithic)
带宽 51.2 Tbps · SerDes 512×100G PAM4 · 端口 64×800G · 缓冲 约 165MB* · 遥测 6×ARM 核
- 2022 年发布、2023 年 3 月量产出货;首颗 5nm 商用交换芯片,开启 800G 时代。
[官方新闻稿] - Cognitive Routing(认知路由) + 动态 flowlet 导向 + 端到端拥塞控制,专为 AI/ML 的大象流、低熵流量设计;51.2Tbps 共享 buffer 架构,官方宣称 RoCEv2 最低尾延迟。
[官方新闻稿] - 单遍 VxLAN 路由桥接;支持 Clos 与非 Clos 拓扑(torus、Dragonfly、Dragonfly+、Megafly);高精度 PTP/SyncE 时间同步。
[官方新闻稿] - 定位:统一数据中心基础设施 + AI/ML 训练集群 scale-out fabric。
* 缓冲数字来自白盒厂商(Micas)800G 交换机物料:165.2MB / 每 ITM 82.6MB,置信度低,但与代际趋势一致。[第三方·低置信]
Tomahawk 6(2025)★ — 3nm chiplet 架构
带宽 102.4 Tbps · SerDes 100G / 200G · 端口 512×200G · 光互连 支持 CPO 共封装光学
- 2025 年 6 月发布,带宽再翻倍至 102.4Tbps;首次采用 3nm chiplet(芯粒)架构;下一代 cognitive routing + 增强共享 buffer 架构。
[媒体 行业媒体] - 同时支持 AI 的 scale-out 与 scale-up 以太网拓扑,面向数十万乃至百万 XPU 的超大 AI fabric。
[媒体 行业媒体]
附带分支 — Tomahawk Ultra(2025 年 3 月):与 TH6 平行的分支而非 TH5 的后继:同为 51.2Tbps,但主打 250ns 超低延迟、每秒 760 亿+包处理,并引入 LLR(链路层重试)+ CBFC(基于信用的流控)实现零丢包,面向 HPC 与 AI scale-up——注意它借用的正是 DNX 家族的”信用流控”思想,两条产品线在 AI 时代开始互相借鉴。[媒体 FS 对比]
07 头对头对比与选型
把两家的差异压缩到一张表:左列是单芯片路线(Tomahawk),右列是分布式 fabric 路线(Jericho+Ramon)。没有谁全面胜出——它们是为两种完全不同的网络而优化的。
| 对比维度 | Tomahawk(StrataXGS · 单芯片) | Jericho + Ramon(StrataDNX · 分布式) |
|---|---|---|
| 架构 | 单颗 SoC 完成交换+路由,一台设备即一台交换机(固定盒式) | FAP(包处理)+ FE(cell 交换)多芯片;NCP/NCF 白盒组成 DDC,对外为一台逻辑路由器 |
| 单芯片带宽 | 3.2T(2014)→ 102.4T(2025),每代翻倍 | 0.9T(J+)→ 10T(J2)→ 14.4T(J2C+)→ 28.8T(J3-AI),单芯片低于同期 Tomahawk |
| 系统扩展 | 靠多台设备 Clos 组网扩展(标准以太网 ECMP) | DDC 天然可扩展:J2C++Ramon 单机框 >300Tbps;J3-AI+Ramon3 fabric 达 26Pb/s、32K GPU |
| 缓冲 | 片上共享浅缓冲:16MB(TH1)→ 42MB(TH2)→ 约 64MB(TH3)→ 约 113MB(TH4)→ 约 165MB(TH5) | 深缓冲:片上 SRAM + HBM2(GB 级,J2 双 HBM 最高 8GB/芯片),吸收突发、零丢包 |
| 转发表 | 较小:UFT 128K(TH1)/ 256K(TH2),面向数据中心路由规模 | 大:Jericho2 芯片级 260 万 IPv4 路由;可外置 KBP 扩展至互联网级全表 |
| 时延 | 超低:TH1 亚 400ns 端口延迟;Tomahawk Ultra 250ns;cut-through 风格 | 较高:cell 切片 + VOQ + 调度带来额外时延,但换来确定性与无损(J3-AI:无拥塞、无抖动) |
