交換芯片詳解:交換機(jī)核心部件,承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)功能
交換機(jī):數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心底座
交換機(jī)是一種用于電(光)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,通過(guò)為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路,從而轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。當(dāng)交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí),它會(huì)讀取 數(shù)據(jù)包的目標(biāo) MAC 地址,然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)設(shè)備的端口上。目前業(yè)內(nèi)主流交換機(jī) 為以太網(wǎng)交換機(jī)。
交換機(jī)的主要應(yīng)用場(chǎng)景包括:數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等各類網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,是我國(guó)數(shù) 字經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)的重要基建。隨著我國(guó)“十四五”規(guī)劃綱要從現(xiàn)代化、數(shù)字化、綠色化方面對(duì) 加快新型網(wǎng)絡(luò)基建提出了方針指引,我們認(rèn)為未來(lái)以交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)施為代表的數(shù)字基礎(chǔ) 設(shè)施將持續(xù)受益于我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
交換芯片:交換機(jī)核心部件,承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能
交換機(jī)內(nèi)部硬件包含 PCB 板、主芯片、輔助芯片、存儲(chǔ)器件、散熱器、電源模塊、 接口/端口子系統(tǒng)等,其中主芯片包括交換芯片、PHY 芯片、CPU,輔助芯片則包括其他 數(shù)字芯片、電源芯片、信號(hào)鏈芯片等。交換機(jī)的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)主要通過(guò)主芯片完成:外部模擬 信號(hào)通過(guò)線纜接入交換機(jī)端口,在內(nèi)部 CPU 的指令調(diào)度下,由 PHY(物理層)芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并將傳輸給交換芯片,之后由交換芯片進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的安檢、調(diào)度 及轉(zhuǎn)發(fā),最后再次由 PHY 芯片將信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào),通過(guò)端口輸出。其余輔助芯片及 器件則主要支持零部件之間的連接、信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)所需的電力能量、散熱等。以太網(wǎng)交換芯片承擔(dān)交換機(jī)核心轉(zhuǎn)發(fā)功能,決定核心性能指標(biāo)。交換芯片專門(mén)用于數(shù) 據(jù)包的預(yù)處理以及轉(zhuǎn)發(fā),其通過(guò)專用的PCIE線與CPU相連,接收中央處理器的調(diào)用指令, 完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)的主要功能是提供子網(wǎng)內(nèi)的高性能交換、低延時(shí)交換,因此直接決 定了整機(jī)的交換容量、端口速率等重要性能指標(biāo)。
技術(shù)演進(jìn):交換芯片當(dāng)前最高轉(zhuǎn)發(fā)速率達(dá) 51.2T
以太網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)
以太網(wǎng)交換芯片的起源最早可以追溯到上世紀(jì) 70 年代以太網(wǎng)的誕生。ALOHA 協(xié)議為 實(shí)現(xiàn)夏威夷群島之間“一點(diǎn)到多點(diǎn)”的目的而設(shè)計(jì)的通信協(xié)議,其本質(zhì)是“無(wú)線電信道沖 突域協(xié)商機(jī)制”。1973 年 5 月 22 日,世界上第一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò) ALTO ALOHA 網(wǎng) 絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn),標(biāo)志著以太網(wǎng)正式誕生。
1975 年 7 月,具劃時(shí)代意義的 Ethernet I 協(xié)議發(fā)布,包括了將時(shí)鐘脈沖作為與 Main Memory 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的信號(hào),現(xiàn)如今很多相關(guān)技術(shù)名詞均出自該協(xié)議,如 Ethernet、 Interface cable(接口表)等等。1980 年 9 月,以太網(wǎng)通用標(biāo)準(zhǔn) ETHE80 正式出臺(tái),同年第一代以太網(wǎng)技術(shù) DIX 1.0 被研發(fā)問(wèn)世,之后修改為 DIX 2.0,即 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)規(guī)約。1995 年發(fā)布的“802.3u 100Mbps 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)”也稱 Fast Ethernet,標(biāo)志著業(yè)界進(jìn)入 100M 快速以太網(wǎng)時(shí)代。21 世紀(jì)以太網(wǎng)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展,2010 年 IEEE 發(fā)布 40G 和 100G 的 802.3ba 標(biāo)準(zhǔn),分別用于大規(guī)模數(shù)據(jù)中心/超級(jí)計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心互聯(lián)/骨干網(wǎng)絡(luò);2017 年 IEEE 發(fā)布 200G 和 400G 802.3bs 標(biāo)準(zhǔn);2022 年 12 月發(fā)布 800G 標(biāo)準(zhǔn) P802.3df 和 1.6T 標(biāo)準(zhǔn) P802.3dj 從而進(jìn)一步提高帶寬,用于云數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景,P802.3dj 為目前 IEEE 發(fā)布的最高傳輸速率以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。目前以太網(wǎng)技術(shù)經(jīng)過(guò)了前后 50 多年探索和發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)傳輸速率不斷提升,通信范圍 頁(yè)從局域網(wǎng)拓展到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。
