交换机产业及厂商分析（2023）

交换机内部包含以太网交换芯片、CPU、PHY芯片、存储器件、外围硬件（散热器、电源模块等）、接口/端口子系统等：

➢以太网交换芯片：用于交换处理大量数据及报文转发的专用芯片，是针对网络应用优化的专用集成电路。

➢CPU（中央处理器）：负责管理登录和协议交互的控制，通过专门的PCI-E总线与交换芯片互连，从而实现对交换芯片的快速调用。

➢PHY芯片：负责将链路层设备（例如ASIC）连接到物理介质（例如光纤），并将链路上的模拟信号转换为数字化的以太网帧。

➢端口子系统：负责读取端口配置，检测已安装端口的类型，初始化端口以及为端口提供与PHY交互的接口。

➢光模块：由光电子器件（光发射器、光接收器）、功能电路和光接口等部分组成，实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能

以锐捷网络和三旺通信为例，根据各自招股书披露，22H1锐捷网络芯片采购成本（包括主芯片如交换芯片、PHY、CPU，以及辅助芯片如其他数字芯片、电源管理芯片、信号链芯片、功率芯片等）占原材料采购成本的69%；三旺通信20H1芯片采购成本占比则达36%，均为最主要原材料。

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交换机产业链概览

➢产业上游：主要由交换芯片、CPU/PHY芯片以及其他电子元器件的资源提供商组成，供应商高度集中，思科在交换芯片市场占比超过50%。

➢产业中游：主要是传统交换机、白盒交换机和裸机交换机三类交换机厂商，国内市场中华为、新华三处于垄断地位，全球市场中思科是绝对龙头企业，掌控全球一半的市场。

➢产业下游：主要包括电信运营商、云服务公司、IDC数据中心以及其他工业场景、企业场景的应用。

上游交换芯片：交换机性能核心指标

以太网交换芯片是以太网交换机的核心部件，决定交换机性能。以太网交换芯片是用于交换处理大量数据及报文转发的专用芯片（ASIC）。以太网交换芯片内部的逻辑通路由数百个特性集合组成，在协同工作的同时保持极高的数据处理能力，因此其架构实现具有复杂性。作为以太网交换机的核心元器件，交换芯片很大程度上决定了以太网交换机的功能、性能和综合应用处理能力。

交换芯片的架构：以博通交换芯片为例，其是由GE/XE接口（MAC/PHY）模块、CPU接口模块、输入输出匹配/修改模块、MMU模块、L2转发模块、L3转发模块、安全模块、流分类模块等模块组成。交换芯片在逻辑层次上遵从OSI模型（开放式通信系统互联参考模型），主要工作在物理层、数据链路层、网络层和传输层，提供面向数据链路层的高性能桥接技术（二层转发）、面向网络层的高性能路由技术（三层路由）、面向传输层及以下的安全策略技术（ACL）以及流量调度、管理等数据处理能力。

可编程交换芯片最重要的特点在于可编程，可以灵活在网络芯片上添加新的网络协议或者新的网络功能，而不需要重新设计一款新的芯片。对比传统交换芯片，可编程交换芯片的报文处理和转发逻辑能够通过软件来按需调整。

交换机芯片主要有商用和自研两种。以太网交换芯片自用厂商以思科、华为等为主，在思科的发展初期并没有成规模的商用以太网交换芯片供应商，因此思科通过自研以太网交换芯片的方式配合自研交换机的技术演进。随着全球以太网交换芯片市场的扩大，自用厂商已无法满足下游日益增长的需求，因此全球范围内涌现出博通、美满、瑞昱、英伟达、英特尔、盛科通信等以太网交换芯片商用厂商，部分自用厂商亦通过外购商用芯片丰富自身交换机产品线。

预计2025年我国交换芯片市场规模达170亿美元:从端口速率看，2020年，万兆级、千兆级及 100G 级以上端口速率以太网交换芯片市场规模占比最高，预计至2025年，100G及以上和25G的中国商用以太网交换芯片市场规模将大幅增长。100G 及以上的以太网交换芯片需求逐渐增多，400G端口将成为下一代数据中心网络内部主流端口形态。

交换芯片竞争格局：国内厂商产品线仍具代差:总体来看，从产品力上，国内厂商与海外领先企业具代差。从高端芯片性能角度，以交换容量为例，博通、Marvell均已推出51.2Tbps的高端产线，国产厂商如盛科通信等产品具有较大代差；从产品线角度，领先厂商博通覆盖多条不同规格产品线，芯片产品矩阵丰富。

交换机厂商：包括品牌与白盒，部分产品交由代工厂商进行生产

交换机下游最终用户是运营商、互联网厂商、政企各个领域以及家庭个人端。不同厂商商业模式和生产模式有所不同：

➢商业模式上：品牌交换机可以通过直销或经销的方式销售各下游终端客户。面对运营商、互联网或大型政企客户，一般采用直销模式，面对中小型客户特别是在三四线城市客户，一般采用经销商模式。

➢生产制造模式上：品牌交换机厂商可以通过代工模式或是自主生产模式。一般情况下高端产品交换机厂商会选用自建生产线进行生产，中低端产品会选用代工模式进行生产。

➢白盒交换机市场逐步占有一席之地。数据中心建设不断加速，软硬件解耦的白盒交换机迅猛发展。部分品牌厂商开始提供白盒产品。

品牌交换机：头部厂商主导市场

数据中心向800G速率转型，华为、新华三近期发布800G交换机，产品竞争力优势明显。数据中心带宽需求带动了可插拔光模块速率的演进，博通于2023年3月推出了51.2T交换芯片Tomahawk 5(战斧5)系列。

