交換芯片詳解：交換機核心部件，承擔轉發功能

交換機：數字經濟核心底座

交換機是一種用于電（光）信號轉發的網絡設備，通過為接入交換機的任意兩個網絡 節點提供獨享的電信號通路，從而轉發數據包。當交換機接收到一個數據包時，它會讀取 數據包的目標 MAC 地址，然后將數據包轉發到目標設備的端口上。目前業內主流交換機 為以太網交換機。

交換機的主要應用場景包括：數據中心網絡、工業互聯網等各類網絡環境，是我國數 字經濟網絡的重要基建。隨著我國“十四五”規劃綱要從現代化、數字化、綠色化方面對 加快新型網絡基建提出了方針指引，我們認為未來以交換機等網絡設施為代表的數字基礎 設施將持續受益于我國數字經濟發展。

交換芯片：交換機核心部件，承擔數據轉發功能

交換機內部硬件包含 PCB 板、主芯片、輔助芯片、存儲器件、散熱器、電源模塊、 接口/端口子系統等，其中主芯片包括交換芯片、PHY 芯片、CPU，輔助芯片則包括其他 數字芯片、電源芯片、信號鏈芯片等。交換機的信號轉發主要通過主芯片完成：外部模擬 信號通過線纜接入交換機端口，在內部 CPU 的指令調度下，由 PHY（物理層）芯片將模擬信號轉化為數字信號并將傳輸給交換芯片，之后由交換芯片進行數字信號的安檢、調度 及轉發，最后再次由 PHY 芯片將信號轉化為模擬信號，通過端口輸出。其余輔助芯片及 器件則主要支持零部件之間的連接、信號轉發所需的電力能量、散熱等。以太網交換芯片承擔交換機核心轉發功能，決定核心性能指標。交換芯片專門用于數 據包的預處理以及轉發，其通過專用的PCIE線與CPU相連，接收中央處理器的調用指令， 完成數據轉發。交換機的主要功能是提供子網內的高性能交換、低延時交換，因此直接決 定了整機的交換容量、端口速率等重要性能指標。

技術演進：交換芯片當前最高轉發速率達 51.2T

以太網技術演進

以太網交換芯片的起源最早可以追溯到上世紀 70 年代以太網的誕生。ALOHA 協議為 實現夏威夷群島之間“一點到多點”的目的而設計的通信協議，其本質是“無線電信道沖 突域協商機制”。1973 年 5 月 22 日，世界上第一個個人計算機局域網絡 ALTO ALOHA 網 絡運轉，標志著以太網正式誕生。

1975 年 7 月，具劃時代意義的 Ethernet I 協議發布，包括了將時鐘脈沖作為與 Main Memory 進行數據交換的信號，現如今很多相關技術名詞均出自該協議，如 Ethernet、 Interface cable(接口表)等等。1980 年 9 月，以太網通用標準 ETHE80 正式出臺，同年第一代以太網技術 DIX 1.0 被研發問世，之后修改為 DIX 2.0，即 IEEE 802.3 標準基礎規約。1995 年發布的“802.3u 100Mbps 以太網標準”也稱 Fast Ethernet，標志著業界進入 100M 快速以太網時代。21 世紀以太網的應用范圍進一步拓展，2010 年 IEEE 發布 40G 和 100G 的 802.3ba 標準，分別用于大規模數據中心/超級計算機和數據中心互聯/骨干網絡；2017 年 IEEE 發布 200G 和 400G 802.3bs 標準；2022 年 12 月發布 800G 標準 P802.3df 和 1.6T 標準 P802.3dj 從而進一步提高帶寬，用于云數據中心場景，P802.3dj 為目前 IEEE 發布的最高傳輸速率以太網標準。目前以太網技術經過了前后 50 多年探索和發展，網絡傳輸速率不斷提升，通信范圍 頁從局域網拓展到城域網和廣域網。

交換機演進歷史

隨著以太網相關技術的發展，交換機產品類型也同樣發展經歷四代的演變。從 1989 年第一臺交換機問世以來，其在端口速率和交換容量上有了快速發展和極大提升。交換機的前身是一種不能隔絕沖突擴散的物理層設備——集線器，其將多個接口和傳 輸線集成于一體，但當時以太網標準尚未問世，因此其網絡性能因為自身屬性所限而難以 提高。1989 年，美國 Kalpana 公司發明了世界上第一臺以太網交換機 EtherSwitch EPS-700，該型號對外提供 7 個固定端口。交換機作為一種能隔絕沖突的二層網絡設備， 極大提高了網絡性能。如今的交換機早已突破舊框架，不僅能完成二層轉發，也能根據 IP 地址進行三層轉發，甚至還出現了工作在四層及更高層的疊加型多業務交換機。

