黃晶晶 綜合整理
高速互連芯片定義及分類高速互連芯片是支撐數據中心、服務器及計算機實現高速數據交互的必備芯片,主要解決智能算力系統持續升級背景下各類數據傳輸的瓶頸。高速互連芯片適配多種 標準化通信協議,通過信號處理、架構優化等方式,保障數據在各系統間高效、可靠傳輸。
全球數據正以指數級速度增長,預計 2025年全球數據生成量將達197.3 ZB(澤字節,1澤字節等于1021字節),到2030年將增長達到635.3 ZB,復合年增長率達到26.3%。海量數據的產生,使得數據處理及數據交互需求呈井噴式增長,高速互連芯片作為數據傳輸的必要支撐,潛 在需求量隨之大幅提升。
各類標準化通信協議不斷演進,傳輸速率持續提升,以PCIe協議為例,每次迭代升級,傳輸速率均會翻倍。數據傳輸速率加快,會帶來顯著的信號衰減、信號完整性等問題。高速互連芯片可有效解決這些難題,其在數據傳輸中的必要性和價值量與日俱增。
2022年ChatGPT問世,帶動AI訓練的需求;2024年后AI應用加速落地,帶動AI推理的需求。大模型的訓練和推理正在深層次改變AI服務器的架構,摒棄單純增加服務器數量的方式,轉而采用「強擴展」(Strong Scaling)模式,通過提升內存帶寬、增加網絡硬件密度等措施構建高帶寬、低延遲的算力集群。這一轉變使得芯片間、服務器機箱之間、服務器集群間互連以及數據中心間之間的互連需求激增,對高速互連芯片的數量和復雜度都提出了更高要求。
高速互聯芯片的全球服務器及PC市場需求
高速互連芯片以服務器領域為主要應用場景,在PC領域亦有部分應用。
AI服務器對高速互連的需求與日俱增,成為支撐高速互連芯片市場擴容的因素之一。全球AI服務器出貨量從2020年的0.5百萬臺增至2024年的2.0百萬臺,復合年增長率為45.2%;展望未來,其出貨量預計將從2025年的2.5百萬臺增長至2030年的6.5百萬臺,復合年增長率為21.2%。AI服務器需求的增長,源于其計算負載對更高帶寬、更高效數據交換的需求。多芯片集群架構需高帶寬、低延時互連支撐大規模數據交互,從而推動PCIe/CXL互連芯片、以太網及光互連芯片的需求,同時推動對更大容量及 更高帶寬系統主內存的需求。
隨著AI服務器采用多卡互連+高速協議架構,支持PCIe 6.0、CXL 3.0等新一代標準的高速互連芯片需求將持續攀升。通用服務器市場需求相對穩定,但同時也需要高速互連芯片來提升數據訪問穩定性,其增速雖較AI服務器更為平緩,仍是芯片市場的重要支撐。
全球服務器出貨量,按服務器類型(AI、通用)拆分,2020年至2030年(預估)
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全球PC出貨量總體呈平穩增長趨勢,2024年出貨量為258.9百萬臺,未來預計出 貨量將從2025年的262.9百萬臺增長至2030年的297.7百萬臺,復合年增長率為2.5%。
在AI時代,尤其是大模型爆發式發展以來,數據中心和服務器對于高速互連的需 求呈指數級增長,直接拉動高速互連芯片市場擴容。摩爾定律持續推動半導體進步, 因此需要創新的互連產品來克服日益多樣化的算力架構中的帶寬瓶頸。同時,Scaling Law表明,AI模型的性能隨著模型規模、訓練數據集規模及計算負荷(FLOPs)的擴大而提高,這對數據傳輸帶寬及內存訪問效率提出越來越嚴格的要求。這使得高速互連芯片成為AI算力擴展的關鍵技術。
2024年全球高速互連芯片市場規模為154億美元,預計將于2030年進一步增長至490億美元,復合年增長率為21.2%;其中,中國市場成為增速最快的細分市場之一,2024年其市場規模占全球約為25%,2030年預計提升至30%,市場占比增長的主要原因為未來中國AI服務器需求增速預計將高于全球。
從技術類別來看,全球內存互連芯片市場規模預計從2024年的12億美元增長至 2030年的50億美元,復合年增長率為27.4%;PCIe/CXL互連芯片市場規模預計從2024 年的23億美元增長至2030年的95億美元,復合年增長率為26.7%;以太網及光互連芯片市場規模預計從2024年的120億美元增長至2030年的345億美元,復合年增長率為19.3%。
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? 內存接口芯片(RCD/DB)
內存接口芯片(RCD/DB)是服務器內存模塊的核心邏輯器件,作為服務器 CPU存取內存數據的必由通路,其主要作用是提升內存數據訪問的速度及可靠性。 DDR4及DDR5內存接口芯片按功能可分為兩類:一是RCD(寄存時鐘驅 動器),用來緩沖來自內存控制器的地址、命令、時鐘、控制信號;二是DB(數 據緩沖器),用來緩沖來自內存控制器或內存顆粒的數據信號。僅采用RCD的內 存模塊為RDIMM(寄存雙列直插內存模塊),同時采用RCD和DB的內存模塊為 LRDIMM(減載雙列直插內存模塊)。目前RDIMM為市場主流的內存模塊類型。 根據JEDEC標準,每根DDR4或者DDR5服務器內存模塊(RDIMM/LRDIMM)需 要一個RCD芯片。DB芯片用在LRDIMM上,其中每根DDR4 LRDIMM需要9顆 DB芯片,每根DDR5 LRDIMM需要10顆DB芯片。
? 內存模塊配套芯片(SPD、TS、PMIC)
根據JEDEC標準,DDR5內存模塊上除了內存顆粒及內存接口芯片外,還 需要三種配套芯片,分別是SPD(串行檢測集線器)、TS(溫度傳感器)以及PMIC(電源管理芯片)。SPD內置EEPROM(帶電可擦可編寫只讀存儲器),用于存儲內 存模塊的相關信息以及模塊上內存顆粒和相關器件的所有配置參數,同時SPD作為I2 C/I3C總線集線器,是系統主控設備與內存模塊上組件之間的通信中心。此外,SPD內部還集成了一顆TS,可連續監測SPD所在位置的溫度。TS是DDR5高精度溫度傳感器芯片,符合JEDEC規范,支持I2 C和I3C串行總線,用于實現對內存模塊的溫度監控。PMIC為內存模塊上的其他芯片提供電源支持,進行電源管理。
根據JEDEC標準,每根DDR4和DDR5服務器內存模塊都包含一個SPD。此 外,每根DDR5 RDIMM/LRDIMM/MRDIMM還需要一個PMIC及兩個TS。主流的DDR4和DDR5 PC內存模塊通常包含一個SPD,而DDR5 PC內存模塊還需要一個PMIC。DDR5內存模塊中的SPD相比DDR4中的更為復雜,價值也更高。
? 高帶寬內存接口芯片(MRCD/MDB)
MRCD/MDB芯片是服務器高帶寬內存模塊MRDIMM的核心邏輯器件,每 根MRDIMM模塊均需要搭配1顆MRCD、10顆MDB。MRDIMM通過MDB芯片 可以同時訪問兩個DRAM內存陣列(而傳統RDIMM只能訪問一個陣列),從而在 標準速率下實現雙倍帶寬。該產品主要應用于云計算、AI等對內存帶寬要求較高 的應用領域。