交換機(jī)演進(jìn)歷史
隨著以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,交換機(jī)產(chǎn)品類型也同樣發(fā)展經(jīng)歷四代的演變。從 1989 年第一臺(tái)交換機(jī)問(wèn)世以來(lái),其在端口速率和交換容量上有了快速發(fā)展和極大提升。交換機(jī)的前身是一種不能隔絕沖突擴(kuò)散的物理層設(shè)備——集線器,其將多個(gè)接口和傳 輸線集成于一體,但當(dāng)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)尚未問(wèn)世,因此其網(wǎng)絡(luò)性能因?yàn)樽陨韺傩运薅y以 提高。1989 年,美國(guó) Kalpana 公司發(fā)明了世界上第一臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī) EtherSwitch EPS-700,該型號(hào)對(duì)外提供 7 個(gè)固定端口。交換機(jī)作為一種能隔絕沖突的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備, 極大提高了網(wǎng)絡(luò)性能。如今的交換機(jī)早已突破舊框架,不僅能完成二層轉(zhuǎn)發(fā),也能根據(jù) IP 地址進(jìn)行三層轉(zhuǎn)發(fā),甚至還出現(xiàn)了工作在四層及更高層的疊加型多業(yè)務(wù)交換機(jī)。
交換機(jī)的市場(chǎng)參與者不斷增加。1994 年,思科基于上一年并購(gòu)的 Crescendo 的交換 機(jī)技術(shù),推出了思科第一款交換機(jī) Catalyst 1200,這款交換機(jī)支持 8 個(gè) 10M 以太網(wǎng)接口, 另有兩個(gè)模塊插槽用于上行鏈路,從此正式開(kāi)啟了全球龍頭廠商交換機(jī)的爭(zhēng)鳴時(shí)代。1997 年 12 月,華為推出第一款國(guó)產(chǎn)以太網(wǎng)交換機(jī) Quidway S2403;2002 年 10 月,中興通訊 推出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)符合 802.3ae 標(biāo)準(zhǔn)的 10G 以太網(wǎng)高端路由交換機(jī);2006 年 3 月,銳捷網(wǎng) 絡(luò)全球首發(fā)面向 10 萬(wàn)兆平臺(tái)設(shè)計(jì)的 RG-S8600、RG-S9600 系列。此階段業(yè)界依舊采用 大體積硬件耦合的形式來(lái)構(gòu)成交換機(jī)進(jìn)行信息交換,尚無(wú)廠商推出標(biāo)準(zhǔn)清晰且可量產(chǎn)的交 換芯片。
2010 年博通發(fā)布業(yè)界首款可量產(chǎn)交換芯片后,交換機(jī)迅速騰飛。2013 年 1 月,思科 通過(guò)自研 UADP 芯片推出 Catalyst 3850 系列交換機(jī),該機(jī)型支持 Cisco ONE 可編程網(wǎng)絡(luò) 模型。美國(guó)后起之秀 Arista 于 2014 年推出業(yè)界首款具有 100G 上行鏈路的葉交換機(jī)。國(guó) 內(nèi)廠商同樣發(fā)展迅速,華為、銳捷網(wǎng)絡(luò)等廠商不斷推出高性能交換機(jī)產(chǎn)品。2019 年銳捷 網(wǎng)絡(luò)率先在業(yè)內(nèi)推出 100G 數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī)和 25G/100G 數(shù)據(jù)中心解決方案,打開(kāi)數(shù) 據(jù)中心市場(chǎng)。2022 年 4 月,新華三發(fā)布了業(yè)界首款 400G 園區(qū)核心交換機(jī);2023 年 6 月, 華為推出 800GE 數(shù)據(jù)中心核心交換機(jī) Cloud Engine 16800-X 系列,主要針對(duì)大數(shù)據(jù)、云 計(jì)算等應(yīng)用場(chǎng)景;同月,新華三全球首發(fā)新一代數(shù)據(jù)中心交換機(jī)新品 S9827 系列,帶寬達(dá) 到 51.2T,進(jìn)一步助力算力釋放。
交換芯片演進(jìn)歷史
芯片量產(chǎn)時(shí)代:交換機(jī)問(wèn)世的 20 余年后,博通推出首個(gè)可量產(chǎn)的交換芯片。21 世紀(jì) 初葉,半導(dǎo)體材料在電子通信行業(yè)的應(yīng)用快速發(fā)展,使得廠商能夠把大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能集 于一塊專用集成電路上,芯片的形式開(kāi)始逐漸取代大量耦合硬件。與此同時(shí),IEEE802.3ba 的通過(guò)為交換芯片鋪平了道路。2010 年,Broadcom 推出業(yè)界第一個(gè)可量產(chǎn)的以太網(wǎng)交換 芯片系列 BCM88600,交換容量達(dá)到 640G,并且開(kāi)始以 2 年為周期不斷推出更高性能產(chǎn) 品。之后美國(guó)巨頭廠商美滿、思科、英偉達(dá)等也相繼推出以太網(wǎng)交換芯片產(chǎn)品,并優(yōu)先搶 占絕大部分市場(chǎng)份額,成為行業(yè)絕對(duì)的領(lǐng)跑者;而中國(guó)廠商如華為、中興通訊、盛科通信 雖起步較晚,但也通過(guò)攻克技術(shù)難點(diǎn)陸續(xù)成功研發(fā)國(guó)產(chǎn)以太網(wǎng)交換芯片。至此交換芯片進(jìn) 入高速發(fā)展期,成為交換機(jī)性能迭代的第一動(dòng)力及核心壁壘。
群雄逐鹿時(shí)代:2022 年 8 月,博通發(fā)布了目前業(yè)內(nèi)最高端的交換芯片 Tomahawk 5, 為市面上首個(gè)量產(chǎn) 51.2Tbps 交換帶寬的芯片,單個(gè)端口最高速率達(dá)到 800G,主要針對(duì) 超大規(guī)模企業(yè)和云構(gòu)建者商用交換機(jī)和路由器芯片市場(chǎng)。此前英偉達(dá)于 2022 春季發(fā)布會(huì) 推出 Spectrum-4 交換機(jī),其搭載的 AI 芯片同樣為“51.2T+800G”的配置,但該芯片并 不通過(guò)量產(chǎn)對(duì)外出售。之后美國(guó)巨頭廠商相繼推出同級(jí)別性能指標(biāo)的以太網(wǎng)交換芯片:Marvell 于 2023 年 3 月推出 Teralynx 10;思科推出 Silicon One G200/G202 系列網(wǎng)絡(luò)芯 片;以上交換芯片均為目前業(yè)內(nèi)最高性能水準(zhǔn)。國(guó)產(chǎn)廠商盛科通信計(jì)劃 2024 年推出 Arctic 系列,交換容量達(dá)到 25.6T,有望對(duì)標(biāo)行業(yè)一線龍頭。
市場(chǎng)規(guī)模:400 億全球市場(chǎng),自研與商用齊頭并進(jìn)
數(shù)字化長(zhǎng)期向好,交換機(jī)持續(xù)快速增長(zhǎng)