交換機的市場參與者不斷增加。1994 年，思科基于上一年并購的 Crescendo 的交換 機技術，推出了思科第一款交換機 Catalyst 1200，這款交換機支持 8 個 10M 以太網接口， 另有兩個模塊插槽用于上行鏈路，從此正式開啟了全球龍頭廠商交換機的爭鳴時代。1997 年 12 月，華為推出第一款國產以太網交換機 Quidway S2403；2002 年 10 月，中興通訊 推出國內第一臺符合 802.3ae 標準的 10G 以太網高端路由交換機；2006 年 3 月，銳捷網 絡全球首發面向 10 萬兆平臺設計的 RG-S8600、RG-S9600 系列。此階段業界依舊采用 大體積硬件耦合的形式來構成交換機進行信息交換，尚無廠商推出標準清晰且可量產的交 換芯片。

2010 年博通發布業界首款可量產交換芯片后，交換機迅速騰飛。2013 年 1 月，思科 通過自研 UADP 芯片推出 Catalyst 3850 系列交換機，該機型支持 Cisco ONE 可編程網絡 模型。美國后起之秀 Arista 于 2014 年推出業界首款具有 100G 上行鏈路的葉交換機。國 內廠商同樣發展迅速，華為、銳捷網絡等廠商不斷推出高性能交換機產品。2019 年銳捷 網絡率先在業內推出 100G 數據中心核心交換機和 25G/100G 數據中心解決方案，打開數 據中心市場。2022 年 4 月，新華三發布了業界首款 400G 園區核心交換機；2023 年 6 月， 華為推出 800GE 數據中心核心交換機 Cloud Engine 16800-X 系列，主要針對大數據、云 計算等應用場景；同月，新華三全球首發新一代數據中心交換機新品 S9827 系列，帶寬達 到 51.2T，進一步助力算力釋放。

交換芯片演進歷史

芯片量產時代：交換機問世的 20 余年后，博通推出首個可量產的交換芯片。21 世紀 初葉，半導體材料在電子通信行業的應用快速發展，使得廠商能夠把大量數據轉發功能集 于一塊專用集成電路上，芯片的形式開始逐漸取代大量耦合硬件。與此同時，IEEE802.3ba 的通過為交換芯片鋪平了道路。2010 年，Broadcom 推出業界第一個可量產的以太網交換 芯片系列 BCM88600，交換容量達到 640G，并且開始以 2 年為周期不斷推出更高性能產 品。之后美國巨頭廠商美滿、思科、英偉達等也相繼推出以太網交換芯片產品，并優先搶 占絕大部分市場份額，成為行業絕對的領跑者；而中國廠商如華為、中興通訊、盛科通信 雖起步較晚，但也通過攻克技術難點陸續成功研發國產以太網交換芯片。至此交換芯片進 入高速發展期，成為交換機性能迭代的第一動力及核心壁壘。

群雄逐鹿時代：2022 年 8 月，博通發布了目前業內最高端的交換芯片 Tomahawk 5， 為市面上首個量產 51.2Tbps 交換帶寬的芯片，單個端口最高速率達到 800G，主要針對 超大規模企業和云構建者商用交換機和路由器芯片市場。此前英偉達于 2022 春季發布會 推出 Spectrum-4 交換機，其搭載的 AI 芯片同樣為“51.2T+800G”的配置，但該芯片并 不通過量產對外出售。之后美國巨頭廠商相繼推出同級別性能指標的以太網交換芯片：Marvell 于 2023 年 3 月推出 Teralynx 10；思科推出 Silicon One G200/G202 系列網絡芯 片；以上交換芯片均為目前業內最高性能水準。國產廠商盛科通信計劃 2024 年推出 Arctic 系列，交換容量達到 25.6T，有望對標行業一線龍頭。

