交换机行业深度：市场现状、行业发展趋势、产业链及相关公司深度梳理

行业研究报告行业研究报告慧博智能投研行业|深度|研究报告 AI浪潮下，交换机在保障高效网络连接和数据传输领域举足轻重。随着AI数据量和模型规模的增加，分布式计算通过多个互连节点加速训练过程。交换机在此过程中确保消息及时传递至所有节点，尤其在大规模数据中心和竞争性工作负载中，尾延迟尤为重要。此外，网络的扩展能力和处理大量节点的能力对于大型AI模型的训练和海量数据的处理至关重要，交换机在保障高效网络连接和数据传输方面发挥关键作用。据IDC数据，2022年全球交换机市场规模为3080亿元，同比增长17%，预测2022-2027年CAGR约为4.6%；中国交换机市场规模为591亿元，同比增长9.5%，预计未来5年增速高于全球增速，稳定在7%-9%。沿着以上产业发展态势，我们对交换机行业展开分析梳理。首先，我们将对交换机行业的市场现状、驱动产业发展的因素，及AI发展带动交换机升级层面问题进行基本梳理；其次，我们将聚焦产业链角度，对行业产业链情况及相关公司发展情况进行梳理分析。再次，解决以上问题的基础上，我们还将对交换机行业的后续技术走向及行业发展趋势进行分析，以期帮助大家从上述问题，更为全面地了解该行业的发展现状及后续发展走向。一、行业概况 1二、市场现状 6三、驱动因素 11四、AI发展带动交换机升级 五、产业链分析 16六、相关公司 19七、技术走向 23八、行业发展趋势 26九、参考研报 32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。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，直接与主机或网络节点相连，可为接入设备的任意多个网络节点提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阵，可进行多个端口之间的数据传输和数据报文处理。1/32行业|深度|研究报告 遵从OSI模型：以太网交换设备在逻辑层次上遵从OSI模型，主要工作在物理层、数据链路层、网络层和传输层。交换设备同步演进：从1989年第一台以太网交换设备面世至今，经过30多年的快速发展，以太网交换设备在转发性能上有了极大提升，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理层设备，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接设备的框架，不仅能完成二层转发，也能根据IP地址进行三层路由转发，甚至出现工作在四层及更高层的以太网交换设备。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、OSI网络模型、端口速率、整机结构等方式进行分类。按应用场景划分：园区交换机、数据中心交换机按网络层次划分：接入交换机、汇聚交换机、核心交换机按管理类型划分：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：二层交换机、三层交换机按端口速率划分：百兆交换机、千兆交换机、万兆交换机、多速率交换机按整机结构划分：盒式交换机、框式交换机2/32行业|深度|研究报告 以太网交换机主要由芯片、PCB、光器件、插接件、阻容器件、壳体、电源、风扇等组成，芯片包含以太网交换芯片、CPU、PHY、CPLD/FPGA等，其中以太网交换芯片和CPU是最核心部件。以太网交换芯片专为优化网络应用设计，是负责交换处理大量数据和转发报文的专用芯片，芯片内部的逻辑通路由数百个特性集合组成，以确保芯片在协同工作的同时保持较强的数据处理能力，架构实现较为复杂；CPU是用于管理登录、协议交互的控制的通用芯片；PHY负责处理物理层数据。交换机的交换性能主要取决于背板带宽容量/包转发率、交换容量、端口速率和端口密度。背板带宽是衡量交换机数据吞吐能力的重要指标，其值越大说明该交换机在高负荷下数据交换的能力越强。在全双工工作模式下，当交换机的背板带宽容量≥交换容量（=端口数×端口速率×2）时，才能实现线速转发（无阻塞转发），部分高端交换机采用无背板设计则需关注包转发率。一般来说，交换机拥有的端口速率越高则代表设备的处理性能越强，适用于数据流量大的场景；拥有的端口密度越大，则代表着设备的转发能力越强，可连接设备数量更多，组网规模更大。以太网交换机芯片是以太网交换机中用于交换处理大量数据及报文转发的专用芯片，相当于网络方面的ASIC，部分以太网交换机芯片内部会集成MAC控制器和PHY芯片。需要传输的数据包由物理端口进入以太网交换芯片后，芯片的解析器首先对数据包进行字段分析，为流分类做准备。通过安全检测的数据包进行二层交换或三层路由，流分类处理器对匹配的数据包作出相应动作，将可以转发的数据包根据802.1P或DSCP放到不同队列的buffer中，调度器根据优先级或WRR等算法进行队列调度并执行流分类修改动作，最后从端口发送该数据包。3/32行业|深度|研究报告 典型以太网交换芯片主要由接口模块、内容处理模块、进出口数据包修改模块、MMU模块、L2处理器（查阅MAC表）、L3处理器（查阅路由表）、安全模块等模块组成，部分以太网交换机芯片内部会集成CPU、MAC控制器和PHY芯片。从交换机物理形态上，可以分为框式交换机和盒式交换机。框式交换机通常由一个机框和多个插槽组成，可以插入不同类型和数量的模块，如接口模块、主控模块、交换模块等，具有较高的灵活性和扩展性；而盒式交换机一般是一体化设计，接口数量和类型相对固定，部分盒式交换机接口采用模块化设计。