Компания Intel опубликовала итоги работы в IV квартале 2022 года, окончившемся 31 декабря и принёсшем ей значительные убытки. Выручка компании составила $14,04 млрд, что на 32 % ниже результата за аналогичный период предыдущего года, а также меньше прогноза аналитиков. Intel завершила квартал с чистыми убытками в размере $661 млн (GAAP), в то время как годом ранее её квартальная прибыль составила $4,62 млрд.

В IV квартале группа клиентских решений Intel Client Computing Group (CCG) принесла доход в размере $6,63 млрд, что на 36 % ниже результата IV квартала 2021 года. Как сообщает Intel, падение спроса на ПК в основном коснулось потребительского и образовательного рынков, и клиенты решили сократить запасы на складах. По данным Gartner, рынок ПК за отчётный период сократился сильнее, чем в любом другом квартале, с тех пор как компания начала проводить мониторинг отрасли в 1990-х годах.

Источник изображений: Intel

Группа Datacenter and AI Group (DCAI), которая отвечает за решения для ЦОД и платформы ИИ, принесло компании за квартал доход в размере $4,3 млрд, что на 33 % меньше прошлогоднего, но все же больше прогноза аналитиков. Intel объяснила результат давлением со стороны конкурентов и сокращением размера рынка. Как отметил ресурс The Register, несмотря на запуск в начале этого месяца чипов Xeon Sapphire Rapids (это первые новые CPU для ЦОД от Intel почти за два года), они только сейчас начали поступать к клиентам, включая Dell, Google Cloud, HPE, Lenovo, NVIDIA, Supermicro. То есть Intel вряд ли получит достаточно большую выручку от их реализации в этом квартале. Заодно компания решила не строить лабораторию по развитию решений для ЦОД. Всё это сыграет на руку AMD.

Группа Network and Edge Group (NEX), специализирующаяся на сетевых продуктах и периферийных вычислениях, тоже продемонстрировало признаки замедления спроса в IV квартале. Выручка группы снизилась на 1 % в годовом исчислении (до $2,1 млрд), что означает отход от тенденции к росту, о котором она сообщала в предыдущие кварталы. Впрочем, у группы в финансовом году отмечен рост дохода на 11 %. Тем не менее, компания решила фактически избавиться от бизнеса по производству коммутаторов, хотя всего несколько лет назад она инвестировала в это направление и купила Barefoot Networks. Intel сохранит поддержку текущих решений Tofino, но в дальнейшем сосредоточится на развитии IPU. При этом нельзя не отметить, что коммутаторы являлись важной частью будущей экосистемы IPU/DPU.

Положительным моментом для Intel в IV квартале 2022 года является то, что более мелкие подразделения компании показали рост. Выручка подразделения Accelerated Computing Systems and Graphics (AXG), занимающегося разработкой ускорителей, увеличило выручку на 1 % до $247 млн, а также сократило операционные убытки. Подразделение Mobileye, поставщик решений для автономного вождения, которое недавно провело IPO, принесло компании $565 млн, что больше прошлогоднего результата на 59 %. У подразделения Intel Foundry Services выручка в IV квартале выросла на 30 % до $319 млн. При этом компания без объявления закрыла программу Pathfinder for RISC-V. Кроме того, в 2022 году Intel отказалась от развития 3D XPoint/Optane.

Если говорить о результатах за год, то общая выручка Intel снизилась на 20 % (до $63,1 млрд), это привело к падению чистой прибыли на 60 % (до $8 млрд). В частности, выручка группы DCAI упала на 15 % (до $19,2 млрд), группа NEX принесла компании $8,9 млрд, что на 11 % меньше, чем в предыдущем году. Клиентская группа CCG сократила выручку в годовом исчислении на 23 % (до $31,7 млрд). Согласно прогнозу Intel, в I квартале 2023 года выручка будет примерно на 40 % ниже, чем в I квартале 2022 года, в пределах от $10 до $11,5 млрд. Валовая прибыль Intel будет находиться на уровне 39 %.

Существуют задачи, в которых главным мерилом производительности сети выступает не пропускная способность, а латентность; к таким, например, относится высокочастотный трейдинг. В погоне за неподатливыми наносекундами компания Arista Networks представила новые низколатентные коммутаторы 7130LBR-48S6QD и 7130B-32QD на базе технологий AMD Xilinx и Intel Tofino.