? 時鐘驅動器芯片(CKD)
根據JEDEC定義,當DDR5數據速率達到6400MT/s及以上時,PC內存模塊需引入CKD芯片,對時鐘信號進行緩沖和重新驅動,以滿足高速時鐘信號的完整性和可靠性要求,這對在有關數據速率下穩定運行至關重要。CKD芯片用于更高速率的PC端內存模塊上,一般一根PC端內存模塊需要配置一顆CKD芯片。一般來說,一臺PC需要配置一至兩根內存模塊。
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DDR4的生命周期覆蓋2013年至2025年,DDR5的生命周期預計將從2021年延續至2030年。DDR5 MRDIMM預計從2025年前后開始規模應用。內存顆粒與內存模塊產品的代際更迭,正從需求量與價值量雙維度,驅動內存互連芯片市場增長進入快速發展通道。
內存互連芯片市場規模
內存互連芯片主要應用于服務器領域,部分內存互連芯片亦應用于PC領域,其市場規模與服務器及PC的出貨量、單臺配置的內存模塊種類及數量密切相關。
全球內存模塊的市場需求 2020年至2024年,服務器內存模塊出貨量從158.2百萬根增長至170.4百萬根;到 2030年預計將攀升至306.6百萬根,2025年至2030年間的復合年增長率約為10.8%,呈 現良好增長態勢。從市場結構上看,服務器內存模塊正加速向DDR5世代邁進:DDR5 從2021年開始在下游應用,到2024年滲透率已超過50%,預計在2025年將超過85%。同時,DDR6內存模塊有望在2029年前后實現商業化應用,為市場注入新的增長動力。
驅動服務器內存模塊需求量增長的核心因素,在于全球服務器出貨量的增長,以及單臺服務器內存模塊配置數量的增加。AI服務器的崛起,進一步推動了市場需求。由于對內存容量的要求顯著增加,一般來說,一臺通用服務器配置8-12根內存模塊,而一臺AI服務器配置16-24根內存模塊。因此,隨著AI技術在各行業的廣泛應用,AI 服務器滲透率持續提升,將直接推動服務器內存模塊整體需求增速高于服務器增速, 進而為內存互連芯片市場帶來廣闊的發展空間。
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內存互連芯片是JEDEC定義的內存模塊標準器件,其市場規模從2020年的767.9 百萬美元增長至2024年的1,168.0百萬美元,預計未來將進一步從2025年的1,579.4百萬 美元增長至2030年的5,005.2百萬美元,期間復合年增長率高達25.9%。
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內存模塊需求增長帶動芯片市場擴容 內存互連芯片與內存模塊有著明確的配比關系,其需求量與內存模塊緊密相關。根據弗若斯特沙利文的資料,服務器內存模塊的需求量將從2025年的183.9百萬根躍升至2030年的306.6百萬根,這一顯著增長趨勢,將直接促使內存互連芯片數量同頻增長,成為市場規模擴張的基礎。
服務器產品升級激發新的市場增長點
? DDR5技術升級提升芯片價值:由于產品技術難度、復雜度和性能的提升, DDR5 RCD、SPD芯片價值量較DDR4明顯增加;同時,服務器DDR5內存模塊 新增配套芯片的需求,包括TS和PMIC芯片。產品升級不僅帶來芯片單價提升, 更拓展了芯片種類,成為DDR5世代市場增長的動力。
? 新型高帶寬內存模塊MRDIMM創造市場增量:基于AI應用對內存帶寬的迫切需 求,MRDIMM以其優異的帶寬性能,預計將成為主流AI服務器系統主內存的優 選方案。2025年,MRDIMM開始在下游規模應用,預計至2030年,其在AI服務 器內存模塊中的滲透率將達30%,出貨量高達53.4百萬根,2025年至2030年的復 合年增長率為148.0%。相較廣泛應用的RDIMM(僅需一個RCD),MRDIMM所 需的MRCD價值更高,同時新增10顆MDB的需求,因此隨著MRDIMM滲透率不 斷提升,將顯著推高內存互連芯片市場規模。
? 子代持續迭代維系平均銷售價格:DDR5 RCD芯片預計推出6個子代產品, MRCD/MDB芯片預計有3個子代產品,未來幾年持續的子代迭代,將通過技術創 新與性能優化,維系產品的平均銷售價格與毛利率,為內存互連芯片市場的長期 穩定增長提供保障。
PC領域市場主要增長邏輯
? DDR4至DDR5升級新增芯片需求:PC領域的DDR5內存模塊(包括UDIMM/ SODIMM/CAMM/LPCAMM)需要搭配一顆更高規格、價值量更高的SPD,并新增一顆PMIC,推動DDR5世代芯片價值量提升。
? DDR5支持速率提升進一步帶動芯片需求擴容:DDR5第一子代產品支持的速率 是4800MT/s,當數據速率達到6400MT/s及以上時,PC內存模塊(包括CUDIMM/ CSODIMM/CAMM)需要新增加一顆CKD芯片,該芯片從2025年開始滲透,預計2029年覆蓋幾乎所有PC內存模塊,開拓消費級市場新空間。
內存互連芯片市場的發展趨勢
? 算力爆發驅動內存容量及帶寬需求增長:大模型訓練與推理對算力的迫切需求,正持續推高內存容量和帶寬升級。以GPT為代表的大模型,參數規模突破萬億 級,推動AI服務器內存配置顯著升級—-單臺主流AI服務器通常需部署超20條 DDR5內存模塊,內存容量和數量遠超通用服務器。同時,算力的爆發也對內存 帶寬提出了更高的要求,DDR5第一子代RDIMM支持速率為4800MT/s,第六子 代預計突破9000MT/s,而第二子代MRDIMM更是達到12800MT/s。隨著技術成 熟及生態逐步完善,MRDIMM憑借更高帶寬與綜合性能,有望取代RDIMM成 為AI服務器主流方案,帶動MRCD/MDB芯片需求激增。在PC領域同樣呈現高速 發展態勢,DDR5在游戲本和AI PC等高階終端加速滲透,模塊速率逐步迭代至 6400 MT/s及以上。為了保障高速運行下的信號完整性,預計到2029年幾乎所有 的PC內存模塊都將標配CKD芯片。
? 技術迭代周期顯著縮短:內存互連芯片技術正沿「協議升級迭代 - 傳輸速率提 升-芯片功能復雜化」路徑加速演進,高速信號處理與低功耗設計等技術成為核 心競爭點,內存互連芯片的價值量將持續提升。在服務器領域,DDR4僅經歷四 個子代迭代,每個子代的迭代周期約為18~24個月;而DDR5預計有六個子代,DDR5第二子代產品2024年出貨已超過第一子代產品,第三子代在2025年快速上量,當前子代迭代周期已逐步縮短至12-18個月,技術迭代節奏較DDR4世代明顯 提速。