框式交换机与盒式交换机的主要差异更多体现在内部构造与应用场景（OSI使用层级）上。4/32行业|深度|研究报告 从应用场景来看，框式交换机背板带宽通常较大，可处理数据流量较大、适用端口密度更高的场景，并具备冗余机制，主要适用于大型企业/园区网络中的核心层、汇聚层，运营商网络核心、汇聚节点等，对性能和可靠性要求极高的场景；普通的盒式交换机，交换容量和端口速率有限主要用于中小企业/楼宇网络、边缘计算节点、中小型数据中心接入层；高速率盒式数据中心交换机，由于配备单个交换容量较高的交换芯片如博通Tomahawk5或多个交换芯片如英伟达Quantum-X800Q3400交换机系列，整体端口密度及端口速率较高，亦可用于中大型数据中心网络组网。细分背板架构来看，常见的包括Full-Mesh交换架构、Crossbar矩阵交换架构和CLOS交换架构等。在Fullmesh架构中，所有业务线卡通过背板走线连接到其它线卡，任意两个节点间都直接连接，所以随着节点数量增加连接总数也持续上升，因此可扩展性较差；Crossbar架构则是一种两级架构，每个CrossPoint都是一个开关，交换机通过控制开关来完成输入到特定输出的转发，随着端口数量的增加，交叉点开关的数量呈几何级数增长，端口数量仍然有限；CLOS架构是一种多级架构，每个入口级开关连接至中间级开关再连接到出口级开关，每块业务线卡和所有交换网板相连，交换芯片集成在交换网板上，实现了交换网板和主控引擎硬件分离。CLOS架构又可细分为非正交背板、正价背板和正交零背板设计。交换机目前已经历经四代，端口速率和交换容量都已经实现大幅度提升，仍在不断迭代。第一代：也称为集线器，是交换机的前身，工作于第一层“物理层”，主要功能是放大接收的信号，扩大传输距离，以其为中心集中节点，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。由于集线器收到报文5/32行业|深度|研究报告 会向所有端口转发，但是当有多台主机同时发送数据报文时，会产生大量的冲突进而导致性能下降，以集线器为核心构建的网络是共享式以太网的典型代表。第二代：也称为二层交换机，最初工作于第二层“数据链路层”，因此称为“二层交换机”，二层交换机识别数据帧中的媒体存取控制地址信息，根据MAC地址选择转发端口，算法相对简单，因此转发性能高，使得以太网从共享式升级为交换式，有效提高小型局域网性能。第三代：也称三层交换机，即工作于第三层“网络层”的交换机，是在虚拟局域网（VLAN）技术发展的基础上诞生的，三层交换机是为网际互连协议（IP）设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，适用于大型局域网内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的速度。第四代：多业务交换机，它出现在万兆以太网出现之后，这时各类高带宽业务开始对网络设备的提出了更高的要求，既包括数据的传统连通性，又有安全性和服务质量等要求，同时由于成本控制以及简易操作等诉求，功能开始出现大量的融合，所以产生了多业务交换机。在AI算力的三大底座——服务器、交换机、光模块中，交换机作为数据传输的枢纽，其重要性日益凸显。在AI集群架构中，服务器、交换机、光模块的配比通常为1：1.2：2.5，这意味着每台服务器需要配置1.2个交换机和2.5个光模块。这一比例关系凸显了交换机在AI算力架构中的不可或缺地位。数据中心交换机是专为大型数据中心环境设计的交换机。数据中心用于存储和管理大量的计算机和服务器，并处理海量的数据，提供高性能计算和云服务。数据中心交换机具有高性能和低延迟、大容量和可伸缩性、高可靠性和冗余性以及多层次网络管理的特点，常用于大型数据中心、大规模企业网络和高负载运算场景。6/32行业|深度|研究报告 计算需求不断扩大，数字中心迎来发展新机遇。据中国信通院，当前全球数字经济高速发展，数字应用场景的落地离不开算力的有效支撑，数据中心作为高性能算力的核心载体，产业赋能价值逐步凸显。全球各国积极引导数据中心产业发展，数据中心市场需求不断扩大，绿色低碳发展态势显著。云计算、大数据、AI等新数字技术的加速发展，驱动数据云存储及计算、算力等需求持续增长。根据中国信通院，2022年ChatGPT开启AIGC这一全新业态，推动AI发展进入以多模态和大模型为特色的AI2.0时代，推动智算设施建设进入新阶段。2021年，我国数据中心市场规模达到近1800亿元，同比增长24.0%；2022年市场规模超2200亿元，仍然保持较高增速。需求向“云计算大型、超大型IDC+智能计算本地化中型数据中心+边缘计算小微型IDC”三级转变，规模化智算与行业智算并行的需求特征显现。AIGC引爆高速数据中心交换机需求，IDC预计，23年全球数据中心DC收入约为183.4亿美元（同比+13.6%）；Arista预计27年全球数据中心交换机市场规模有望超过350亿美元。AI带来工作负载激增，驱动数据中心交换机市场增长。根据IDC数据，2022年，全球交换机市场规模为365亿美元，同比增长18.7%，2023年约为395.06亿美元。中商产业研究院预测，2024年全球交换机市场规模将达到416.44亿美元。对我国而言，随着交换机在数据中心网络、园区网络、工业互联网等下游各类网络环境中的应用，中商产业研究院预测，2024年中国交换机市场规模将增至749亿元。7/32行业|深度|研究报告 目前基于AISC交换芯片的交换机，可以定义为Opticaltoelectricaltooptical（OEO）packetcircuitswitches，核心的报文交换转发功能由AISC芯片完成。