市場規模：400 億全球市場，自研與商用齊頭并進

數字化長期向好，交換機持續快速增長

2021 年起全球以太網交換機恢復快速增長。IDC 數據顯示，全球以太網交換機市場 規模 2022 年達到 3082 億元，同比增長 17%，我們認為全球交換機行業已經逐漸走出疫 情期間上游供應鏈短缺的困境，市場在經歷 2020 年的短暫下滑后迎來加速復蘇。國內交 換機市場同樣在 2021 年后開始快速增長，預計到 2025 年我國交換機市場達到 641 億。

產品價值：交換芯片為核心器件

成本方面，芯片采購成本包括主芯片（涵蓋以太網交換芯片、PHY 芯片、MAC 芯片、 CPU 芯片等）和輔助芯片（其他數字芯片、電源管理芯片、信號鏈芯片、功率芯片等）， 主芯片承擔核心功能，其采購單價遠高于輔助芯片，為交換機硬件中的主要價值構成。（1）單價角度：單顆以太網交換芯片售價較高。根據盛科通信招股書，公司目前最 高端產品為 TsingMa.MX（2.4Tbps，400G）系列的芯片產品 CTC8186，其在試制階段 的平均銷售單價為 2252.33 元/顆，定價水平較高。博通 Tomahawk 系列 的 BCM56960 （2014 年，3.2Tbps，400G）目前單價為 4100 美元左右（根據經銷網站 Avnet、mouser electronic 的數據）。最高端的 Tomahawk 5 系列交換芯片暫無公開售價。（2）價值量占比角度：芯片為上游最主要原材料。根據銳捷網絡招股書披露，2020 年銳捷網絡芯片采購成本占原材料采購成本的 45%；根據三旺通信招股書披露，公司 20H1 所有芯片采購成本占原材料采購總額的比例為 36%。結合盛科通信招股書披露的部分交換 芯片的售價及交換機整機成本，我們粗略估算交換機內部主芯片在原材料中占比 25%~30% 左右，其中交換芯片占比 10%~15%。

市場規模持續增長，商用與自研齊頭并進

市場規模穩健增長：近年來 5G 全民化、AI 興起等浪潮使得互聯網數據流量大幅增加， 推動交換芯片市場規模穩步擴張。根據灼識咨詢的預測數據，2020 年全球交換芯片市場 規模約 368 億元，預計 2025 年將達到 434 億元，CAGR 約為 11%，其中預計商用交換芯 片占比從 50%小幅提升至 55%；中國交換芯片市場 2020 年約為 125 億元，預計 2025 年 將達到 225 億元，CAGR 約 13%。中國交換芯片市場規模增長顯著高于全球。

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，作為公司數通業務的基石，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劣：自研芯片往往與對 應交換機配套推進研發，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模商用公開芯片，對應的整機產品在公開發布后，對市場在技術方案 上有一定指導意義。因此我們認為自研、商用兩大方向未來將長期共存于整體市場，且互 為補充。

競爭格局：技術壁壘高筑，海外巨頭壟斷

“芯片設計+客戶生態”雙重壁壘高筑

以太網交換芯片為技術密集型行業，存在“芯片設計+客戶認證”雙重較高壁壘，一 般企業較難切入行業，具體分析如下。壁壘分析。

（1）技術壁壘：交換芯片的技術難點主要集中于設計環節，具體包括高性 能交換芯片架構設計、高密度端口設計、針對不同應用場景的流水線設計，并研發配套的 SDK 軟件接口。以高性能架構設計為例，難點在于如何設計合理的流量管理模塊，從而 在多個報文預處理模塊同時傳輸數據包時，不發生互相沖突占用緩存的情況。因此自主量 產交換芯片對廠商在 ASIC 方面的驗證以及測試能力要求較高。

（2）客戶壁壘與生態：交換芯片下游客戶主要為網絡設備商，且供貨型號較為固定， 客戶對于交換芯片性能的高要求使得廠商需投入多年的研發及測試；此外客戶收到樣品后 仍需要測試、立項、軟硬件整合等一系列流程以保證對應整機產品的成功運行。因此，交 換芯片廠商往往需要 5-7 年時間才能與下游形成穩定的供貨關系，客戶黏性較強。同理， 新的初創廠商由于供貨經驗及客源均不如老牌巨頭，難以快速導入下游客戶。

