高速率交換芯片需求激增

千億參數(shù)大模型的分布式訓練依賴高速率、低延時的交換網絡，RDMA技術憑借繞過操作系統(tǒng)內核，讓一臺主機可以直接訪問另外一臺主機內存的能力，成為降低多機多卡間端到端通信時延的關鍵技術。

當前，實現(xiàn)RDMA的方式主要靠InfiniBand(英偉達主導)和ROCEv2(以太網交換芯片龍頭主導)兩種，兩種技術方案均對高速率交換芯片提出更高要求。

交換芯片最高轉發(fā)速率達51.2T，支持64個800G 速率端口，我們預計高速率交換芯片占比將持續(xù)提升。

根據IDC的數(shù)據，全球及中國交換機市場中，速率100M以下的低速率端口將在 2024年后逐步退出市場，千兆端口依舊為市場主流，而 10G以上速率端口出貨量將逐步上升。

交換芯片直接決定整機的交換容量、端口速率等核心性能指標，“高速化”的市場需求趨勢與交換機相似。

中國商用交換芯片市場中，100G及以上的以太網交換芯片需求逐漸增多。

根據灼識咨詢的數(shù)據，預計至2025年100G及以上的中國商用以太網交換芯片市場規(guī)模將大幅增長，占比將分別達到44.2%。

“UEC”成立，多家巨頭擁抱開放式以太網

2023年7月，由Linux基金會主辦的超以太網聯(lián)盟(簡稱UEC)正式成立，意在超越現(xiàn)有的以太網功能。

UEC的創(chuàng)始成員包括AMD、Arista、博通、思科、Eviden、HPE、Intel、Meta 和微軟，都擁有數(shù)十年的網絡、人工智能、云和高性能計算大規(guī)模部署經驗。

將打造一個與超級計算互連一樣高性能、與以太網一樣普遍且經濟高效與云數(shù)據中心一樣可擴展的“新以太網”。

UEC基于當前以太網的開放、可互操作、高性能的通信架構，提供針對高性能計算和人工智能進行優(yōu)化的高性能、分布式和無損的傳輸層協(xié)議，滿足HPC和AI分布式計算的高帶寬和低延遲需求，提供最佳網絡利用率。

海外龍頭布局及國內企業(yè)追趕

海外龍頭如博通、Marvel、思科等較早開啟交換芯片的布局，國產企業(yè)如盛科通信相較于行業(yè)全球龍頭仍有差距，暫時落后于行業(yè)龍頭。

博通是全球商用交換芯片龍頭，公司深耕交換芯片13年，擁有Tomahawk、Trident、Jericho 三大系列交換芯片，分別應用于高、中、低端場景需求，主要發(fā)展高端產品線，主要應用于數(shù)據中心網絡和運營商網絡，在高端領域占據較高市場份額。

Tomahawk系列具有帶寬較高，適用于超大規(guī)模數(shù)據中心，產品以2年為周期不斷選代升級；Trident系列具有多功能特點，帶寬相較Tomahawk稍低，多用于企業(yè)和云；Jericho系列帶寬較低，主要面向服務提供商。

Marvell公司主打Teralynx、Prestera 兩條旗艦產品線，Prestera面向企業(yè)與邊緣數(shù)據中心市場，Teralynx則面向云端數(shù)據中心。

2021年10月公司收購Innovium，其主營業(yè)務為面向數(shù)據中心的以太網生產交換機ASIC，該收購助力Marvel補充其數(shù)據中心產品組合為其云客戶提供服務，進一步加強公司在網絡交換芯片領域的優(yōu)勢。

英偉達在交換機領域同時布局Ethernet和InfiniBand兩大技術方案。公司針對IB方案推出 Nvidia Quantum交換機產品，可提供海量吞吐以及出色的網絡計算能力，面向高性能計算、AI等場景，其中高端QM9700系列交換容量達到51.2T，單端口容量達到400G。

針對以太網方案，Nvidia于2022年春季發(fā)布會推出了Spectrum-X以太網交換平臺，其中核心組成Spectrum-4交換機可為大規(guī)模云計算、企業(yè)人工智能、模擬仿真提供性能更優(yōu)化的端到端以太網網絡平臺，實現(xiàn)大規(guī)模、高性能、模擬仿真功能，完美契合數(shù)據中心需求。

思科是交換機行業(yè)的全球霸主，市占率超過40%為全球第一，較早開啟交換芯片的自研之路。思科1999年收購半導體公司StratumOne Communications，之后于2023年6月推出了用于A超級計算機的 SiliconOne G200/G202 系列網絡芯片G200。

G200交換容量51.2Tbps，端口達到800G，G202特性與G200完全一致，但交換性能只有G200的一半。G200采用5nm制程工藝，可控性強，且具有可編程特性大大增加了使用場景的靈活性。

盛科通信是國內商用交換芯片龍頭，公司目前主要以太網交換芯片產品覆蓋 100Gbps~2.4Tbps 交換容量及100M~400G 的端口速率，在企業(yè)網絡、運營商網絡、數(shù)據中心網絡和工業(yè)網絡得到了規(guī)模應用。

在數(shù)據中心領域，盛科通信已推出交換容量2.4Tbps、交換容量 1.2Tbps等系列，且均已導入國內主流網絡設備商并實現(xiàn)規(guī)模量產。

目前公司的面向超大數(shù)據中心的高性能交換產品Arctic系列尚在試生產階段，最高交換容量達到 25.6Tbps，預計將在2024-2025年推出。

市場規(guī)模持續(xù)增長，商用與自研齊頭并進

以太網交換芯片按照市場角度可分為自研、商用兩類。自研芯片為廠商制造后直接供給自家交換機從而構筑傳輸網絡，作為公司數(shù)通業(yè)務的基石，基本不對外出售，主要廠商包括思科、華為、中興等。

商用芯片由芯片廠商制造后通過市場出售給中下游客戶，主要廠商包括博通、Marvell、盛科通信等。

自研、商用兩大方向各有優(yōu)劣：自研芯片往往與對應交換機配套推進研發(fā)，針對性及品牌差異化較強，而通用性及靈活性則遜于商用交換芯片。

同時自研芯片雖在市場占比低于商用芯片，但由于其一般搭載于廠商尖端產品，性能指標往往領先于大規(guī)模商用公開芯片，對應的整機產品在公開發(fā)布后，對市場在技術方案上有一定指導意義。

因此自研、商用兩大方向未來將長期共存于整體市場，且互為補充。

結尾：

交換芯片長期被博通、Marvell、思科等海外巨頭壟斷，但隨著數(shù)字經濟政策持續(xù)落地、AI加速爆發(fā)、國產化不斷推進，本土廠商有望加速突破，進一步搶占以太網交換芯片的市場份額，建議關注交換芯片國產替代機遇。