交換機技術趨勢分析：以太網交換機vsIB交換機

??全球市場規模：根據IDC數據，2022年，全球交換機市場規模為3080億元，同比增長17.0%。預計2023年可達3220億元，2027年可達3770億元，預測2022-2027年CAGR約為4.6%。

中國市場規模：根據IDC數據，2022年中國交換機市場規模為591億元，同比增長9.5%，占全球交換機市場規模的19.2%；預計2023年可達645億元；據測算，2027年中國交換機市場規模為878億元，占全球交換機市場規模的23.3%。

本文來自“交換機基礎知識概述（2023）”重點分析交換機定義及分類、交換機構成、交換機的技術原理及性能指標、交換機應用場景、交換機產業鏈。

今天分享下篇，市場規模及競爭格局、交換機技術趨勢、以太網交換機vs IB交換機。

1、交換機競爭格局

國外市場——思科一家獨大，Arista成長迅速

據theNextPlatform測算，2023Q1思科占據46.0%的市場份額，約46.1億美元，同比增長33.7%。Arista憑借在數據中心的出色表現，2023Q1收入11.5億美元，同比增長61.6%。盈利能力方面，思科和Arista毛利率均接近60.0%。

國內市場——呈現寡頭競爭格局

根據IDC數據，2021年中國交換機市場前五大品牌廠商分別為華為、新華三、銳捷網絡、思科和邁普技術，其市場份額分別為40.0%、36.2%、12.2%、5.4%和1.5%，前五大廠商集中度達到95.3%。

2、交換機技術趨勢

趨勢一：無損數據中心解決方案

隨著高速率交換機的需求增加，無損數據中心解決方案（RDMA)將推動高速率交換機的升級和發展。

? 無損數據中心解決方案，簡稱RDMA(Remote Direct Memory Access)技術是為了解決網絡傳輸中服務器端數據處理的延遲而產生的技術。傳統TCP/IP協議棧處理時延大，服務器CPU負載居高不下，RDMA可以將用戶應用數據直接傳入服務器存儲區，解決時延問題。

? RDMA網絡目前應用比較廣泛的是InfiniBand（英偉達數據中心網絡架構核心技術）和RoCE (RDMA over Converged Ethernet)。

趨勢二：白盒交換機

白盒交換機更具可編程性和靈活性，將成為未來主流。

? 白盒交換機采用開放的設備架構和軟硬解耦的思想，提升了設備可編程性、靈活性，可以有效支撐未來新型業務對網絡可定制、高性能、可編程、確定性的需求，在網絡戰略發展中具有重要地位。

全球經濟增長放緩及AIGC算力成本高昂的背景下，白盒交換機成本低、開放性高、操作難度小的優勢將會更加突出。

? 在白盒交換機架構下增加芯片接口層，將交換芯片的硬件功能封裝為統一的接口，采用開放的設備架構和軟硬解耦思想，降低購置開發成本。

趨勢三：CPO硅光技術

目前，硅光技術有兩個主要發展路線：CPO（Co-Packaged Optics）光電共封裝和NPO（Near Packaged Optics）光電近封裝。這兩種方案都能夠在提升數據中心性能的同時顯著降低能耗并且幫助企業管控成本。

趨勢四：液冷交換機

數據中心加快建設對散熱和能耗提出更高要求，液冷交換機方案幫助數據中心實現低能耗。

? 數據中心能耗占比中，散熱系統能耗平均高達33%，因為傳統數據中心采用的風冷散熱系統是以比熱容很低的空氣作為載冷媒介

? 液冷交換機通過液體冷卻系統，將散熱液引入設備內部，吸收熱量，然后將熱液導出設備，在外部冷卻。這有效降低設備溫度，提高性能，確保高效運行。

? 當前液冷技術主要分為單相液冷和兩相液冷,單相液冷復雜度更低更易實現,單相液冷分為冷板式液冷和浸沒式液冷，沉浸式液冷方案更勝一籌。

趨勢五：TSN解決方案

TSN是解決大帶寬的新技術，同時TSN+OPC UA將解決協議碎片化問題，有望加速應用。

趨勢六：***逐漸崛起

全球以太網物理芯片市場格局表現為國際廠商占比高，國內芯片制造商自主逐步完善，正在逐漸崛起。

3、以太網交換機 vs InfiniBand交換機

InfiniBand網絡解決方案優勢明顯，短期與以太網網絡方案并存發展：

? InfiniBand網絡解決方案再網絡計算、網絡自愈、服務質量和網絡拓撲方面具有增強功能，可以廣泛應用在AI模型訓練、HPC等先進計算場景。

? InfiniBand交換機兼容性較差，難以和大多數以太網設備，例如網卡、線纜、交換機和路由器等，并且InfiniBand交換機成本較高。而傳統以太網再性價比高、兼容性強以及支持遠距離傳輸方面具備優勢，預測在未來的網絡結構中，以太網交換機仍會是主流交換機，呈現以太網交換機和IB交換機并存發展的局面。

NVIDIA?Quantum-2平臺包括：NVIDIA Quantum-2 系列交換機、NVIDIA ConnectX-7 InfiniBand 適配器、BlueField-3 InfiniBand DPU，以及相關的軟件。NVIDIA Quantum-2 系列交換機采用緊湊型1U設計，包括風冷和液冷版本。交換機的芯片制程工藝為7nm，單芯片擁有570億個晶體管（比A100 GPU還多）。

采用64個400Gbps端口或128個200Gbps端口的靈活搭配，提供總計51.2Tbps的雙向吞吐量；作為理想的機架式 InfiniBand 解決方案，QM9700 和 QM9790 NDR InfiniBand 固定配置交換機支持 Fat Tree、SlimFly、DragonFly+、多維 Torus 等多種拓撲，提供極高的靈活性。NVIDIA Quantum-2 還向后兼容前幾代產品，以及廣泛的軟件生態系統支持。