? 市場集中度持續提升:從內存互連芯片市場發展歷史來看,行業領先企業憑借豐 富的產品組合、深厚的技術積累、完善的專利布局形成了完整的內存互連解決方 案能力,在標準制定、研發創新等方面發揮引領作用、具備顯著優勢,逐步實現 市場份額向少數幾家頭部企業集中。展望未來,行業頭部企業基于其市場領先優勢,持續通過前瞻性投入下一代技術研發、優化供應鏈管理,這些企業有望進一步提升其市場競爭力和市場份額,推動行業資源的高效整合與合理配置。
? PCIe Retimer芯片:適用于PCIe協議的超高速信號調理芯片,主要用于解 決數據在高速、遠距離傳輸場景中時序不齊、損耗嚴重、完整性差等問 題,在CPU與高速外設(如GPU、AI加速卡、SSD卡及網卡等)的互連中發 揮重要作用。從定價來看,不同產品類型差異較大,2024年行業平均單價 范圍為約25.0美元至50.0美元。
? PCIe Switch芯片:用於擴展接口數量,通過內部交換架構實現CPU與外圍 設備(如NIC、SSD、GPU)之間的高速數據轉發,實現更多設備間的高密 度PCIe互連。從定價來看,不同產品類型差異較大,芯片價格主要取決於 其支持的鏈路數。2024年行業平均單價範圍為約600.0美元至1,200.0美元。 近年來,PCIe協議技術迭代加速:從PCIe 5.0(32GT/s)升級至PCIe 6.0(64GT/s), 傳輸速率實現翻倍,最新發佈的PCIe 7.0規範更將單通道速率提升至128GT/s。在下游 應用方面,支持PCIe 5.0協議的相關芯片和設備正在成為市場主流,未來技術將持續向 更高速率、更低延遲及低功耗方向演進,以匹配AI服務器等新興場景的高速互連需求。
PCIe互連芯片市場規模 PCIe互連芯片市場規模從2022年的469.2百萬美元快速增長至2024年的2,288.6 百萬美元。行業預測顯示,未來該市場將持續高速增長,預計2030年市場規模將達到 7,761.0百萬美元,2025年至2030年間的年複合增長率高達20.1%。
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PCIe互連芯片市場的主要驅動因素
? AI服務器出貨量激增,拉動芯片需求放量:AI服務器架構中,隨著GPU/AI芯片 數量持續攀升、模型規模迅速擴大,對系統帶寬及高速互連需求大幅增長,PCIe 互連芯片已成為高速設備間互連的關鍵器件。PCIe Switch提供擴展或聚合能力, 并允許更多的設備連接到一個PCIe端口,而PCIe Retimer則用于保障系統的信號 完整性與穩定性,提升高速信號的有效傳輸距離。以一臺主流8卡GPU服務器為 例,通常需配備2至4個PCIe Switch實現拓撲擴展,同時需要8至16個Retimer, 以延長CPU與外設間的有效傳輸距離。因此,PCIe互連芯片已成為AI服務器中 不可或缺的核心器件,其需求量與AI服務器出貨量呈正相關。
? PCIe協議持續迭代升級,拓展應用場景邊界:目前PCIe 5.0正在逐步成為市場主 流,未來還將進一步向PCIe 6.0及PCIe 7.0演進,PCIe協議每次迭代將帶來數據 傳輸速率翻倍,由此驅動兩大增長邏輯:一方面,更高速率帶來更復雜的信號完 整性問題,PCIe Retimer的應用場景從當前的CPU及GPU/AI加速卡/SSD/網卡互 連,將延伸至有源線纜(AEC)、邊緣計算設備、智能汽車等連接密集型場景;另 一方面,協議迭代推動服務器集群組網需求,PCIe Switch需承擔多設備帶寬優化 與拓撲架構升級任務,在AI推理服務、數據中心高密度部署等場景中重要性持續 提升。
CXL互連芯片市場概覽及市場規模
CXL互連芯片市場的定義及分類 CXL互連芯片是基于CXL協議構建的高速互連核心器件,其物理層沿用PCIe標 準,可以實現CPU、GPU、內存間高速低延遲的數據交互,主要應用于內存擴展和內 存池化場景,主要產品分為兩大類。從定價來看,由于CXL的應用和生態系統開發尚 處于早期,相關產品還未達到規模商業量產階段,目前還未形成成熟的定價體系。現有產品的單價取決于規格及功能,范圍一般為約100美元至1,000美元。
? CXL MXC芯片:作為處理器與CXL內存模塊高速連接樞紐,負責完成協議轉換、內存訪問調度及一致性控制,是構建內存擴展和內存池化架構的 關鍵控制器;
? CXL Switch芯片:用于實現多個CXL主機及設備之間的互連與資源管理,支持單個或者多個CPU連接多個CXL內存或加速設備,提升系統擴展能力 和資源利用效率,是大規模內存池化架構的核心支持組件。兩者協同構建CXL互連解決方案,將在新一代數據中心架構中發揮重要作用。CXL互連芯片市場規模 2024年CXL互連芯片市場尚處于商業化初期,市場規模約為4.3百萬美元,行業預測未來幾年該市場將迎來爆發式增長,預計至2030年市場規模將達到1,703.1百萬美元,2025年至2030年期間的復合年增長率高達170.2%。
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CXL互連芯片市場的主要驅動因素
? CXL協議持續在AI領域滲透,拉動芯片需求增加:在AI領域,CXL技術通過支 持GPU和FPGA(現場可編程閘陣列)等加速器與主處理器的高效協作,可顯著提 升AI模型訓練和推理的速度,實現低延遲、高速的數據傳輸,從而大幅提高計算效率;同時CXL技術支持內存擴展和共享機制,為AI應用提供更大的內存空間 和更靈活的資源分配方案,解決內存帶寬瓶頸。作為CXL技術落地的核心載體, CXL互連芯片支撐上述應用場景,其需求與AI服務器密切相關,并將在AI領域 發揮更大的作用。
? 系統架構重構及連接復雜度提升,推動應用場景拓展:AIGC推動數據中心向萬 卡級集群演進,芯片至數據中心的多維互連復雜度指數級提升,傳統互連方案難 以滿足TB級帶寬與百納秒級延遲需求,CXL通過內存池化與高速互連實現架構 升級:CXL MXC在內存擴展及內存池化領域能夠有效提升內存容量和帶寬,以 適配云計算和AI等數據密集型應用的需求;同時,CXL Switch也逐步開始應用 于服務器平臺,支持多節點設備的內存和資源共享,優化服務器集群的拓撲架構 與資源利用率。
目前,國際知名大型互聯網廠商正在探索在其新型服務器集群中 部署CXL內存資源池,單個內存池通常需要配置16-32顆CXL MXC和2-4顆CXL Switch芯片。隨著CXL內存池在服務器中滲透,CXL互連芯片市場將進入爆發增 長通道。CXL技術可通過內存池化賦能內存擴展,顯著提升GPU集群的算力效 率,并降低總擁有成本(TCO)。
PCIe/CXL互連芯片的準入壁壘及關鍵成功因素
