超乙太網路聯盟(Ultra Ethernet Consortium, UEC)於2023年8月成立，聯盟的執掌成員為9家國際大廠，包含晶片商超微(AMD)、博通(Broadcom)、英特爾(Intel)，資通訊設備商Arista、思科(Cisco)、慧與(HPE)，雲端大廠Meta、微軟(Microsoft)，資訊服務大廠則有Atos旗下的Eviden，加上後來加入的甲骨文(Oracle)，共計10家。
UEC目標是以現行乙太網路技術為基礎共同訂立一套更先進的傳輸協定，協定標準一旦定案，晶片商至少需要重新設計乙太網路晶片內的媒體存取控制層(Media Access Control, MAC)的電路，以此推出合乎UEC標準的新網路晶片，而後用於資通訊設備內，最後將多套設備構建成大型資訊系統與環境。
UEC與CXL(Compute Express Link)有些類似，兩者都採用客製化的傳輸協定，但CXL是以PCI Express(PCIe)實體介面為基礎，UEC則是以乙太網實體介面為基礎。CXL是為了提升系統內整體連通效能與更充分運用記憶體資源而訂，那UEC所求為何？對此本文從市場脈絡、技術演進等角度來說明。
劍指FC/IB 乙太網協定持續擴張
在了解UEC訂立動機前先說明過往背景。基於實體線路的高速網路可分成三大類，一是在辦公室內用的乙太網，用於連接個人電腦、印表機、伺服器(放置於辦公室內或鄰近辦公室的資訊機房內)，通常是少數伺服器服務多部個人電腦，乙太網也用於資訊機房內伺服器間的連線，一般也稱為區域網路(LAN)。
二是資訊機房內更深處的光纖通道(FC)構成的儲存區域網路(SAN)，用於儲存設備與伺服器間的連線，通常為少數的儲存設備服務多部伺服器。三是只在超級電腦(SC)、高效能運算(HPC)領域運用的InfiniBand(IB)。三者各自獨立，使用不同的網卡、不同的交換器，全然不同的三套網路系統。
不過，隨著乙太網的速率持續提升，原本使用光纖通道的領域，也開始採用乙太網。雖然光纖通道仍有低傳輸延遲、高實質傳輸率等優勢，然在乙太網持續精進下，光纖通道的空間已大幅限縮，現在諸多儲存設備也改用乙太網而不再堅持用光纖通道，LAN與SAN從各自分立逐漸融成一體。
為了取代光纖通道，乙太網也在原有協定中加入原本只有光纖通道才具備的功能，例如iSCSI。光纖通道協定能讓儲存設備內彈性劃分的儲存空間，分配給各伺服器運用，且從伺服器角度仍認為該儲存資源位於自身機內，而乙太網搭配iSCSI、FCoE等，也能達到相似的效果(圖1)。
UEC希望複製乙太網大幅取代光纖通道的勝利模式，透過在乙太網體系中持續增加新的協定功能，以便取代HPC領域的IB。事實上，現行SC/HPC領域中早已是乙太網跟IB各占一片天的局面，但後者多用於高階HPC或超級電腦，前者則是以預算相對有限的系統為主(圖2)。
為了讓乙太網進一步取代IB，乙太網陣營一樣是在既有的協定基礎上進行增訂，實現原本只有IB才有的功能。舉例來說，IB的RDMA協定可以讓不同設備間的記憶體透過IB實現共享，例如A設備內有4GB記憶體，B設備內有8GB記憶體，透過IB連線便可視為一個連續的12GB空間，簡言之兩部設備可視為單一系統，以此構成一套大型運算系統。
為達到與IB搭配RDMA類似的效果，乙太網陣營已制定出RoCE。UEC則試圖制定更先進的UET協定來取代RoCE，以便進一步取代IB。
IB生態系一家獨大給予UEC可乘之機
按理而言，高效能運算市場(HPC)不僅遠小於廣大的商務運算市場(一般伺服器)，市場成長性也趨穩定而缺乏吸引力，為何乙太網陣營看上此一市場？原因主要有二：
‧IB生態系走向一家獨大
IB正逐漸從產業共通標準逐漸演變成單一企業的專屬標準。IB標準背後的產業聯盟InfiniBand Trade Association雖有50多家企業成員，但真正執掌標準的會員僅4家，即NVIDIA(原Mellanox，NVIDIA購併後繼承其地位)、英特爾、IBM、慧與，其中晶片商僅有NVIDIA與英特爾。然而，英特爾已放棄IB，甚至放棄以IB衍生成的OmniPath，專注於乙太網，導致IB變成NVIDIA一家獨大的局面，引發業界的憂慮。
‧LLM讓HPC從小眾變主流
2022年11月開始，大型語言模型(LLM)、生成式人工智慧(GenAI)崛起，需要龐大運算力來訓練與推論模型，此促使AI運算系統龐大化，使其與HPC系統兩者日益接近。換言之：過往小眾、低成長的系統市場開始起飛。
雖然大型AI系統與HPC系統還是有些差異，前者需要大傳輸頻寬，後者則偏向低傳輸延遲，而低延遲是IB的強項，然兩者漸趨一致，如此也將能發揮產業常見的量價均攤效益，倘若乙太網陣營沒有進步，反而讓IB因此攻城掠地，在具有HPC市場後也擴展延伸到新興的大型AI系統市場，則僅有NVIDIA一家業者受益，故業者聯合發起UEC，試圖增訂協定以進一步限縮、制衡IB。
所以，UEC的增訂方向在於盡可能減少乙太網原有的傳輸封包擁擠堵塞現象，讓乙太網可以實現規模更大、更穩定可靠的連接，減少整體系統的尾部延遲(Tail Latency)現象等，以爭取原本屬於IB的市場。
為達到目標，UET協定用到的技術包含多路徑(Multi-pathing)、封包噴灑(Packet Spraying)、彈性送達順序(Flexible Delivery Order)、更現代化且易於組態配置的堵塞控制(Congestion Control)機制、端對端遙測(End-to-end telemetry)等。
另外，UET也要求多重傳輸送達服務(Multiple Transport Delivery Services)、交換器卸載(Switch Offload)、在傳輸訂之初即考慮安全防護機制，並把強化的乙太網連結層、實體層納入考慮。然上述列出的技術規格僅為草案(圖3)，1.0正式標準預計於2024年底頒布。
UEC晶片展望推測
與IB相比，UEC有較多的晶片供貨商，至少主導成員中，有三家會供貨，而Marvell、NVIDIA也在次一階的一般成員中，仍會對UEC的發展保持密切關注，估計必要時也會跟進推出UEC網路晶片。未來數年內將是UEC能否成功挑戰IB的關鍵。
