前言：
AI对高性能网络提出更高要求，高速率交换芯片逐渐成为主流。
传统以太网在提供智算网络互连上存在较多的局限性，无法充分利用当前繁荣的以太网生态，因此以太网技术的进一步演进成为必然。
作者 | 方文三
图片来源 | 网 络
高速率交换芯片需求激增
千亿参数大模型的分布式训练依赖高速率、低延时的交换网络，RDMA技术凭借绕过操作系统内核，让一台主机可以直接访问另外一台主机内存的能力，成为降低多机多卡间端到端通信时延的关键技术。
当前，实现RDMA的方式主要靠InfiniBand(英伟达主导)和ROCEv2(以太网交换芯片龙头主导)两种，两种技术方案均对高速率交换芯片提出更高要求。
交换芯片最高转发速率达51.2T，支持64个800G 速率端口，我们预计高速率交换芯片占比将持续提升。
根据IDC的数据，全球及中国交换机市场中，速率100M以下的低速率端口将在 2024年后逐步退出市场，千兆端口依旧为市场主流，而 10G以上速率端口出货量将逐步上升。
交换芯片直接决定整机的交换容量、端口速率等核心性能指标，“高速化”的市场需求趋势与交换机相似。
中国商用交换芯片市场中，100G及以上的以太网交换芯片需求逐渐增多。
根据灼识咨询的数据，预计至2025年100G及以上的中国商用以太网交换芯片市场规模将大幅增长，占比将分别达到44.2%。
“UEC”成立，多家巨头拥抱开放式以太网
2023年7月，由Linux基金会主办的超以太网联盟(简称UEC)正式成立，意在超越现有的以太网功能。
UEC的创始成员包括AMD、Arista、博通、思科、Eviden、HPE、Intel、Meta 和微软，都拥有数十年的网络、人工智能、云和高性能计算大规模部署经验。
将打造一个与超级计算互连一样高性能、与以太网一样普遍且经济高效与云数据中心一样可扩展的“新以太网”。
UEC基于当前以太网的开放、可互操作、高性能的通信架构，提供针对高性能计算和人工智能进行优化的高性能、分布式和无损的传输层协议，满足HPC和AI分布式计算的高带宽和低延迟需求，提供最佳网络利用率。
海外龙头布局及国内企业追赶
海外龙头如博通、Marvel、思科等较早开启交换芯片的布局，国产企业如盛科通信相较于行业全球龙头仍有差距，暂时落后于行业龙头。
博通是全球商用交换芯片龙头，公司深耕交换芯片13年，拥有Tomahawk、Trident、Jericho 三大系列交换芯片，分别应用于高、中、低端场景需求，主要发展高端产品线，主要应用于数据中心网络和运营商网络，在高端领域占据较高市场份额。
Tomahawk系列具有带宽较高，适用于超大规模数据中心，产品以2年为周期不断选代升级；Trident系列具有多功能特点，带宽相较Tomahawk稍低，多用于企业和云；Jericho系列带宽较低，主要面向服务提供商。
Marvell公司主打Teralynx、Prestera 两条旗舰产品线，Prestera面向企业与边缘数据中心市场，Teralynx则面向云端数据中心。
2021年10月公司收购Innovium，其主营业务为面向数据中心的以太网生产交换机ASIC，该收购助力Marvel补充其数据中心产品组合为其云客户提供服务，进一步加强公司在网络交换芯片领域的优势。
英伟达在交换机领域同时布局Ethernet和InfiniBand两大技术方案。公司针对IB方案推出 Nvidia Quantum交换机产品，可提供海量吞吐以及出色的网络计算能力，面向高性能计算、AI等场景，其中高端QM9700系列交换容量达到51.2T，单端口容量达到400G。
针对以太网方案，Nvidia于2022年春季发布会推出了Spectrum-X以太网交换平台，其中核心组成Spectrum-4交换机可为大规模云计算、企业人工智能、模拟仿真提供性能更优化的端到端以太网网络平台，实现大规模、高性能、模拟仿真功能，完美契合数据中心需求。
思科是交换机行业的全球霸主，市占率超过40%为全球第一，较早开启交换芯片的自研之路。思科1999年收购半导体公司StratumOne Communications，之后于2023年6月推出了用于A超级计算机的 SiliconOne G200/G202 系列网络芯片G200。
G200交换容量51.2Tbps，端口达到800G，G202特性与G200完全一致，但交换性能只有G200的一半。G200采用5nm制程工艺，可控性强，且具有可编程特性大大增加了使用场景的灵活性。
盛科通信是国内商用交换芯片龙头，公司目前主要以太网交换芯片产品覆盖 100Gbps~2.4Tbps 交换容量及100M~400G 的端口速率，在企业网络、运营商网络、数据中心网络和工业网络得到了规模应用。
在数据中心领域，盛科通信已推出交换容量2.4Tbps、交换容量 1.2Tbps等系列，且均已导入国内主流网络设备商并实现规模量产。
目前公司的面向超大数据中心的高性能交换产品Arctic系列尚在试生产阶段，最高交换容量达到 25.6Tbps，预计将在2024-2025年推出。
市场规模持续增长，商用与自研齐头并进
以太网交换芯片按照市场角度可分为自研、商用两类。自研芯片为厂商制造后直接供给自家交换机从而构筑传输网络，作为公司数通业务的基石，基本不对外出售，主要厂商包括思科、华为、中兴等。
商用芯片由芯片厂商制造后通过市场出售给中下游客户，主要厂商包括博通、Marvell、盛科通信等。
自研、商用两大方向各有优劣：自研芯片往往与对应交换机配套推进研发，针对性及品牌差异化较强，而通用性及灵活性则逊于商用交换芯片。
同时自研芯片虽在市场占比低于商用芯片，但由于其一般搭载于厂商尖端产品，性能指标往往领先于大规模商用公开芯片，对应的整机产品在公开发布后，对市场在技术方案上有一定指导意义。
因此自研、商用两大方向未来将长期共存于整体市场，且互为补充。
结尾：
交换芯片长期被博通、Marvell、思科等海外巨头垄断，但随着数字经济政策持续落地、AI加速爆发、国产化不断推进，本土厂商有望加速突破，进一步抢占以太网交换芯片的市场份额，建议关注交换芯片国产替代机遇。
内容参考来源于：中信证券：AI 爆发叠加国产突破，交换芯片大有可为
原文标题 : AI芯天下丨趋势丨全球玩家齐发力，以太网交换芯片看涨？
