以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)機(jī)遇如何？

成本和兼容性驅(qū)動(dòng)下，800G 以太網(wǎng)交換機(jī)迎來(lái)放量。

1.成本和兼容性驅(qū)動(dòng)，巨頭持續(xù)布局以太網(wǎng)交換機(jī)

目前，交換機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的廠商較為集中，在 IB 網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，英偉達(dá)及其子公司Mellanox獨(dú)占鰲頭，在超以太網(wǎng)領(lǐng)域布局較為深入的廠商則相對(duì)較多，包括交換機(jī)芯片龍頭廠商博通、Marvell 和思科，交換機(jī)龍頭廠商 Arista 以及AI 巨頭英偉達(dá)。在AI組網(wǎng)的過(guò)程中，交換機(jī)產(chǎn)品持續(xù)迭代升級(jí)。

首先看交換機(jī)芯片龍頭博通。博通在 AI 領(lǐng)域的交換芯片主要包括Tomahawk5和Jericho3-AI，現(xiàn)已成為頭部 CSP 廠商進(jìn)行規(guī)模 AI 組網(wǎng)的必備芯片。根據(jù)博通FY3Q24 的法說(shuō)會(huì)，第三季度 AI 領(lǐng)域表現(xiàn)亮眼，Tomahawk5、Jericho3 以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品同比增長(zhǎng) 4 倍；PCIe 交換機(jī)同比增長(zhǎng) 1 倍，預(yù)計(jì)Q4 AI 收入達(dá)到35億美元，環(huán)比增長(zhǎng) 10%，F(xiàn)Y24 AI 收入達(dá)到 120 億美元，高于此前指引的110億美元，AI 相關(guān)收入還將保持快速增長(zhǎng)。

其次是 Arista，Arista 作為以太網(wǎng)交換機(jī)龍頭，近年來(lái)在全球高階交換機(jī)市場(chǎng)中的份額持續(xù)提升，按照金額口徑，份額從 2012 年的 3.5%提升至2023 年的29.9%，已非常逼近思科。尤其在 100/200/400G 的交換機(jī)市場(chǎng)中，Arista 處于龍頭地位，2023 年占據(jù)約 45%的份額。

2024 年 6 月，Arista 推出最新的 Arista Etherlink™ AI 平臺(tái)，包含3 款A(yù)I 交換機(jī)：7060X6、7800R4 和 7740R4，基于博通 Tomahawk 5、Jericho3-AI 交換芯片，支持從數(shù)千到數(shù)百個(gè) XPU 的 AI 集群大小，性能優(yōu)越，且支持最新的UEC標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)隨著 UEC NIC 推出，性能優(yōu)勢(shì)有望進(jìn)一步凸顯。

最后是英偉達(dá)，英偉達(dá)過(guò)去主要以 IB 交換機(jī)為主，現(xiàn)逐步轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)，并已加入超以太網(wǎng)聯(lián)盟。 英偉達(dá)在 2023 年 5 月發(fā)布面向 AI 以太網(wǎng)的 Spectrum-X 方案，是全球首款專(zhuān)為AI打造的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可將生成式 AI 網(wǎng)絡(luò)性能較傳統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提升1.6 倍。同時(shí)，NVIDIA 計(jì)劃每年都推出新的 Spectrum-X 產(chǎn)品，為客戶(hù)提供更高的帶寬、更多的端口、更加強(qiáng)大的軟件功能集與可編程能力，不斷提高領(lǐng)先的AI以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能。 目前，率先采用 NVIDIA Spectrum-X 的 AI 云服務(wù)提供商有CoreWeave、GMOInternet Group、Lambda、Scaleway、STPX Global 和Yotta 等，另外，繼戴爾科技、慧與、聯(lián)想和超微等將 Spectrum-X 平臺(tái)整合到他們的產(chǎn)品中后，又有多家NVIDIA 合作伙伴也發(fā)布了基于 Spectrum 的產(chǎn)品，包括永擎電子（ASRockRack）、華碩（ASUS）、技嘉科技（GIGABYTE）、鴻佰科技（Ingrasys）、英業(yè)達(dá)（Inventec）、和碩（Pegatron）、云達(dá)科技（QCT）、緯創(chuàng)（Wistron）和緯穎科技(Wiwynn)等。