市場份額：寡頭壟斷，國產替代空間巨大

以太網交換芯片為技術密集型行業，壁壘較高，進入難度大，因此全球以太網交換芯 片市場集中度較高，呈現寡頭壟斷的市場格局。商用和自研市場分析如下。自研芯片市場：主要玩家思科、華為起步較早。中國自研交換芯片市場方面的主要玩 家為華為和思科。思科于 1995 年正式進入中國市場，憑借早期的資金及技術優勢最先開 啟交換芯片的自研，目前已推出用于 AI 超級計算機的 SiliconOne G200/G202 系列網絡芯 片，交換容量 51.2Tbps，端口速率達到 800G；華為于 1990 年開啟交換芯片自研之路， 1999 年開始自研 Solar 系列交換芯片，目前已推出 5.0 系列，如 SD5121/SD5122。根據 灼識咨詢數據，2020 年中國自研以太網交換芯片市場上，華為和思科市占率分別為 88%和 11%。

商用芯片市場：博通領跑行業，替代空間大，盛科通信成為國內前五份額廠商中唯一 的國產企業。全球范圍內，博通、Marvell 為絕對龍頭，根據 650 Group 的數據，20Q4 博通、Marvell 合計占據全球商用交換芯片 99%的份額。根據灼識咨詢的數據，2020 年中 國商用以太網交換芯片市場中盛科通信市占率為 1.6%，全球第四，國內第一，我們根據 盛科通信 2022 年營收結構，估算 2022 年其國內市占率上升至 5%；2020 年中國萬兆以 上商用以太網交換芯片市場中，盛科通信市占率 2.3%，全球第四，國內第一，國內市場 替代空間巨大。

海外龍頭布局較早，國內加速追趕

海外龍頭如博通、Marvell、思科等憑借其體量積累的技術和資金優勢，較早開啟交換 芯片的布局，國產企業如盛科通信相較于行業全球龍頭博通、Marvell 等，產品線覆蓋領 域、最高端產品指標方面仍有差距，暫時落后于行業龍頭。

博通：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，主要發展高端產品線，主要應用于數據中心網絡和運營 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，適用于超大規模 數據中心，產品以 2 年為周期不斷迭代升級；Trident 系列具有多功能特點，帶寬相較 Tomahawk 稍低，多用于企業和云；Jericho 系列帶寬較低，主要面向服務提供商。2022 年 8 月博通發布了 Tomahawk 5 系列網絡芯片，這是市面上首個可量產的 51.2Tbps 帶寬的交換芯片，主要針對超大規模企業和云構建者商用交換機和路由器芯片 市場。Tomahawk 5 帶寬達到 51.2T，可支撐 64 個 800 G 的端口或 128 個 400 G 端口， 數據交換性能是 Tomahawk 4 的兩倍。Tomahawk 5 采用 5 nm 制程，可以支持傳統的可 插拔光模塊，也可以選擇 CPO（光電共封裝技術）來減少光模塊和交換芯片間的距離，提 高傳輸效率。

Marvell：交換芯片領先

公司主打 Teralynx、Prestera 兩條旗艦產品線，Prestera 面向企業與邊緣數據中心 市場，Teralynx 則面向云端數據中心。2021 年 10 月公司收購 Innovium，其主營業務為 面向數據中心的以太網生產交換機 ASIC，該收購助力 Marvell 補充其數據中心產品組合， 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勢。

Marvell 同樣于 2023 年 3 月推出了一款號稱“業界延遲最低”的可編程交換機芯片 Teralynx 10。這是一款專為 800G 時代設計的 51.2Tbps 交換機芯片，專門解決運營商超 高帶寬的問題，可應用于數據中心網絡中的葉脊交換機，滿足高性能計算的需求。Teralynx 10 單芯片尺寸為 93X93 mm, 輸入/輸出數量為 8855, 并使用業界最新 Low Dk/Df 材料設 計 PCB 板材。

英偉達：加快交換機研發，適配 AI 需求

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 交換機可為大規模云計算、企業人工智能、模擬仿真提供 性能更優化的端到端以太網網絡平臺，實現大規模、高性能、模擬仿真功能，完美契合數 據中心需求。Spectrum-4 交換機搭載的交換芯片容量 51.2Tbps，端口速率 800G，專門 為 AI 設計研發，該芯片基于 4nm 制程工藝，內部含有超過 100 億個晶體管以及簡化的收發器設計，功率約為 500W。

思科：全球交換機龍頭，自研芯片領先

Cisco 是交換機行業的全球霸主，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，之后通過多次收 購半導體相關公司，積累了豐富的人才和技術資源。2019 年 12 月，思科首次推出了 Silicon One 芯片架構，當時稱其規劃是為“未來網絡奠定通用基礎”，該芯片應用場景包括模塊 化系統、中央系統等。