? 協議驅動的技術迭代與創新能力:PCIe/CXL互連芯片的核心競爭力根植于對協 議標準演進的快速響應及底層技術突破。企業需緊跟從PCIe從5.0向6.0乃至7.0、 CXL從1.0到3.x的協議迭代節奏,通過持續研發投入攻克信號處理、編碼算法等關鍵技術。當PCIe協議持續升級時,需優化高速SerDes串行接口技術,以解決高頻傳輸中的信號衰減、時序抖動等問題,保障芯片兼容性與穩定性;而CXL技術正朝著帶寬倍增、延遲優化與功能拓展方向演進,在支持內存池化、點對點直 連的同時,未來或結合光互連技術突破TB級帶寬與亞50ns延遲瓶頸。從底層技術看,SerDes作為高速串行傳輸的「神經中樞」,其速率提升(如PCIe 6.0所需的 64GT/s)與信號完整性優化能力直接決定互連芯片的穩定性與延遲表現;而DDR 控制器技術則通過影響內存訪問效率,成為支撐CXL內存池化的關鍵技術節點。
? 深度需求洞察與生態協同能力:PCIe/CXL互連芯片的另一核心成功要素,在于 對下游客戶需求的深度理解與生態關系的緊密維系。隨著AI服務器、數據中心等 下游應用場景對高速互連需求的爆發式增長,企業需精準把握客戶在PCIe 6.0、 CXL 3.0等協議迭代需求、低延遲、高帶寬等性能指標要求,以及成本控制方面 的核心訴求,通過技術預研針對性開發,實現快速響應。同時,企業應與服務器 與云計算廠商等合作伙伴建立長期戰略合作,深度參與硬件架構設計與標準制 定,形成「需求反饋-技術迭代-生態適配」的閉環。這種「需求驅動創新+ 生 態協同共進」的模式,不僅能提升產品競爭力,更能構筑起市場壁壘,成為企業在PCIe/CXL市場立足的關鍵。
以太網互連芯片
全球以太網互連芯片市場規模從2020年的60億美元增長至2024年的94億美元, 期間復合年增長率達11.6%,增長主要受云計算與數字基礎設施建設的推動。未來隨著 AI大模型部署加速,AI服務器、超大規模數據中心及高帶寬存儲系統對高速低延遲網絡的需求激增,400G/800G以太網方案逐步落地,并向1.6T演進,驅動以太網互連芯片需求量和價值量同步提升,預計2030年市場規模將達到247億美元,2025年至2030 年間復合年增長率高達17.9%。
光互連芯片
光互連芯片是實現高速數據傳輸的關鍵組件,通過光電轉換技術,支撐下一代數據中心和AI基礎設施對高帶寬、低功耗互連的需求,已成為核心技術之一。光互連芯片主要分為三類:
? DSP芯片:負責高速信號的調制╱解調、波形整形及數字信號處理(DSP) 糾錯功能,是400G、800G等先進調制格式不可或缺的核心器件;
? 激光驅動芯片(Driver)與跨阻放大器(TIA),其中Driver將電信號轉換為高頻 模擬信號以驅動光發射器,TIA將光探測器輸出的微弱電流信號放大為電 壓信號,保障高速、高靈敏度的接收鏈路;
? 硅光芯片:通過在單一硅基平臺上集成光子和電子功能,實現小型化、高速光互連,有效解決先進計算系統中的帶寬瓶頸與功耗挑戰。全球光互連芯片市場規模從2020年的4億美元迅速增長至2024年的26億美元,復合年增長率高達57%,增長原因主要源于400G/800G光模塊在AI數據中心規模化部署。
展望未來,隨著大模型訓練集群的GPU規模持續攀升,節點間通信帶寬密度和能效比需求急劇增長,光互連技術將成為高性能架構中重要方案,預計至2030年市場規模將達到99億美元,2025年至2030年期間的復合年增長率為21.5%。
內存互連芯片市場:從DDR4到DDR5世代,該市場的主要廠商穩定在三家,即瀾起科技、Renesas及Rambus,市場競爭份額高度集中,目前前三大廠商合計市場份額超過90%。頭部 企業逐步形成了「技術壁壘+客戶綁定」的雙重競爭護城河。
PCIe/CXL互連芯片市場:PCIe互連芯片市場相對較為成熟,展現出顯著的頭部集中態勢,前五大廠商占據超90%的市場份額。2024年,前兩大PCIe Retimer廠商合計市場份額96.9%,而PCIe Switch細分市場則由單一廠商占據主導地位。這些領先企業具備高速SerDes設計能力及PCIe協議迭代及產品產業化經驗(如已量產PCIe 5.0產品并 送樣PCIe 6.0產品),覆蓋從芯片到系統級互連的復雜拓撲設計需求,進一步鞏固其市場競爭力。
CXL互連技術是近幾年興起的前沿技術,基于該技術的應用和產業生態正在逐步完善,因此相關芯片目前尚未規模量產,市場處于起步階段。
以太網及光互連芯片市場:少數國際巨頭憑借技術及先發優勢,占據以太網及光互連芯片市場主要份額。
內存互連芯片2024年整體呈現高度集中的市場格局,前三家企業合計占據93.4%的市場份額; 其中,瀾起科技以4.3億美元的收入占據36.8%的市場份額,排名第一。
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PCIe Retimer 2024年該市場同樣也呈現出極高的市場集中度。按2024年的市場份額計, PCIe Retimer提供商中瀾起科技排名全球第二。作為市場的新進入者,通過持續的產品研發和迭代,2024年產品出貨快速增長,以4千萬美元的收入占據10.9%的市場份額,排名第二。
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Switch市場高度集中,單個全球供應商占據了超過90%的市場份額。其核心障礙在于高速SerDes和switching-fabric設計的復雜性限制了廠商的參與。憑借自主研發的SerDes IP、工程技術訣竅以及從PCIe Retimer芯片開發中積累的類似市場資源,瀾起是少數幾家能夠開發先進PCIe Switch產品的企業之一,目前正在進行此類產品的研發。
CXL互連芯片是基于新興的CXL高速互連協議設計的。由于CXL的應用和生態系統開發仍處于早期階段,大規模商業部署尚未實現。因此,市場仍處于起步階段,尚未形成客觀完整的競爭格局。隨著行業標準的成熟和應用場景的擴展,瀾起作為已在CXL互連芯片領域建立技術能力和產品儲備的企業,有望在市場發展過程中獲得進一步的競爭力。
高速互連芯片定義及分類高速互連芯片是支撐數據中心、服務器及計算機實現高速數據交互的必備芯片,主要解決智能算力系統持續升級背景下各類數據傳輸的瓶頸。高速互連芯片適配多種 標準化通信協議,通過信號處理、架構優化等方式,保障數據在各系統間高效、可靠傳輸。
高速互聯芯片
