网络芯片 L1-L7
「网络芯片」这一组共 4 家厂商 / 机构，每一家都按 L1～L7 分层整理：那一层它卖什么、哪一层是它的主场。
Broadcom
主场：L2 / L3
L1 物理层
芯片在物理层的核心部件是 SerDes（串行器/解串器）——把芯片内部并行的数据转成高速串行信号送出去、并把收到的信号还原回来的那部分电路。它看起来是细节，实际上是整块芯片能力的天花板：一颗交换芯片的总带宽，等于单通道速率乘以通道数量，所以 SerDes 每一代从 50G 提到 100G 每通道（采用 PAM4 这类多电平调制在同样波特率下传更多比特），整颗芯片的总带宽就能翻一倍。这个域在 SerDes 上的工程能力长期被业界视为其核心竞争力之一，也是它能在总带宽上持续领先的物理基础（各代具体带宽指标以官方最新披露为准）。这一层还有一个现实约束值得记：信号速率越高，能走的铜缆距离越短，因此高速端口越来越依赖光模块，业界也在推进把光引擎与交换芯片封装得更近的方向以降低这段电信号损耗。
L2 数据链路层
这是这个域的星标层之一，因为交换芯片在这一层做的事就是它存在的理由：在硬件里完成 MAC 地址学习、查表、然后把帧从入端口搬到正确的出端口——全部以线速进行，不经过任何软件。这一层真正值得深入的是缓冲（buffer）架构，也就是这个域为什么要维护两条设计哲学相反的产品线：Tomahawk 系列是浅缓冲，片上缓冲很小，换来更高的总带宽、更低的时延与更好的每瓦性价比，面向数据中心内部的叶脊架构；Jericho 系列是深缓冲，通过外挂高带宽存储把缓冲做得极大，面向运营商与广域网边缘。
L3 网络层
这是这个域第二个星标层，讲的是一个常被忽略但极其关键的事实：一台设备能不能承载完整的互联网路由表，取决于它里面那颗芯片的表容量，而不取决于软件或内存。三层转发需要做最长前缀匹配查找，这个查找在硬件里通常依赖 TCAM 这类专用存储，而 TCAM 极其昂贵且耗电，因此表容量是芯片设计时就固定下来的硬预算。这直接造成了产品定位的分野：面向数据中心内部的 Tomahawk 系列表容量相对有限（内部网络的路由条目本来就不多），而面向运营商边缘的 Jericho 系列把表容量做得大得多，因为它必须装得下持续增长的完整互联网路由表。这一层还包括 ECMP（等价多路径，叶脊架构靠它把流量摊到多条上行链路）以及 VXLAN 这类隧道封装的硬件加速。
L4 传输层
芯片在这一层不终结 TCP 连接（那是主机的事），但它承担一件对传输层行为影响极大的工作：在硬件里实现拥塞信号与队列管理。具体包括：ECN 标记——队列开始积压时在包头上打标记，让收发双方的传输层主动降速，而不是等到丢包才反应；PFC（优先级流控）——按优先级让上游暂停发送，是构建无损以太网的基础；以及带内遥测，让每个包携带经过路径上各跳的队列与时延信息，把原本只能靠猜的网络内部状态变成可观测数据。这些能力在本站 Neocloud 分类（CoreWeave 等域）讲 RoCEv2 时是关键前提——基于以太网跑 RDMA 之所以需要精细调优 ECN 与 PFC，调的正是芯片这一层的参数。
L5 会话层
该层为空，没有产品或服务。交换芯片是无状态转发部件，它按表项逐包处理，不维护也不理解应用层面的会话概念——会话状态的维护属于主机或专门的有状态设备（如本站 Palo Alto、Fortinet 等安全厂商域的防火墙产品）。如实标注为空，不把 L4 的队列与拥塞机制拆开重复计入这一层。
L6 表示层