2021 年起全球以太網(wǎng)交換機(jī)恢復(fù)快速增長(zhǎng)。IDC 數(shù)據(jù)顯示,全球以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng) 規(guī)模 2022 年達(dá)到 3082 億元,同比增長(zhǎng) 17%,我們認(rèn)為全球交換機(jī)行業(yè)已經(jīng)逐漸走出疫 情期間上游供應(yīng)鏈短缺的困境,市場(chǎng)在經(jīng)歷 2020 年的短暫下滑后迎來(lái)加速?gòu)?fù)蘇。國(guó)內(nèi)交 換機(jī)市場(chǎng)同樣在 2021 年后開(kāi)始快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到 2025 年我國(guó)交換機(jī)市場(chǎng)達(dá)到 641 億。
產(chǎn)品價(jià)值:交換芯片為核心器件
成本方面,芯片采購(gòu)成本包括主芯片(涵蓋以太網(wǎng)交換芯片、PHY 芯片、MAC 芯片、 CPU 芯片等)和輔助芯片(其他數(shù)字芯片、電源管理芯片、信號(hào)鏈芯片、功率芯片等), 主芯片承擔(dān)核心功能,其采購(gòu)單價(jià)遠(yuǎn)高于輔助芯片,為交換機(jī)硬件中的主要價(jià)值構(gòu)成。(1)單價(jià)角度:?jiǎn)晤w以太網(wǎng)交換芯片售價(jià)較高。根據(jù)盛科通信招股書(shū),公司目前最 高端產(chǎn)品為 TsingMa.MX(2.4Tbps,400G)系列的芯片產(chǎn)品 CTC8186,其在試制階段 的平均銷售單價(jià)為 2252.33 元/顆,定價(jià)水平較高。博通 Tomahawk 系列 的 BCM56960 (2014 年,3.2Tbps,400G)目前單價(jià)為 4100 美元左右(根據(jù)經(jīng)銷網(wǎng)站 Avnet、mouser electronic 的數(shù)據(jù))。最高端的 Tomahawk 5 系列交換芯片暫無(wú)公開(kāi)售價(jià)。(2)價(jià)值量占比角度:芯片為上游最主要原材料。根據(jù)銳捷網(wǎng)絡(luò)招股書(shū)披露,2020 年銳捷網(wǎng)絡(luò)芯片采購(gòu)成本占原材料采購(gòu)成本的 45%;根據(jù)三旺通信招股書(shū)披露,公司 20H1 所有芯片采購(gòu)成本占原材料采購(gòu)總額的比例為 36%。結(jié)合盛科通信招股書(shū)披露的部分交換 芯片的售價(jià)及交換機(jī)整機(jī)成本,我們粗略估算交換機(jī)內(nèi)部主芯片在原材料中占比 25%~30% 左右,其中交換芯片占比 10%~15%。
市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng),商用與自研齊頭并進(jìn)
市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)健增長(zhǎng):近年來(lái) 5G 全民化、AI 興起等浪潮使得互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量大幅增加, 推動(dòng)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)張。根據(jù)灼識(shí)咨詢的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),2020 年全球交換芯片市場(chǎng) 規(guī)模約 368 億元,預(yù)計(jì) 2025 年將達(dá)到 434 億元,CAGR 約為 11%,其中預(yù)計(jì)商用交換芯 片占比從 50%小幅提升至 55%;中國(guó)交換芯片市場(chǎng) 2020 年約為 125 億元,預(yù)計(jì) 2025 年 將達(dá)到 225 億元,CAGR 約 13%。中國(guó)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)顯著高于全球。
以太網(wǎng)交換芯片按照市場(chǎng)角度可分為自研、商用兩類。自研芯片為廠商制造后直接供 給自家交換機(jī)從而構(gòu)筑傳輸網(wǎng)絡(luò),作為公司數(shù)通業(yè)務(wù)的基石,基本不對(duì)外出售,主要廠商 包括思科、華為、中興等;商用芯片由芯片廠商制造后通過(guò)市場(chǎng)出售給中下游客戶,主要 廠商包括博通、Marvell、盛科通信等。自研、商用兩大方向各有優(yōu)劣:自研芯片往往與對(duì) 應(yīng)交換機(jī)配套推進(jìn)研發(fā),針對(duì)性及品牌差異化較強(qiáng),而通用性及靈活性則遜于商用交換芯 片;同時(shí)自研芯片雖在市場(chǎng)占比低于商用芯片,但由于其一般搭載于廠商尖端產(chǎn)品,性能 指標(biāo)往往領(lǐng)先于大規(guī)模商用公開(kāi)芯片,對(duì)應(yīng)的整機(jī)產(chǎn)品在公開(kāi)發(fā)布后,對(duì)市場(chǎng)在技術(shù)方案 上有一定指導(dǎo)意義。因此我們認(rèn)為自研、商用兩大方向未來(lái)將長(zhǎng)期共存于整體市場(chǎng),且互 為補(bǔ)充。
競(jìng)爭(zhēng)格局:技術(shù)壁壘高筑,海外巨頭壟斷
“芯片設(shè)計(jì)+客戶生態(tài)”雙重壁壘高筑
以太網(wǎng)交換芯片為技術(shù)密集型行業(yè),存在“芯片設(shè)計(jì)+客戶認(rèn)證”雙重較高壁壘,一 般企業(yè)較難切入行業(yè),具體分析如下。壁壘分析。
(1)技術(shù)壁壘:交換芯片的技術(shù)難點(diǎn)主要集中于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),具體包括高性 能交換芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)、高密度端口設(shè)計(jì)、針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的流水線設(shè)計(jì),并研發(fā)配套的 SDK 軟件接口。以高性能架構(gòu)設(shè)計(jì)為例,難點(diǎn)在于如何設(shè)計(jì)合理的流量管理模塊,從而 在多個(gè)報(bào)文預(yù)處理模塊同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)包時(shí),不發(fā)生互相沖突占用緩存的情況。因此自主量 產(chǎn)交換芯片對(duì)廠商在 ASIC 方面的驗(yàn)證以及測(cè)試能力要求較高。
(2)客戶壁壘與生態(tài):交換芯片下游客戶主要為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商,且供貨型號(hào)較為固定, 客戶對(duì)于交換芯片性能的高要求使得廠商需投入多年的研發(fā)及測(cè)試;此外客戶收到樣品后 仍需要測(cè)試、立項(xiàng)、軟硬件整合等一系列流程以保證對(duì)應(yīng)整機(jī)產(chǎn)品的成功運(yùn)行。因此,交 換芯片廠商往往需要 5-7 年時(shí)間才能與下游形成穩(wěn)定的供貨關(guān)系,客戶黏性較強(qiáng)。同理, 新的初創(chuàng)廠商由于供貨經(jīng)驗(yàn)及客源均不如老牌巨頭,難以快速導(dǎo)入下游客戶。
市場(chǎng)份額:寡頭壟斷,國(guó)產(chǎn)替代空間巨大
