De acordo com pt.wedoany.com-A Synopsys lançou a primeira solução IP ESUN (Ethernet de Rede de Expansão Vertical) completa do setor, abrangendo as camadas 1 e 2, projetada para enfrentar os desafios de rede de data centers de IA. A solução é uma pilha totalmente integrada e pré-verificada, pronta para uso imediato.
A inteligência artificial está levando o design de data centers a novos patamares. À medida que os clusters de treinamento se expandem de dezenas para centenas e depois para milhares de aceleradores, a rede se torna um fator crítico no desempenho geral do sistema. Nesses sistemas, os aceleradores trocam continuamente dados intermediários e realizam sincronização, exigindo não apenas a movimentação rápida dos dados, mas também de forma previsível. Mesmo pequenos atrasos podem causar um efeito cascata, resultando em recursos computacionais ociosos. O Ethernet tradicional foi projetado como uma rede de melhor esforço, assumindo que perdas ocasionais de pacotes, retransmissões e latência variável são aceitáveis. Esse modelo falha para sistemas de IA. As cargas de trabalho de IA são limitadas pela latência de cauda — o pacote mais lento no sistema. Um único pacote atrasado pode bloquear todo o cluster, e as retransmissões causadas por perdas de pacotes aumentam ainda mais a latência e a variabilidade. Essas ineficiências se agravam com o aumento da escala, levando a maior consumo de energia devido ao desperdício de largura de banda e retransmissões excessivas, aumento dos custos de infraestrutura e escalabilidade reduzida, tornando-se insustentável quando os clusters crescem para centenas de milhares de aceleradores.
O Ethernet inclui mecanismos de gerenciamento de congestionamento, como PFC (Controle de Fluxo Baseado em Prioridade) e ECN (Notificação Explícita de Congestionamento), mas são projetados para redes de uso geral, não para os padrões de comunicação estreitamente acoplados e sensíveis à latência em sistemas de expansão vertical de IA. Ao escalar, surgem várias limitações: sobrecarga de protocolo — o Ethernet padrão depende de cabeçalhos IP, adicionando 28-48 bytes por pacote, reduzindo diretamente a taxa de transferência efetiva em ambientes de expansão vertical com mensagens pequenas frequentes; ausência de recuperação de erros em nível de link — além do FEC (Correção de Erros Antecipada), não há mecanismos de recuperação em nível de link, e erros residuais precisam ser resolvidos por protocolos de camada superior, introduzindo penalidades significativas de latência; gerenciamento de congestionamento de granularidade grossa — o PFC opera como um mecanismo de pausa em nível de link, sem granularidade para gerenciar múltiplas classes de tráfego. Esses desafios levaram alguns designs a adotar interconexões proprietárias, mas com compensações como fragmentação do ecossistema, flexibilidade limitada e maiores riscos de longo prazo.
Em vez de substituir o Ethernet, o setor está evoluindo-o. O ESUN adapta o Ethernet com aprimoramentos direcionados para cargas de trabalho de IA, mantendo seus valores centrais: familiaridade operacional — as equipes de rede podem usar o conhecimento, ferramentas e práticas de gerenciamento existentes do Ethernet; reutilização de infraestrutura — o tráfego de expansão vertical e horizontal compartilha a mesma arquitetura de comutação Ethernet e infraestrutura física; estrutura unificada — o Ethernet se torna o meio de conexão comum para expansão vertical e horizontal. Os aprimoramentos são focados e direcionados: a camada física permanece Ethernet padrão, a camada de link adiciona confiabilidade sem perdas e controle de congestionamento de granularidade fina, e a camada de rede é simplificada para reduzir a sobrecarga.
Uma das melhorias mais diretas do ESUN está no nível do pacote. O Ethernet tradicional depende de cabeçalhos IP, adicionando 28-48 bytes de sobrecarga por pacote. O ESUN os substitui por um cabeçalho compacto de 4 bytes, melhorando significativamente a eficiência do pacote e a taxa de transferência em ambientes de comunicação frequente e sensíveis à latência. Capacidades básicas como priorização de tráfego, sinalização de congestionamento e balanceamento de carga são preservadas, implementadas de forma mais eficiente.
