升級技術警報解除　超高速乙太網路再衝刺

10Gbit/s乙太網路的誕生，突顯系統業者及企業用戶對頻寬的需求，雖然10Gbit/s標榜高頻寬、長距離等傳輸特性，但礙於晶片開發時從10/100Mbit/s欲升級至超高速乙太網路(Gigabit Ethernet, GbE)時，實體(PHY)層技術將是一大瓶頸，導致市場遲遲未出現蓬勃發展。  

目前發展超高速乙太網路的晶片業者，主要以1GbE與10GbE的晶片為主，而各晶片商也分別以不同的晶片特性投入市場，雖然實體層一直是超高速乙太網路進行升級時的絆腳石，不過Vitesse與Solarflare都已推出GbE實體層晶片方案，其中Vitesse發展出應用於光纖網路的10GbE晶片，而Solarflare於2007年推出應用於銅纜線的10GbE晶片，更已支援10GBASE-T規格；其他業者也都相繼發展出具差異化特性的GbE晶片方案，顯示出超高速乙太網路市場逐漸成形。  

PHY門檻高 不利10GbE晶片發展  

圖1　Vitesse台灣區總經理胡奎旭表示，光纖應用將是下世代最主要的網路傳輸媒介。

雖然超高速乙太網路晶片為大勢所趨，不過目前發展10GbE晶片的業者卻面臨許多問題，首先是晶片分為媒體存取控制(MAC)層與實體層兩大部分，另外在晶片的應用媒介又分為光纖與銅纜線，加上晶片升級也會面臨技術門檻，其中又以PHY技術在升級時讓許多業者踢到鐵板，使得目前已發展支援10GbE之晶片業者少之又少。  

為何PHY技術成為超高速乙太網路最令人傷腦筋的地方，可從10GbE晶片MAC與PHY的特性進行討論，就目前發展超高速乙太網路的晶片業者而言，從MAC角度切入最簡單且技術門檻最低，這是由於MAC為數位架構，研發工程師在設計時僅須針對單一的數位訊號進行設計，因此通訊產品晶片業者都有能力發展MAC的超高速乙太網路晶片。但PHY為類比、數位混合訊號的處理，因此晶片在設計時須同時處理類比、數位兩種訊號；類比技術原本就是所有晶片設計時的一大工程，Vitesse台灣區總經理胡奎旭(圖1)表示，乙太網路實體層晶片從10/100Mbit/s升級到1Gbit/s時從晶片設計到製程都須進行大幅度修改，不但延後了晶片上市時間，其開發過程將耗費大量人力與資源，成為很多業者最後就停留於10/100M bit/s，而無法向上升級。  

圖2　英特爾亞太區嵌入式產品事業群產品行銷經理孫嘉鴻表示，10GbE發展應朝支援遠距離前進，才有可能與1GbE市場形成區隔。

此外，從應用媒介的角度出發，英特爾亞太區嵌入式產品事業群產品行銷經理孫嘉鴻(圖2)表示，10GbE的應用主要分為在銅纜線與光纖，以銅纜線為例，目前可支援大約20～30公尺的距離，不過10GbE晶片在銅纜線的應用以發展10GBASE-T規格為趨勢，也就是10GbE未來在CAT 61的銅纜線上可支援到100公尺的距離，不過，由於10GBASE-T規格為目前晶片開發時非常困難的技術，因此導致10GbE應用市場一直未出現大幅度的上升。  

雖然PHY為超高速乙太網路晶片最大的技術瓶頸，且研發出超高速乙太網路PHY晶片業者尚屬少數，但不代表超高速乙太網路晶片就單單只有MAC與PHY兩種選擇性，目前以MAC架構的晶片業者也推出1Gbit/s的MAC搭配10/100Mbit/s的PHY架構的乙太網路晶片，或者是10Gbit/s的MAC搭配1Gbit/s的PHY架構的乙太網路晶片。  

突破PHY技術僵局 晶片業者顯身手  

雖然PHY技術為發展10GbE晶片的艱鉅任務，但反觀若能具備高難度技術，產品推出後也將具備高度差異，因此已有相關業者直攻PHY技術，試圖發展出比競爭者更具優勢的晶片方案。  