| 流控 / 无损 | 依赖 PFC/ECN + 端到端拥塞控制(TH5 cognitive routing);Ultra 引入 CBFC/LLR | fabric 内天生无损:cell + VOQ + 基于信用的流控;AI 场景端到端调度 |
| 典型用途 | 云数据中心 ToR/Leaf/Spine、AI scale-out fabric、高性能 DCI spine | 运营商核心/边缘路由、DCI、DDC 分布式机框、AI 后端 scheduled fabric |
| 功耗 | 每代每 Gb 功耗大幅下降(TH3 宣称相对竞品每 100G 降 40%);5nm/3nm 持续优化 | J2C+ 相对 J2 功耗减半(400W → 350W,Linley);但多芯片 + HBM 的系统总功耗高于同等带宽的 Tomahawk |
| 成本结构 | 单芯片 BOM 简单,每 100G 成本最低(TH3 宣称相对竞品降 75%)→ hyperscaler 最爱 | 多芯片(FAP+FE+HBM/KBP)BOM 复杂、单端口成本高;但省的是系统级成本:J2C+ 把 21 颗芯片的线卡压到 2 颗,DDC 用白盒替代昂贵纵向集成机框 |
选型逻辑
选 Tomahawk,当你需要……
- 带宽密度、时延、每比特成本优先;
- 路由表不大、流量以数据中心东西向为主;
- 云数据中心 ToR/Leaf/Spine、AI scale-out 集群。
选 Jericho+Ramon,当你需要……
- 互联网级全路由表、深缓冲吸收突发;
- 运营商级 QoS 与线速安全(MACsec/IPsec);
- 机框级扩展,或 AI 后端需要确定性无损 fabric;
- 运营商核心/边缘、DCI、DDC、AI backend。
一个正在发生的趋势:AI 集群让两条线正面相遇——Tomahawk 5/6 用 cognitive routing 和共享缓冲攻 AI scale-out,Jericho3-AI 用 scheduled fabric 攻 AI 后端;Tomahawk Ultra 又反过来引入信用流控。区别在缩小,但基因没变:**XGS 信”快”,DNX 信”稳”**。
08 术语详解
读交换芯片资料绕不开的词,按”组网拓扑 → fabric 机制 → 协议与场景”排列。每个词条都标注它在 Jericho/Tomahawk 语境中的具体位置。
Leaf(叶交换机 · 接入层)
Clos / leaf-spine 架构的接入层交换机:下行接服务器(或 GPU),上行接 Spine。名字来自树形比喻——leaf 是树的叶子,spine 是主干。Tomahawk 常用于 Leaf/ToR 角色;Jericho3-AI 在 AI scheduled fabric 中作 leaf,且”全部智能在 leaf”。
Spine(脊交换机 · 汇聚层)
汇聚层交换机,只连接 Leaf、不直接接服务器,为任意两台 Leaf 之间提供高速互连路径。Leaf 数量决定 spine 的端口密度需求——这正是 Tomahawk 高基数(radix)的用武之地。在 DNX 的 AI fabric 中,Ramon 扮演 spine 角色,但它交换的是 cell 而非整包。
ToR(Top of Rack · 架顶交换机)
安装在机柜顶部的接入交换机:本机柜的服务器用短跳线(铜缆/光纤)上行到 ToR,再由 ToR 连向 spine。ToR 通常就是 leaf 的物理形态。Jericho3-AI 的典型部署就是 GPU 机柜的 ToR——其 SerDes 支持 4 米铜缆直连机柜内 GPU。
Clos 网络(多级无阻塞交换网络)
由 Charles Clos 提出的多级交换结构:用大量小交换单元多级互连,拼出任意规模的无阻塞交换。数据中心的 leaf-spine 就是两级 Clos;DDC 里 NCP 全连 NCF 也是 Clos。特点是任意两点有多条等价路径——一条链路故障,还有别的路可走。
Fabric(交换网 / 交换矩阵)
广义指提供”任意端口到任意端口”互连的交换结构,可以是机框内部的背板,也可以是跨设备的互连平面。在 DDC 语境中特指由 Ramon(NCF)组成的交换平面;在 AI 语境中”fabric”又泛指整个集群互连网络(如”AI fabric”)。
ECMP(Equal-Cost Multi-Path · 等价多路径)