OEO交换机收发都需要光电转换来满足信号传输的要求。Anall-optical，or“opticaltoopticaltooptical”（OOO），fiberopticswitch在完成信号转发的过程中，不对信号进行处理，通过光交换的形式转发，没有光电转换环节。HUBER+SUHNER指出，OOO全光交换机并不是要替代OEO交换机，而是结合两者的优势搭建灵活的、低成本的数据中心网络，来满足不断增长的流量需求。HUBER+SUHNER指出OOO交换机同样在DCI互联场景有很好的应用场景，结合SDN技术和网络监控，可以实现零接触业务倒换和上线，以及已开通业务的自动保护。2024年7月份，英伟达副总裁SimonaJankowski加盟芯片初创公司Lightmatter任首席财务官。近期Lightmatter以44亿美元的估值，完成D轮4亿美元的融资，其Passage光互联网产品对AI算力网络的重要性得到市场的高度重视。8/32行业|深度|研究报告 Passage是一种利用光子进行芯片互连的技术，属于I/O技术的一种。Lightmatter的技术利用波导（waveguide）而非光纤在一个大的芯片间为各个不同种类的计算核心互连并传输数据，这提供了极高的并行互连带宽。Passage把光学器件、波导都集成到芯片本身，可以在单根光纤的空间内安装40根波导。它提供的高带宽I/O可以在单个3D封装中互连高性能CPU、GPU、FPGA、DRAM和ASIC。在板卡级别的互连中，它使用光纤，可以让更多的计算节点高效率的互连在一起。这一整套技术，推动芯片内和芯片间的I/O带宽在未来几年实现超过10倍甚至100倍的增长。Passage主要的特质：完全集成芯片组互连解决方案，具有直接光纤连接，所有部件都在单个封装中。用于灵活切割的统一架构（例如1×1、2×2、2×4）。高带宽I/O在单个3D包中互连高性能CPU、GPU、FPGA、DRAM和ASIC。集成光子学和控制电子技术提供有效的通道，并提供较高的性能密度。内置可重构OCS（光电路交换机）和控制机制，实现冗余并提高设计的可靠性。WDM调制可以在单个波导或光纤上实现多λ双向光发射和接收，从而可以增加通信带宽。9/32行业|深度|研究报告 Google的数据中心网络一直有三个核心的理念：软件定义网络（SDN）、Clos拓扑结构、商用交换芯片。其中CLOS作为一种非阻塞的多级交换拓扑结构，由较小radix的交换芯片构成，可以扩展到任意大的网络，成为算力时代的主流架构。Google也是最早把OCS交换机规模引用的互联网企业。为了解决不同代际的网络基础设施灵活互联的问题，在Jupiter网络架构中引入了MEMS型光开关(OpticalCircuitSwitch,简称OCS)全光交换机应用。OFC2023上，谷歌详细介绍了其全新内部项目Apollo，直接将SP层的EPS替换为OCS，减少了网络中光电转换环节。Google的OCS内部结构如下图所示：输入输出为两个光纤准直器阵列(fibercollimatorarray)，光纤准直器包括光纤阵列和微透镜阵列，输入输出均为136个通道。光通过光纤进入到OCS系统后，先后经过两个2D的MEMS阵列。每个MEMS阵列含有136个平面镜，用于精确调节光的传播方向。此外系统中还包含两个监控通道，监控通道使用850nm波长的光。虽然Google的OCS有136个通道，但是减少每个光模块的通道数量依然是必要的。Google用于和OCS交换机对接的主要是FR光模块，MUX/DEMUX环节使用Z-block器件，同时还增加了一个环形器，实现单芯双向传输。透过这一设计，相关人士认为在全光交换场景下，大部分光模块会考虑使用Z-block或者AWG，以减少对全光交换机通道数量的需求，减少光路控制难度。10/32行业|深度|研究报告 中美两国在电信网络基础设施方面的投资趋势表现出相似的态势。根据近几年的数据，尽管在某些年份美国的资本开支略高于中国，但整体来看，两国在5G建设、产业数字化和基站等领域的投资力度非常接近。这反映了中美两国在提升电信网络能力和基础设施建设方面的共同重视程度。这样的投资不仅推动了各自国家的科技进步和经济发展，也为全球通信技术的提升贡献了力量。算力侧鸿沟大，国内交换机需求有望呈现加速追赶态势。根据近几年的数据，中美两国在算力基础设施方面的投资存在显著差距。尽管中国在云计算、数据中心和网络基础设施等方面有稳定投资，但与美国相比差距仍然较大。这种投资差距反映出中美两国在算力领域的不同发展阶段和市场需求。多元算力设施建设薄弱，产业生态体系仍需完善设施层面，制约了中国AI产业的进一步发展。随着中国对云计算和网络基础设施需求的快速增长，预计未来中国在这方面的投资将加速追赶，有望缩小与美国之间的鸿沟。随着AI技术不断发展与应用日益深入，高性能计算集群需求不断增长，200/400G交换机会遇到一定性能瓶颈，交换机厂商持续迭代提升交换机性能，交换机向更大的带宽发展的趋势或将延续。根据智研咨询，2024年将是800GbE以太网部署的重要一年，预计到2027年400Gbps/800Gbps的端口数量渗透率将达到40%以上。相关人士认为，高速率以太网交换机需求将随着AI的迭代发展而增长，从而拉动以太网交换机市场规模增长。11/32行业|深度|研究报告 RDMA允许高吞吐、低延迟的网络通信，InfiniBand和RoCE为AIDC主流方案。在传统的TCP/IP通信方式中，发送和接受数据的过程中，都是在源端应用层数据从上向下逐层拷贝封装，目的端从下向上拷贝和解封装，需要CPU参与的次数多、速度较慢。