自2002年才進入超高速乙太網路晶片發展的Vitesse，除了所有超高速乙太網路晶片都已具備實體層技術外，且晶片的應用媒介都已進入光纖介面，胡奎旭表示，當初發展超高速乙太網路晶片時就發現最大的技術門檻在於PHY，因此研發過程都將重點鎖定於此。目前的10GbE晶片，除了是業界第一顆具PHY技術並應用於光纖媒介的晶片，其功耗相較於競爭者可減少約80%。  

由於10GbE的應用媒介分為光纖與銅纜線兩大領域，為何選擇以光纖作為市場切入點，胡奎旭指出，Vitesse在乙太網路市場為後起之秀，因此須瞄準市場上競爭者無法達成的技術與目標，才能在市場上找到利基點。應用於光纖的10GbE晶片，最遠的傳輸距離最遠可達100公尺，加上具備低功耗傳輸的優勢，可透過PHY技術提供最佳的類比與數位訊號轉換。  

目前Vitesse的GbE晶片，依市場需求分為傻瓜(Dumb)與智慧(Smart)兩種模式，傻瓜模式為目前市面上交換器(Switch)主要使用的晶片，適用於中小企業的網路升級；至於高階晶片內含了一顆微型處理器(MCU)，透過MCU，客戶將能進行網管設定，晶片除了可以控制傳輸流量，還能達到更多元化的功能。而整合MCU的優勢在於能有效節省平台的設計空間與成本，加上晶片商在設計晶片時須提供最高的附加價值與功能，因此未來整合型晶片將是各晶片業者的發展重點。目前的晶片主要以供應網路交換器產品為主，包含友訊(D-Link)、Linksys、3Com等知名大廠都已長期密切合作，約占交換器市場七成以上市占率，為保持一定的市場競爭力，下一步將積極導入路由器(Router)市場，預計2008年路由器產品將出現大幅上升。  

圖3　Solarflare行銷副總裁Bruce Tolley表示，目前推出的10GBASE-T規格晶片已採用90奈米製程，未來將朝65奈米製程邁進。

不同於Vitesse以光纖網路10GbE晶片為應用，Solarflare於2007年推出的10GbE實體層晶片，以銅纜線的應用切入10GbE晶片市場。Solarflare行銷副總裁Bruce Tolley(圖3)表示，目前主推的10GBASE-T實體層晶片為業界創舉，晶片具備了高效能的訊號處理模式，能夠簡易處理類比與數位訊號間的轉換；此外，藉由實體層技術將能有效降低晶片功耗，使晶片在傳輸執行下僅需2瓦之功耗。  

面對許多討論指出光纖極可能成為下一代乙太網路傳輸的主要架構，相形之下，Solarflare發展銅纜線應用並不符乙太網路發展趨勢，對此Tolley並不認同，他強調，由於使用銅纜線的成本比光纖便宜兩倍以上，有明顯的價格優勢，加上傳輸距離與晶片功耗也與光纖相差無幾，因此短時間內光纖應用無法普及，而客戶基於成本考量下，銅纜線在市場仍保有一定的地位。  

不論是透過光纖還是銅纜線傳輸，10GbE晶片能處理的傳輸效能與功耗仍是晶片商最主要的考量點，加上10GbE的未來趨勢為支援長距離的資料傳輸，要透過光纖或者10GBASE-T規格進行傳輸，都必須支援至少100公尺的長距離，因此不論是應用在光纖或銅纜線介面，10GbE的發展之路已露曙光。  

MAC晶片強調核心處理  

有鑑於已有業者推出困難度高的10GbE實體層晶片，因此專注發展MAC技術10GbE晶片的英特爾，則將焦點瞄準在網路傳輸時流量處理能力與管理功效。英特爾亞太區嵌入式產品事業群產品行銷經理孫嘉鴻表示，雖然已有業者發展出10GBASE-T規格的乙太網路晶片，不過10GBASE-T主要的應用傾向於資料中心(Data Center)為主，因此目前在市場上的應用尚屬少數族群；由於英特爾在伺服器、網路卡的設計與製造已長達25年，因此了解市場上需要何種等級的晶片。  