这一层在本站是相对少见的非空表示层。交换芯片提供线速加密卸载能力，最典型的是 MACsec——在以太网链路层做加密，用于保护站点之间、机房之间那些经过不受控物理线路的链路。它的关键价值在于加密在芯片里以线速完成，不占用主机或软件资源、也几乎不增加时延，因此可以在高速端口上常态开启。这跟纯软件加密的差别是量级性的：软件加密在 400G 这类速率上根本不现实。部分型号还支持 IPsec 类卸载。需要如实说明边界：这是链路级加密，保护的是「这一段线路上的数据」，不是端到端加密——数据在每一跳交换机内部仍是明文，因此它防的是线路被物理窃听，防不了设备本身被攻破。
L7 应用层
这一层是芯片与软件世界的接口，也是这个域商业影响力的真正来源。芯片本身不会自己工作，必须由网络操作系统通过 SDK（软件开发包）来配置它的表项与功能——因此 SDK 的能力与开放程度，直接决定了第三方能不能基于这颗芯片做出可用的产品。这里最值得记的是 SAI（交换机抽象接口）这类标准化抽象层的意义：它在不同厂商芯片的 SDK 之上提供统一接口，使得同一套网络操作系统（如开源的 SONiC）能运行在不同厂商的芯片上——这是白盒交换机生态能够成立的软件前提，与本站 Accton/Edgecore 域「只出硬件、操作系统由买方自选」的模式直接对应。商用芯片模式加上标准化抽象层，共同把网络设备行业从垂直一体化拆成了可组合的层次。
Nvidia / Mellanox
主场：L2 / L4 / L7
L1 物理层
SerDes 为何是芯片带宽天花板、速率提升如何缩短铜缆距离，这些通用机制已在本站 Broadcom 域 L1 讲清，不重复。这个域在这一层的特点是同时维护两套物理层规格：InfiniBand 有自己的一整套物理层与线缆生态（其代际以 EDR、HDR、NDR 这类代号命名，各代速率以官方最新披露为准），以太网侧则遵循通用以太网规格。这带来一个实际结果：两套体系的线缆、光模块与测试工具并不通用，一个集群选定走 InfiniBand 还是以太网，在物理层的采购与备件上就已经分岔了——这是选型时容易被低估的一项切换成本，因为它不只是买不同的交换机，而是整套线缆与光模块库存、以及运维人员熟悉的工具链都不同。
L2 数据链路层
这是这个域的星标层之一，因为它在这一层握有一条以太网之外的独立技术路线，这是它与本站 Broadcom 域最根本的差异。以太网的设计前提是「丢包是正常的，由上层重传解决」，所以要构造无损行为得靠 ECN 与 PFC 这类后天机制（见本站 Broadcom 域 L4）。InfiniBand 的前提相反：它采用基于信用的流控——发送方只有在确认接收方还有缓冲空间时才发送，因此天然不会因为缓冲溢出而丢包，无损是设计结果而不是调优结果。这解释了为什么大规模 AI 训练集群长期偏好它：本站 Neocloud 分类反复提到，分布式训练的梯度同步对丢包极其敏感，一次重传可能造成大范围的同步等待。
L3 网络层
以太网侧的三层转发机制与表容量约束，与本站 Broadcom 域 L3 所述一致，不重复。这个域在这一层需要补的是 InfiniBand 的路由模型与以太网有本质区别：它不是靠各节点自主运行路由协议收敛，而是由集中式子网管理器在拓扑发现后统一计算并下发转发表。这带来的差别是：路径可以被全局优化（子网管理器知道完整拓扑，能为无阻塞胖树这类结构算出理想的路径分配，避免以太网靠哈希分流可能出现的局部拥塞），代价是这套机制主要为「一个可控的集群」而设计，不适合互联网那种无中心、跨管理域的环境——这也解释了为什么 InfiniBand 始终是集群内部网络而没有成为广域网技术。
L4 传输层