以太網(wǎng)交換芯片為技術(shù)密集型行業(yè),壁壘較高,進(jìn)入難度大,因此全球以太網(wǎng)交換芯 片市場(chǎng)集中度較高,呈現(xiàn)寡頭壟斷的市場(chǎng)格局。商用和自研市場(chǎng)分析如下。自研芯片市場(chǎng):主要玩家思科、華為起步較早。中國(guó)自研交換芯片市場(chǎng)方面的主要玩 家為華為和思科。思科于 1995 年正式進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),憑借早期的資金及技術(shù)優(yōu)勢(shì)最先開(kāi) 啟交換芯片的自研,目前已推出用于 AI 超級(jí)計(jì)算機(jī)的 SiliconOne G200/G202 系列網(wǎng)絡(luò)芯 片,交換容量 51.2Tbps,端口速率達(dá)到 800G;華為于 1990 年開(kāi)啟交換芯片自研之路, 1999 年開(kāi)始自研 Solar 系列交換芯片,目前已推出 5.0 系列,如 SD5121/SD5122。根據(jù) 灼識(shí)咨詢數(shù)據(jù),2020 年中國(guó)自研以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)上,華為和思科市占率分別為 88%和 11%。
商用芯片市場(chǎng):博通領(lǐng)跑行業(yè),替代空間大,盛科通信成為國(guó)內(nèi)前五份額廠商中唯一 的國(guó)產(chǎn)企業(yè)。全球范圍內(nèi),博通、Marvell 為絕對(duì)龍頭,根據(jù) 650 Group 的數(shù)據(jù),20Q4 博通、Marvell 合計(jì)占據(jù)全球商用交換芯片 99%的份額。根據(jù)灼識(shí)咨詢的數(shù)據(jù),2020 年中 國(guó)商用以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)中盛科通信市占率為 1.6%,全球第四,國(guó)內(nèi)第一,我們根據(jù) 盛科通信 2022 年?duì)I收結(jié)構(gòu),估算 2022 年其國(guó)內(nèi)市占率上升至 5%;2020 年中國(guó)萬(wàn)兆以 上商用以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)中,盛科通信市占率 2.3%,全球第四,國(guó)內(nèi)第一,國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 替代空間巨大。
海外龍頭布局較早,國(guó)內(nèi)加速追趕
海外龍頭如博通、Marvell、思科等憑借其體量積累的技術(shù)和資金優(yōu)勢(shì),較早開(kāi)啟交換 芯片的布局,國(guó)產(chǎn)企業(yè)如盛科通信相較于行業(yè)全球龍頭博通、Marvell 等,產(chǎn)品線覆蓋領(lǐng) 域、最高端產(chǎn)品指標(biāo)方面仍有差距,暫時(shí)落后于行業(yè)龍頭。
博通:全球商用交換芯片龍頭
公司深耕交換芯片 13 年,擁有 Tomahawk、Trident、Jericho 三大系列交換芯片,分 別應(yīng)用于高、中、低端場(chǎng)景需求,主要發(fā)展高端產(chǎn)品線,主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng) 商網(wǎng)絡(luò),在高端領(lǐng)域占據(jù)較高市場(chǎng)份額。Tomahawk 系列具有帶寬較高,適用于超大規(guī)模 數(shù)據(jù)中心,產(chǎn)品以 2 年為周期不斷迭代升級(jí);Trident 系列具有多功能特點(diǎn),帶寬相較 Tomahawk 稍低,多用于企業(yè)和云;Jericho 系列帶寬較低,主要面向服務(wù)提供商。2022 年 8 月博通發(fā)布了 Tomahawk 5 系列網(wǎng)絡(luò)芯片,這是市面上首個(gè)可量產(chǎn)的 51.2Tbps 帶寬的交換芯片,主要針對(duì)超大規(guī)模企業(yè)和云構(gòu)建者商用交換機(jī)和路由器芯片 市場(chǎng)。Tomahawk 5 帶寬達(dá)到 51.2T,可支撐 64 個(gè) 800 G 的端口或 128 個(gè) 400 G 端口, 數(shù)據(jù)交換性能是 Tomahawk 4 的兩倍。Tomahawk 5 采用 5 nm 制程,可以支持傳統(tǒng)的可 插拔光模塊,也可以選擇 CPO(光電共封裝技術(shù))來(lái)減少光模塊和交換芯片間的距離,提 高傳輸效率。
Marvell:交換芯片領(lǐng)先
公司主打 Teralynx、Prestera 兩條旗艦產(chǎn)品線,Prestera 面向企業(yè)與邊緣數(shù)據(jù)中心 市場(chǎng),Teralynx 則面向云端數(shù)據(jù)中心。2021 年 10 月公司收購(gòu) Innovium,其主營(yíng)業(yè)務(wù)為 面向數(shù)據(jù)中心的以太網(wǎng)生產(chǎn)交換機(jī) ASIC,該收購(gòu)助力 Marvell 補(bǔ)充其數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品組合, 為其云客戶提供服務(wù),進(jìn)一步加強(qiáng)公司在網(wǎng)絡(luò)交換芯片領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
Marvell 同樣于 2023 年 3 月推出了一款號(hào)稱“業(yè)界延遲最低”的可編程交換機(jī)芯片 Teralynx 10。這是一款專為 800G 時(shí)代設(shè)計(jì)的 51.2Tbps 交換機(jī)芯片,專門(mén)解決運(yùn)營(yíng)商超 高帶寬的問(wèn)題,可應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的葉脊交換機(jī),滿足高性能計(jì)算的需求。Teralynx 10 單芯片尺寸為 93X93 mm, 輸入/輸出數(shù)量為 8855, 并使用業(yè)界最新 Low Dk/Df 材料設(shè) 計(jì) PCB 板材。
英偉達(dá):加快交換機(jī)研發(fā),適配 AI 需求
英偉達(dá)在交換機(jī)領(lǐng)域同時(shí)布局 Ethernet 和 InfiniBand 兩大技術(shù)方案。公司針對(duì) IB 方案推出 Nvidia Quantum 交換機(jī)產(chǎn)品,可提供海量吞吐以及出色的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力,面向 高性能計(jì)算、AI 等場(chǎng)景,其中高端 QM9700 系列交換容量達(dá)到 51.2T,單端口容量達(dá)到 400G;針對(duì)以太網(wǎng)方案,Nvidia 于 2022 年春季發(fā)布會(huì)推出了 Spectrum-X 以太網(wǎng)交換平 臺(tái),其中核心組成 Spectrum-4 交換機(jī)可為大規(guī)模云計(jì)算、企業(yè)人工智能、模擬仿真提供 性能更優(yōu)化的端到端以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高性能、模擬仿真功能,完美契合數(shù) 據(jù)中心需求。Spectrum-4 交換機(jī)搭載的交換芯片容量 51.2Tbps,端口速率 800G,專門(mén) 為 AI 設(shè)計(jì)研發(fā),該芯片基于 4nm 制程工藝,內(nèi)部含有超過(guò) 100 億個(gè)晶體管以及簡(jiǎn)化的收發(fā)器設(shè)計(jì),功率約為 500W。