Cisco 于 2023 年 6 月推出了用于 AI 超級計算機的 SiliconOne G200/G202 系列網 絡芯片：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：國內商用交換芯片龍頭

產品線覆蓋：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，在企業網絡、運營商網絡、數據中心網絡和工業網絡得到了規 模應用。目前公司相較于行業全球龍頭博通、Marvell 等，產品線覆蓋領域、最高端產品 指標方面仍有一定差距，尚未實現 HPC 及超大規模數據中心的場景覆蓋，暫時落后。

最高交換容量芯片對比：在數據中心領域，盛科通信已推出 TsingMa.MX（交換容量 2.4Tbps）、GoldenGate（交換容量 1.2Tbps）等系列，且均已導入國內主流網絡設備商并 實現規模量產。目前公司的面向超大數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，我們預計將在 2024-2025 年推出。

行業趨勢：AI 驅動交換芯片高速化，國產替代加速

AI 驅動高速率交換芯片逐漸成為主流

近年來 AI、云計算等技術產業的發展，驅動相關行業數據量快速增長的同時，對于通 信網絡提出了新的挑戰。AI 模型通常是采用分布式訓練的方式進行計算，分布式訓練需要 多臺主機之間同步參數、梯度，以及中間變量。對于大模型，單次的參數同步量一般都在 百 MB~GB 的量級，參數量巨大。

考慮到大模型巨大的數據量，除了“高帶寬”，大模型訓練還對于網絡提出了“低延 時”的需求。大模型訓練一般會將數據并行、流水線并行、張量并行等多種并行模式混合 使用，以充分利用集群的算力。然而所有的并行模式都會涉及“All Reduce”集合通信。多個“All Reduce”需要完成每一個點對點通信，因此集合通信存在“木桶效應”，完成時 間由其中最慢的一段通信時間決定。任何一條鏈路的負載出現不均勻的情況，都會導致網 絡擁塞，大幅增加時延，嚴重影響訓練效率。

RDMA 時延更低并提供更高帶寬，成為破局關鍵技術。傳統 TCP 網絡因為主機側協 議棧開銷大，無法充分利用網絡帶寬。RDMA 通信技術通過網卡硬件實現通信控制，繞過 了主機側協議棧，讓一臺主機可以直接訪問另外一臺主機的內存，可以將用戶應用數據直 接傳入服務器存儲區，因此既避免了協議棧內存拷貝，又節約了 CPU 的開銷。RDMA 通 信相比 TCP 可降低通信時延，且數據吞吐量更大，契合大模型 GPU 訓練的場景。目前實 現 RDMA 技術主要有 InfiniBand 和 RoCEv2 兩種方案，均可顯著降低端到端時延。

RDMA 技術帶來的高帶寬驅動交換機高速化。RDMA 技術讓一臺主機可以直接訪問 另外一臺主機的內存，消除了外部存儲器復制和上下文切換的開銷，因而能解放內存帶寬， 使單位時間內網絡可傳輸的數據量大幅增加。更多可傳輸的數據量推動了業界對于交換機 “高速化”的需求，例如新華三推出了支持 RoCE 的以太網交換機，交換機的端口從 100G 向著 400G 演進。

高速率交換機出貨量逐步上升。根據 IDC 的數據，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。

高速率交換芯片需求激增：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

隨著 AI 和高性能計算工作負載的快速發展，傳統以太網在提供智算網絡互連上存在較 多的局限性，而目前超級計算領域主流之一的 Infiniband 技術，因為歷史演進原因變成封 閉技術，無法充分利用當前繁榮的以太網生態。因此以太網技術的進一步演進成為必然。2023 年 7 月，由 Linux 基金會主辦的超以太網聯盟 (Ultra Ethernet Consortium， UEC)正式成立，旨在超越現有的以太網功能。UEC 的創始成員包括 AMD、Arista、博通、 思科、Eviden、HPE、Intel、Meta 和微軟，都擁有數十年的網絡、人工智能、云和高性 能計算大規模部署經驗。

2023 年 11 月 21 日，超以太網聯盟迎來新成員，包括阿里云、百度、字節跳動、戴 爾、華為、Juniper Networks、Marvell、新華三、諾基亞、騰訊等 27 家公司。