按技術類別區分,高速互連芯片主要分為三大類:內存互連芯片、PCIe/CXL 互連芯片和以太網及光互連芯片等。其中,內存互連芯片包括內存接口及模塊配套 芯片,主要用于提升內存數據訪問的速度及可靠性;PCIe/CXL互連芯片包括PCIe Retimer、PCIe Switch、CXL MXC、CXL Switch等芯片,主要用于數據中心和服務器 單機多卡連接、內存池化、內存擴展等;以太網及光互連芯片包括Ethernet Retimer/ Switch、oDSP、NIC、硅光芯片等,主要用于數據中心集群組網等長距離、高帶寬的 互連方案。全球數據正以指數級速度增長,預計 2025年全球數據生成量將達197.3 ZB(澤字節,1澤字節等于1021字節),到2030年將增長達到635.3 ZB,復合年增長率達到26.3%。海量數據的產生,使得數據處理及數據交互需求呈井噴式增長,高速互連芯片作為數據傳輸的必要支撐,潛 在需求量隨之大幅提升。
各類標準化通信協議不斷演進,傳輸速率持續提升,以PCIe協議為例,每次迭代升級,傳輸速率均會翻倍。數據傳輸速率加快,會帶來顯著的信號衰減、信號完整性等問題。高速互連芯片可有效解決這些難題,其在數據傳輸中的必要性和價值量與日俱增。
2022年ChatGPT問世,帶動AI訓練的需求;2024年后AI應用加速落地,帶動AI推理的需求。大模型的訓練和推理正在深層次改變AI服務器的架構,摒棄單純增加服務器數量的方式,轉而采用「強擴展」(Strong Scaling)模式,通過提升內存帶寬、增加網絡硬件密度等措施構建高帶寬、低延遲的算力集群。這一轉變使得芯片間、服務器機箱之間、服務器集群間互連以及數據中心間之間的互連需求激增,對高速互連芯片的數量和復雜度都提出了更高要求。
高速互聯芯片的全球服務器及PC市場需求
高速互連芯片以服務器領域為主要應用場景,在PC領域亦有部分應用。
AI服務器對高速互連的需求與日俱增,成為支撐高速互連芯片市場擴容的因素之一。全球AI服務器出貨量從2020年的0.5百萬臺增至2024年的2.0百萬臺,復合年增長率為45.2%;展望未來,其出貨量預計將從2025年的2.5百萬臺增長至2030年的6.5百萬臺,復合年增長率為21.2%。AI服務器需求的增長,源于其計算負載對更高帶寬、更高效數據交換的需求。多芯片集群架構需高帶寬、低延時互連支撐大規模數據交互,從而推動PCIe/CXL互連芯片、以太網及光互連芯片的需求,同時推動對更大容量及 更高帶寬系統主內存的需求。
隨著AI服務器采用多卡互連+高速協議架構,支持PCIe 6.0、CXL 3.0等新一代標準的高速互連芯片需求將持續攀升。通用服務器市場需求相對穩定,但同時也需要高速互連芯片來提升數據訪問穩定性,其增速雖較AI服務器更為平緩,仍是芯片市場的重要支撐。
全球服務器出貨量,按服務器類型(AI、通用)拆分,2020年至2030年(預估)
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全球PC出貨量總體呈平穩增長趨勢,2024年出貨量為258.9百萬臺,未來預計出 貨量將從2025年的262.9百萬臺增長至2030年的297.7百萬臺,復合年增長率為2.5%。
在AI時代,尤其是大模型爆發式發展以來,數據中心和服務器對于高速互連的需 求呈指數級增長,直接拉動高速互連芯片市場擴容。摩爾定律持續推動半導體進步, 因此需要創新的互連產品來克服日益多樣化的算力架構中的帶寬瓶頸。同時,Scaling Law表明,AI模型的性能隨著模型規模、訓練數據集規模及計算負荷(FLOPs)的擴大而提高,這對數據傳輸帶寬及內存訪問效率提出越來越嚴格的要求。這使得高速互連芯片成為AI算力擴展的關鍵技術。
2024年全球高速互連芯片市場規模為154億美元,預計將于2030年進一步增長至490億美元,復合年增長率為21.2%;其中,中國市場成為增速最快的細分市場之一,2024年其市場規模占全球約為25%,2030年預計提升至30%,市場占比增長的主要原因為未來中國AI服務器需求增速預計將高于全球。
從技術類別來看,全球內存互連芯片市場規模預計從2024年的12億美元增長至 2030年的50億美元,復合年增長率為27.4%;PCIe/CXL互連芯片市場規模預計從2024 年的23億美元增長至2030年的95億美元,復合年增長率為26.7%;以太網及光互連芯片市場規模預計從2024年的120億美元增長至2030年的345億美元,復合年增長率為19.3%。
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?內存互連芯片
內存互連芯片是實現內存數據高速傳輸與可靠訪問的核心組件,傳統產品體系包 括內存接口芯片(RCD/DB)和內存模塊配套芯片(SPD、TS、PMIC),隨著AI及大數據 應用的發展以及相關技術演進,內存互連芯片衍生出適應新型算力需求的品類,包括 用于服務器內存模塊的高帶寬內存接口芯片(MRCD/MDB)和用于PC內存模塊的時鐘驅 動器芯片(CKD)。從定價來看,不同產品類型差異較大,單價范圍為約0.2美元至16.0美元。? 內存接口芯片(RCD/DB)
內存接口芯片(RCD/DB)是服務器內存模塊的核心邏輯器件,作為服務器 CPU存取內存數據的必由通路,其主要作用是提升內存數據訪問的速度及可靠性。 DDR4及DDR5內存接口芯片按功能可分為兩類:一是RCD(寄存時鐘驅 動器),用來緩沖來自內存控制器的地址、命令、時鐘、控制信號;二是DB(數 據緩沖器),用來緩沖來自內存控制器或內存顆粒的數據信號。僅采用RCD的內 存模塊為RDIMM(寄存雙列直插內存模塊),同時采用RCD和DB的內存模塊為 LRDIMM(減載雙列直插內存模塊)。目前RDIMM為市場主流的內存模塊類型。 根據JEDEC標準,每根DDR4或者DDR5服務器內存模塊(RDIMM/LRDIMM)需 要一個RCD芯片。DB芯片用在LRDIMM上,其中每根DDR4 LRDIMM需要9顆 DB芯片,每根DDR5 LRDIMM需要10顆DB芯片。
? 內存模塊配套芯片(SPD、TS、PMIC)
根據JEDEC標準,DDR5內存模塊上除了內存顆粒及內存接口芯片外,還 需要三種配套芯片,分別是SPD(串行檢測集線器)、TS(溫度傳感器)以及PMIC(電源管理芯片)。SPD內置EEPROM(帶電可擦可編寫只讀存儲器),用于存儲內 存模塊的相關信息以及模塊上內存顆粒和相關器件的所有配置參數,同時SPD作為I2 C/I3C總線集線器,是系統主控設備與內存模塊上組件之間的通信中心。此外,SPD內部還集成了一顆TS,可連續監測SPD所在位置的溫度。TS是DDR5高精度溫度傳感器芯片,符合JEDEC規范,支持I2 C和I3C串行總線,用于實現對內存模塊的溫度監控。PMIC為內存模塊上的其他芯片提供電源支持,進行電源管理。
根據JEDEC標準,每根DDR4和DDR5服務器內存模塊都包含一個SPD。此 外,每根DDR5 RDIMM/LRDIMM/MRDIMM還需要一個PMIC及兩個TS。主流的DDR4和DDR5 PC內存模塊通常包含一個SPD,而DDR5 PC內存模塊還需要一個PMIC。DDR5內存模塊中的SPD相比DDR4中的更為復雜,價值也更高。