O ESUN também introduz dois mecanismos-chave para tornar a comunicação mais determinística. A Retransmissão em Nível de Link (LLR) detecta e recupera erros de link localmente na camada de enlace de dados, em vez de depender de protocolos de transporte de camada superior com escalas de tempo ordens de magnitude maiores, reduzindo significativamente a latência de cauda e eliminando retransmissões ponta a ponta custosas. O Controle de Fluxo Baseado em Crédito (CBFC) substitui o comportamento grosseiro de pausa em nível de link do PFC por um gerenciamento de congestionamento granular por canal virtual. O transmissor só envia quando o receptor confirma que há capacidade de buffer, evitando transbordamento, permitindo operação sem perdas e evitando o bloqueio de cabeça de fila associado ao PFC. Juntos, esses mecanismos permitem que o ESUN forneça comunicação sem perdas, de baixa latência e eficiente em largura de banda, mantendo a abertura e interoperabilidade do Ethernet.
A Synopsys lançou a primeira solução IP ESUN completa do setor, abrangendo as camadas 1 e 2, incluindo: MAC Ethernet multirritmo de 1.6T, suportando até quatro canais independentes de 400G, configurável via 224G SerDes nos modos 1×1.6T, 2×800G, 4×400G e 4×200G; PCS (Subcamada de Codificação Física) de 1.6T e RS-FEC, usando FEC RS544 para correção robusta de erros e FEC RS272 para operação de baixa latência; Controlador de Camada de Link UE/ESUN, implementando LLR e CBFC para confiabilidade sem perdas e gerenciamento granular de congestionamento; PHY (Camada Física) de 224G verificada em silício, otimizada para baixo consumo de energia, baixa latência e integridade de sinal; e IP de verificação abrangente e suporte de verificação em nível de sistema. Ao fornecer uma solução IP completa, a Synopsys elimina grande parte da carga de integração e risco normalmente associados à construção de sistemas de rede de alto desempenho.
Todos os componentes são projetados e verificados juntos como um sistema único, eliminando os riscos de integração de adquirir e combinar IP de vários fornecedores por meio de uma pilha L1/L2 completa pré-verificada. O mesmo IP pode ser usado para ESUN (expansão vertical) e Ultra Ethernet (expansão horizontal), simplificando o design do sistema e permitindo que as equipes reutilizem uma arquitetura comum em diferentes partes do data center. A solução é otimizada para baixo consumo de energia, alto desempenho e eficiência de área, oferecendo configurações multirritmo de 100G a 1.6T e modos FEC flexíveis. No centro está o PHY 224G da Synopsys, disponível em vários processos avançados de nós, demonstrando publicamente interoperabilidade de silício 224G desde outubro de 2022, com mais de 30 demonstrações multivendor na ECOC e OFC, alcançando zero erros pós-FEC em canais com perda de até 45 dB.
O ESUN é apoiado por mais de 175 empresas, incluindo operadores líderes de hiperescala e fornecedores de silício do setor. A Synopsys está comprometida em impulsionar essa transformação com a primeira solução IP ESUN completa do setor. Esta solução IP ESUN faz parte do portfólio maior de IP HPC da Synopsys, projetado para suportar a pilha completa de sistemas de IA, incluindo conexões de expansão vertical via ESUN e UALink (Link de Acelerador Ultra), conexões entre chips via PCIe (Interconexão de Periféricos de Alta Velocidade) e CXL (Link Rápido de Computação), conexões de rede de expansão horizontal via Ethernet e Ultra Ethernet, interfaces de memória de alta largura de banda, interconexões multi-die e chiplet, e IP de segurança e base. Juntas, essas tecnologias fornecem a base para a construção de sistemas de IA de próxima geração, onde computação, memória e conectividade escalam juntos.