三层网络中,到达同一目的地有多条等价路径时,按流哈希(五元组 hash)把不同流分到不同路径上分担负载——标准以太网 Clos 的默认扩展方式。缺点:大象流哈希碰撞会把两条大流挤到同一条链路上造成不均与拥塞。Jericho3-AI 用”喷洒”替代 ECMP,正是为了根除这个问题。
Cell(信元 · 定长数据单元)
DNX fabric 内部传输的定长小数据单元。包在入口 Jericho 被切成 cell,喷洒过 fabric,出口重组。定长带来两个好处:fabric 调度与包长解耦(调度器只需数 cell,不用管包长),以及负载天然均衡。注意这与以太网帧、IP 包是完全不同层面的概念——cell 只存在于芯片之间的 fabric 内部。
VOQ(Virtual Output Queue · 虚拟输出队列)
在入口侧为每个出口端口(×每个优先级)维护独立队列的排队方式。解决的是队头阻塞(Head-of-Line Blocking):传统单一 FIFO 队列里,队头一个去拥塞出口的包会堵住后面所有包;VOQ 让每个出口各排各的队,互不影响。Jericho 的层级流量管理器基于端到端 VOQ;Jericho3-AI 的入口 leaf 为每个接收端建 VOQ。
DDC(Distributed Disaggregated Chassis · 分布式分解式机框)
把传统机框拆散重组的系统形态:线卡变 NCP 白盒、fabric 卡变 NCF 白盒、主控变 NCC,之间用标准线缆互连,对外仍是一台逻辑路由器。好处是硬件软件解耦(白盒 + 任意 NOS)、按需扩容、摆脱单厂商绑定。AT&T 2019 年向 OCP 贡献了 DDC 硬件规范。
Line Card / Fabric Card(线卡 / 网板)
线卡:提供业务端口、做包处理的板卡,DDC 中对应 NCP(Jericho)。Fabric 卡:只提供板卡间交换互连的板卡,DDC 中对应 NCF(Ramon)。传统机框里两者插在同一背板上;DDC 把背板换成了线缆,把板卡换成了独立白盒。
FAP / FE(Fabric Access Processor / Fabric Element)
FAP = Jericho:包处理 + 流量管理 + fabric 接入,是”有脑子”的芯片。FE = Ramon:纯 cell 交叉交换,是”只有手脚”的芯片。一个 DNX 系统里 FAP 决定功能上限(表项、QoS、安全),FE 决定 fabric 的规模上限(能拼多大的机框)。
Cut-through vs 存储转发
Cut-through(直通):收到包头(目的 MAC)就开始转发,时延极低(Tomahawk 亚微秒级),但无法做整包校验与复杂调度。Store-and-forward(存储转发):收完整包、校验后再转发,可靠但时延高。DNX 的 cell 交换是第三种形态——“切分后存储转发 + 全局调度”,以时延换无损与确定性。
PFC(Priority Flow Control · 802.1Qbb)
链路级暂停机制:接收端某个优先级队列快满时,发 PAUSE 帧让发送端停发该优先级的流量。是构建无损以太网、跑 RoCE 的基础机制。缺点是粒度粗(整条链路一个优先级一起停)、可能引发队头阻塞与死锁。DNX fabric 内部的信用流控比它精细得多——这也是 Ultra 一代 XGS 反过来学 DNX 的原因。
ECN(Explicit Congestion Notification · RFC 3168)
IP 头里的拥塞标记位:交换机队列拥塞时不丢包,而是打标记;接收端收到标记后回告发送端降速。ECN 把”拥塞”从事后丢包变成事前信号,是 RoCEv2 + DCQCN 等端到端拥塞控制的感知基础,Tomahawk 的拥塞控制与之配合工作。
RDMA / RoCE(远程直接内存访问 / 融合以太网 RDMA)
RDMA 允许一台机器直接读写另一台机器的内存,绕过双方 CPU 与操作系统内核,时延极低,是 AI 训练集群 GPU 间通信(集合通信)的刚需。RoCE(RoCEv2 基于 UDP/IP)是把 RDMA 跑在以太网上的协议。关键约束:RoCE 要求无损网络——丢包会导致重传与性能崩塌。因此 AI/存储网络要么用 PFC/ECN 把以太网”驯化”成无损(Tomahawk 路线,TH5 宣称 RoCEv2 最低尾延迟),要么用天生无损的 scheduled fabric(Jericho3-AI + Ramon3 路线)。这是两大家族在 AI 集群中正面竞争的技术焦点。