思科:全球交換機(jī)龍頭,自研芯片領(lǐng)先
Cisco 是交換機(jī)行業(yè)的全球霸主,市占率超過(guò) 40%為全球第一,較早開(kāi)啟交換芯片的 自研之路。思科 1999 年收購(gòu)半導(dǎo)體公司 StratumOne Communications,之后通過(guò)多次收 購(gòu)半導(dǎo)體相關(guān)公司,積累了豐富的人才和技術(shù)資源。2019 年 12 月,思科首次推出了 Silicon One 芯片架構(gòu),當(dāng)時(shí)稱其規(guī)劃是為“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)奠定通用基礎(chǔ)”,該芯片應(yīng)用場(chǎng)景包括模塊 化系統(tǒng)、中央系統(tǒng)等。
Cisco 于 2023 年 6 月推出了用于 AI 超級(jí)計(jì)算機(jī)的 SiliconOne G200/G202 系列網(wǎng) 絡(luò)芯片:G200 交換容量 51.2Tbps,端口達(dá)到 800G;G202 特性與 G200 完全一致,但 交換性能只有 G200 的一半。G200 采用 5nm 制程工藝,可控性強(qiáng),且具有可編程特性, 大大增加了使用場(chǎng)景的靈活性。
盛科通信:國(guó)內(nèi)商用交換芯片龍頭
產(chǎn)品線覆蓋:公司目前主要以太網(wǎng)交換芯片產(chǎn)品覆蓋 100Gbps~2.4Tbps 交換容量及 100M~400G 的端口速率,在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)得到了規(guī) 模應(yīng)用。目前公司相較于行業(yè)全球龍頭博通、Marvell 等,產(chǎn)品線覆蓋領(lǐng)域、最高端產(chǎn)品 指標(biāo)方面仍有一定差距,尚未實(shí)現(xiàn) HPC 及超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景覆蓋,暫時(shí)落后。
最高交換容量芯片對(duì)比:在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,盛科通信已推出 TsingMa.MX(交換容量 2.4Tbps)、GoldenGate(交換容量 1.2Tbps)等系列,且均已導(dǎo)入國(guó)內(nèi)主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商并 實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。目前公司的面向超大數(shù)據(jù)中心的高性能交換產(chǎn)品 Arctic 系列尚在試生產(chǎn) 階段,最高交換容量達(dá)到 25.6Tbps,我們預(yù)計(jì)將在 2024-2025 年推出。
行業(yè)趨勢(shì):AI 驅(qū)動(dòng)交換芯片高速化,國(guó)產(chǎn)替代加速
AI 驅(qū)動(dòng)高速率交換芯片逐漸成為主流
近年來(lái) AI、云計(jì)算等技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,驅(qū)動(dòng)相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)量快速增長(zhǎng)的同時(shí),對(duì)于通 信網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)。AI 模型通常是采用分布式訓(xùn)練的方式進(jìn)行計(jì)算,分布式訓(xùn)練需要 多臺(tái)主機(jī)之間同步參數(shù)、梯度,以及中間變量。對(duì)于大模型,單次的參數(shù)同步量一般都在 百 MB~GB 的量級(jí),參數(shù)量巨大。
考慮到大模型巨大的數(shù)據(jù)量,除了“高帶寬”,大模型訓(xùn)練還對(duì)于網(wǎng)絡(luò)提出了“低延 時(shí)”的需求。大模型訓(xùn)練一般會(huì)將數(shù)據(jù)并行、流水線并行、張量并行等多種并行模式混合 使用,以充分利用集群的算力。然而所有的并行模式都會(huì)涉及“All Reduce”集合通信。多個(gè)“All Reduce”需要完成每一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信,因此集合通信存在“木桶效應(yīng)”,完成時(shí) 間由其中最慢的一段通信時(shí)間決定。任何一條鏈路的負(fù)載出現(xiàn)不均勻的情況,都會(huì)導(dǎo)致網(wǎng) 絡(luò)擁塞,大幅增加時(shí)延,嚴(yán)重影響訓(xùn)練效率。
RDMA 時(shí)延更低并提供更高帶寬,成為破局關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng) TCP 網(wǎng)絡(luò)因?yàn)橹鳈C(jī)側(cè)協(xié) 議棧開(kāi)銷大,無(wú)法充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。RDMA 通信技術(shù)通過(guò)網(wǎng)卡硬件實(shí)現(xiàn)通信控制,繞過(guò) 了主機(jī)側(cè)協(xié)議棧,讓一臺(tái)主機(jī)可以直接訪問(wèn)另外一臺(tái)主機(jī)的內(nèi)存,可以將用戶應(yīng)用數(shù)據(jù)直 接傳入服務(wù)器存儲(chǔ)區(qū),因此既避免了協(xié)議棧內(nèi)存拷貝,又節(jié)約了 CPU 的開(kāi)銷。RDMA 通 信相比 TCP 可降低通信時(shí)延,且數(shù)據(jù)吞吐量更大,契合大模型 GPU 訓(xùn)練的場(chǎng)景。目前實(shí) 現(xiàn) RDMA 技術(shù)主要有 InfiniBand 和 RoCEv2 兩種方案,均可顯著降低端到端時(shí)延。
RDMA 技術(shù)帶來(lái)的高帶寬驅(qū)動(dòng)交換機(jī)高速化。RDMA 技術(shù)讓一臺(tái)主機(jī)可以直接訪問(wèn) 另外一臺(tái)主機(jī)的內(nèi)存,消除了外部存儲(chǔ)器復(fù)制和上下文切換的開(kāi)銷,因而能解放內(nèi)存帶寬, 使單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大幅增加。更多可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量推動(dòng)了業(yè)界對(duì)于交換機(jī) “高速化”的需求,例如新華三推出了支持 RoCE 的以太網(wǎng)交換機(jī),交換機(jī)的端口從 100G 向著 400G 演進(jìn)。
高速率交換機(jī)出貨量逐步上升。根據(jù) IDC 的數(shù)據(jù),全球及中國(guó)交換機(jī)市場(chǎng)中,速率 100M 以下的低速率端口將在 2024 年后逐步退出市場(chǎng),千兆端口依舊為市場(chǎng)主流,而 10G 以上速率端口出貨量將逐步上升。