目前英特爾的10GbE晶片發展已進入第二代，主要針對多核心的中央處理器(CPU)運作效能進行設計，能提供十六個虛擬化作業系統(OS)的處理效能，執行網管與資料流量處理。提供虛擬化作業系統的構想來自於資料於傳輸時，作業系統的切換將導致傳輸速度變慢，這是乙太網路控制晶片令人詬病的地方，而提供十六個虛擬化作業系統的10GbE晶片，將能有效解決網路作業系統切換的問題，當資料進入晶片時，內部將偵測資料所需的作業系統並馬上形成支援，節省系統切換的時間與麻煩，大幅降低網路流量因作業系統切換而變慢的問題。  

擁抱40GbE/100GbE 業者反應兩極  

日前IEEE宣布，預計於2008年開始進行40Gbit/s與100Gbit/s乙太網路標準的撰寫，面對超高速乙太網路正要在市場起飛，且企業領域也還在轉往10GbE的路程中，不斷擁抱高速的乙太網路是否有必要升級到40Gbit/s與100Gbit/s如此的高頻寬規格，相關業者的反應不一。  

亞信電子市場處協理王暑衛認為，由於全球在網路市場的應用，將逐漸導向光纖、光通訊的領域，藉由Web2.0推出後，與網路有關終端應用都希望能分一杯羹加入Web2.0行列，加上未來的網路傳輸將從電腦對電腦轉為設備對設備的模式，因此從資訊負載量(Carrier)的角度切入，在大量電腦、電子設備都需要利用網路傳輸的情況下，40Gbit/s與100Gbit/s的發展確實有其必要性。胡奎旭同樣表示，由於未來的網路傳輸，將從原始的電腦對電腦轉往設備對設備，因此在越來越多的設備都須透過網路進行資料傳輸時，不可否認40Gbit/s有其發展必要性，以負荷如此多的設備負載量。  

不過，針對乙太網路一路的演進，當10/100M bit/s要升級為1Gbit/s及1Gbit/s要發展成10Gbit/s規格時，PHY技術已讓很多研發人員傷透腦筋，若未來要升級到40Gbit/s，首先要克服的就是PHY在10Gbit/s升級時的困境，才有可能透過經驗移植邁向40Gbit/s，以目前PHY仍存在相當大的技術瓶頸來看，發展40Gbit/s勢必難上加難，更遑論100Gbit/s的技術規格。  

另一方面針對技術與應用市場角度，Tolley表示，由於距離40Gbit/s與100Gbit/s標準底定時間仍久遠，加上所有的乙太網路技術都須經過1Gbit/s、10Gbit/s階段，然後再往40Gbit/s與100Gbit/s的規格前進；目前企業的伺服器、交換器等業務才剛開始轉往10GbE，不論從市場接受度、標準或技術角度切入，40GbE與100GbE短時間內實在無用武之地，反觀1GbE擁有廣大的家庭市場，且10GbE在企業的推廣上有極大的發展空間，提供創新、優勢化方案，滿足客戶需求，才是目前應該針對的重點，而非一味的追求速度。  

對於晶片業者不看好40GbE與100GbE的未來發展，阿爾卡特-朗訊亞太區互聯網事業部副總裁華督宇表示，隨著頻寬需求的增加，電信業者會採用更高頻寬的介面，應用在網路核心與邊緣，而網路的匯聚與接入頻寬將相對應增加，因此40GbE與100GbE的發展趨勢應該非常樂觀。就目前的應用而言，10GbE的應用在核心處理，而1GbE則用於匯聚功能，未來40GbE乙太網路誕生後，40GbE將用於核心處理，而10GbE將大量的用在網路的匯聚層；同樣的當100GbE標準出爐，100GbE將可取代40GbE的核心功能，而40GbE則加入10GbE的匯聚處理，越高頻寬將能加速網路邊緣的個人電腦擁有更好的傳輸與訊號品質，因此推動40GbE與100GbE乙太網路確實有必要性。  

不過40GbE與100GbE標準才正準備開始進行撰寫，究竟何時出爐仍是未知數，加上1GbE、10GbE正要在市場出現大規模應用，因此超高速乙太網路市場未來幾年內仍將以1GbE與10GbE為主。