AI算力系列之交换机：算力网络稳定“核心”助力AI高效发展

证券研究报告行业报告|行业深度研究2025年06月25日助力AI高效发展分析师王奕红SAC执业证书编号：S1110517090004分析师张建宇SAC执业证书编号：S1110525040002分析师唐海清SAC执业证书编号：S1110517030002分析师康志毅SAC执业证书编号：S1110522120002行业评级：强于大市（维持评级）请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明上次评级：强于大市请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明交换机是实现网络互联的关键设备，数据中心建设推动交换机需求增长。以太网交换机是用于网络信息交换的网络设备，并遵从OSI交换机市场集中度较高，交换机代工市场较为分散厂商的市场份额为69.60%，市场集中度较高，思科以35.以32.4%的市场份额位列国内第一。交换机代工模式分为OEM和ODM，ODM合作模式对制造服务商的综合实力要求高，业务合作关系也更加紧密。交换机代工向中国大陆转移。交换芯片为交换机的核心部件，PHY芯片是交换机重要的组成部分。全球以太网交换芯片市场规模持续增长，未来主要规模增量将来自商用厂商；数据中心将成为未来中国商用以太网交换芯片市场增长的主要推动力。交换芯片行业壁垒较高，海外巨头垄断交换芯片市场，国产替代空间较大，国产芯片与海外相比存在代际差异。PHY芯片是以以太网有线传输为主要功能的通信芯片，用以实现不同设备之间的连接。以太网物理层芯片领域集中度较高，欧美和中国台湾厂商拥有较大的领先优势。网络可用性决定GPU集群算力的稳定性，AI推动数据中心交换机向更高速率发展。AI大模型参数量呈指数级增加，算力需求规模持续提升，但大集群不等于大算力。为了缩短训练时间，大模型训练通常采用分布式训练技通信时延，主要采用IB和RoCEv2方案。IB方案时延较低，但成本2027年，以太网将超越InfiniBand。此外，AI推动数据中心交换机的升级和扩容，且800G风险提示：AI应用发展不及预期的风险；中美贸易摩擦升级的风险；市场竞争加剧的风险；新技术和新产品研发失败的风险。2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明21.交换机行业概况及技术趋势2.交换机产业链分析3.AI发展带动交换机升级4.建议关注的上市公司3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明31交换机行业概况及技术趋势4请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明41.1.交换机是实现网络互联的关键设备交换机是搭建网络的核心设备之一，主要功能为扩大网络覆盖范围，能为子网络提供更多的连接端口。u对外提供网络端口：以太网交换设备对外提供高速网络连接端口，直接与主机或供电信号通路和业务处理模型，其拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩u交换设备同步演进：从1989年升，端口速率从10M发展到了800G，单台设备的交换容量也由数十Mbps提升到了数十Tbps。早期的以太网设备如集线器为物设备，无法隔绝冲突扩散，限制了网络性能的提高。随着技术的发展，如今的以太网交换设备早已突破当年桥完成二层转发，也能根据IP地址进行三层路由转发，甚至出现图：交换机OSI模型表：交换机设备发展过程阶段产品转发硬件应用场景ASICASICASICASIC+多核CPU混合模型5请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：盛科通信招股说明书，灼识咨询，天风证券研究所51.2.交换机可按不同维度进行分类交换机从不同角度可分为多种不同的类型，可按照应用场景、网络层次、管理类型u按OSI网络模型划分：二层交换机、三层交换机u按端口速率划分：百兆交换机、千兆交换机、万兆交换机、多速率交换机表：不同维度的交换机分类无管理型交换机、Web管理型交换机、全管理交换机按OSI网络模型划分6请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：华为官网，天风证券研究所61.3.数据中心建设推动交换机需求增长根据中国信息通信研究院，数据中心作为承载各类数字技术应用的物理底座，其产业赋能价值正在逐步凸显，国内外数据中心市场规模持续增长。心市场规模预计从2020年的619亿美元增长到20心产业发展步入新阶段，数据中心规模稳步提升，低碳高质、协同发展的格局正在逐步形成。我国数据中心市场规模预计从2020图：全球数据中心市场规模7请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：中商产业研究院公众号，天风证券研究所71.3.数据中心建设推动交换机需求增长u我国数据中心交换机占交换机总量的比例将持续提升：根据IDC数据统计，中国数据中心交换机市场规模占交换机u数据中心交换速率不断提升，带动网络设备升级更新u数据中心网络设备成本占比：从数据中心成本构成情况图：国内数据中心交换机市场规模图：中国数据中心IT设备成本构成分布情况8请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：锐捷网络公告，IDC，华经情报网，天风证券研究所81.4.