远程直接内存访问RDMA（RemoteDirectMemoryAccess）技术将数据直接从一台计算机的内存传输到另一台计算机，无需双方操作系统的介入，允许高吞吐、低延迟的网络通信。目前，RDMA有三种不同的硬件实现：InfiniBand、iWarp（internetWideAreaRDMAProtocol）、RoCE（RDMAoverConvergedEthernet），AIDC主要使用IB（InfiniBand）和RoCE网络两种路线。InfiniBand在性能上更胜一筹，RoCE优势在于性价比和开放性。InfiniBand：专为高性能计算（HPC）和数据中心环境设计，提供高吞吐量和低延迟的数据传输。InfiniBand具有高带宽、低延迟、服务质量(QoS)和可扩展性，可以在网络内的服务器、存储系统和其他设备之间实现快速、可靠且高效的数据传输。InfiniBand的关键特性包括通道化架构、RDMA、消息传递语义和交换式网络，这些特性使其在数据密集型应用中表现出色。尽管InfiniBand在性能上具有明显优势，但其成本相对较高，且主要局限于特定的高性能计算领域。RoCE：通过以太网实现RDMA功能，分为RoCEv1和RoCEv2。RoCEv2在以太网TCP/IP协议的UDP层实现，引入IP协议以解决可扩展性问题，并通过硬件卸载降低CPU利用率，适合大规模部署。相比于InfiniBand，RoCEv2性能上略逊一筹，但在成本上更具优势，适用于需要高性能但预算有限的场景，如数据中心内部通信、云服务提供商等。12/32考虑到以太网的广泛兼容性、低成本和持续的技术进步，以太网交换机在未来仍将占据更广泛的应用市场，有望成为AI时代数据中心网络架构的主流选择。2023年7月，英特尔、微软等巨头成立超以太网联盟（UltraEthernetConsortium），UEC致力于从物理层、链路层、传输层、软件层改进以太网技术，寻求大规模提高效率和性能的最佳方法。UEC创始成员包括AMD，Arista，Broadcom，Cisco，Eviden（AtosBusiness），HPE，Intel，Meta，Microsoft，目前百度、戴尔、华为、IBM、诺基亚、联想、超微和腾讯等也加入UEC，探索以太网在AI组网的部署。同时，英伟达也推出以太网交换机。算力规模持续提升，但大集群不等于大算力：AI大模型近年来迎来快速发展，模型参数量呈指数级增加，算力需求规模已从千卡跃升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13/32的算力集群来提供算力，而这些服务器之间要通过网络连接，进行海量数据交换。所以单个GPU的性能再强，如果网络性能跟不上，那整个算力集群的计算能力也会大打折扣。网络可用性决定GPU集群算力稳定性：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；网络性能波动影响大：相比单个低性能GPU或服务器容易被隔离，网络作为集群共享资源，性能波动会导致所有计算资源的利用率都受影响。降低卡间通信时间是分布式训练中提升加速比的关键：为了缩短训练时间，大模型训练通常采用分布式训练技术，分布式训练系统的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了单卡的计算时间叠加卡间通信时间。降低多机多卡间端到端通信时延的关键技术是RDMA技术，该技术可以绕过操作系统内核。RDMA技术主要采用IB和RoCEv2方案：实现RDMA的方式有InfiniBand、RoCEv1、RoCEv2、iWARP四种。其中RoCEv1技术当前已经被淘汰，iWARP使用较少。当前RDMA技术主要采用的方案为InfiniBand和RoCEv2两种。IB和RoCEv2可以降低时延：在InfiniBand和RoCEv2方案中，因为绕过了内核协议栈，相较于传统TCP/IP网络，时延性能会有数十倍的改善。在同集群内部一跳可达的场景下，InfiniBand和RoCEv2与传统IP网络的端到端时延在实验室的测试数据显示，绕过内核协议栈后，应用层的端到端时延可以从50us（TCP/IP），降低到5us（RoCE）或2us（InfiniBand）。14/32行业|深度|研究报告 InfiniBand与RoCEv2对比：IB能支持单集群万卡GPU规模，且保证整体性能不下降，时延小于RoCEv2，但成本略高，供应商主要以英伟达为主，其市场份额超过7成。RoCE方案的特点是通用性较强和价格相对较低。除用于构建高性能RDMA网络外，还可以在传统的以太网络中使用。支持RoCE的交换机厂商较多，市场占有率排名靠前的包括新华三、华为等。以太网发展势头强劲：根据Dell‘OroGroup预测，2025-2029年，部署在用于加速服务器的AI后端网络中的交换机支出将超过1000亿美元。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集群将其作为主要架构。加速器种类的日益丰富推动了以太网的应用，包括基于英伟达GPU的大型集群（如xAI的Colossus）也选择了以太网进行部署，Dell‘OroGroup预计2027年，以太网将超越InfiniBand。英伟达面向AI打造强大的以太网网络：2023年7月，UEC（超以太网联盟）成立，其中成员包括AMD、Arista、博通、思科、Meta和微软等，为AI网络构建一套完整的基于以太网的解决方案。