交換機產業鏈、市場規模、競爭格局及發展趨勢分析

全球交換機市場強者恒強。

1.交換機產業鏈情況

交換機產業鏈上游主要為芯片、電子元器件供應商與交換機代工商，產業鏈中游 為交換機品牌商（白盒與非白盒），下游為重點應用客戶。 交換機產業鏈上游主要為芯片、電子元器件供應商與交換機代工商：其中交 換芯片為交換機最為核心的部件，交換機代工商與品牌商相互合作，品牌商 將產品生產制造外包，與代工商形成 OEM、ODM 多種合作模式，降低生產 成本并縮短新產品開發周期。 產業鏈中游為交換機品牌商（白牌與非白牌）：1）交換機品牌商（白牌）： 典型廠商包含 Arista、智邦科技、Celestica（天弘科技）；2）交換機品牌 商（非白牌）：按照全球以太網交換機市場份額來看，主要包含 Cisco、華 為、HPE、H3C、Juniper 等廠商。 產業鏈下游為重點應用客戶：主要可分為數據中心、園區網、運營商市場三 大類。

2.市場及競爭格局：龍頭廠商強者恒強，高速率出貨占比持續提升

2023 年全球以太網交換機市場規模持續增長達 442 億美元，預計 2028 年全球 數據中心&園區以太網交換機市場總規模可達 600 億美元。

根據 IDC 數據，2023 年全球以太網交換機市場規模達 442 億美元，同比增 長 20.1%，2019-2023 年 CAGR 達 11.03%，其中： 1）數據中心交換機市場：2023 年全球數據中心交換機市場規模達 183 億 美元，同比增長 13.6%，占市場比重達 41.5%，2019-2023 年 CAGR 達 10.04%； 2）非數據中心交換機市場：2023 年全球非數據中心交換機市場規模達 259 億美元，同比增長 25.2%，占市場比重達 58.5%，2019-2023 年 CAGR 達 11.76%。

后續市場空間展望來看，根據 650 Group 數據，2028 年全球數據中心以太 網交換機+園區以太網交換機總市場規模可達約 600 億美元。

高速率交換機高增系 AI 驅動超大規模云廠商數據中心持續擴容，預計 2027 年 200G/400G 及以上占比將超 53%。

根據 IDC 數據，2023 年全球數據中心 100G交換機市場規模達 84.93 億元， 同比增長 6.4%；數據中心 200G/400G 交換機營收達 33.28 億美元，同比 增長 68.9%，占全球數據中心交換機市場的 18.19%，全球以太網交換機市 場的 7.53%，主要系 AI 驅動超大規模云廠商數據中心持續擴容所致。

根據 Dell'Oro 預測，2024 年全球 400G 交換機端口出貨量將會持續增長， 51.2Tbps 芯片應用將帶動 400G 端口滲透率持續提升，根據 IDC 數據，以 金額計算，2027 年全球 200G/400G 交換機占數據中心交換機市場份額將達 到 53.53%，較 2023 年提升 35.34pct，占全球以太網交換機總市場份額將 達到 24.41%，較 2023 年提升 16.88pct。

競爭格局方面，2023 年全球以太網交換機市場份額持續向頭部集中，Cisco、 Arista 強者恒強。 2023 年 CR3 同比提升 4.2pct、CR5 提升 7.5pct：根據 IDC 數據，2023 年全球以太網交換機市場 CR3 達 64.2%，同比提升 4.2pct，CR5 達 77.8%， 同比增長 7.5pct，市場集中度進一步向頭部集中，其他品牌商份額由 2022 年的 29.7%降至 2023 年的 22.2%。  Cisco、Arista 強者恒強：Cisco、Arista、華為、HPE、H3C 市場份額分 別為 43.7%、11.1%、9.4%、9.4%與 4.2%，其中 Cisco、Arista 同比分別 增長 2.8pct 與 1.8pct，全球前二地位持續穩固。 Cisco 以太網營收中非 DC 占比較高，Arista DC 營收占比超 90%，且從全球市 場維度來看，Cisco、Arista、Juniper 為全球主要 800G 交換機的供應商。 廠商 DC、非 DC 營收占比維度來看：Cisco 非 DC 占比較高，Arista DC 營 收占比超 90%：根據 IDC 數據，2023 年 Cisco 交換機營收中 DC 占比僅為 30.5%，而相比 Arista DC 營收占比達 91.4%。 產品矩陣維度來看：考慮到華為、H3C 主要供給國內市場，Cisco、Arista、 Juniper、NVIDIA 則將成為后續全球主要的 800G 以太網交換機供應商。