交换机技术趋势一：白盒技术推动软硬件解耦，降低购置和运维成本白盒交换机是一种软硬件解耦的开放网络设备，与传统软硬一体的封闭交换机相比具有诸多优势。u优点1）相比传统交换机软硬件捆绑购买、垄断使用，白盒交换机能够显著降低交换机的购置成本；在软件功能方面，可以基于开源软件进行二次开发，降低开发周期和成本。（2）其次，白盒交换机支持硬件数据面可编程和软进行快速升级迭代3）另外，借助容器化部署，能统一简化管理运维，降低网络的运维成本。u白盒交换机开源组织：开放计算项目、开放网络基金会、电信基础设施项u白盒交换机分硬件和软件两个部分：用户可以任意购买交换机的硬件、安装软件。白盒交换机将网络中的物理硬件和操作系统进行解耦，让标准化的硬件配置与不同的软件协议进行匹配。下游客户可以任意购买交换机的硬件、安装软件，也可以定风证券研究所9请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：风证券研究所91.5.交换机技术趋势二：CPO交换机前景广阔，国内外大厂争相布局CPO是将交换芯片和光引擎共同装配在同一个插槽上，形成芯片和模组的共封装，可降低交换系统功耗。u系统功耗降低25%：根据Cisco统计，对比可插拔（Pluggable）方案，CPO方案能够使得ASIC连接至可插2033为80%，收入预计将从2022年的3800万美元增长到2033年的26亿美元元，CAGR为69%；OIO将从2022年的500万美元增长到2033年的23亿美元图：CPO交换机的总体结构图：从Pluggable到CPO的51.2T系统功耗降低请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：亿源通科技官网，CiscoBlogs,天风证券研究所1.5.交换机技术趋势二：CPO交换机前景广阔，国内外大厂争相布局Bailly使光互连的功耗降低70%，与可插拔光收发模块解决方案相比，硅面积利用率提高了8倍。u新华三：在2023年领航者峰会上，新华三首发了800G端口，并融合CPO硅光技术、液冷散热设计、智能无损等先进技术，适用于AIGC集群或数据u锐捷网络：2022年OCP峰会上，发布了业界领先的25.6TCPO交换机，该32个400GDR4接口。与可插拔光模块方案相比，CPO方案能使交换机整机光模块功耗降低50%以图：博通BaillyCPO交换机图：新华三800GCPO硅光交换机请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：博通官网，新华三公众号，天风证券研究所1.5.交换机技术趋势二：CPO交换机前景广阔，国内外大厂争相布局u发布CPO交换机：英伟达在2025年的GTC大会上推出了Quantum-X硅光共封芯片、Spectrum-X硅光共封芯片以及衍生出来的三款交换机产品：Quantum3450-LD、SpectrumSN6810和SpectrumSN6800。Quantum-X交换机基于IB网络技术，预计2025年晚些时候上市；图：英伟达三款CPO交换机请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：讯石光通讯公众号，天风证券研究所2交换机产业链分析请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2.1.交换机产业链整体情况分析u交换机产业链上中下游：交换机产业链上游为芯片及电子元器件，包括以太网交换芯片、CPU/PHY芯片、电子元器件；中制造，可分为广域网交换机和局域网交换机；下游应用于电图：请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：中商情报网公众号，中商情报网等，天风证券研究所2.2.受益于数字经济的发展，交换机市场稳步增长息化建设，如“互联网+”、工业4.0和新同比增长17.96%，2023年约为685亿元。随着交换机在数据中心网络、园区网络、工图：2019-2024年全球交换机市场规模图：2019-2024年中国交换机市场请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：中商情报网，IDC，天风证券研究所2.3.交换机市场集中度较高u中国交换机市场竞争格局：中国交换机行业集中度较高，呈现寡头竞争的市场格局。根据中厂商分别为华为、新华三、锐捷网络、思科、中兴通讯，前五厂商的市场份额为89.7%，其中，图：注：数据截至2024年7月注：数据截至2024年7月请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：IDC官网，中商情报网，天风证券研究所2.4.交换机代工模式分为OEM和ODMu品牌商和制造商专业分工：交换机属于网络设备的一种，网络设备制造行业属于电子制造行业的一个应用领域分支。随着全球电子制造行业的不断发展，整个产业链逐渐呈现出品牌商和制造服务商专业化分工的行业格局。品牌商为了迅速扩大产能、缩短新产品开发周期，逐渐把产品生产制造和开发设计环节外力要求高，业务合作关系也更加紧密。