當前，半導體市場對生成式人工智能的關注大多集中于計算芯片，但在數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡通信基礎設施加快建設推動下，以太網(wǎng)交換芯片的價格暴漲正引發(fā)關注。2024年一季度以來，博通Tomahawk4系列的多款交換芯片價格迅速走高，在其官網(wǎng)和其他交易平臺上大多顯示無庫存，且交貨期高達50周，其中BCM56990B0KFLGG 市場報價已達4100美元左右，成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡芯片市場的“黑馬”。交換芯片價格暴漲、供應短缺傳遞出怎樣的信號？在AI浪潮下，以太網(wǎng)交換芯片成為半導體市場的又一受益者？

博通BCM56990系列產(chǎn)品圖

長期備貨量少，難以應付市場需求激增

網(wǎng)絡交換機，是一個擴大網(wǎng)絡的裝置，能為子網(wǎng)絡提供更多的連接端口，以便連接更多的計算機。交換芯片，是網(wǎng)絡交換機的核心部件，主要負責數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能。當一個數(shù)據(jù)包到達交換機時，交換芯片會讀取數(shù)據(jù)包的目標地址，并迅速將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口。以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換，特別是在大型網(wǎng)絡中，依賴于高效的交換芯片來確保數(shù)據(jù)的快速、準確傳輸。可以說，交換芯片的性能直接決定了交換機的性能，并直接影響以太網(wǎng)的傳輸效率和響應速度。在數(shù)據(jù)中心或云計算平臺中，高性能的以太網(wǎng)交換芯片是支持大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和處理的關鍵。

長期以來，網(wǎng)絡交換機更新?lián)Q代速度相對較慢，交換芯片市場規(guī)模相較于計算芯片、存儲芯片等其他類型半導體產(chǎn)品來說，在整個半導體市場中的占比較低，未曾受到市場的廣泛關注。

而當前，全球以太網(wǎng)交換芯片市場正在經(jīng)歷前所未有的變革。在AI、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的推動下，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和傳輸方式已經(jīng)無法滿足日益增長的數(shù)據(jù)需求，數(shù)據(jù)中心正在向大規(guī)模、高密度的方向發(fā)展。這要求交換芯片不僅要有更高的性能，還需要有更強的可擴展性和靈活性。因此，交換芯片的設計和制造難度也在不斷增加。

由于低性能交換芯片無法滿足大模型訓練等對數(shù)據(jù)傳輸效率有著更高要求的場景，高端交換芯片的市場需求迅速走高。這也是博通BCM56/58系列芯片價格在短期內(nèi)暴漲的原因。據(jù)悉，BCM56990能夠在單個芯片上提供25.6 Tb/s 的高帶寬，可應用于超大規(guī)模云網(wǎng)絡、存儲網(wǎng)絡及 HPC 等場景。

博通官網(wǎng)Tomahawk4 / BCM56990 Series技術(shù)規(guī)格及庫存

交換芯片的價格變動趨勢受到多種因素的影響，包括市場需求、供應鏈狀況以及全球半導體市場的整體環(huán)境等。芯謀研究企業(yè)服務部總監(jiān)王笑龍在接受《中國電子報》記者采訪時表示，博通的交換芯片，由于單價高、用量低，一般采用訂貨、生產(chǎn)的方式，產(chǎn)品余量少，這才導致了在市場需求量突然增加的情況下，由于產(chǎn)品本身供給量有限而出現(xiàn)的價格猛漲。

中國市場增速快于全球，本土企業(yè)增量空間大

網(wǎng)絡交換機和交換芯片的需求量、增長預期與數(shù)據(jù)中心數(shù)量及單個數(shù)據(jù)中心內(nèi)建設的計算節(jié)點數(shù)量強相關。超聚變算力BU CTO丁煜表示，2018—2023年，大模型訓練算力需求每年以10倍的速度激增，而GPU算力每年以1倍的速度增長，算力需求與供給之間存在的巨大矛盾還沒有得到解決，還需要大規(guī)模的集群計算。