3.行業發展趨勢一：AI 帶動高速交換機需求，網絡互聯 Capex 占比提升

AI 集群中互聯設備價值量持續提升，伴隨集群規模擴大互聯設備價值量占比有 望進一步提升。 傳統數據中心 IT 設備 Capex 占比中，互聯設備占比約為 15.5%（交換機、 光模塊、光纖連接）。  而根據拾象科技對于 Meta 24,576 H100 InfiniBand 集群 Capex 的測算數據， InfiniBand 互聯設備 Capex 占比達 23.9%，而以 Meta 24,576 H100 集群為 基礎推演至 10 萬卡集群時，InfiniBand 互聯設備 Capex 占比達 26.1%， Capex 占比進一步提升 2.2pct。預計隨著后續集群規模的不斷增長，交換 機互聯設備 Capex 將會持續增長。

AI 集群中，GPU 數量與交換機數量增長呈現一定比例，后續機內互聯有望打開 交換芯片全新增長空間。 Scale-Out 網絡側：1）采用 Spine-Leaf 方案： GPU：服務器：25.6T 交換機 =1:0.125:0.04。2）采用 DDC 方案： GPU：服務器：交換機=1:0.125:0.125。 Scale-up 網絡側：NVL72 NVLink 互聯： GPU：28.8T 交換芯片=1:0.25；

北美頭部云廠商持續加大 AI 基礎設施投資。2024 年隨著下游客戶 AI 需求愈發 旺盛，四家頭部云廠商明確表示都將加大資本開支投入，重點支持 AI 基礎設施 建設（主要涉及服務器、網絡設備及其他數據中心基礎設施）。根據 Bloomberg一致預期，預計 2024 年北美四大頭部云廠商資本開支將達到 1,938.62 億美元， 同比增長 31.48%。 根據 Arista 業績說明會交流，各類云廠商 AI 投入決心愈發堅定，客戶訂單能見 度不斷提升（3-6 個月）。

行業發展趨勢二：白盒化趨勢進一步確立

白盒化即將網絡中的物理硬件與操作系統進行解耦，方便客戶組建更加開放與靈 活的網絡方案、大幅降低建網成本。

白盒交換機技術理念核心在于軟硬件解耦與可編程性： 1）軟硬件解耦層面：AT&T 將白盒交換機生態系統分為四層，硬件 1 層-商用芯 片層負責底層交換轉發、軟件 1 層-芯片接口層負責提取芯片功能、硬件 2 層-網 絡功能參考設計層為硬件設備提供網絡功能設計參考、軟件 2 層-網絡操作系統 與協議層就負責實現平面控制與管理。 2）網絡可編程：白盒交換機采用具備可編程特性的交換芯片，可根據自身需求， 通過軟件調整芯片的報文處理與轉發邏輯。

白盒交換機市場得以快速增長，主要系

1）白盒交換機應用主要由下游客戶推動，可避免供應商鎖定并降低 Capex 與 Opex：一方面，下游云廠商、互聯網客戶等希望更加開放的交換機設備生態（避 免交換機設備商鎖定）；另一方面，白盒交換機可以降低下游客戶的交換機設備 成本，以極高的靈活性提升自己的運營與運維效率，降低 Capex 與 Opex。

2）白盒交換機具備較高的可編程性，客戶可根據不同場景、時延與丟包要求做 不同的設置。 互聯網+電新運營商積極擁抱白盒化。當前，北美頭部云廠商、國內頭部互聯網 廠商、國內外電信運營商積極擁抱白盒化，多數通過“白盒交換機硬件+自研操 作系統”的模式推進白盒交換機應用于自身業務轉型與網絡重構。在多方力量共 同助力下，2023 年全球以太網交換機市場中，ODM 市場同比增長 16.2%，占 2023 年全年數據中心細分市場收入的 14.3%。

行業發展趨勢三：能力提升&頭部廠商推動助力以太網持 續受益

截至 2024H1，以太網與 InfiniBand 在全球超級計算機 500 強（Top500）中各 有千秋。1）網絡互聯系統占比方面：2023H1 前以太網占比保持領先，但由于 InfiniBand 在高性能計算領域飽受青睞，其份額持續提升，截至 2024H1， InfiniBand 網絡在 Top500 中占比達 47.8%，同比增長 7.8pct，而以太網占比為 39.0%，同比降低 6.4pct。2）Top10 超級計算機網絡互聯方面：全球排名第 1、 2、5、6 位的超級計算機使用以太網方式進行互聯，顯現出以太網在全球前列高 性能計算集群中的高認可度。