UEC 致力于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化的高性能、分布式和無損的傳輸 層協議，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。預計 UEC 未來將會從四個緯度進行現有以太網技術的演進開發。（1）物理層：制定 增強以太網物理層、底層介質和物理層客戶端（鏈路層）的性能、延遲和管理的規范。（2） 鏈路層：開發增強以太網鏈路層性能、延遲和管理的規范。（3）傳輸層：制定 AI/HPC 傳 輸規范，增強以太網的吞吐量、延遲、可擴展性和管理。（4）軟件層：為各種 AI/HPC 用例或應用程序開發規范和/或軟件 API 和/或開源代碼。范圍包括但不限于：遠程內存訪問 優化、網絡計算（INC）以及安全、管理和存儲。2023 年 8 月，在 IEEE Hot Interconnects（HOTI，關注先進的硬件和軟件架構、各 種互連網絡實現）國際論壇上，Intel、Nvidia、AMD 等巨頭進行了“EtherNET or EtherNOT ” 的討論，多家廠商堅定看好以太網方案。我們認為在未來很長一段時間內，以太網憑借其 通用性及開放性，仍會占據市場主導地位。

英特爾看好以太網的“開放性”

英特爾高級研究員、網絡和邊緣組首席硬件架構師 Brad Burres 在 2023 HOTI 會議 的討論中明顯偏向于 EtherNET。Brad Burres 認為，無論采用何種技術，都需要一個開放 的生態系統來降低整個行業的成本，并實現所需的軟件基礎設施。而隨著協議的成熟，除 非另一個開放的標準結構立即出現，否則以太網將成為贏家。

AMD 認為“Ethernet is the answer”

與英特爾相似，AMD 同樣更看好以太網方案。AMD 數據中心 GPU 系統架構師 Frank Helms 在 2023 HOTI 會議上列舉了全球超級計算機 TOP500 榜單中第一名 Frontier、第二 名 Aurora 和第五名 LUMI，它們都基于以太網的 HPE Cray Slingshot-11 網絡結構進行連 接。AMD 堅信“Ethernet is the answer”。2023 年 12 月 7 日，AdvancingAI 發布會在 美國加州圣何塞舉行，會上 AMD 正式發布了其最新一代 AI 產品 MI 300A 與 MI 300X， 直接對標英偉達之前推出的 H100。此外 AMD 發言稱“Ethernet is the answer”，堅信以 太網擁有更好的性能以及更好的大規模集群能力，在網絡開放性上遠勝其他方案。

Oracle 全面擁抱以太網

Oracle 堅決使用以太網而非 IB。Oracle 云基礎設施 (OCI) 利用 Nvidia GPU 和 ConnectX NIC 構建基于 ROCEv2 RDMA 的超級集群。OCI 構建了一個獨立的 RDMA 網絡，并針對 AI 和 HPC 工作負載進行了微調的自定義配置文件。

交換芯片國產替代加速

我們看好在數字經濟政策不斷落地、AI 產業爆發的背景下，國產廠商進一步搶占以太 網交換芯片的市場份額，加速國產替代。主要邏輯如下：

（1） 國內交換芯片廠商均為以太網組網路線，契合國內主要需求。目前業內交換 機主要分為以太網交換機和 IB 交換機兩種。以太網組網誕生伊始僅僅是為了 追求夏威夷群島上多系統的信息互通，其優勢在于考慮到 lossy 有損網絡的丟 包情況，容錯率更高；但同時這種允許丟包的 lossy 機制難以支持超算數據中 心。而 IB 組網最初就是為了消除 HPC 場景下集群數據傳輸的瓶頸，用的是端到端的 lossless 的無損方案，更加適合如今的超算中心；但其網絡部署成 本高于以太網且應用場景的通用性較低。上世紀 90 年代起 IB 與以太網就已 經開始互相競爭，最終以太網憑借著通用性和靈活性成為市場的主導，到2019 年英偉達收購 Mellanox 之時，Mellanox 就本已經是市面上僅剩的 InfiniBand 通訊產品主要供應商了。目前僅有部分海外云廠商布局 IB 交換機，以英偉達 為主導；而思科、arista 等交換機巨頭自建立之初便堅定聚焦以太網方案。國 內廠商則由于以太網交換機的通用性較高及成本相對較低，聚焦于以太網交 換機。國產廠商如盛科通信等均生產以太網交換芯片，因此本土產品與國內 需求相契合。