? 高帶寬內存接口芯片(MRCD/MDB)
MRCD/MDB芯片是服務器高帶寬內存模塊MRDIMM的核心邏輯器件,每 根MRDIMM模塊均需要搭配1顆MRCD、10顆MDB。MRDIMM通過MDB芯片 可以同時訪問兩個DRAM內存陣列(而傳統RDIMM只能訪問一個陣列),從而在 標準速率下實現雙倍帶寬。該產品主要應用于云計算、AI等對內存帶寬要求較高 的應用領域。
? 時鐘驅動器芯片(CKD)
根據JEDEC定義,當DDR5數據速率達到6400MT/s及以上時,PC內存模塊需引入CKD芯片,對時鐘信號進行緩沖和重新驅動,以滿足高速時鐘信號的完整性和可靠性要求,這對在有關數據速率下穩定運行至關重要。CKD芯片用于更高速率的PC端內存模塊上,一般一根PC端內存模塊需要配置一顆CKD芯片。一般來說,一臺PC需要配置一至兩根內存模塊。
?DDR4的生命周期覆蓋2013年至2025年,DDR5的生命周期預計將從2021年延續至2030年。DDR5 MRDIMM預計從2025年前后開始規模應用。內存顆粒與內存模塊產品的代際更迭,正從需求量與價值量雙維度,驅動內存互連芯片市場增長進入快速發展通道。
內存互連芯片市場規模
內存互連芯片主要應用于服務器領域,部分內存互連芯片亦應用于PC領域,其市場規模與服務器及PC的出貨量、單臺配置的內存模塊種類及數量密切相關。
全球內存模塊的市場需求 2020年至2024年,服務器內存模塊出貨量從158.2百萬根增長至170.4百萬根;到 2030年預計將攀升至306.6百萬根,2025年至2030年間的復合年增長率約為10.8%,呈 現良好增長態勢。從市場結構上看,服務器內存模塊正加速向DDR5世代邁進:DDR5 從2021年開始在下游應用,到2024年滲透率已超過50%,預計在2025年將超過85%。同時,DDR6內存模塊有望在2029年前后實現商業化應用,為市場注入新的增長動力。
驅動服務器內存模塊需求量增長的核心因素,在于全球服務器出貨量的增長,以及單臺服務器內存模塊配置數量的增加。AI服務器的崛起,進一步推動了市場需求。由于對內存容量的要求顯著增加,一般來說,一臺通用服務器配置8-12根內存模塊,而一臺AI服務器配置16-24根內存模塊。因此,隨著AI技術在各行業的廣泛應用,AI 服務器滲透率持續提升,將直接推動服務器內存模塊整體需求增速高于服務器增速, 進而為內存互連芯片市場帶來廣闊的發展空間。
?內存互連芯片是JEDEC定義的內存模塊標準器件,其市場規模從2020年的767.9 百萬美元增長至2024年的1,168.0百萬美元,預計未來將進一步從2025年的1,579.4百萬 美元增長至2030年的5,005.2百萬美元,期間復合年增長率高達25.9%。
?內存模塊需求增長帶動芯片市場擴容 內存互連芯片與內存模塊有著明確的配比關系,其需求量與內存模塊緊密相關。根據弗若斯特沙利文的資料,服務器內存模塊的需求量將從2025年的183.9百萬根躍升至2030年的306.6百萬根,這一顯著增長趨勢,將直接促使內存互連芯片數量同頻增長,成為市場規模擴張的基礎。
服務器產品升級激發新的市場增長點
? DDR5技術升級提升芯片價值:由于產品技術難度、復雜度和性能的提升, DDR5 RCD、SPD芯片價值量較DDR4明顯增加;同時,服務器DDR5內存模塊 新增配套芯片的需求,包括TS和PMIC芯片。產品升級不僅帶來芯片單價提升, 更拓展了芯片種類,成為DDR5世代市場增長的動力。
? 新型高帶寬內存模塊MRDIMM創造市場增量:基于AI應用對內存帶寬的迫切需 求,MRDIMM以其優異的帶寬性能,預計將成為主流AI服務器系統主內存的優 選方案。2025年,MRDIMM開始在下游規模應用,預計至2030年,其在AI服務 器內存模塊中的滲透率將達30%,出貨量高達53.4百萬根,2025年至2030年的復 合年增長率為148.0%。相較廣泛應用的RDIMM(僅需一個RCD),MRDIMM所 需的MRCD價值更高,同時新增10顆MDB的需求,因此隨著MRDIMM滲透率不 斷提升,將顯著推高內存互連芯片市場規模。
? 子代持續迭代維系平均銷售價格:DDR5 RCD芯片預計推出6個子代產品, MRCD/MDB芯片預計有3個子代產品,未來幾年持續的子代迭代,將通過技術創 新與性能優化,維系產品的平均銷售價格與毛利率,為內存互連芯片市場的長期 穩定增長提供保障。
PC領域市場主要增長邏輯
? DDR4至DDR5升級新增芯片需求:PC領域的DDR5內存模塊(包括UDIMM/ SODIMM/CAMM/LPCAMM)需要搭配一顆更高規格、價值量更高的SPD,并新增一顆PMIC,推動DDR5世代芯片價值量提升。
? DDR5支持速率提升進一步帶動芯片需求擴容:DDR5第一子代產品支持的速率 是4800MT/s,當數據速率達到6400MT/s及以上時,PC內存模塊(包括CUDIMM/ CSODIMM/CAMM)需要新增加一顆CKD芯片,該芯片從2025年開始滲透,預計2029年覆蓋幾乎所有PC內存模塊,開拓消費級市場新空間。
內存互連芯片市場的發展趨勢
? 算力爆發驅動內存容量及帶寬需求增長:大模型訓練與推理對算力的迫切需求,正持續推高內存容量和帶寬升級。以GPT為代表的大模型,參數規模突破萬億 級,推動AI服務器內存配置顯著升級—-單臺主流AI服務器通常需部署超20條 DDR5內存模塊,內存容量和數量遠超通用服務器。同時,算力的爆發也對內存 帶寬提出了更高的要求,DDR5第一子代RDIMM支持速率為4800MT/s,第六子 代預計突破9000MT/s,而第二子代MRDIMM更是達到12800MT/s。隨著技術成 熟及生態逐步完善,MRDIMM憑借更高帶寬與綜合性能,有望取代RDIMM成 為AI服務器主流方案,帶動MRCD/MDB芯片需求激增。在PC領域同樣呈現高速 發展態勢,DDR5在游戲本和AI PC等高階終端加速滲透,模塊速率逐步迭代至 6400 MT/s及以上。為了保障高速運行下的信號完整性,預計到2029年幾乎所有 的PC內存模塊都將標配CKD芯片。
? 技術迭代周期顯著縮短:內存互連芯片技術正沿「協議升級迭代 - 傳輸速率提 升-芯片功能復雜化」路徑加速演進,高速信號處理與低功耗設計等技術成為核 心競爭點,內存互連芯片的價值量將持續提升。在服務器領域,DDR4僅經歷四 個子代迭代,每個子代的迭代周期約為18~24個月;而DDR5預計有六個子代,DDR5第二子代產品2024年出貨已超過第一子代產品,第三子代在2025年快速上量,當前子代迭代周期已逐步縮短至12-18個月,技術迭代節奏較DDR4世代明顯 提速。