Источник: Arista Networks

Первая модель очень компактна, она занимает в высоту всего 1U, но при этом располагает 48 портами SFP+ и шестью портами QSFP-DD. Фактически& 7130LBR объединяет в себе низколатентный коммутатор L1+, но к нем подключен как классический кремний Broadcom Jericho 2, так и пара высокопроизводительных ПЛИС Xilinx Virtex UltraScale+ (VU9P-3). За точность отвечает тактовый генератор на базе термостабилизированного модуля OCXO. Джиттер практически отсутствует, а латентность во всех 96 линиях 10G не превышает 6 нс.

Arista 7130LBR и его архитектура. Источник: Arista Networks

Каждая из программируемых матриц имеет по 32 Гбайт памяти DDR4-2400 ECC, что позволяет запускать специализированные приложения, например, MetaMux и MetaWatch (низколатентная агрегация и прецизионные временные отметки). Программное обеспечение хранится на отдельном твердотельном накопителе объёмом 120 Гбайт, при этом, имеется ещё и вспомогательный управляющий x86-процессор Intel, обеспечивающий работу фирменной операционной системы EOS.

Arista 7130B: детерминированное время отклика 7 нс, платформа Intel Tofino. Источник: Arista Networks

Модель 7130B крупнее, она занимает в высоту уже 2U, все 32 10G-порта используют форм-фактор QSFP-DD, а в основе платформы лежит P4-программируемый кремний Intel Tofino. Совокупно этот коммутатор может обслуживать 256 портов с латентностью «хост-хост» в районе 7 нс. При этом 7130B использует конвейер, реализованный в серии 7170, с теми же возможностями, включающими инкапсуляцию, трансляцию адресов и балансировку нагрузки. Благодаря гибкости Tofino, дополнительный маршрутизатор не требуется. Здесь также имеется восьмиядерный процессор x86, отвечающий за работу EOS.

Архитектура Arista 7130B. Источник: Arista Networks

В вариантах платформы Arista 7130, оснащённых программируемыми матрицами Xilinx (в зависимости от моделей, от одной до трёх, в 7130LBR их две) обеспечивается наибольшая гибкость и универсальность — поддерживаются программные модули не только самой Arista, но и сторонних разработчиков программного обеспечения; доступна также полная кастомизация. Новинки позволяют одновременно добиться повышения плотности и гибкости L1-инфраструктуры, которую при желании можно дополнить L2/L3-функциями или же реализовать собственные сценарии обработки трафика.

Не обошлось и без модных облачных технологий. Новые коммутаторы поддерживают поддерживает фирменный стек Arista CloudVision, обеспечивающий удобное управление сетью, включая гибкую оркестрацию нагрузки, автоматизацию рабочих процессов, сбор телеметрии и многое другое. Обеспечена интеграция с программными решениями сторонних разработчиков, что упрощает внедрение сетей на базе Arista 7130 в уже существующую инфраструктуру. Подробности доступны на сайте Arista.

Осенью 2020 года Intel представила второе поколение сетевых процессоров Tofino, в котором были достигнуты скоростные показатели 12,8 Тбит/с и 6 млрд пакетов в секунду, а движок P4 сделал эти чипы действительно универсальными. Год спустя Intel анонсирует ещё более совершенные чипы Tofino. Процессоры для «умных» сетевых фабрик (IFP, Intelligent Fabric Processor), как их теперь называет Intel, Tofino 3 должны задать новую планку производительности и изменить подход к инфраструктуре ЦОД.

Свое видение сетевых архитектур Intel опубликовала в том же 2020 году — компания считает, что будущее лежит за «умными» сетевыми устройствами, программируемыми с помощью языка P4 и сочетающими в себе элементы традиционной электроники и фотоники. Уже тогда 16 оптических каналов обеспечивали работу четырёх портов класса 400G.

Новое поколение Tofino 3 подтверждает верность курса Intel: в третьем поколении линейную пропускную способность удалось повысить вдвое, с 12,8 до 25,6 Тбит/с, а скорость обработки трафика — с 6 до 10 млрд пакетов в секунду. Сердцем Tofino 3 являются 8 программируемых конвейеров, каждый из которых работает на частоте до 1,25 ГГц и обрабатывает по одному пакету за такт. Каждый из конвейеров может оперировать четырьмя 100G-подключениями или восемью 50G и располагает весьма приличным объёмом памяти SRAM и TCAM — 200 и 10,3 Мбит соответственно.

Возросли практически все параметры: если второе поколение Tofino имело буфер пакетов объёмом 64 Мбайт, то в третьем эта цифра уже может достигать 192 Мбайт, есть блоки SerDes 112G (PAM4), а шина PCIe 3.0 сменилась на более производительную PCIe 4.0. Более того, при необходимости объёмы буферов и таблиц могут быть значительно увеличены с помощью FPGA Intel Stratix, с которыми Tofino 3 умеет общаться напрямую.