2024年7月，英伟达也正式加入了UEC，其发布的Spectrum-X以太网网络平台已被业界广泛使用，将AI网络性能提升至传统以太网的1.6倍，并计划后续每年推出新的Spectrum-X产品，不断提高AI以太网网络性能。15/32行业|深度|研究报告 AI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，企业和数据中心对AI算力的需求急剧增加。AI模型训练、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%，数据中心交换机产品中，AIGC推动200G/400G设备收入同比增长132.0%，端口出货量同比增长166.5%。800G端口占比逐步提升：根据Dell’OroGroup的预测，到2027年，400G和800G速率的端口占比将达到40%以上；到2025年，AI后端网络中的大多数交换机端口预计将达到800G，到2027年将达到1.6T。根据CrehanResearch的预测，由于AI对高网络带宽的需求，800G交换机将得到客户的快速采用，出货量在4年内超过2000万个端口。交换机产业链上游主要为芯片、电子元器件供应商与交换机代工商，产业链中游为交换机品牌商（白盒与非白盒），下游为重点应用客户。交换机产业链上游主要为芯片、电子元器件供应商与交换机代工商：其中交换芯片为交换机最为核心的部件，交换机代工商与品牌商相互合作，品牌商将产品生产制造外包，与代工商形成OEM、ODM多种合作模式，降低生产成本并缩短新产品开发周期。产业链中游为交换机品牌商（白牌与非白牌）：交换机品牌商（白牌）：典型厂商包含Arista、智邦科技、Celestica（天弘科技）；交换机品牌商（非白牌）：按照全球以太网交换机市场份额来看，主要包含Cisco、华为、HPE、H3C、Juniper等厂商。产业链下游为重点应用客户：主要可分为数据中心、园区网、运营商市场三大类。16/32交换机成本结构中芯片占比最大，中游交换机制造厂商通常采取自研芯片或者外采商用芯片的方式。交换机的主要原材料包括芯片（以太网交换芯片、CPU、PHY）、元器件、光模块、电路板、电源模块等，其中芯片作为网络设备的核心零部件，对于网络设备产品性能有着重要影响，价值量占比也最大，约占到交换机成本32%左右。目前，网络设备厂商的芯片解决方案主要包括两种：部分如思科、华为和Juniper等厂商拥有自研芯片的能力，其高端产品主要应用自研芯片，同时也在部分产品中使用从Broadcom、Intel等外部芯片厂商采购的商用芯片；部分如锐捷网络、新华三以及Arista等厂商主要从Broadcom、Intel等外部芯片厂商采购商用芯片并应用在自身产品中。17/32行业|深度|研究报告 以太网交换芯片，这类芯片是以太网交换机的核心部件，其可直接决定交换机性能和数据处理转发能力，以太网交换芯片技术壁垒较高，芯片研发资金壁垒较高且周期较长，因此国产化程度较低，目前思科在交换芯片占比近一半。以太网交换芯片主要有两类供应商，一种是自用厂商，以思科、华为等为主，早期的思科通过自研以太网交换芯片的方式配合自家的交换机；另一种是商用厂商，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。PHY芯片，PHY指物理层，OSI的最底层，PHY芯片一般指与外部信号接口的芯片，它为设备之间的数据通信提供传输媒体，处理信号的正确发送与接收，承担了将线缆上的模拟信号和设备上层数字信号相互转换的职能。PHY芯片的集中度较高，根据中国汽车技术研究中心有限公司的数据统计，在全球范围内，博通、美满、瑞昱、德州仪器、高通和微芯稳居前列，前五大供应商市场份额占比高达超90%；在中国市场，市基本被境外国际巨头所主导。交换机制造环节存在较高的技术壁垒、渠道壁垒和客户壁垒。技术难点主要集中于硬件和软件层面，在硬件设计上，需要基于交换芯片进行硬件原理图设计、布局、调试和测试，在软件方面，需要基于交换芯片的SDK以及研发二层、三层协议栈、堆叠协议。最后基于交换机软硬件研发成果，进行大规模测试，保障产品稳定性渠道方面，由于网络设备下游用户遍布全国各地区，行业企业如想扩大销售规模并在行业中拥有领先地位，需建立覆盖全国的营销网络，以迅速获得市场信息并快速响应客户需求。客户方面，网络设备为计算机网络的核心组件，客户对其运行稳定性、安全性、可靠性要求非常高，对于新进入企业而言，很难在短时间内进入下游大型客户的合格供应商体系。经过长期发展，目前大部分国内市场份额被华为、新华三、锐捷网络、思科等龙头企业占有。全球交换机市场竞争格局：根据IDC统计数据，2024年，全球市场交换机前五厂商为思科、Arista、华为、HPE、新华三，前五厂商的市场份额为69.60%，市场集中度较高，其中，思科以35.9%的市场份额位列全球第一。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。根据中商产业研究院统计数据，中国交换机前五厂商分别为华为、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，华为以35.8%的市场份额位列国内第一。18/32行业|深度|研究报告 提升对子公司新华三的持股比例，计划赴港上市：公司是ICT行业领军企业，全面布局“云-网-安-算-存-端”产品。2024年公司新收购核心子公司新华三30%的股权，持股比例从51%提升至81%，剩余19%股权也纳入远期期权安排，未来有望增厚利润。公司现已递交港股发行上市的申请，募集资金将用于加大AI投入、支持意向收购等。