这是这个域第二个星标层，也是它对本站 Neocloud 分类最直接的贡献来源。这一层的核心是 RDMA（远程直接内存访问）：让一台机器的网卡直接读写另一台机器的内存，整个过程不需要对方 CPU 参与。传统网络通信要经过操作系统内核、多次内存拷贝与 CPU 中断处理，这些开销在高速网络下成为主要瓶颈；RDMA 把这些全部绕过。再往前一步是 GPUDirect RDMA——直接在 GPU 显存之间跨网络读写，连主机内存都不经过，这正是本站 CoreWeave、Lambda、Crusoe、Nebius 等域反复提到的能力，它们讲的是「怎么用」，这里讲的是「它是什么」。
L5 会话层
该层为空，没有产品或服务。这个域的产品是芯片与网卡，不提供会话层产品。需要说明的是 RDMA 的队列对（queue pair）虽然是一种通信端点抽象，但它属于传输层机制（已在 L4 记录），不在这一层重复计入。
L6 表示层
这一层在本站是相对少见的非空表示层，与本站 Broadcom 域同类但侧重不同。除了链路层的 MACsec 类卸载（机制见 Broadcom 域 L6），这个域的 DPU 型号还可提供更上层的加密卸载，包括 IPsec 以及部分型号的 TLS 卸载。后者值得单独指出：把 TLS 的加解密从主机 CPU 搬到网卡上完成，在需要处理海量加密连接的场景（如面向公网的服务前端）可以省下相当比例的 CPU 开销。需要如实说明边界：卸载的是密码学运算与协议处理，密钥管理与信任决策仍在软件侧，卸载不改变安全模型，只改变运算发生的位置。具体型号支持哪些卸载能力差异较大，应以官方最新文档为准。
L7 应用层
这是这个域第三个星标层，因为它在这一层有两项本站别处没有的能力。第一是 BlueField DPU（数据处理单元）：把存储、安全、网络虚拟化这类基础设施软件从主机 CPU 搬到网卡上运行——网卡里有独立的通用处理器核心与操作系统，能跑完整软件栈。它的意义在于职责隔离：基础设施服务不再与业务负载抢主机 CPU，而且在云环境下可以把租户不该看到的管理面彻底移出主机。第二是 SHARP（可扩展分层聚合与归约协议）——让交换机自己参与运算：分布式训练的 all-reduce 需要把所有节点的梯度加总，传统做法是数据来回传输由节点计算，而 SHARP 让交换机在数据经过时就完成加总，只把结果发下去。这是本站唯一一处「网络设备参与运算而不只是转发」的实例。
Marvell
主场：L1 / L2
L1 物理层
这是这个域的星标层，也是它与本站 Broadcom 域最不同的地方。SerDes 与 PAM4 的通用机制见 Broadcom 域 L1，不重复。这个域在这一层的独特之处是光 DSP（数字信号处理芯片）：一个光模块里除了激光器与光电探测器，还有一颗负责调制、均衡、色散补偿与前向纠错的 DSP 芯片，这颗芯片实际上决定了这个光模块能跑多快、能传多远。这个域在这个领域长期领先，尤其是面向长距传输的相干光 DSP——本站 Ciena 域讲的相干光传输，其光模块内部的 DSP 往往来自这一类供应商，两个域对照能补上「设备厂商与芯片供应商之间那一层」。它还提供广泛使用的以太网 PHY 芯片（Alaska 系列），这类芯片在大量网络设备里承担物理层收发，属于「随处可见但很少被提及」的部件。
L2 数据链路层