構(gòu)建 AI 網(wǎng)絡(luò)大集群需要解決算力問(wèn)題，除了要有充足的GPU 外，AI 集群的互聯(lián)也需要交換機(jī)的支持，以 H100 集群為例，小規(guī)模的H100 集群通過(guò)1-2 層交換機(jī)將所有 GPU 以 400G 多模光收發(fā)器連接起來(lái)即可，大型的H100 集群則需要增加更多層交換機(jī)，而不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致完全不同的資本開(kāi)支。目前有三種主流網(wǎng)絡(luò)方案可供選擇：Broadcom Tomahawk 5、Nvidia InfiniBand 和NvidiaSpectrum-X，其中 Broadcom Tomahawk 5 和 Nvidia Spectrum-X方案都是以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。 交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)有 3 層和 4 層兩種設(shè)計(jì)，考慮到成本問(wèn)題，我們主要比較3 層網(wǎng)絡(luò)的成本差異。根據(jù) SemiAnalysis 的測(cè)算，相比 Infiniband 方案，在大型AI 集群中，以太網(wǎng) Spectrum-X 架構(gòu)表現(xiàn)出明顯的性能優(yōu)勢(shì)，也能顯著降低成本，3層SpectrumX 網(wǎng)絡(luò)的總交換機(jī)成本約 13.6 億美元、3 層Infiniband 的交換機(jī)成本在16.9 億美元左右。而 Broadcom Tomahawk 5 的方案與Spectrum-X相比，雖然在軟件生態(tài)和優(yōu)化方面略遜一籌，但其性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)更為突出，交換機(jī)成本僅7.92億美元。因此總結(jié)而言，以太網(wǎng)方案的成本優(yōu)勢(shì)非常顯著，性?xún)r(jià)比也會(huì)成為許多公司選擇建設(shè)類(lèi)似網(wǎng)絡(luò)的主要原因之一。

2.800G 開(kāi)始放量、1.6T 有望接力，以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)加速增長(zhǎng)

在最新季度的法說(shuō)會(huì)上，多家算力龍頭廠商對(duì) AI 的發(fā)展給出了樂(lè)觀指引，例如NVIDIA 表示數(shù)據(jù)中心保持高增，Blackwell Q4 有望帶動(dòng)數(shù)十億美元營(yíng)收，Arista也重申 2025 年 7.5 億美元 AI 指引僅為后端訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)收入，思科已獲得來(lái)自WebScale 客戶(hù)的 AI 訂單超 10 億美元。 隨著數(shù)據(jù)中心建設(shè)的逐步深入，交換機(jī)迭代升級(jí)節(jié)奏加快。根據(jù)Arista 援引的Dell’Oro 報(bào)告，交換機(jī)高速化趨勢(shì)持續(xù)演繹，800G 交換機(jī)有望在2025 年左右起快速上量，并在 2026 年成為主流，AI 的加入還會(huì)使得800G 的放量更加提速。同時(shí)，1.6T 交換機(jī)也將延續(xù) 800G 的滲透趨勢(shì)，在未來(lái)幾年內(nèi)逐步推出。

根據(jù) LightCounting 的統(tǒng)計(jì)，2023 年 InfiniBand 交換機(jī)ASIC 的銷(xiāo)售額增長(zhǎng)了2.3倍，預(yù)計(jì) 2024-2029 年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為 25%。以太網(wǎng)方面，由于云數(shù)據(jù)中心內(nèi)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的投資減少，2023 年以太網(wǎng)交換機(jī) ASIC 的銷(xiāo)售額基本持平，但這一市場(chǎng)將在 2024 年恢復(fù)增長(zhǎng)，之后將穩(wěn)步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2024-2029 年以太網(wǎng)交換機(jī)ASIC 的銷(xiāo)售額將以 14%的年復(fù)合增長(zhǎng)率加速增長(zhǎng)。

3.高速 PCB 充分受益以太網(wǎng)交換機(jī)市場(chǎng)爆發(fā)

以 OpenAI 為首的各大公司密集推出 AI 應(yīng)用，引發(fā)一輪又一輪AI 海嘯。9月13日凌晨，OpenAI 發(fā)布最新“草莓”模型的部分預(yù)覽版——OpenAI o1 預(yù)覽版，相比前一代模型，o1 擁有進(jìn)化的推理能力，會(huì)在回答前進(jìn)行縝密思考，產(chǎn)生一個(gè)很長(zhǎng)的內(nèi)部思路鏈，并且能像人類(lèi)一樣完善自己的思維過(guò)程，不斷嘗試新的策略并認(rèn)識(shí)到自己的錯(cuò)誤。根據(jù)測(cè)評(píng)結(jié)果，o1 在物理、化學(xué)和生物學(xué)等基準(zhǔn)任務(wù)上的表現(xiàn)與博士生相當(dāng)，并且在數(shù)學(xué)和編程方面表現(xiàn)出色。

AI 需求不斷提升，全球龍頭公司微軟、META、谷歌、蘋(píng)果、亞馬遜等紛紛加大數(shù)據(jù)中心資本開(kāi)支，自 2023Q3 起連續(xù)四個(gè)季度上行，2024Q2 資本開(kāi)支總額創(chuàng)季度歷史新高，且各大 CSP 廠商對(duì)未來(lái) Capex 的指引持續(xù)樂(lè)觀。