19/32行业|深度|研究报告 AI服务器采用国产芯片的比例较高，有望受益于芯片国产替代：IDC预测2024-2028年中国智算规模的复合增速有望达40%，智算规模扩大带来AI服务器需求增长。互联网大厂是需求端的主力，据相关估算未来3年阿里、腾讯、字节每年新增服务器采购额约1300-1500亿元。相较其他厂商，公司2024年AI服务器放量节奏偏弱。但2025年起出现了积极转变。从行业端看，英伟达芯片禁售、国产AI芯片性能提升，带来国产AI芯片加速渗透。根据IDC，2024年中国国产AI芯片出货量超82万，同比+310%，占比30%，同比+16pct。公司客户结构以政企为主，因此AI服务器中采用国产芯片的比例相对较高，同时公司也与头部国产芯片厂商保持紧密合作，有望充分受益于国产替代进程。从资产负债表看，1Q25公司合同负债同比增长67%，展现积极信号。积极布局Scale-out域白盒交换机，有望在Scale-up域突破：Scale-out域数通交换机量价齐升，同时以太网渗透率迅速提升，给国内以太网交换机厂商放量提供了先决条件。互联网客户占国内数通交换机67%的份额，多采用白盒交换机。针对互联网客户，公司自2022年起就前瞻性地投入白盒研发，目前白盒占比迅速提升。针对非互联网客户，由于其交换机系统自研能力相对较弱，公司有望发挥其品牌厂商的优势，保持高盈利能力。中长期Scale-up域以太网交换机将加速渗透，行业扩容。公司有望凭借AI服务器业务经验率先取得突破，重塑准入壁垒。费用率管控成效显著，助力24年&25Q1盈利高增。公司24年营收116.99亿元，同比+1.36%，毛利率38.62%，同比-0.33pct；销售、管理、财务、研发费用率分别为15.51%、5.50%、-0.12%、16.12%，分别同比+0.16pct、+0.60pct、-0.28pct、-2.81pct；归母净利润5.74亿元，同比+43.09%。公司25Q1营收25.36亿元，同比+18.14%，毛利率37.49%，同比-1.03pct；25Q1销售、管理、财务、研发费用率分别为13.48%、6.13%、0.13%、15.27%，分别同比-4.70pct、-0.22pct、+0.51pct、-4.13pct；归母净利润1.07亿元，同比+4543.67%。20/32行业|深度|研究报告 数据中心交换机全面爆发，市场份额突出。24年网络设备收入96.53亿元，同比+14.90%，毛利率37.86%，同比-3.47pct，其中数据中心交换机收入39.64亿元，同比+120%，同比增速较24H1进一步提升。同时，根据IDC数据统计，2024年公司取得200G/400G数据中心市场交换机市场份额第一、数据中心交换机市场占有率国内互联网市场第一，竞争优势突出。24年网络安全设备收入4.52亿元，同比-47.14%，毛利率60.79%，同比+17.21pct；云桌面解决方案收入5.49亿元，同比-27.54%，毛利率31.92%，同比-2.56pct。境外市场开拓成果显著。公司24年境外市场收入18.69亿元，同比+52.72%，毛利率46.31%，同比+2.93pct。国际市场业务覆盖进一步扩大，业务战略转型成果显著，SMB国际业务加大了英国、西班牙等12个重点国家的市场开拓力度，销售渠道数量大幅增加。公司深耕以太网交换机芯片领域，高端旗舰芯片加速落地。公司现已形成丰富的以太网交换芯片产品序列，覆盖从接入层到核心层的以太网交换产品。公司面向大规模数据中心和云服务需求，最大端口速率达到800G、交换容量为12.8Tbps及25.6Tbps的高端旗舰芯片于2024年实现小批量交付。在公司规模化量产的产品中，TsingMa.MX产品具备2.4Tbps转发能力，支持运营商面向新一代通信技术提出的FlexE切片网络技术和G-SRv6技术。公司积极扩大研发投入，提高产品核心竞争力。2024年研发费用4.28亿元，同比增长36%，占营业收入之比为39.61%。截至2024年年末，公司研发人员总数409人，较2023年末增加38人，研发人员占公司总人数的比例为76.31%。公司自主研发的以太网交换芯片目前已进入新华三、锐捷网络、迈普技术等国内主流网络设备厂商的供应链，产品有效覆盖企业网络、运营商网络、数据中心网络和工业网络等下游应用领域。公司深耕以太网交换机领域，坚持研发投入，积极开展技术创新，有望持续推出具有市场竞争力和技术前瞻性的网络通信产品。同时，受到生成式AI模型训练和推理需求的驱动，AI数据中心有望加速建设，从而为公司网络通信产品带来新的增量空间。21/32全球领先的综合信息与通信技术解决方案提供商：公司拥有ICT行业完整的、端到端的产品和解决方案，集“设计、开发、生产、销售、服务”于一体，聚焦运营商网络、政企业务、消费者业务，业务覆盖160多个国家和地区，服务全球1/4以上人口。数据中心交换机系列产品保持GlobalData国内同产品最高评级：国产超高密度400GE/800GE框式交换机，基于自研7.2T分布式转发芯片和112Gb/s高速总线技术，性能业界领先，整机支持576个400GE或288个800GE接口；51.2T盒式交换机，支持128个400GE接口，达到业界一流水平，已在互联网企业规模商用。在运营商数据中心交换机市场，公司框式交换机凭借自研核心器件保持行业领先地位；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项目。专注高速有线通信芯片。