这是这个域第二个星标层。交换芯片在二层做什么、缓冲深浅之争的机制，已在本站 Broadcom 域 L2 完整讲清，不重复。这个域在这一层有两条来源不同的产品线：Prestera 系列面向企业与运营商场景，特性集与端口形态较为多样；Teralynx 系列来自 2021 年对 Innovium 的收购，定位是云数据中心的高带宽交换芯片，也就是直接对标本站 Broadcom 域 Tomahawk 系列的产品。需要如实说明市场现实：在数据中心高端交换芯片这个战场上，Broadcom 长期占据主导地位，这个域是挑战者而非并列者——但挑战者的存在本身对买方有价值，因为它提供了议价空间与供应来源多样性，这在供应链紧张时期是实际考虑因素。
L3 网络层
三层硬件转发的机制、表容量为何是芯片设计时固定的硬预算、以及它如何决定设备能否承载完整互联网路由表，已在本站 Broadcom 域 L3 完整讲清，机制通用，本文不重复。这个域各系列交换芯片的表容量与转发能力按其定位分档（企业场景与云数据中心场景的表容量需求本就不同），具体表项规模应以各型号官方文档为准。这一层这个域没有独立于通用机制之外的差异化能力，如实按此记录，不为了填满而重复 Broadcom 域已讲过的内容。
L4 传输层
交换芯片侧的 ECN 与 PFC 机制与本站 Broadcom 域 L4 所述一致，不重复。这个域在这一层可补的是 OCTEON 系列多核网络处理器（源自 2018 年对 Cavium 的收购）：它不是交换芯片，而是内置大量通用处理器核心与专用加速器的处理器，能在数据平面上执行需要状态与复杂逻辑的处理——典型用途包括安全网关、深度包检测、以及各类需要跟踪连接状态的网络功能。这类芯片填补了「固定功能交换芯片」与「通用服务器 CPU」之间的空档：前者快但只能做固定的转发决策，后者灵活但处理高速流量成本高，而它试图兼顾两者。
L5 会话层
该层为空，没有产品或服务。这个域的产品是芯片，不提供会话层产品。需要说明的是 L4 提到的 OCTEON 系列虽然能执行有状态处理（包括跟踪连接状态），但那是它作为通用可编程处理器所能承载的软件功能，而不是这个域出售的会话层产品——真正的会话层产品属于在其上构建系统的厂商（如本站 Palo Alto、Fortinet 等安全厂商域）。如实按此划清边界。
L6 表示层
这一层与本站 Broadcom 域同类：芯片提供线速加密卸载，包括交换芯片侧的 MACsec 以及 OCTEON 系列内置的密码学加速器。MACsec 的机制与「链路级而非端到端」这一关键边界已在 Broadcom 域 L6 完整讲清，不重复。这个域可补的是 OCTEON 内置的密码学加速器覆盖面更广：由于它本身就是为安全网关这类场景设计的，其加速器通常支持 IPsec 等更上层的协议处理，而不只是链路层加密——这也是不少安全设备选择这类处理器的原因之一：加解密不占用通用核心，通用核心可以专注策略逻辑。
L7 应用层
SDK 与标准抽象层的机制与意义已在本站 Broadcom 域 L7 完整讲清，不重复。这一层这个域真正独特的是面向超大规模客户的定制芯片业务：不卖标准型号，而是与特定客户（以云服务商为主）联合设计专用芯片并代为完成流片交付。这条业务在本站的意义在于它揭示了一个容易被忽略的中间形态：本站云与 Neocloud 分类里那些被称为「自研芯片」的产品，相当一部分并不是客户从零独立完成的，而是由客户定义需求与架构、由这类公司提供设计实现与制造对接——「自研」与「外购」之间还有「联合定制」这一档，理解这一点能更准确地判断一家云厂商在芯片上的真实自主程度。
Intel Tofino
主场：L2 / L7
L1 物理层
这一层没有需要单独展开的差异。SerDes 为何是带宽天花板等通用机制见本站 Broadcom 域 L1，不重复。如实说明两点：一是这条产品线在物理层的指标在其所处代际是有竞争力的，但物理层从来不是它的差异化所在——它的全部价值主张在 L2 的可编程流水线；二是这条产品线已经终止，因此这里的物理层规格只具历史参考意义，不构成当前的采购选项。本站不列举会误导读者的具体代际参数。