思科、华为拥有自己自研芯片。思科Silicon One G100芯片是基于7nm工艺、25.6Tbps 线速、全双工、独立的交换处理器，可用于构建固定外形的交换机，保持公司产品核心竞争力同时也保证了一定毛利。

国内交换机市场头部企业主要由华为、新华三、锐捷网络等。

➢华为、新华三主要优势在互联网厂商、政企等大客户，两家公司作为国内交换机行业龙头增长稳定保持在双位数。

➢锐捷网络主要优势在中小型企业。公司在早些年大力发展白牌交换机，互联网交换机市场驱动其交换机整体营收快速增长；近些年受益于大力开拓运营商市场和SMB（中小型企业）市场，其增速显著高于行业增速。在运营商加大算力网络资本开支背景下。

➢中兴通讯展现出运营商渠道优势，其交换机业务增长明显。

白牌交换机：互联网厂商青睐

白盒交换机采用开放的设备架构和软硬解耦的思想，交换机白盒化已得到了芯片厂商、设备提供商、云服务商、电信运营商等交换机上下游企业的一致认同，灵活编程技术可支撑网络协议与网络功能的可编程、确定性、定制化、高性能等需求，在我国网络战略发展中具有重要地位。

➢从数据中心网络设备市场来看，网络软件化和硬件白盒化已成为趋势，运营商承载网、5G云白盒化已成为未来运营商网络的重要演进趋势。

（1）新型承载网强调网络协议与网络功能的可编程、确定性、定制化、高性能需求，能提供软硬切片和QoS（Quality of Service）保证的专线服务。白盒交换设备正在弱化交换机和路由器的设备形态，从接入承载网络到新型骨干网络，白盒交换设备可以做到全场景全兼容。

（2）5G云是指通过云计算和网络功能虚拟化等技术利用虚拟化网络单元构建云的的5G通信网络，其一般具有Spine-Leaf结构。白盒交换机采用开放的网络架构，可以灵活的适配、管理虚拟化的网络设备，提升5G通信网络整体的服务质量和网络质量。

➢从产业生态上看，白盒设备已初步形成覆盖芯片、ODM、硬件、软件的完整骨干白盒网络生态，从商用可编程芯片到白盒硬件设备的标准化，从统一芯片接口到开源的交换操作系统，白盒生态的发展已经完全具备产业化能力。

头部互联网厂商均在积极研制和部署白盒交换机。阿里参与开放数据中心委员会并主导了多个核心项目；其中2017年8月发起的凤凰项目是ODCC网络工作发起的开源网络OS发行版项目。2015年，腾讯开始在广域DCI网络试点SDN路径集中计算架构；经过多年积累与演进，腾讯成功于2017年在DCI网络上线了全球首个基于纯交换芯片平台的SDN based SR-TE网络架构。

在海外，以Arista为首的白牌交换机厂商正对Cisco等传统交换机品牌产生冲击，不断抢占传统厂商Cisco的市场份额。Arista在高速数据中心交换机市场的份额不断提升，根据Arista官网及Crehan数据，Aista高速数据中心交换机市占率从2012年的3.5%增长至2022年的19.1%。

Arista通过对分销合作伙伴、系统集成商和代理商提供强有力的支持，合作将产品销往全球，市场份额迅速提升。

在国内，以锐捷网络为首的白牌交换机也正在抢占其他交换机品牌商的市场份额，预期未来白牌交换机的市占率将进一步提升。在国内交换机市场，锐捷正在抢占新华三、思科的市场份额，锐捷数据中心交换市占率从2018年的6.2%增长至2022年的14.9%，排名第三，仅次于华为和新华三。我们认为国内整个云市场及白牌交换机市场未来几年还将保持较高速增长，锐捷在这一领域有望复制Arista的成功路径。

工业交换机：具备高可靠属性，定制化带来高附加值

工业通信设备与商用通信设备应用场景不同，其部署场景较为极端。因此，工业通信设备在元器件、产品用材、稳定性、配套软件选型方面相比通用设备有一定差别，导致同样规格的工业通信设备是通用设备价格2-3倍。虽然产品功能及工作原理与商用设备一样，但工业通信设备还需要根据不同工业应用环境做定制化处理。

工业通信设备头部企业在行业均深耕长达20年之久，并在各自优势领域拥有相对优势。各领域的应用采购方比如国家电网、中国通号、陕煤集团等均为大型国有企业，进入大型客户供应链体系后，基于保证产品质量的持续性、降低项目运行风险等方面的考虑，大型企业客户一般会与已选定的产品品牌长期合作，即客户粘性较强。同时各领域对应用产品均有一定的定制化和行业认证要求，铸就了各领域的护城河。

头部工业通信公司都展现出了较强的协议拓展性，头部公司也曾主导或参与协议制定。比如西门子主导了PROFINET、倍福主导了EtherCAT、罗克韦尔主导了Ethernet/IP等，网络产品同时支持OT和IT标准与协议可以帮助客户直接触达到最底层工业设备数据。工业级交换机需支持Profinet、Ethernet/IP、CC-Link等多种工业网络协议，采用的IE 交换机提供了坚固、易用和安全的交换基础设施，适用于恶劣环境。

下载链接：

1、面向分布式 AI智能网卡低延迟Fabric技术.pdf

2、RDMA参数选择.pdf

3、RDMA技术白皮书（中文版）.pdf

4、RDMA技术在数据中心中的应用研究.pdf

5、华为面向AI时代的智能无损数据中心网络.pdf

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