В новой серии анонсировано четыре разных варианта кремния Tofino 3, отличающихся количеством конвейеров, конфигурацией блоков SerDes, объёмами буферов и количеством поддерживаемых портов. Но даже младший вариант превосходит Tofino 2 по многим параметрам, а старший, по мнению Intel, может претендовать на статус «самого продвинутого сетевого процессора современности» — единственный чип может обслуживать до 64 портов 400GbE или до 256 портов 100GbE (и ниже). Причём все — с глубокой телеметрией (In-band Network Telemetry) на лету без снижения производительности.

Платформа Intel Tofino опирается на P4 — это открытый язык, специально оптимизированный для программирования сетевых устройств, таких как коммутаторы и маршрутизаторы. В отличие от традиционных сетевых ASIC с жёстко заданной функциональностью, Intel Tofino позволяет адаптировать уже построенную сеть применительно к новым нуждам, например, оптимизировать её для систем машинного обучения. Для облегчения процесса разработки ПО для платформы Tofino Intel сопровождает её набором P4 Studio.

Унификация снизит расходы на развёртывание и поддержку таких ЦОД, интеллектуальная аналитика предотвратит возникновение проблем с сетью на самых ранних этапах, а поддержка доверенных доменов обеспечит высокий уровень безопасности. Новые IFP компания видит в качестве «цементирующего» звена в ЦОД ближайшего будущего, которое сможет связать в единое целое самые разные ресурсы: вычислители и ускорители любого типа, хранилища и пулы памяти, IPU/DPU/SmartNIC и коммутаторы.

C помощью анонсированного на днях набора разработки IPDK можно создать сквозные конвейеры с P4-обработкой трафика на всём пути его прохождения как для программных, так и для аппаратных решений. А поскольку набор является открытым, жёсткой привязки к решениям Intel нет. P4 весьма популярен, поэтому стоит ждать интеграции и с решениями других производителей.

О том, что Intel видит будущее любой сетевой инфраструктуры в фотонике, уже известно — компания рассказала об этом на мероприятии Intel Architecture Day. Модули с оптическими трансиверами планируется устанавливать в одной EMIB-упаковке с традиционной электроникой.

Планируется также максимально унифицировать топологию сетей, причём на всех уровнях, от межпроцессорных шин до глобальных каналов, соединяющих расположенные в разных местах ЦОД. Сердцем любой сети, разумеется, являются коммутаторы, Intel делает ставку на программируемые решения в рамках архитектуры Tofino2. О ней и пойдёт речь.

Если на Intel Architecture Day были даны лишь сведения общего характера о том, как компания видит сети будущего, то на Hot Chips 32 «синие» рассказали в деталях о новой архитектуре сетевых коммутаторов Tofino2. Этот проект развивался в рамках приобретения Intel активов компании Barefoot Networks, в своё время прославившейся в узких кругах выпуском полностью аппаратного, со своей ОС на борту, сетевого контроллера Killer NIC.

Эта компания занималась и разработкой высокоскоростных сетевых коммутаторов. Сейчас, когда с момента приобретения Barefoot Networks прошло чуть более года, Intel готова представить подробные результаты. Архитектура Tofino2 следует современным тенденциям и не является жёстко фиксированной — она относится к категории программируемых решений, что должно обеспечить существенную степень гибкости при создании сетей нового поколения.

И речь идёт не только о теории: Intel уже имеет на руках работоспособные системы на базе Tofino2. Как Intel, так и Barefoot пришли к идее программируемого коммутатора ранее, ещё до сделки. Надо сказать, что Tofino2 не является процессором в прямом значении термина; разумеется, эти чипы будут содержать блоки фиксированной логики. В частности, это касается блоков сериализации-десериализации (трансиверов, SerDes).

А вот уровень MAC и основной конвейер обработки у Tofino2 обещают быть программируемыми. За счёт этого Intel надеется уменьшить накладные расходы на масштабировании в новых коммутаторах. Добавление новых функций, по мнению разработчиков, должно обойтись в 20-30% прироста в площади кристалла и уровне энергопотребления, против десятикратного у вероятных аналогов, построенных исключительно на основе фиксированной логике.

Кроме того, за счёт такой программируемости архитектура Tofino позволяет обрабатывать пакеты любого сетевого протокола. Уже в первой 16-нм версии «кремния» Intel удалось добиться показателей производительности на уровне 6,5 Тбит/с за счёт реализации программируемой части на базе языка P4, который специально создан для сетевых устройств вроде коммутаторов и маршрутизаторов.

