通信|AI爆發(fā)疊加國產(chǎn)突破，交換芯片大有可為

　　來源：中信證券研究

　　文|黃亞元

　　以ChatGPT等大模型為代表的AI浪潮驅(qū)動(dòng)全球算力需求爆發(fā)，交換機(jī)作為大模型訓(xùn)練集群中的核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其性能決定訓(xùn)練集群的效率、規(guī)模和穩(wěn)定性。交換芯片是交換機(jī)的核心部件，承擔(dān)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能，行業(yè)壁壘較高。交換芯片長(zhǎng)期被博通、Marvell、思科等海外巨頭壟斷，但隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)政策持續(xù)落地、AI加速爆發(fā)、國產(chǎn)化不斷推進(jìn)，本土廠商有望加速突破，進(jìn)一步搶占以太網(wǎng)交換芯片的市場(chǎng)份額，建議關(guān)注交換芯片國產(chǎn)替代機(jī)遇。

　　▍交換芯片詳解：交換機(jī)核心部件，技術(shù)壁壘高筑，市場(chǎng)空間有望突破400億。

　　交換機(jī)通過在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)信號(hào)的交換，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心底座。交換芯片作為交換機(jī)的核心部件，直接決定整機(jī)交換容量和端口速率等。交換芯片技術(shù)壁壘高，主要難點(diǎn)包括高性能交換芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)、高密度端口設(shè)計(jì)等，當(dāng)前交換芯片最高轉(zhuǎn)發(fā)速率達(dá)51.2T。我們估算交換芯片價(jià)值量在交換機(jī)中的占比為10%~15%，是交換機(jī)內(nèi)部?jī)r(jià)值量占比最高的元器件。2020年全球交換芯片市場(chǎng)規(guī)模約368億元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到434億元，CAGR約為11%，其中預(yù)計(jì)商用交換芯片占比從50%小幅提升至55%；中國交換芯片市場(chǎng)2020年約為125億元，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)到225億元，CAGR約13%。

　　▍競(jìng)爭(zhēng)格局：海外龍頭主導(dǎo)，國產(chǎn)份額提升。

　　交換芯片為技術(shù)密集型行業(yè)，壁壘較高，根據(jù)各公司官網(wǎng)，海外龍頭博通、Marvell、思科、英偉達(dá)等巨頭產(chǎn)品線全面領(lǐng)先，均已推出交換容量51.2T、最高單端口速率800G系列產(chǎn)品，占據(jù)90%以上全球市場(chǎng)份額，中國商用交換芯片市場(chǎng)中自給率約5%。目前國產(chǎn)商用交換芯片龍頭盛科通信在研產(chǎn)品Arctic系列交換容量最高達(dá)到25.6Tbps，有望對(duì)標(biāo)行業(yè)龍頭，我們估算其國內(nèi)市占率從2020年的1.6%提升至2022年的5%。

　　▍行業(yè)趨勢(shì)：AI驅(qū)動(dòng)高性能網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，向高速率、低延時(shí)發(fā)展，國產(chǎn)替代加速。

　　1）AI對(duì)高性能網(wǎng)絡(luò)提出更高要求，高速率交換芯片逐漸成為主流。千億參數(shù)大模型的分布式訓(xùn)練依賴高速率、低延時(shí)的交換網(wǎng)絡(luò)。RDMA技術(shù)憑借繞過操作系統(tǒng)內(nèi)核，讓一臺(tái)主機(jī)可以直接訪問另外一臺(tái)主機(jī)內(nèi)存的能力，成為降低多機(jī)多卡間端到端通信時(shí)延的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)RDMA的方式主要靠InfiniBand（英偉達(dá)主導(dǎo)）和RoCEv2（以太網(wǎng)交換芯片龍頭主導(dǎo)）兩種，兩種技術(shù)方案均對(duì)高速率交換芯片提出更高要求。當(dāng)前，交換芯片最高轉(zhuǎn)發(fā)速率達(dá)51.2T，支持64個(gè)800G速率端口，我們預(yù)計(jì)高速率交換芯片占比將持續(xù)提升。

　　2）“UEC”成立，多家巨頭擁抱開放式以太網(wǎng)。2023年7月，超以太網(wǎng)聯(lián)盟（UEC）正式成立，旨在超越現(xiàn)有的以太網(wǎng)功能，更好地滿足HPC和AI分布式計(jì)算的高帶寬和低延遲需求。聯(lián)盟成員Intel、Oracle、AMD等多個(gè)巨頭堅(jiān)定看好以太網(wǎng)方案。

　　3）本土廠商有望進(jìn)一步搶占以太網(wǎng)交換芯片的市場(chǎng)份額，加速國產(chǎn)替代。國內(nèi)交換機(jī)整機(jī)廠商及交換芯片供應(yīng)商均采用以太網(wǎng)方案，技術(shù)路線契合；且國內(nèi)交換機(jī)市場(chǎng)由本土廠商主導(dǎo)，根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，華為、新華三、銳捷網(wǎng)絡(luò)合計(jì)市占率約83%，在全球供應(yīng)鏈新形勢(shì)下芯片國產(chǎn)替代有望加強(qiáng)，而核心網(wǎng)絡(luò)芯片國產(chǎn)率不足20%，整機(jī)廠商有望加快導(dǎo)入本土交換芯片。

　　▍風(fēng)險(xiǎn)因素：

　　AI發(fā)展不及預(yù)期；國內(nèi)新型基礎(chǔ)建設(shè)不及預(yù)期及數(shù)字經(jīng)濟(jì)政策落地不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)；交換芯片技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇的風(fēng)險(xiǎn)；流量增長(zhǎng)不及預(yù)期；下游云廠商、運(yùn)營(yíng)商等客戶資本開支不及預(yù)期。

　　▍投資策略：

　　以ChatGPT等大模型為代表的AI浪潮驅(qū)動(dòng)全球算力需求爆發(fā)，交換機(jī)作為大模型訓(xùn)練集群中的核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其性能決定訓(xùn)練集群的效率、規(guī)模和穩(wěn)定性。交換芯片是交換機(jī)的核心部件，承擔(dān)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能，行業(yè)壁壘較高。交換芯片長(zhǎng)期被博通、Marvell、思科等海外巨頭壟斷，但隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)政策持續(xù)落地、AI加速爆發(fā)、國產(chǎn)化不斷推進(jìn)，本土廠商有望加速突破，進(jìn)一步搶占以太網(wǎng)交換芯片的市場(chǎng)份額，建議關(guān)注交換芯片國產(chǎn)替代機(jī)遇。

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責(zé)任編輯：劉萬里 SF014