高速率交換芯片需求激增:交換芯片直接決定整機(jī)的交換容量、端口速率等核心性能 指標(biāo),“高速化”的市場(chǎng)需求趨勢(shì)與交換機(jī)相似。中國(guó)商用交換芯片市場(chǎng)中,100G 及以上 的以太網(wǎng)交換芯片需求逐漸增多。根據(jù)灼識(shí)咨詢的數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)至 2025 年,100G 及以上 的中國(guó)商用以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模將大幅增長(zhǎng),占比將分別達(dá)到 44.2%。
“UEC”成立,多家巨頭擁抱開(kāi)放式以太網(wǎng)
隨著 AI 和高性能計(jì)算工作負(fù)載的快速發(fā)展,傳統(tǒng)以太網(wǎng)在提供智算網(wǎng)絡(luò)互連上存在較 多的局限性,而目前超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域主流之一的 Infiniband 技術(shù),因?yàn)闅v史演進(jìn)原因變成封 閉技術(shù),無(wú)法充分利用當(dāng)前繁榮的以太網(wǎng)生態(tài)。因此以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步演進(jìn)成為必然。2023 年 7 月,由 Linux 基金會(huì)主辦的超以太網(wǎng)聯(lián)盟 (Ultra Ethernet Consortium, UEC)正式成立,旨在超越現(xiàn)有的以太網(wǎng)功能。UEC 的創(chuàng)始成員包括 AMD、Arista、博通、 思科、Eviden、HPE、Intel、Meta 和微軟,都擁有數(shù)十年的網(wǎng)絡(luò)、人工智能、云和高性 能計(jì)算大規(guī)模部署經(jīng)驗(yàn)。
2023 年 11 月 21 日,超以太網(wǎng)聯(lián)盟迎來(lái)新成員,包括阿里云、百度、字節(jié)跳動(dòng)、戴 爾、華為、Juniper Networks、Marvell、新華三、諾基亞、騰訊等 27 家公司。
UEC 致力于打造一個(gè)與超級(jí)計(jì)算互連一樣高性能、與以太網(wǎng)一樣普遍且經(jīng)濟(jì)高效、 與云數(shù)據(jù)中心一樣可擴(kuò)展的“新以太網(wǎng)”。UEC 基于當(dāng)前以太網(wǎng)的開(kāi)放、可互操作、高性 能的通信架構(gòu),提供針對(duì)高性能計(jì)算和人工智能進(jìn)行優(yōu)化的高性能、分布式和無(wú)損的傳輸 層協(xié)議,滿足 HPC 和 AI 分布式計(jì)算的高帶寬和低延遲需求,提供最佳網(wǎng)絡(luò)利用率。預(yù)計(jì) UEC 未來(lái)將會(huì)從四個(gè)緯度進(jìn)行現(xiàn)有以太網(wǎng)技術(shù)的演進(jìn)開(kāi)發(fā)。(1)物理層:制定 增強(qiáng)以太網(wǎng)物理層、底層介質(zhì)和物理層客戶端(鏈路層)的性能、延遲和管理的規(guī)范。(2) 鏈路層:開(kāi)發(fā)增強(qiáng)以太網(wǎng)鏈路層性能、延遲和管理的規(guī)范。(3)傳輸層:制定 AI/HPC 傳 輸規(guī)范,增強(qiáng)以太網(wǎng)的吞吐量、延遲、可擴(kuò)展性和管理。(4)軟件層:為各種 AI/HPC 用例或應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)規(guī)范和/或軟件 API 和/或開(kāi)源代碼。范圍包括但不限于:遠(yuǎn)程內(nèi)存訪問(wèn) 優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算(INC)以及安全、管理和存儲(chǔ)。2023 年 8 月,在 IEEE Hot Interconnects(HOTI,關(guān)注先進(jìn)的硬件和軟件架構(gòu)、各 種互連網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn))國(guó)際論壇上,Intel、Nvidia、AMD 等巨頭進(jìn)行了“EtherNET or EtherNOT ” 的討論,多家廠商堅(jiān)定看好以太網(wǎng)方案。我們認(rèn)為在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),以太網(wǎng)憑借其 通用性及開(kāi)放性,仍會(huì)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。
英特爾看好以太網(wǎng)的“開(kāi)放性”
英特爾高級(jí)研究員、網(wǎng)絡(luò)和邊緣組首席硬件架構(gòu)師 Brad Burres 在 2023 HOTI 會(huì)議 的討論中明顯偏向于 EtherNET。Brad Burres 認(rèn)為,無(wú)論采用何種技術(shù),都需要一個(gè)開(kāi)放 的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)降低整個(gè)行業(yè)的成本,并實(shí)現(xiàn)所需的軟件基礎(chǔ)設(shè)施。而隨著協(xié)議的成熟,除 非另一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)立即出現(xiàn),否則以太網(wǎng)將成為贏家。
AMD 認(rèn)為“Ethernet is the answer”
與英特爾相似,AMD 同樣更看好以太網(wǎng)方案。AMD 數(shù)據(jù)中心 GPU 系統(tǒng)架構(gòu)師 Frank Helms 在 2023 HOTI 會(huì)議上列舉了全球超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP500 榜單中第一名 Frontier、第二 名 Aurora 和第五名 LUMI,它們都基于以太網(wǎng)的 HPE Cray Slingshot-11 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行連 接。AMD 堅(jiān)信“Ethernet is the answer”。2023 年 12 月 7 日,AdvancingAI 發(fā)布會(huì)在 美國(guó)加州圣何塞舉行,會(huì)上 AMD 正式發(fā)布了其最新一代 AI 產(chǎn)品 MI 300A 與 MI 300X, 直接對(duì)標(biāo)英偉達(dá)之前推出的 H100。此外 AMD 發(fā)言稱“Ethernet is the answer”,堅(jiān)信以 太網(wǎng)擁有更好的性能以及更好的大規(guī)模集群能力,在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性上遠(yuǎn)勝其他方案。
Oracle 全面擁抱以太網(wǎng)
Oracle 堅(jiān)決使用以太網(wǎng)而非 IB。Oracle 云基礎(chǔ)設(shè)施 (OCI) 利用 Nvidia GPU 和 ConnectX NIC 構(gòu)建基于 ROCEv2 RDMA 的超級(jí)集群。OCI 構(gòu)建了一個(gè)獨(dú)立的 RDMA 網(wǎng)絡(luò),并針對(duì) AI 和 HPC 工作負(fù)載進(jìn)行了微調(diào)的自定義配置文件。
交換芯片國(guó)產(chǎn)替代加速
我們看好在數(shù)字經(jīng)濟(jì)政策不斷落地、AI 產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的背景下,國(guó)產(chǎn)廠商進(jìn)一步搶占以太 網(wǎng)交換芯片的市場(chǎng)份額,加速國(guó)產(chǎn)替代。主要邏輯如下:
(1) 國(guó)內(nèi)交換芯片廠商均為以太網(wǎng)組網(wǎng)路線,契合國(guó)內(nèi)主要需求。目前業(yè)內(nèi)交換 機(jī)主要分為以太網(wǎng)交換機(jī)和 IB 交換機(jī)兩種。以太網(wǎng)組網(wǎng)誕生伊始僅僅是為了 追求夏威夷群島上多系統(tǒng)的信息互通,其優(yōu)勢(shì)在于考慮到 lossy 有損網(wǎng)絡(luò)的丟 包情況,容錯(cuò)率更高;但同時(shí)這種允許丟包的 lossy 機(jī)制難以支持超算數(shù)據(jù)中 心。而 IB 組網(wǎng)最初就是為了消除 HPC 場(chǎng)景下集群數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i,用的是端到端的 lossless 的無(wú)損方案,更加適合如今的超算中心;但其網(wǎng)絡(luò)部署成 本高于以太網(wǎng)且應(yīng)用場(chǎng)景的通用性較低。上世紀(jì) 90 年代起 IB 與以太網(wǎng)就已 經(jīng)開(kāi)始互相競(jìng)爭(zhēng),最終以太網(wǎng)憑借著通用性和靈活性成為市場(chǎng)的主導(dǎo),到2019 年英偉達(dá)收購(gòu) Mellanox 之時(shí),Mellanox 就本已經(jīng)是市面上僅剩的 InfiniBand 通訊產(chǎn)品主要供應(yīng)商了。目前僅有部分海外云廠商布局 IB 交換機(jī),以英偉達(dá) 為主導(dǎo);而思科、arista 等交換機(jī)巨頭自建立之初便堅(jiān)定聚焦以太網(wǎng)方案。國(guó) 內(nèi)廠商則由于以太網(wǎng)交換機(jī)的通用性較高及成本相對(duì)較低,聚焦于以太網(wǎng)交 換機(jī)。國(guó)產(chǎn)廠商如盛科通信等均生產(chǎn)以太網(wǎng)交換芯片,因此本土產(chǎn)品與國(guó)內(nèi) 需求相契合。
(2) 本土廠商主導(dǎo)交換機(jī)市場(chǎng),供應(yīng)鏈安全可控需求迫在眉睫。與交換芯片的海 外巨頭壟斷格局不同,我國(guó)交換機(jī)市場(chǎng)中本土廠商市占率較高。根據(jù) IDC 數(shù) 據(jù)統(tǒng)計(jì),2022 年中國(guó)交換機(jī)市場(chǎng)由華為、新華三、銳捷、思科、中興通訊等 龍頭廠商占據(jù) 90%以上的主要份額。華為、思科、中興通訊以自研芯片為主, 其中中興通訊較早成立中興微電子啟動(dòng)自研之路,不斷加大自研投入和比例, 于 2011 年推出第一代自研交換網(wǎng)套片,目前已完成最新一代交換套片 SA2/SF2 的研發(fā),進(jìn)一步夯實(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品發(fā)展的基石;而新華三、銳捷網(wǎng)絡(luò)產(chǎn) 品所用交換 芯片 均以 外采 為主 。根據(jù)銳捷網(wǎng)絡(luò)招股書(shū),銳捷網(wǎng)絡(luò)在 2019~2022H1 期間,接入交換機(jī)、匯聚交換機(jī)大約 50%使用國(guó)產(chǎn)芯片,核心 交換機(jī)芯片則基本以國(guó)外廠商供應(yīng)為主。交換機(jī)作為我國(guó)企業(yè)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心 等各類網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的核心設(shè)備,其質(zhì)量性能及可靠程度直接影響整體網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境的安全性,因此整機(jī)廠商選擇自主可控的國(guó)產(chǎn)零部件供應(yīng)商成為重中之重。我們認(rèn)為未來(lái)國(guó)產(chǎn)交換機(jī)廠商將逐漸加速導(dǎo)入本土交換芯片,確保下游網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用的安全可控。
(3) 我國(guó)網(wǎng)絡(luò)芯片自給率仍需進(jìn)一步提升。我國(guó)作為全球核心的半導(dǎo)體芯片消費(fèi) 國(guó)家,芯片對(duì)外依存度高,高端芯片嚴(yán)重依賴進(jìn)口,芯片自給率較低。根據(jù) IC insights 的數(shù)據(jù)顯示,2015 年以來(lái)我國(guó)芯片自給率從 15.9%提升至 17%, 但總體仍處于較低水平;同時(shí)根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的測(cè)算顯示,2019 年我國(guó) 核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備芯片自給率低于 20%,仍需進(jìn)一步提升。
綜上所述,我們認(rèn)為目前市占率較低的國(guó)產(chǎn)廠商有望進(jìn)一步搶占市場(chǎng)份額,加速國(guó)產(chǎn) 替代。建議關(guān)注自研、商用兩條主線,推薦近年來(lái)產(chǎn)品突破較快的行業(yè)龍頭。
商用芯片:盛科通信多款芯片量產(chǎn),25.6T 交換芯片在研
盛科通信是國(guó)內(nèi)以太網(wǎng)交換芯片龍頭,主營(yíng)業(yè)務(wù)為以太網(wǎng)交換芯片及 配套產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)和銷售。公司創(chuàng)立于 2005 年,于 2019 年進(jìn)入高速成長(zhǎng)期,并于 2023 年 9 月成功上市。目前公司為國(guó)內(nèi)唯一能夠量產(chǎn)以太網(wǎng)交換芯片的上市公司,多款產(chǎn)品獲得中國(guó)電子學(xué)會(huì)“國(guó)際先進(jìn)、部分國(guó)際領(lǐng)先”科技成果鑒定,為我國(guó)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)建 設(shè)提供了豐富的芯片解決方案。公司主打以太網(wǎng)交換芯片產(chǎn)品,交換機(jī)、解決方案為輔。
公司治理:中國(guó)電子控股,核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富。中國(guó)電子直接持有公司 7.41%股 份,并通過(guò)其全資子公司持有中國(guó)振華 54.08%的股權(quán);中國(guó)振華持有盛科 21.26%的股 份,因此中國(guó)電子合計(jì)控股約 20.5%,為公司第一大股東。公司具備經(jīng)驗(yàn)豐富的高層次人 才梯隊(duì),涵蓋了技術(shù)研發(fā)、市場(chǎng)銷售、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、財(cái)務(wù)管理等各個(gè)方面。總經(jīng)理孫劍勇本 科畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)系,研究生畢業(yè)于美國(guó)德克薩斯州大學(xué)機(jī)電系,曾任美國(guó)思科高級(jí) 工程師;副總經(jīng)理鄭曉陽(yáng)畢業(yè)于浙江大學(xué)電機(jī)系、美國(guó) CLEMSON 大學(xué)電機(jī)系,曾任美 國(guó)思科高級(jí)工程師。截至 2022 年 12 月 31 日,公司 460 名員工中研發(fā)人員達(dá)到 341 名, 占比 74.13% 。研發(fā)人員中有 158 名擁有碩士及以上學(xué)歷福公司擁有由多名行業(yè)內(nèi)專家組 成的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì),核心技術(shù)人員均擁有 15 年以上集成電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