L2 数据链路层
这是这个域的星标层，也是它整个存在的理由。传统交换芯片是固定功能的：它能识别哪些协议头、按什么顺序解析、匹配后能做哪些动作，全部在芯片设计时就固化在流水线里——想支持一种新协议，只能等下一代芯片（本站 Broadcom、Marvell 两域的产品都属这一类）。这个域的思想是把这条流水线开放给使用者编程：它采用 PISA（协议无关交换架构），把包处理抽象成「解析器 + 若干级匹配-动作阶段 + 逆解析器」，而这些环节的具体行为由使用者用 P4 语言描述、编译后加载到芯片上。结果是芯片本身不预设任何协议——以太网、IP 这些在传统芯片里是硬编码的知识，在这里只是 P4 程序里的一段定义，使用者完全可以定义自己的包头格式并让芯片以线速处理它。
L3 网络层
在这个架构下，三层转发不是芯片的内建功能而是 P4 程序的一部分：最长前缀匹配、等价多路径、隧道封装，都由使用者在程序里描述并映射到匹配-动作阶段上。这带来的自由度是真实的（可以实现非标准的转发语义），但代价同样真实且必须如实说明：表资源是有限且需要在整个 P4 程序内部竞争的。本站 Broadcom 域 L3 讲过表容量是芯片设计时固定的硬预算，这个域的情况更紧一层——不仅总量固定，而且路由表要与程序里其他所有表共享这份预算，程序写得越复杂，留给路由表的容量越少。这也是它难以承担「承载完整互联网路由表」这类需要极大表容量的角色的原因之一。
L4 传输层
这一层是这个域留下的最实用的一份遗产：带内网络遥测（INT）。本站 Broadcom 域 L4 提到过带内遥测能让包携带沿途各跳的队列与时延信息，而这套做法的成型与推广，与这个域的可编程流水线有直接关系——因为「往包里插入自定义的元数据字段、逐跳累积、终点取出」这件事，在固定功能芯片上需要厂商专门实现，而在可编程流水线上使用者自己就能写出来。这一层还能做更激进的事：把拥塞控制逻辑的一部分放进网络里，例如让交换机根据自己观察到的队列状态直接参与速率决策，而不只是打个 ECN 标记等端侧反应——这类研究在这个平台上大量出现。
L5 会话层
该层为空，没有产品或服务。理由与本站其他芯片域相同：交换芯片是逐包处理部件，不维护应用层面的会话概念。需要如实说明：可编程流水线理论上能在有限程度上维护一些跨包状态（这是不少研究工作的基础），但流水线可用的状态存储极其有限，与真正的有状态设备不是同一量级，不构成会话层产品，不因技术上「能做一点」就在此虚构条目。
L6 表示层
该层为空，没有产品或服务。这个域没有作为产品线卖点的独立加密引擎——它的价值主张集中在流水线可编程性上，加密卸载不是其差异化方向。这与本站 Broadcom、Marvell 两域 L6 非空形成对照：那两个域把 MACsec 与密码学加速器作为明确的产品能力，而这个域没有。
L7 应用层
这是这个域第二个星标层，包含两部分内容。第一是 P4 语言与其生态：P4 是专为包处理设计的领域专用语言，配套有编译器与 P4Runtime 这类标准控制接口（让控制面能统一地读写 P4 程序里定义的表）。这套生态的生命力超出了这个芯片本身——P4 作为一门语言与开源项目继续存在，并被学术界与其他可编程硬件广泛使用。第二是必须诚实交代的商业结局：Intel 在 2023 年前后宣布逐步结束这条产品线。一个技术上被广泛认可的方向为什么在市场上没成功，这个复盘对理解整个网络芯片行业的取舍逻辑很有价值，本文在下面完整展开，不回避。