（2） 本土廠商主導交換機市場，供應鏈安全可控需求迫在眉睫。與交換芯片的海 外巨頭壟斷格局不同，我國交換機市場中本土廠商市占率較高。根據 IDC 數 據統計，2022 年中國交換機市場由華為、新華三、銳捷、思科、中興通訊等 龍頭廠商占據 90%以上的主要份額。華為、思科、中興通訊以自研芯片為主， 其中中興通訊較早成立中興微電子啟動自研之路，不斷加大自研投入和比例， 于 2011 年推出第一代自研交換網套片，目前已完成最新一代交換套片 SA2/SF2 的研發，進一步夯實數據產品發展的基石；而新華三、銳捷網絡產 品所用交換 芯片 均以 外采 為主 。根據銳捷網絡招股書，銳捷網絡在 2019~2022H1 期間，接入交換機、匯聚交換機大約 50%使用國產芯片，核心 交換機芯片則基本以國外廠商供應為主。交換機作為我國企業網、數據中心 等各類網絡環境中的核心設備，其質量性能及可靠程度直接影響整體網絡環 境的安全性，因此整機廠商選擇自主可控的國產零部件供應商成為重中之重。我們認為未來國產交換機廠商將逐漸加速導入本土交換芯片，確保下游網絡 應用的安全可控。

（3） 我國網絡芯片自給率仍需進一步提升。我國作為全球核心的半導體芯片消費 國家，芯片對外依存度高，高端芯片嚴重依賴進口，芯片自給率較低。根據 IC insights 的數據顯示，2015 年以來我國芯片自給率從 15.9%提升至 17%， 但總體仍處于較低水平；同時根據前瞻產業研究院的測算顯示，2019 年我國 核心網絡設備芯片自給率低于 20%，仍需進一步提升。

綜上所述，我們認為目前市占率較低的國產廠商有望進一步搶占市場份額，加速國產 替代。建議關注自研、商用兩條主線，推薦近年來產品突破較快的行業龍頭。

商用芯片：盛科通信多款芯片量產，25.6T 交換芯片在研

盛科通信是國內以太網交換芯片龍頭，主營業務為以太網交換芯片及 配套產品的研發、設計和銷售。公司創立于 2005 年，于 2019 年進入高速成長期，并于 2023 年 9 月成功上市。目前公司為國內唯一能夠量產以太網交換芯片的上市公司，多款產品獲得中國電子學會“國際先進、部分國際領先”科技成果鑒定，為我國數字化網絡建 設提供了豐富的芯片解決方案。公司主打以太網交換芯片產品，交換機、解決方案為輔。

公司治理：中國電子控股，核心技術團隊經驗豐富。中國電子直接持有公司 7.41%股 份，并通過其全資子公司持有中國振華 54.08%的股權；中國振華持有盛科 21.26%的股 份，因此中國電子合計控股約 20.5%，為公司第一大股東。公司具備經驗豐富的高層次人 才梯隊，涵蓋了技術研發、市場銷售、生產運營、財務管理等各個方面。總經理孫劍勇本 科畢業于清華大學電機系，研究生畢業于美國德克薩斯州大學機電系，曾任美國思科高級 工程師；副總經理鄭曉陽畢業于浙江大學電機系、美國 CLEMSON 大學電機系，曾任美 國思科高級工程師。截至 2022 年 12 月 31 日，公司 460 名員工中研發人員達到 341 名， 占比 74.13% 。研發人員中有 158 名擁有碩士及以上學歷福公司擁有由多名行業內專家組 成的核心技術團隊，核心技術人員均擁有 15 年以上集成電路設計經驗。

穩 步 推 進 芯 片 研發 ， 積極 拓 展 商 用 場 景 ：公 司的 以太 網交 換芯 片主 要覆蓋 100Gbps~2.4Tbps 交換容量及 100M~400G 的端口速率。中端產品方面，公司于 2015 年 推出 GoldenGate 系列，交換容量 1.2Tbps，交換容量、端口能力、特性均處于推出時國 際先進水平。2019 年推出的 TsingMa 系列已處于量產階段，交換容量領先于中等密度 10G 級別競品，特性、本土化需求多個維度均具備較強優勢，在 5G 承載接入、數據中心管理 交換機等新興領域實現廣泛應用。數據中心網絡方面，目前產品僅覆蓋中小規模數據中心， 12.8Tbps 及以上交換容量面向超大規模數據中心的高性能交換產品尚在研發階段，路由 交換融合產品仍在布局階段。目前公司正積極拓寬產品矩陣，未來有望在高中低端產品實 現全方位覆蓋。