由此判斷，未來幾年，大規(guī)模計算集群仍將持續(xù)建設，數(shù)據(jù)中心之間及其內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸量不斷增長，需要更高帶寬的交換芯片來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅M而給網(wǎng)絡交換機及交換芯片帶來增長空間。

公開數(shù)據(jù)顯示，2025年全球以太網(wǎng)交換芯片市場規(guī)模預計將達到434億元，2020-2025年復合增長率（CAGR）為 3.4%。灼識咨詢數(shù)據(jù)預測，中國交換芯片市場規(guī)模預計2025年將達到225億元，CAGR約13%。中國交換芯片市場規(guī)模增長顯著高于全球。

2016-2025E全球以太網(wǎng)交換芯片市場規(guī)模

資料來源:盛科通信招股說明書，灼識咨詢，國聯(lián)證券研究所

交換芯片主要分為兩大類：自研型和商用型。自研芯片由制造商自行設計并專用于其交換機產(chǎn)品，構(gòu)成了公司數(shù)據(jù)通信業(yè)務的核心基礎，通常不對外銷售，主要的生產(chǎn)廠商包括華為、思科和中興等。而商用型交換芯片則是由芯片制造商生產(chǎn)后，直接面向市場銷售給其他廠商，其中包括國際龍頭企業(yè)博通、美滿以及國內(nèi)的盛科通信。

記者了解到，目前國內(nèi)交換芯片品類最高的交換容量與國際品牌相比仍有2~3代差距，但隨著國內(nèi)廠商的技術(shù)進步和自主創(chuàng)新能力的提升，國內(nèi)企業(yè)如盛科通信等，已經(jīng)在交換芯片領域取得了顯著進展，推出了具有競爭力的產(chǎn)品。例如其TsingMa.MX（交換容量2.4Tbps，支持 400G 端口速率）、GoldenGate（交換容量 1.2Tbps，支持 100G 端口速率）等系列已導入國內(nèi)主流網(wǎng)絡設備商并實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。盛科通信招股書顯示，其計劃推出的Arctic 系列目前正處于研發(fā)的后端設計階段，交換容量最高達到 25.6Tbps，支持最大端口速率 800G，面向超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，有望對標行業(yè)一線龍頭。

主要交換芯片廠商產(chǎn)品性能對比

資料來源：國聯(lián)證券研究所

“隨著本土交換芯片設計商技術(shù)不斷迭代升級，其芯片產(chǎn)品有望進一步導入中端交換產(chǎn)品，并逐步向中高端市場滲透。”中金公司研究部表示。

國內(nèi)企業(yè)在交換芯片領域的技術(shù)進步，正逐步得到市場認可，并在整體解決方案的提供上逐步展現(xiàn)出優(yōu)勢。商湯科技大裝置事業(yè)群解決方案總監(jiān)代繼在接受《中國電子報》記者采訪時表示，在搭建大模型時代的AI基礎設施時，會采用本土交換機。“我們不只要看芯片，還要看交換機產(chǎn)品本身，在應用過程中會注重交換機的整體性能和軟件能力。”

隨著市場對高速網(wǎng)絡解決方案的需求不斷增長，交換芯片的速率也在同步提升。根據(jù)市場分析機構(gòu)數(shù)據(jù)，到2024年，全球和中國市場中速率低于100M的交換機端口將逐漸被淘汰，千兆端口將繼續(xù)占據(jù)市場的主導地位。灼識咨詢的預測指出，到2025年，中國商用以太網(wǎng)交換芯片市場中，100G及以上帶寬的高速交換芯片市場需求和規(guī)模預計將大幅增長，市場規(guī)模占比有望達到44%。

芯謀市場分析師顧文軍在接受《中國電子報》記者采訪時表示，中國交換芯片未來市場空間較大，“關鍵在于我們的產(chǎn)品夠不夠強。”