穩(wěn) 步 推 進(jìn) 芯 片 研發(fā) , 積極 拓 展 商 用 場(chǎng) 景 :公 司的 以太 網(wǎng)交 換芯 片主 要覆蓋 100Gbps~2.4Tbps 交換容量及 100M~400G 的端口速率。中端產(chǎn)品方面,公司于 2015 年 推出 GoldenGate 系列,交換容量 1.2Tbps,交換容量、端口能力、特性均處于推出時(shí)國(guó) 際先進(jìn)水平。2019 年推出的 TsingMa 系列已處于量產(chǎn)階段,交換容量領(lǐng)先于中等密度 10G 級(jí)別競(jìng)品,特性、本土化需求多個(gè)維度均具備較強(qiáng)優(yōu)勢(shì),在 5G 承載接入、數(shù)據(jù)中心管理 交換機(jī)等新興領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方面,目前產(chǎn)品僅覆蓋中小規(guī)模數(shù)據(jù)中心, 12.8Tbps 及以上交換容量面向超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的高性能交換產(chǎn)品尚在研發(fā)階段,路由 交換融合產(chǎn)品仍在布局階段。目前公司正積極拓寬產(chǎn)品矩陣,未來(lái)有望在高中低端產(chǎn)品實(shí) 現(xiàn)全方位覆蓋。
在研高端產(chǎn)品對(duì)標(biāo)全球龍頭:公司以太網(wǎng)交換芯片產(chǎn)品中,TsingMa.MX 系列交換容 量達(dá)到 2.4Tbps,支持 400G 端口速率,支持 5G 承載特性和數(shù)據(jù)中心特性。GoldenGate 系列芯片交換容量達(dá)到 1.2Tbps,支持 100G 端口速率,支持可視化和無(wú)損網(wǎng)絡(luò)特性。TsingMa 系列芯片集成高性能 CPU,為企業(yè)提供安全、可靠的網(wǎng)絡(luò),并面向邊緣計(jì)算提 供可編程隧道、安全互聯(lián)等特性。公司預(yù)計(jì) 2024 年推出 Arctic 系列,交換容量最高達(dá) 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。目前,行業(yè)領(lǐng)先廠商博 通、Marvell 面向超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的以太網(wǎng)交換芯片的交換容量已達(dá)到 51.2Tbps,最大 端口速率達(dá)到 1600G。
優(yōu)質(zhì)客戶集中度高,粘性強(qiáng):公司與國(guó)內(nèi)主流通信和信息技術(shù)廠商等建立了長(zhǎng)期、穩(wěn) 定的合作伙伴關(guān)系。2020-2022 年公司前五大客戶相對(duì)穩(wěn)定,收入占比分別為 56.65% /68.87%/74.97%,集中度逐漸提高,其中邁普通信+中電港(實(shí)控人:中國(guó)電子)、蘇州斯 維通、武漢藍(lán)途始終為公司前五大客戶,占比較高,份額較為穩(wěn)定。公司高端產(chǎn)品 TsingMa.MX 系列的主要客戶包括中電港(主要終端客戶為新華三)、斯維通(主要終端 客戶為銳捷網(wǎng)絡(luò))、邁普通信等。
財(cái)務(wù)狀況速覽:營(yíng)業(yè)收入大幅上漲,在 2019-2022 年間,盛科通信積極開(kāi)展業(yè)務(wù)、擴(kuò) 大市場(chǎng)份額,營(yíng)業(yè)收入高速增長(zhǎng),從 1.92 億元上升至 7.68 億元,2023 年前三季度營(yíng)收 8.77 億元,同比+58.72%。凈利潤(rùn)扭虧為盈:公司所處的集成電路為技術(shù)密集型行業(yè),盛 科通信為保持產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,前期研發(fā)投入較高,2023 年前三季度扭虧為盈,盈利 0.43 億 元。
自研芯片:中興通訊十年磨劍,初露鋒芒
中興通訊是全球領(lǐng)先的綜合通信信息解決方案提供商,成立于 1985 年,致力于為全球電信運(yùn)營(yíng)商、政企客戶及個(gè)人消費(fèi)者提供創(chuàng)新的技術(shù)與產(chǎn)品 解決方案。堅(jiān)持長(zhǎng)期投入,掌控底層核心技術(shù)。中興通訊最早于上世紀(jì) 90 年代開(kāi)啟芯片自研之 路,之后于 2003 年成立全資子公司中興微電子,主要負(fù)責(zé)通信核心技術(shù)的研發(fā)。在芯片 領(lǐng)域,公司具有近 30 年研發(fā)積累,通過(guò)在無(wú)線網(wǎng)、有線網(wǎng)、數(shù)通設(shè)備等領(lǐng)域持續(xù)推動(dòng)核 心芯片自研,構(gòu)建全棧算網(wǎng)底座。2008 年中興通訊啟動(dòng)交換網(wǎng)芯片的自研并于 2011 年成 功推出第一代自研交換網(wǎng)套片,并迅速在路由器等產(chǎn)品上成功應(yīng)用。隨后的幾年,中興通訊持續(xù)改進(jìn)交換網(wǎng)技術(shù),緊跟工藝革新的節(jié)奏,以 3 年一代的速度進(jìn)行交換網(wǎng)芯片的更新 換代,以最快的速度,和客戶共享工藝紅利。2018 年中興通訊推出交換容量 9Tbps 的第 四代自研交換網(wǎng)芯片,達(dá)到業(yè)界一流水平。2020 年,中興通訊啟動(dòng)第五代自研交換網(wǎng)芯 片的研發(fā)。
當(dāng)前,中興通訊打造新一代基于自主研發(fā)核心器件和軟件平臺(tái)的交換機(jī)。公司的 ZXR10 9900X 系列核心交換機(jī),具備大容量、高性能、高可靠的性能特點(diǎn),面向云計(jì)算 虛擬化的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò),提供超大的交換容量和高密度的 10GE、40GE、100GE 接口。此外,公司的交換機(jī)如 ZXR10 S600E 搭載了 CLOS 架構(gòu)交換芯片,實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞信元交換 和快速、靈活業(yè)務(wù)適配能力,同時(shí)系統(tǒng)提供高密度全線速的千兆、萬(wàn)兆、100GE 端口業(yè)務(wù) 板卡,從而滿足用戶多層次的鏈路帶寬需求。
財(cái)務(wù)情況速覽:2018~2022 年中興通訊財(cái)務(wù)狀況良好,營(yíng)收穩(wěn)健增長(zhǎng),分別為 855/907 /1015/1145/1230 億元;2018 年經(jīng)歷美國(guó)制裁風(fēng)波后凈利潤(rùn)迅速實(shí)現(xiàn)扭虧為盈,最近三年 歸母凈利潤(rùn)分別為 43/68/81 億元。
審核編輯:黃飛
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