公司以以太网物理层芯片作为市场切入点，逐步向上层网络处理产品拓展，目标瞄准OSI七层架构的物理层、数据链路层和网络层，产品覆盖数通、安防、消费、电信、工业、车载等多个领域，产品分为商规级、工规级、车规级等不同性能等级，以及百兆、千兆、2.5G等不同传输速率和不同端口数量的产品组合，公司目前已布局7大产品线。市场持续复苏，下游客户需求有所增长。随着半导体行业周期性下行收尾，市场需求逐步复苏及客户库存逐步优化，下游客户需求有所增长；同时公司2.5G网通以太网物理层芯片、多口网通以太网交换机芯片、千兆网通以太网网卡芯片、车载芯片等持续放量以及其他高速有线通信新品的逐年推出，公司营收逐步恢复到高速成长的态势。未来公司将不断优化内部管理体系，逐步收窄亏损，实现盈利。22/32行业|深度|研究报告 构建更完整的车载通信解决方案，助力车载通信芯片全栈自主可控。在汽车电子电气架构从分布式向集成式升级的浪潮中，中国车载以太网芯片市场（含PHY和交换芯片）正经历爆发式增长，预计2025年国内车载PHY芯片市场规模预计超过120亿元，未来智能汽车单车的以太网端口甚至将超过100个。然而在这一领域，海外头部厂商占据了绝大多数市场份额，国产替代的紧迫性日益凸显。公司在2020年实现了车载百兆物理层芯片的量产，2023年实现了车载千兆物理层芯片的量产，2024年成立单独的车载事业部，2025年将实现车载交换芯片的量产，以及车载摄像头端加解串芯片的送样。目前，公司的车载以太网物理层芯片已经在几乎所有的国内车厂实现了大规模量产，新推出的车载以太网交换芯片在多家车厂进行测试当中。未来几年，公司车载业务将重点围绕车载以太网、SerDes等车载高速有线通信芯片进行开展，在巩固PHY芯片市场地位的同时，通过纵向技术升级和横向生态拓展，构建更完整的车载通信解决方案，助力车载通信芯片全栈自主可控。步入第三轮研发周期，补足产品线。2024年全年公司研发投入2.94亿元，占营业收入74.10%，同比增长32.40%；2025年第一季度研发投入0.73亿元，占营业收入90.39%，同比增长13.08%，公司目前已进入第三轮研发投入期，该轮次研发投入金额较大，投入周期较长，研发产品难度系数大幅提升。核心研发投入为补充2.5G系列网通产品、24口及以下网通交换机芯片、5G/10G网通以太网物理层芯片、车载以太网交换机芯片、车载高速视频传输芯片、车载网关芯片。这一系列产品陆续在2024年到2026年量产出货，为后续的营收份额的提升做出贡献。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。优点：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。其次，白盒交换机支持硬件数据面可编程和软件容器化部署，可以对网络功能进行快速升级迭代；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。发展历程：Linux1.0版本于1994年正式发布，2年后2.0版本正式更新，提供了网络协议/功能控制的开源框架；2015年，OCP成功推出第一款白盒交换机Wedge；2016年至今，白盒设备、软件操作系统、网络自动化等技术已得到蓬勃的发展。白盒交换机开源组织：开放计算项目、开放网络基金会、电信基础设施项目、开源数据中心委员会。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，也可以定制自己的牌子，可以获得更高的性价比和灵活性，不会再受制于某个厂商。23/32行业|深度|研究报告 白盒交换机灵活性和可编程性也使得网络管理员能够更好地适应不断变化的业务需求。无论是新增设备还是调整网络策略，白盒交换机都能够通过软件配置来实现，大大简化了网络管理的过程。由于对灵活、经济实惠的网络解决方案需求不断增加，白盒交换机市场正在迅速扩大。根据VerifiedMarketReports，2023年全球白盒交换机市场规模为25.58亿美元，预计到2030年将达到64.25亿美元，复合年增长率增为14.07%。数据中心通常使用高性能以太网交换机。大型数据中心的网络需求体现在三个方面：高度稳定性、高度可管可控、高性能低成本。数据中心场景需求明确，对软件特性的要求相对简单，拓扑结构明确，非常适合采用白盒交换机。通过部署白盒交换机，相关厂商/企业能够自主掌控软硬件运营体系，搭建更低成本、更为可靠、高度可控、高度自动化、智能化的数据中心网络，最终提供更优质服务。从国内以及全球数据中心网络设备市场来看，网络软件化和硬件白盒化已经成为了趋势，尤其受到互联网厂商青睐。国内交换机厂商如新华三、锐捷网络等已有成熟的白盒交换机产品，菲菱科思已拓展自研的白盒交换机产品，未来有望深度受益。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。优势：低功耗、低时延、高带宽、降低成本等。24/32行业|深度|研究报告 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连接至可插拔光模块所需的功耗最多可降低50%、可使51.2T交换机总功耗降低25%-30%，这是由于取消了光学器件中功耗较高的DSP，以及在ASIC上使用功耗较低的Serdes。总体结构：主要由交换芯片ASIC、OE光引擎（含PIC）、ELS外置光源、柔性光背板、MPO连接器等部件组成。CPO市场空间：根据Yole预测，伴随未来人工智能（AI）的发展，数据通信光学器件一直在增长，2022-2028年其CAGR将为24%，2028-2033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，其中CPO将从2022年的600万美元增长到2033年的2.87亿美元，CAGR为69%；OIO将从2022年的500万美元增长到2033年的23亿美元，CAGR为81%。