ODM模式较OEM模式优势在于保障了u结构占比情况：从国内市场来看，2021年我国交换机品牌商市场占比6请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：华经情报网，菲菱科思招股说明书，天风证券研究所2.5.交换机代工市场较为分散图：2020年交换机代工市场份额请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：菲菱科思招股说明书，天风证券研究所2.6.交换芯片为交换机的核心部件u交换芯片的工作原理1）需要传输的报文/数据包由端口进入以太网交换芯片之后，首先进行数据包头字段匹配，为流分类做准备；（2）而后经过安全引擎进行硬件安全检测；符合安全的数据包进行二层交换或者三层路由，经过流分类处理器对匹配的数据包做相（Gbps）交换容量为衡量以太网交换芯片性能的重要指标，为以太网交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量，表明以太网交换机总数据（Gbps）端口速率为衡量以太网交换芯片性能的重要指标，为以太网交换芯片/以太网端口速率为衡量以太网交换芯片性能的重要指标，为以太网交换芯片/以太网以太网交换芯片的表项代表芯片能容纳的业务规模，每个特性均有对应的表（MB）以太网交换芯片缓存代表在网络拥塞场景下报文可以在本地缓存的深度。通(μs）以太网交换芯片的转发时延代表数据包在芯片内停留的时间，通常转发时延请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：盛科通信招股说明书，灼识咨询，天风证券研究所2.7.全球交换芯片市场持续增长全球以太网交换芯片市场规模持续增长，未来主要规模增量将来自商用厂商。u以太网交换芯片分为商用和自用，2020年商用和自用占比均为50%，未来以太网交换芯片市场的主要增量将来自商用厂商，其主要原因如下：①以太网交换芯片天然形成的技术、资金壁垒，使得部分自用厂商难以在自身数据中心将成为未来中国商用以太网交换芯片市场增长的主要推动力。图：全球以太网交换芯片市场规模情况（以销售额计算）图：中国商用交换芯片各应用场景市场规模情况（以销售额计，亿元）请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：盛科通信招股说明书，灼识咨询，天风证券研究所2.8.海外巨头垄断交换芯片市场，国产替代空间较大u交换芯片行业壁垒较高：以太网交换芯片具备年，具备较强客户粘性。行业具备较高的技术壁垒、客户及应用壁垒和u中国自用以太网交换芯片市场：主要参与者为华为和思科，根据灼识咨询数据，2020年中国自研以太网交换芯图：2020年中国商用交换芯片市场竞争格局（以销售额计）图：2020年中国自用交换芯片市场竞争格局（以销请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：盛科通信招股说明书，灼识咨询，天风证券研究所2.9.PHY芯片是交换机重要的组成部分u工作原理：PHY芯片作为以太网网络传输的物场规模为120亿元，预计2025年市场规模达到300亿元，年请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：华经情报网，中国汽车技术研究中心，MMR，天风证券研究所2.10.境外厂商占据PHY市场主要份额以太网物理层芯片领域集中度较高，少量参与者掌握了大部分市场份额。图：2020年全球以太网物理层芯片市场竞争格局图：2020年中国大陆以太网物理层芯片市场竞争格局请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：裕太微招股说明书，中国汽车技术研究中心有限公司，天风证券研究所3AI发展带动交换机升级请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3.1.网络可用性决定GPU集群算力的稳定性到万卡甚至十万卡级别。大模型庞大的训练任务需要由大量GPU服务器组成的算力集群来提供算力，而这些服务器之间要通过网络连u网络可用性决定GPU集群算力稳定性1）网络故障域大：相比单点GPU故障只影响集群算力的千分之几，网络故障会影响数十个甚至更多GPU的连通性，只有网络稳定才能维持系统算力的完整性2）网络性能波动影响大：相比单个低性能GPU或服务器容易被隔请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：鹅厂网事公众号，天风证券研究所3.2.RDMA技术降低多卡间通信时延整体算力并不是简单的随着智算节点的增加而线性增长，而是存在加速比且小于1，这是由于在分布式场景下，单次的计算时间包含善。在同集群内部一跳可达的场景下，Inf请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：建策科技公众号，创新互联官网，天风证券研究所3.3.以太网和IB各有千秋美元。