隨著 AI 時(shí)代到來(lái)，算力的需求將爆發(fā)式增長(zhǎng)，全球AI 芯片龍頭英偉達(dá)業(yè)績(jī)持續(xù)超預(yù)期，彰顯了算力的高景氣。英偉達(dá) FY25Q2 收入為300 億美元，較上一季度增長(zhǎng) 15%，較去年同期增長(zhǎng) 122%，數(shù)據(jù)中心收入創(chuàng)下263 億美元的紀(jì)錄，較上一季度增長(zhǎng) 16%，較去年同期增長(zhǎng) 154%。公司預(yù)期FY25Q3 的收入將達(dá)325億美元（上下浮動(dòng) 2%），持續(xù)增長(zhǎng)，證明了對(duì) AI 需求的信心。

英偉達(dá)、AMD、特斯拉等巨頭持續(xù)開(kāi)展 AI 競(jìng)賽，新品更迭層出不窮。NVIDIAGB200 系列將于今年 Q4 開(kāi)始量產(chǎn)，在具有 1750 億個(gè)參數(shù)的GPT-3 LLM基準(zhǔn)測(cè)試中，GB200 的性能是 H100 的七倍，訓(xùn)練速度是H100 的四倍。此外，AMD和特斯拉也不甘示弱，在“AMD 數(shù)據(jù)中心與人工智能技術(shù)首映會(huì)”上，AMDCEO蘇姿豐公布了 MI300A，是全球首個(gè)為 AI 和 HPC（高性能計(jì)算）打造的APU加速卡，擁有 13 個(gè)小芯片，總共包含 1460 億個(gè)晶體管，而根據(jù)特斯拉的算力發(fā)展規(guī)劃，其超級(jí)計(jì)算機(jī) Dojo 將在 24 年末達(dá)到 100 EFlops 的超級(jí)算力。

在 AI 芯片的快速迭代下，交換機(jī)放量可期。根據(jù) TrendForce，2026 年AI 服務(wù)器年出貨量有望超過(guò) 200 萬(wàn)臺(tái)，2022-2026 年復(fù)合增長(zhǎng)率約29%。而根據(jù)英偉達(dá)發(fā)布面向 AI 以太網(wǎng)的 Spectrum-X 方案，該方案中服務(wù)器：交換機(jī)約為3:1，算力需求的爆發(fā)將大幅拉動(dòng)高階交換機(jī)的需求增長(zhǎng)。

隨著傳輸速率的要求越來(lái)越高，PCB的損耗會(huì)變大，因此需要采用更低損耗的CCL板材匹配設(shè)備需求，并增加層數(shù)。以新華三 400G 交換機(jī)為例，其引入多款UltraLow Loss 層級(jí)板材以滿足損耗要求，升級(jí)至 800G 甚至1.6T 后，對(duì)材料的要求只會(huì)更高。此外，類(lèi)比通用服務(wù)器的升級(jí)，根據(jù)聯(lián)茂的統(tǒng)計(jì)，每當(dāng)通用服務(wù)器迭代一代，PCB 層數(shù)均會(huì)提升 4-6 層不等，也會(huì)帶來(lái) PCB 價(jià)值量的顯著增長(zhǎng)。根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，800G 交換機(jī)的 PCB 層數(shù)在 30 層以上，采用M8 等級(jí)CCL材料，后續(xù)向 1.6T 迭代升級(jí)，PCB 層數(shù)和材料還有望進(jìn)一步提升。

同時(shí)，PCB 規(guī)格提升后，制造難度也會(huì)大幅增加。對(duì)比常規(guī)線路板，高層線路板層數(shù)更多、線路和過(guò)孔更密集、單元尺寸更大、介質(zhì)層更薄，在層間對(duì)準(zhǔn)、壓合和鉆孔等工藝上都有更高的要求。 例如在壓合時(shí)，多張內(nèi)層芯板和半固化片疊加，壓合生產(chǎn)時(shí)容易產(chǎn)生滑板、分層、樹(shù)脂空洞和氣泡殘留等缺陷，所以在設(shè)計(jì)疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，需充分考慮材料的耐熱性、耐電壓、填膠量以及介質(zhì)厚度。多層板在鉆孔工藝上的難度也更高，層數(shù)越高厚度越高，容易導(dǎo)致斜鉆問(wèn)題，也更易產(chǎn)生毛刺。因此，高多層PCB板的制造需要長(zhǎng)時(shí)間的 knowhow 積累，尤其是 800G 交換機(jī)及以上規(guī)格的產(chǎn)品，進(jìn)入門(mén)檻極高，也帶來(lái)價(jià)值量更明顯的提升。

綜上所述，在 AI 需求的拉動(dòng)下，以太網(wǎng)交換機(jī)相關(guān)PCB 的需求及價(jià)值量都有望實(shí)現(xiàn)明顯提升，我們認(rèn)為 800G 交換機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈有望拉動(dòng)PCB 行業(yè)持續(xù)爆發(fā)。