Incast(多对一汇聚)
多个发送端同时向同一个接收端发数据的流量模式(分布式存储、AI 参数同步的典型形态),会在接收端入口瞬间冲爆缓冲。考验交换机的就是这一项:Tomahawk 靠逐代变大的共享缓冲硬扛(TH3 宣称吸收能力 3–5 倍、TH4 达 5 倍);Jericho 靠 HBM 深缓冲 + 接收端流控从源头调度。
深缓冲 vs 浅缓冲
浅缓冲(Tomahawk):片上 SRAM、MB 级,包在芯片里停留时间短,时延低、时延抖动小,适合流量平稳的数据中心。深缓冲(Jericho):HBM、GB 级,能把突发流量”存下来慢慢发”,适合广域网/运营商网络的长肥管道与复杂 QoS。没有对错,只有场景——数据中心里缓冲太深反而会放大时延(bufferbloat)。
SerDes / PAM4
芯片对外带宽 = SerDes 数量 × 单通道速率。PAM4 用 4 个电平表示 2 bit,同样波特率下速率翻倍,是 50G 以上通道的标配:Jericho2 的 208×50G PAM4、TH5 的 512×100G PAM4 都是这么算出总带宽的。读规格表时先看 SerDes 阵列,带宽口径自然对得上。
KBP(Knowledge-Based Processor)
外挂在 Jericho 旁边的协处理芯片,用 TCAM 类存储扩展转发表、计数器与 ACL 的规模。片上表项再大也装不下互联网全表 + 运营商策略,KBP 让 DNX 系统把表规模”外置扩展”——这是路由场景特有的需求,数据中心交换机(Tomahawk)不需要这一挂。
Scale-out / Scale-up(横向 / 纵向扩展)
Scale-out:加更多节点(GPU 服务器)横向扩集群,节点间走以太网/InfiniBand——Tomahawk 5/6 和 Jericho3-AI 的主战场。Scale-up:让单个”超级节点”内的 GPU 互连更强(传统上是 NVLink 的领地)——Tomahawk Ultra(250ns、零丢包)瞄准的正是让以太网打进 scale-up。
DCI(Data Center Interconnect · 数据中心互连)
连接两个(或多个)数据中心的广域链路及设备。DCI 流量要过长距离光纤,需要深缓冲吸收抖动、MACsec 线速加密、电信级 QoS——全是 Jericho 的强项(Arista/Cisco 的 DCI 方案多用 Jericho2c+);Tomahawk 则常在 DCI 的 spine 侧出现。两家在这个场景是”搭配”多于”竞争”。
Chiplet / CPO(芯粒 / 共封装光学)
Chiplet:把大芯片拆成多颗小芯粒再封装到一起,绕开单 die 面积与良率极限——Tomahawk 6(3nm chiplet)与 Jericho2 的 2.5D HBM 堆叠都是这条路的不同形态。CPO(Co-Packaged Optics):把光引擎和交换芯片封在一起,缩短电互连距离、降功耗,TH6 已支持。
09 口径说明与未核实事项
交换芯片的营销数字口径历来不统一(单向/双向、网络侧与 fabric 侧是否合计、统计包长条件)。以下是本页引用数据时已知的口径差异与未能核实之处,引用数字时请连同这些保留意见一起看。
- Jericho3(BCM88830)标准路由版:未能从公开渠道核实其独立发布时间、带宽、工艺与端口规格。已核实的是 Jericho3 世代首款芯片为 Jericho3-AI(2023-04-18)。如需 BCM88830 详情,建议通过 Broadcom 官方产品页或数据手册确认。
- Jericho2 带宽口径:官方新闻稿为 10Tbps;Gazettabyte 称”4.8T + 8GB HBM”;第三方称 BCM88690 为 4.8Tbps 全双工(>284B 包)。可能为不同统计口径(单向/双向、包长条件),本页正文采用官方 10Tbps。
- Ramon3 单芯片规格:仅核实到系统级(Accton NCF-2 白盒:128×800G fabric 端口,DriveNets 称 51.2Tbps);单芯片 SerDes 数量、工艺、带宽未公开。”128×800G = 102.4T”与白盒标称 51.2Tbps 存在口径疑问(可能端口按 400G 计或为双芯片配置),未深究。