Это делает решения Tofino сравнимым по классу с чипами Broadcom Tomahawk и Trident, а в некоторых отношениях они превосходят их. Это относится как к производительности и более низкому уровню энергопотребления на порт, так и к более продвинутой системе телеметрии и удалённого управления.

Поколение Tofino2, о котором идёт речь, демонстрирует ещё более впечатляющие характеристики: 12,8 Тбит/с и 6 миллиардов пакетов в секунду. Оно использует модную сейчас мультичиповую компоновку (2,5D CoWoS, аналогична используемой в графических чипах) и производится с использованием 7-нм техпроцесса TSMC. В составе базовой части имеется четыре «ядра», каждое с производительностью 3,2 Тбит/с и единый буфер объёмом 64 Мбайт.

Также внутри реализовано 32 интерфейса MAC класса 400G; самый производительные аналогт имеют столько же. В отличие от соперников, блоки трансиверов (SerDes) у Tofino2 выполнены отдельными кристаллами-тайлами, каждый из которых содержит 64 канала 56G-PAM4. Контроллер PCI Express расположен в основном кристалле и он, увы, ограничен версией 3.0.

За счёт архитектуры VLIW Tofino2 очень быстро производит анализ пакетов и принимает решение об их дальнейшей «судьбе», для этого, помимо прочего, в составе чипа имеются и функции «машинного обучения» — процессор ведет метрики и статистику буферов ввода-вывода. Объёмистый и единый для всех «конвейеров» буфер пакетов используется для скоростного управления трафиком, задержка QoS не превышает 1,68 наносекунды для 64-байтного пакета.

Но, пожалуй, одним из самых главных новшеств в Tofino2 в сравнении с первым поколением программируемых коммутаторов Intel/Barefoot стало наличие установленных в единой упаковке с основным процессором оптических модулей ввода-вывода. Они соответствуют всем современным стандартам и способны обеспечивать работу на скорости 400 Гбит/с, актуальной на сегодня.

Другие разработчики кремния для высокоскоростных коммутаторов полагают, что фотоника такого уровня пока является «ранней пташкой» и будет востребована через одно-два поколения, но у Intel уже есть рабочая технология, которая успешно демонстрируется. И не только демонстрируется, но уже поставляется крупнейшим клиентам компании. Похоже, за программируемыми коммутаторами действительно лежит будущее.

Может быть, Tofino2 и несколько опережает своё время, но его архитектура является удобным и универсальным строительным блоком, позволяющим реализовывать владельцам поддержку новых функций малой кровью, а не заменой всех коммутаторов в ЦОД новые. Вопрос лишь в своевременном появлении нового программного обеспечения.

Компания Intel откладывала этот момент пять лет. Коммерческие поставки первых решений с интегрированными компонентами так называемой кремниевой фотоники должны были начаться в 2015 году. Но зрелый продукт компания показала только сейчас. Им стал первый в отрасли совмещенный оптический Ethernet-коммутатор с многокристальным сетевым микропроцессором с прямым оптическим входом.

Медные линии связи не могут позволить наращивать плотность каналов связи и понижать потребление интерфейсов. На это способна только оптика. И не просто оптика, а интегрированная в сетевые процессоры.

Жизненно важно убрать электрические цепи-посредники при передаче данных от оптического порта на панели коммутатора в процессор. Делает это новый интегрированный (совмещённый) чип программируемого Ethernet-коммутатора компании.

Совмещённое решение представляет собой многокристальную упаковку с сердцем в виде ASIC Barefoot Tofino 2. Это программируемый Ethernet-коммутатор, который разработала компания Barefoot Networks. Её компания Intel приобрела в прошлом году. На одной с коммутатором подложке расположено 8 «движков» Intel на базе кремниевой фотоники. Каждый из них способен работать с пропускной способностью до 1,6 Тбит/с.

Данные заводятся в «движок» в виде оптических сигналов по четырём 400-Гбит/с портам (400GBase-DR4). На выходе «движка» обычные электрические сигналы, которые уходят в SerDes-порты коммутатора. Тем самым коммутатор Barefoot Tofino 2 может обрабатывать данные со скоростью 12,8 Тбит/с. Возможности преобразователей SerDes коммутатора можно менять в сторону увеличения пропускной способности или в сторону экономии потребления и, соответственно, задавать диапазон возможностей коммутатора.

Следующее поколение коммутаторов Barefoot Tofino NG обещает увеличить скорость работы до 25,6 Тбит/с и даже свыше 51,2 Тбит/с. Вероятно, для этого в упаковке коммутатора могут быть размещены две ASIC.