? 市場集中度持續提升:從內存互連芯片市場發展歷史來看,行業領先企業憑借豐 富的產品組合、深厚的技術積累、完善的專利布局形成了完整的內存互連解決方 案能力,在標準制定、研發創新等方面發揮引領作用、具備顯著優勢,逐步實現 市場份額向少數幾家頭部企業集中。展望未來,行業頭部企業基于其市場領先優勢,持續通過前瞻性投入下一代技術研發、優化供應鏈管理,這些企業有望進一步提升其市場競爭力和市場份額,推動行業資源的高效整合與合理配置。
PCIe/CXL互連芯片
全球PCIe/CXL互連芯片市場 PCIe互連芯片市場概覽及市場規模 PCIe互連芯片的定義及分類 PCIe互連芯片是數據中心和服務器高速數據互連的核心組件,遵循PCI-SIG標準體系,主要產品分為兩大類:? PCIe Retimer芯片:適用于PCIe協議的超高速信號調理芯片,主要用于解 決數據在高速、遠距離傳輸場景中時序不齊、損耗嚴重、完整性差等問 題,在CPU與高速外設(如GPU、AI加速卡、SSD卡及網卡等)的互連中發 揮重要作用。從定價來看,不同產品類型差異較大,2024年行業平均單價 范圍為約25.0美元至50.0美元。
? PCIe Switch芯片:用於擴展接口數量,通過內部交換架構實現CPU與外圍 設備(如NIC、SSD、GPU)之間的高速數據轉發,實現更多設備間的高密 度PCIe互連。從定價來看,不同產品類型差異較大,芯片價格主要取決於 其支持的鏈路數。2024年行業平均單價範圍為約600.0美元至1,200.0美元。 近年來,PCIe協議技術迭代加速:從PCIe 5.0(32GT/s)升級至PCIe 6.0(64GT/s), 傳輸速率實現翻倍,最新發佈的PCIe 7.0規範更將單通道速率提升至128GT/s。在下游 應用方面,支持PCIe 5.0協議的相關芯片和設備正在成為市場主流,未來技術將持續向 更高速率、更低延遲及低功耗方向演進,以匹配AI服務器等新興場景的高速互連需求。
PCIe互連芯片市場規模 PCIe互連芯片市場規模從2022年的469.2百萬美元快速增長至2024年的2,288.6 百萬美元。行業預測顯示,未來該市場將持續高速增長,預計2030年市場規模將達到 7,761.0百萬美元,2025年至2030年間的年複合增長率高達20.1%。
?PCIe互連芯片市場的主要驅動因素
? AI服務器出貨量激增,拉動芯片需求放量:AI服務器架構中,隨著GPU/AI芯片 數量持續攀升、模型規模迅速擴大,對系統帶寬及高速互連需求大幅增長,PCIe 互連芯片已成為高速設備間互連的關鍵器件。PCIe Switch提供擴展或聚合能力, 并允許更多的設備連接到一個PCIe端口,而PCIe Retimer則用于保障系統的信號 完整性與穩定性,提升高速信號的有效傳輸距離。以一臺主流8卡GPU服務器為 例,通常需配備2至4個PCIe Switch實現拓撲擴展,同時需要8至16個Retimer, 以延長CPU與外設間的有效傳輸距離。因此,PCIe互連芯片已成為AI服務器中 不可或缺的核心器件,其需求量與AI服務器出貨量呈正相關。
? PCIe協議持續迭代升級,拓展應用場景邊界:目前PCIe 5.0正在逐步成為市場主 流,未來還將進一步向PCIe 6.0及PCIe 7.0演進,PCIe協議每次迭代將帶來數據 傳輸速率翻倍,由此驅動兩大增長邏輯:一方面,更高速率帶來更復雜的信號完 整性問題,PCIe Retimer的應用場景從當前的CPU及GPU/AI加速卡/SSD/網卡互 連,將延伸至有源線纜(AEC)、邊緣計算設備、智能汽車等連接密集型場景;另 一方面,協議迭代推動服務器集群組網需求,PCIe Switch需承擔多設備帶寬優化 與拓撲架構升級任務,在AI推理服務、數據中心高密度部署等場景中重要性持續 提升。
CXL互連芯片市場概覽及市場規模
CXL互連芯片市場的定義及分類 CXL互連芯片是基于CXL協議構建的高速互連核心器件,其物理層沿用PCIe標 準,可以實現CPU、GPU、內存間高速低延遲的數據交互,主要應用于內存擴展和內 存池化場景,主要產品分為兩大類。從定價來看,由于CXL的應用和生態系統開發尚 處于早期,相關產品還未達到規模商業量產階段,目前還未形成成熟的定價體系。現有產品的單價取決于規格及功能,范圍一般為約100美元至1,000美元。
? CXL MXC芯片:作為處理器與CXL內存模塊高速連接樞紐,負責完成協議轉換、內存訪問調度及一致性控制,是構建內存擴展和內存池化架構的 關鍵控制器;
? CXL Switch芯片:用于實現多個CXL主機及設備之間的互連與資源管理,支持單個或者多個CPU連接多個CXL內存或加速設備,提升系統擴展能力 和資源利用效率,是大規模內存池化架構的核心支持組件。兩者協同構建CXL互連解決方案,將在新一代數據中心架構中發揮重要作用。CXL互連芯片市場規模 2024年CXL互連芯片市場尚處于商業化初期,市場規模約為4.3百萬美元,行業預測未來幾年該市場將迎來爆發式增長,預計至2030年市場規模將達到1,703.1百萬美元,2025年至2030年期間的復合年增長率高達170.2%。
?CXL互連芯片市場的主要驅動因素
? CXL協議持續在AI領域滲透,拉動芯片需求增加:在AI領域,CXL技術通過支 持GPU和FPGA(現場可編程閘陣列)等加速器與主處理器的高效協作,可顯著提 升AI模型訓練和推理的速度,實現低延遲、高速的數據傳輸,從而大幅提高計算效率;同時CXL技術支持內存擴展和共享機制,為AI應用提供更大的內存空間 和更靈活的資源分配方案,解決內存帶寬瓶頸。作為CXL技術落地的核心載體, CXL互連芯片支撐上述應用場景,其需求與AI服務器密切相關,并將在AI領域 發揮更大的作用。
? 系統架構重構及連接復雜度提升,推動應用場景拓展:AIGC推動數據中心向萬 卡級集群演進,芯片至數據中心的多維互連復雜度指數級提升,傳統互連方案難 以滿足TB級帶寬與百納秒級延遲需求,CXL通過內存池化與高速互連實現架構 升級:CXL MXC在內存擴展及內存池化領域能夠有效提升內存容量和帶寬,以 適配云計算和AI等數據密集型應用的需求;同時,CXL Switch也逐步開始應用 于服務器平臺,支持多節點設備的內存和資源共享,優化服務器集群的拓撲架構 與資源利用率。
目前,國際知名大型互聯網廠商正在探索在其新型服務器集群中 部署CXL內存資源池,單個內存池通常需要配置16-32顆CXL MXC和2-4顆CXL Switch芯片。隨著CXL內存池在服務器中滲透,CXL互連芯片市場將進入爆發增 長通道。CXL技術可通過內存池化賦能內存擴展,顯著提升GPU集群的算力效 率,并降低總擁有成本(TCO)。
PCIe/CXL互連芯片的準入壁壘及關鍵成功因素