在供需利好因素的推动下，以太网发展势头正盛，越来越多的大规模AI已被业界广泛使用，将AI网络性能提升至传统以太网的1.6倍，并计划后续每年图：InfiniBand与RoCEv2对比对比项InfiniBandRoCEv2同集群端到端时延2us5us流控机制PFC/ECN，DCQCN等转发模式基于LocalID转发基于IP转发负载均衡模式ECMP方式路由故障恢复Self-HealingInterconnectDatacenters网络配置通过UFM实现零配置请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：SDNLAB公众号，百度智能云《智算中心网络架构白皮书》，天风证券研究所3.4.AI推动数据中心交换机向更高速率发展uAI推动数据中心交换机的升级和扩容：随着全球人工智能技术的发展，企业和数据分析等任务需要大量的计算资源和高速的数据传输，从而推动了数据中心交换机的升级和扩容。根据IDC统计数据，2024年全球网络市场中数据中心交换机是唯一实现正增长的产品，中国交换机市场2024年同比增长5.9%，其中数据中心交换机同比增长23.3%，数据图：AI后端网络交换机端口演进趋势图：数据中心以太网交换机年出货端口数（百万个）请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：Dell,OroGroup，PRNewswire，CrehanResearch，天风证券研究所4建议关注的上市公司请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明4.1.国内交换机厂商-中兴通讯u全球领先的综合信息与通信技术解决方案提供商：行业领先地位；盒式交换机分别以第一名和第二名中标中国联通和中国电信集采图：公司季度收入、归母净利润及增速（亿元）图：2024年公司收入结构请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：wind，天风证券研究所30请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：wind，天风证券研究所314.2.国内交换机厂商-紫光股份u全球领先的数字化及AI解决方案提供者：公司立足新一代信息通信领域，为客户提供全栈智能化的ICT基台，以及面向百行百业的数字化转型及智能化升级动安全、智能终端等。其中网络设备包含：交换机、图：公司季度收入、归母净利润及增速（亿元）图：2024年公司收入结构请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：wind，天风证券研究所324.3.国内交换机厂商-锐捷网络u领先的ICT基础设施及解决方案提供商：公司的主要产品包室用智算中心交换机采购项目；高份额获得中国电信天翼云高性能核心交换机采图：公司季度收入、归母净利润及增速（亿元）图：2024年公司收入结构4.4.国内交换芯片龙头-盛科通信核心生产的以太网交换设备已在国内主要运营商以及金融、政府、交通、能源等各大行业网络实现规模应用。图：公司季度收入、归母净利润及增速（亿元）图：2024年公司收入结构请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：wind，天风证券研究所33请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：wind，天风证券研究所344.5.PHY芯片国产先锋-裕太微图：公司季度收入、归母净利润及增速（亿元）图：2024年公司收入结构请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：wind，天风证券研究所354.6.国内交换机代工厂商-菲菱科思u以太网交换机类产品为公司主要收入：公司目前的主营业务为网络设备及汽车电子零部件的研发、生产和销售，以ODM/OEM模式与括企业网交换机、园区网交换机、工业交换机、数据中心交换机等。公司完成园区交换机新一代产品的迭代升级，数据中心交换机图：公司季度收入、归母净利润及增速（亿元）图：2024年公司收入结构请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明资料来源：wind，天风证券研究所364.7.国内交换机代工厂商-共进股份CR核心路由、服务器等）等各类接入方式全系列终端产品的研发、生产及销售。图：公司季度收入、归母净利润及增速（亿元）图：2024年公司收入结构风险提示产生不利影响。u中美贸易摩擦升级的风险。交换机的部分核心元器件仍然依赖进打破目前的市场格局，加剧行业竞争，从而影响相关公司的毛利率。可能导致相关公司无法推出满足市场需求的产品，对其整体的经营造成负面影响。请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明分析师声明本报告署名分析师在此声明：我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与，不与，也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。一般声明除非另有规定，本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司（已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格）及其附属机构（