博通：2021年初公布为配备CPO的以太网交换机制定了非常激进的时间表，到2024年3月博通宣布向客户交付了CPO交换机Bailly，是业界首款51.2TbpsCPO以太网交换机，产品采用8个基于硅基光电子技术的6.4Tbps光学引擎与博通的Tomahawk5交换机芯片集成在一起。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。新华三：在2023年领航者峰会上，新华三首发了800GCPO硅光数据中心交换机。该CPO交换机单芯片支持51.2T交换能力，支持64个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集群或数据中心高性能核心交换等业务场景中。锐捷网络：2022年OCP峰会上，发布了业界领先的25.6TCPO交换机，该款CPO交换机支持32个QSFP112可插拔光模块接口，支持扩展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%以上。可应用于数据中心，解决高速信号损耗过高的问题。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；Spectrum-X交换机基于以太网技术，预计2026年上市。英伟达CPO的合伙伙伴包括：Browave、Coherent、Corning、Fabrinet、Foxconn、Lumentum、Senko、SPIL、Sumitomo、TFC（天孚通信）和台积电。英伟达团队携手产业伙伴推动CPO联合创新，包括首款25/32采用微环调制器（MRM）1.6T硅光CPO芯片，首个采用TSMC制程3D堆叠硅光子引擎，搭载了高输出功率激光器和直连光纤连接器。AI集群中互联设备价值量持续提升，伴随集群规模扩大互联设备价值量占比有望进一步提升。传统数据中心IT设备Capex占比中，互联设备占比约为15.5%（交换机、光模块、光纤连接）。而根据拾象科技对于Meta24,576H100InfiniBand集群Capex的测算数据，InfiniBand互联设备Capex占比达23.9%，而以Meta24,576H100集群为基础推演至10万卡集群时，InfiniBand互联设备Capex占比达26.1%，Capex占比进一步提升2.2pct。预计随着后续集群规模的不断增长，交换机互联设备Capex将会持续增长。AI集群中，GPU数量与交换机数量增长呈现一定比例，后续机内互联有望打开交换芯片全新增长空间。Scale-Out网络侧：采用Spine-Leaf方案：GPU：服务器：25.6T交换机=1:0.125:0.04；采用DDC方案：GPU：服务器：交换机=1:0.125:0.125。Scale-up网络侧：NVL72NVLink互联：GPU：28.8T交换芯片=1:0.25；26/32北美头部云厂商持续加大AI基础设施投资。2024年随着下游客户AI需求愈发旺盛，四家头部云厂商明确表示都将加大资本开支投入，重点支持AI基础设施建设（主要涉及服务器、网络设备及其他数据中心基础设施）。根据Bloomberg一致预期，预计2024年北美四大头部云厂商资本开支将达到1,938.62亿美元，同比增长31.48%。根据Arista业绩说明会交流，各类云厂商AI投入决心愈发坚定，客户订单能见度不断提升（3-6个月）。随着数据中心建设的逐步深入，交换机迭代升级节奏加快。根据Arista援引的Dell’Oro报告，交换机高速化趋势持续演绎，800G交换机有望在2025年左右起快速上量，并在2026年成为主流，AI的加入还会使得800G的放量更加提速。同时，1.6T交换机也将延续800G的渗透趋势，在未来几年内逐步推出。27/32行业|深度|研究报告 根据LightCounting的统计，2023年InfiniBand交换机ASIC的销售额增长了2.3倍，预计2024-2029年的年复合增长率为25%。以太网方面，由于云数据中心内计算节点的投资减少，2023年以太网交换机ASIC的销售额基本持平，但这一市场将在2024年恢复增长，之后将稳步增长，预计2024-2029年以太网交换机ASIC的销售额将以14%的年复合增长率加速增长。28/32行业|深度|研究报告 光交换机可靠性更强，功耗更低。在光电融合交换方案中,光交换功能模块的主要方案分为光电路交换（OCS）、光突发交换(OBS)和光包交换(OPS)3种。光电路交换机（OCS）主要通过配置光交换矩阵,从而在任意输入/输出端口间建立光学路径以实现信号的交换。由于光传播路径的宽带和无源的特性，OCS对光信号的速率和协议等均是透明的,不需要随着服务器NIC网卡速率以及端口迭代，相同OCS硬件可以跨代际的被重复利用，长期成本开支更低，生命周期较长；由于没有光/电转换和相应的包处理和分发的过程，OCS拥有更小的每端口功耗400Gbps端口为例，OCS每端口功耗10W)，以及较低的时延（OCS时延数十ns，EPS时延百μs)；由于OCS整机使用芯片类型及数量较少，故障率远低于电交换机，可靠性更强。由于OC缺乏包处理能力，只能将某个输入/输出端口连通配对，只有当全局动态的流量预测与实时光交换矩阵配置完美结合时，OCS才能较好满足业务需求，而传统业务流量通常难以预测，成为了制约OCS规模应用的重要因素，但AI大模型预训练基于已知的数据