? 協議驅動的技術迭代與創新能力:PCIe/CXL互連芯片的核心競爭力根植于對協 議標準演進的快速響應及底層技術突破。企業需緊跟從PCIe從5.0向6.0乃至7.0、 CXL從1.0到3.x的協議迭代節奏,通過持續研發投入攻克信號處理、編碼算法等關鍵技術。當PCIe協議持續升級時,需優化高速SerDes串行接口技術,以解決高頻傳輸中的信號衰減、時序抖動等問題,保障芯片兼容性與穩定性;而CXL技術正朝著帶寬倍增、延遲優化與功能拓展方向演進,在支持內存池化、點對點直 連的同時,未來或結合光互連技術突破TB級帶寬與亞50ns延遲瓶頸。從底層技術看,SerDes作為高速串行傳輸的「神經中樞」,其速率提升(如PCIe 6.0所需的 64GT/s)與信號完整性優化能力直接決定互連芯片的穩定性與延遲表現;而DDR 控制器技術則通過影響內存訪問效率,成為支撐CXL內存池化的關鍵技術節點。
? 深度需求洞察與生態協同能力:PCIe/CXL互連芯片的另一核心成功要素,在于 對下游客戶需求的深度理解與生態關系的緊密維系。隨著AI服務器、數據中心等 下游應用場景對高速互連需求的爆發式增長,企業需精準把握客戶在PCIe 6.0、 CXL 3.0等協議迭代需求、低延遲、高帶寬等性能指標要求,以及成本控制方面 的核心訴求,通過技術預研針對性開發,實現快速響應。同時,企業應與服務器 與云計算廠商等合作伙伴建立長期戰略合作,深度參與硬件架構設計與標準制 定,形成「需求反饋-技術迭代-生態適配」的閉環。這種「需求驅動創新+ 生 態協同共進」的模式,不僅能提升產品競爭力,更能構筑起市場壁壘,成為企業在PCIe/CXL市場立足的關鍵。
以太網及光互連芯片
以太網互連芯片是數據中心、云計算及AI基礎設施的核心硬件,實現設備間高速數據交換與低時延通信。主要分為三類:(i)以太網交換芯片(Ethernet Switch),用于數據包的轉發和網絡流量的調度,是數據中心網絡的骨干器件;(ii)NIC(網卡芯片),部署于服務器端,是主機接入以太網并實現數據傳輸的關鍵接口;及(iii)Ethernet Retimer 芯片,解決長距離高速信號傳輸中的時序失真與信號衰減,保障數據傳輸的完整性與系統穩定性,尤其適用于AI服務器與云計算節點。以太網互連芯片
全球以太網互連芯片市場規模從2020年的60億美元增長至2024年的94億美元, 期間復合年增長率達11.6%,增長主要受云計算與數字基礎設施建設的推動。未來隨著 AI大模型部署加速,AI服務器、超大規模數據中心及高帶寬存儲系統對高速低延遲網絡的需求激增,400G/800G以太網方案逐步落地,并向1.6T演進,驅動以太網互連芯片需求量和價值量同步提升,預計2030年市場規模將達到247億美元,2025年至2030 年間復合年增長率高達17.9%。
光互連芯片
光互連芯片是實現高速數據傳輸的關鍵組件,通過光電轉換技術,支撐下一代數據中心和AI基礎設施對高帶寬、低功耗互連的需求,已成為核心技術之一。光互連芯片主要分為三類:
? DSP芯片:負責高速信號的調制╱解調、波形整形及數字信號處理(DSP) 糾錯功能,是400G、800G等先進調制格式不可或缺的核心器件;
? 激光驅動芯片(Driver)與跨阻放大器(TIA),其中Driver將電信號轉換為高頻 模擬信號以驅動光發射器,TIA將光探測器輸出的微弱電流信號放大為電 壓信號,保障高速、高靈敏度的接收鏈路;
? 硅光芯片:通過在單一硅基平臺上集成光子和電子功能,實現小型化、高速光互連,有效解決先進計算系統中的帶寬瓶頸與功耗挑戰。全球光互連芯片市場規模從2020年的4億美元迅速增長至2024年的26億美元,復合年增長率高達57%,增長原因主要源于400G/800G光模塊在AI數據中心規模化部署。
展望未來,隨著大模型訓練集群的GPU規模持續攀升,節點間通信帶寬密度和能效比需求急劇增長,光互連技術將成為高性能架構中重要方案,預計至2030年市場規模將達到99億美元,2025年至2030年期間的復合年增長率為21.5%。
高速互連芯片市場競爭格局
全球高速互連芯片市場正伴隨AI基礎設施擴建和服務器架構升級進入高速增長期。當前市場已形成多個技術方向并行演進的格局。內存互連芯片市場:從DDR4到DDR5世代,該市場的主要廠商穩定在三家,即瀾起科技、Renesas及Rambus,市場競爭份額高度集中,目前前三大廠商合計市場份額超過90%。頭部 企業逐步形成了「技術壁壘+客戶綁定」的雙重競爭護城河。
PCIe/CXL互連芯片市場:PCIe互連芯片市場相對較為成熟,展現出顯著的頭部集中態勢,前五大廠商占據超90%的市場份額。2024年,前兩大PCIe Retimer廠商合計市場份額96.9%,而PCIe Switch細分市場則由單一廠商占據主導地位。這些領先企業具備高速SerDes設計能力及PCIe協議迭代及產品產業化經驗(如已量產PCIe 5.0產品并 送樣PCIe 6.0產品),覆蓋從芯片到系統級互連的復雜拓撲設計需求,進一步鞏固其市場競爭力。
CXL互連技術是近幾年興起的前沿技術,基于該技術的應用和產業生態正在逐步完善,因此相關芯片目前尚未規模量產,市場處于起步階段。
以太網及光互連芯片市場:少數國際巨頭憑借技術及先發優勢,占據以太網及光互連芯片市場主要份額。
內存互連芯片2024年整體呈現高度集中的市場格局,前三家企業合計占據93.4%的市場份額; 其中,瀾起科技以4.3億美元的收入占據36.8%的市場份額,排名第一。
?PCIe Retimer 2024年該市場同樣也呈現出極高的市場集中度。按2024年的市場份額計, PCIe Retimer提供商中瀾起科技排名全球第二。作為市場的新進入者,通過持續的產品研發和迭代,2024年產品出貨快速增長,以4千萬美元的收入占據10.9%的市場份額,排名第二。
?Switch市場高度集中,單個全球供應商占據了超過90%的市場份額。其核心障礙在于高速SerDes和switching-fabric設計的復雜性限制了廠商的參與。憑借自主研發的SerDes IP、工程技術訣竅以及從PCIe Retimer芯片開發中積累的類似市場資源,瀾起是少數幾家能夠開發先進PCIe Switch產品的企業之一,目前正在進行此類產品的研發。
CXL互連芯片是基于新興的CXL高速互連協議設計的。由于CXL的應用和生態系統開發仍處于早期階段,大規模商業部署尚未實現。因此,市場仍處于起步階段,尚未形成客觀完整的競爭格局。隨著行業標準的成熟和應用場景的擴展,瀾起作為已在CXL互連芯片領域建立技術能力和產品儲備的企業,有望在市場發展過程中獲得進一步的競爭力。
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