當前基于以太網的 RoCEv2 整體性能差距較 InfiniBand 已經明顯縮小，實際應 用情況下，以太網工作效率甚至可能占優。 以 AI 智算集群核心時延要求為例，根據新墨西哥大學關于 InfiniBand、RoCE 的性能對比測試數據，在報文字節數逐步提升的過程中，RoCE 與 InfiniBand 的平均時延差距不斷縮小。同時根據百度智能云《智算中心網絡架構白皮書》（2023），InfiniBand、 RoCEv2 方案同集群端到端時延分別為 2us、5us，InfiniBand 端到端時延占 優，但 RoCEv2 的性能也足夠滿足絕大部分智算場景的業務時延需求。 而具體到實際應用場景之中，Meta 分別基于 Arista 7800 與 NVIDIA Quantum2 InfiniBand 交換機建立了 2 個 24,576 卡 H100 GPU 集群，Arista 在其 2024Q1 業績交流會上表示，Meta 的以太網集群實際訓練效率較 InfiniBand 集群提升至少 10%。

AMD、Arista、Broadcom、Cisco 等頭部廠商共同創立超以太網聯盟，推進以 太網全面適應 AI/HPC 發展，預計 2024Q3 發布 V1.0 技術細節。 2023 年 7 月，AMD、Arista、Broadcom、Cisco、Eviden、HPE 等共同創 立超以太網聯盟（Ultra Ethernet Consortium，UEC），致力于從物理層、 鏈路層、傳輸層、軟件層改進以太網技術，使得超以太網滿足 AI 和 HPC 對 于網絡的需求。 截至 2024 年 3 月，已有 55 名會員、715 位行業專家加入 UEC，預計 2024Q3 發布 1.0 版本技術方案，加速推動以太網適應 AI 發展。 2024 年 7 月，根據 The Next Platform 最新消息，NVIDIA 確認加入 UEC， NVIDIA 表示“未來將提供基于 UEC 版本的以太網，進而為客戶提供更為 有利的網絡規范與標準”。 當前 Arista 正在和 UEC 創始成員重點對于以太網進行三方面改進：1）多路徑 與報文散傳：允許每個數據流同時訪問目標對象的所有內容，并與客戶共同動態 開發更多形式的負載均衡技術。2）數據包靈活傳遞：對于數據包進行靈活排序、 快速批量輸出，降低尾部延遲。3）擁塞控制機制：通過虛擬輸出隊列等技術將 流量均勻負載分布在多個包中，優化 AI 網絡路徑負載分布。

Broadcom、Marvell 等以太網產業鏈核心廠商調高 AI 收入預期，NVIDIA 加速推進以太網產品迭代，頭部廠商營收與產品部署持續驗證以太網在 AI 智算時代 的應用價值。 Broadcom 方面：2024Q2 上修 AI 收入指引。2024Q2 公司上修 2024 年全 年 AI 收入指引至 110 億美元，并指出其中定制化芯片與網絡收入占比為 60% 和 40%（2023 年約為 80%與 20%），AI 網絡收入占比持續提升。此外， 公司指出目前部署的 8 個最大的 AI 集群中 7 個使用 Broadcom 的以太網方 案，預計至 2025 年，所有超大規模 GPU 智算集群部署仍都將使用以太網 協議。  Marvell 方面：AI 相關業務營收快速增長。根據公司 AI Day 材料，FY2024 公司 AI 相關收入實現營收超 5.5 億美元，約占公司整體收入的 10%（同比 增長約 7pct），預計 FY2025 將實現營收超 15 億美元，其中 2/3 為連接業 務收入，1/3 為定制計算業務收入，占收比預計快速提升至 30%，預計 FY2026 營收超 25 億美元。 NVIDIA 方面：Spectrum-X 預計在一年內成為數十億美元產品線。NVIDIA 在其最新業績交流會上透露，公司全新的 Spectrum-X 以太網主力產品正在 多個客戶中大規模推廣，其中包含一個 10 萬 GPU 集群客戶。公司預計 Spectrum-X 將在一年內躍升成為數十億美元產品線，為 NVIDIA 網絡業務 開辟全新市場。