- Tomahawk 缓冲容量(TH3 约 64MB / TH4 约 113MB / TH5 约 165MB):来自第三方爱好者站点与白盒厂商物料,置信度低,仅反映代际趋势;官方未公开具体 MB 数。TH1/TH2 的 16MB/42MB 来自 Cisco 技术幻灯片。
- 早期 Jericho(BCM88650)单芯片带宽/工艺:2012 年新闻稿只给出系统级(>100Tbps、4000×100G),未核实单芯片带宽与工艺;Jericho+ 已确认为 28nm / 2015-03。
- **”Tomahawk 1+”**:无官方独立世代,不设条目。
- 本页范围限定 Jericho / Ramon / Tomahawk 主线,未覆盖 Jericho4(2025-08 发布)与 Qumran 系列(Jericho 的单芯片低端分支)。
10 来源
官方来源(新闻稿 / 产品页 / 博客)
- Jericho2 + FE9600 发布(2018-03-06):TelecomTV 转载
- Jericho2c+ sampling(2020-09-10):EIN Presswire 转载
- Jericho3-AI 发布(2023-04-18):HPCwire 转载
- BCM88680(Jericho+)产品页:broadcom.com
- DDC 官方博客:broadcom.com/blog
- Jericho2 官方 PR 存档(cell / credit / VOQ):UCSC 存档 PDF
- Jericho(BCM88650)发布(2012-04-30):EDN 转载
- Tomahawk 2 发布(2016-10-11):GlobeNewswire 转载
- Tomahawk 3 发布:TelecomTV 转载
- Tomahawk 4 发布:researchpool 转载
- Tomahawk 5 发布:Nasdaq 转载
行业媒体
- EE Times(Jericho2 / HBM2 / 2.5D;Jericho+ 28nm):报道一、报道二;TH2/TH3 同为 16FF+:报道
- Gazettabyte(Jericho3-AI 深度):gazettabyte.com
- The Next Platform(Jericho3-AI 304 SerDes;TH5 5nm):nextplatform.com
- Packet Pushers(scheduled fabric / credit / VOQ):packetpushers.net
- ServeTheHome(Jericho3-AI 规格 / TH3 / TH4):Jericho3-AI、Tomahawk 3
- SDxCentral(Jericho2c+):sdxcentral.com
- TechTarget(Jericho2 260 万路由):techtarget.com
- LightReading / Converge Digest(Tomahawk 1 发布):lightreading.com、convergedigest.com
- DriveNets(DDC / Network Cloud;Ramon3 白盒):愿景、AI 网络、白盒发布(经 Nasdaq):nasdaq.com
- TechInsights(TH5 5nm / 2023-03 量产):techinsights.com
- techstrong.it(TH6 2025-06 / 102.4T):techstrong.it;TrendForce(TH6 3nm chiplet / CPO):trendforce.com
- FS(TH5 / TH6 / Ultra 对比):fs.com
第三方整理(低置信度,仅用于缓冲 / 配套细节)
- 53bits 硬件总览:53bits.co.uk
- UCSC 存档(Jericho2c+ Linley 分析):people.ucsc.edu
- Cisco Tomahawk 1/2 幻灯片:slidetodoc.com
- Micas TH5 交换机物料:vmblog.com
资料来源:Broadcom 官方新闻稿/产品页/博客与行业媒体公开报道,检索于 2026-10-18。各厂商公布数字的统计口径不完全一致,请结合「口径说明与未核实事项」一节阅读;标注”低置信”的数字仅供参考。