在研高端產品對標全球龍頭：公司以太網交換芯片產品中，TsingMa.MX 系列交換容 量達到 2.4Tbps，支持 400G 端口速率，支持 5G 承載特性和數據中心特性。GoldenGate 系列芯片交換容量達到 1.2Tbps，支持 100G 端口速率，支持可視化和無損網絡特性。TsingMa 系列芯片集成高性能 CPU，為企業提供安全、可靠的網絡，并面向邊緣計算提 供可編程隧道、安全互聯等特性。公司預計 2024 年推出 Arctic 系列，交換容量最高達 到 25.6Tbps，支持最大端口速率 800G，面向超大規模數據中心。目前，行業領先廠商博 通、Marvell 面向超大規模數據中心的以太網交換芯片的交換容量已達到 51.2Tbps，最大 端口速率達到 1600G。

優質客戶集中度高，粘性強：公司與國內主流通信和信息技術廠商等建立了長期、穩 定的合作伙伴關系。2020-2022 年公司前五大客戶相對穩定，收入占比分別為 56.65% /68.87%/74.97%，集中度逐漸提高，其中邁普通信+中電港（實控人：中國電子）、蘇州斯 維通、武漢藍途始終為公司前五大客戶，占比較高，份額較為穩定。公司高端產品 TsingMa.MX 系列的主要客戶包括中電港（主要終端客戶為新華三）、斯維通（主要終端 客戶為銳捷網絡）、邁普通信等。

財務狀況速覽：營業收入大幅上漲，在 2019-2022 年間，盛科通信積極開展業務、擴 大市場份額，營業收入高速增長，從 1.92 億元上升至 7.68 億元，2023 年前三季度營收 8.77 億元，同比+58.72%。凈利潤扭虧為盈：公司所處的集成電路為技術密集型行業，盛 科通信為保持產品競爭力，前期研發投入較高，2023 年前三季度扭虧為盈，盈利 0.43 億 元。

自研芯片：中興通訊十年磨劍，初露鋒芒

中興通訊是全球領先的綜合通信信息解決方案提供商，成立于 1985 年，致力于為全球電信運營商、政企客戶及個人消費者提供創新的技術與產品 解決方案。堅持長期投入，掌控底層核心技術。中興通訊最早于上世紀 90 年代開啟芯片自研之 路，之后于 2003 年成立全資子公司中興微電子，主要負責通信核心技術的研發。在芯片 領域，公司具有近 30 年研發積累，通過在無線網、有線網、數通設備等領域持續推動核 心芯片自研，構建全棧算網底座。2008 年中興通訊啟動交換網芯片的自研并于 2011 年成 功推出第一代自研交換網套片，并迅速在路由器等產品上成功應用。隨后的幾年，中興通訊持續改進交換網技術，緊跟工藝革新的節奏，以 3 年一代的速度進行交換網芯片的更新 換代，以最快的速度，和客戶共享工藝紅利。2018 年中興通訊推出交換容量 9Tbps 的第 四代自研交換網芯片，達到業界一流水平。2020 年，中興通訊啟動第五代自研交換網芯 片的研發。

當前，中興通訊打造新一代基于自主研發核心器件和軟件平臺的交換機。公司的 ZXR10 9900X 系列核心交換機，具備大容量、高性能、高可靠的性能特點，面向云計算 虛擬化的數據中心網絡，提供超大的交換容量和高密度的 10GE、40GE、100GE 接口。此外，公司的交換機如 ZXR10 S600E 搭載了 CLOS 架構交換芯片，實現無阻塞信元交換 和快速、靈活業務適配能力，同時系統提供高密度全線速的千兆、萬兆、100GE 端口業務 板卡，從而滿足用戶多層次的鏈路帶寬需求。

財務情況速覽：2018~2022 年中興通訊財務狀況良好，營收穩健增長，分別為 855/907 /1015/1145/1230 億元；2018 年經歷美國制裁風波后凈利潤迅速實現扭虧為盈，最近三年 歸母凈利潤分別為 43/68/81 億元。

審核編輯：黃飛

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