AI浪潮又推高一類晶片需求，這次是交換晶片
目前，半導體市場對生成式人工智能的關注大多集中于計算晶片，但在資料中心和網絡通信基礎設施加快建設推動下，以太網交換晶片的價格暴漲正引發關注。2024年一季度以來，博通Tomahawk4系列的多款交換晶片價格迅速走高，在其官網和其他交易平台上大多顯示無庫存，且交貨期高達50周，其中BCM56990B0KFLGG 市場報價已達4100美元左右，成為資料中心網絡晶片市場的“黑馬”。交換晶片價格暴漲、供應短缺傳遞出怎樣的信号？在AI浪潮下，以太網交換晶片成為半導體市場的又一受益者？
博通BCM56990系列産品圖
長期備貨量少，難以應付市場需求激增
網絡交換機，是一個擴大網絡的裝置，能為子網絡提供更多的連接配接端口，以便連接配接更多的計算機。交換晶片，是網絡交換機的核心部件，主要負責資料的轉發功能。當一個資料包到達交換機時，交換晶片會讀取資料包的目标位址，并迅速将其轉發到目的端口。以太網中的資料交換，特别是在大型網絡中，依賴于高效的交換晶片來確定資料的快速、準确傳輸。可以說，交換晶片的性能直接決定了交換機的性能，并直接影響以太網的傳輸效率和響應速度。在資料中心或雲計算平台中，高性能的以太網交換晶片是支援大規模資料傳輸和處理的關鍵。
長期以來，網絡交換機更新換代速度相對較慢，交換晶片市場規模相較于計算晶片、存儲晶片等其他類型半導體産品來說，在整個半導體市場中的占比較低，未曾受到市場的廣泛關注。
而目前，全球以太網交換晶片市場正在經曆前所未有的變革。在AI、雲計算、大資料技術的推動下，傳統的資料處理和傳輸方式已經無法滿足日益增長的資料需求，資料中心正在向大規模、高密度的方向發展。這要求交換晶片不僅要有更高的性能，還需要有更強的可擴充性和靈活性。是以，交換晶片的設計和制造難度也在不斷增加。
由于低性能交換晶片無法滿足大模型訓練等對資料傳輸效率有着更高要求的場景，高端交換晶片的市場需求迅速走高。這也是博通BCM56/58系列晶片價格在短期内暴漲的原因。據悉，BCM56990能夠在單個晶片上提供25.6 Tb/s 的高帶寬，可應用于超大規模雲網絡、存儲網絡及 HPC 等場景。
博通官網Tomahawk4 / BCM56990 Series技術規格及庫存
交換晶片的價格變動趨勢受到多種因素的影響，包括市場需求、供應鍊狀況以及全球半導體市場的整體環境等。芯謀研究企業服務部總監王笑龍在接受《中國電子報》記者采訪時表示，博通的交換晶片，由于單價高、用量低，一般采用訂貨、生産的方式，産品餘量少，這才導緻了在市場需求量突然增加的情況下，由于産品本身供給量有限而出現的價格猛漲。
中國市場增速快于全球，本土企業增量空間大
網絡交換機和交換晶片的需求量、增長預期與資料中心數量及單個資料中心内建設的計算節點數量強相關。超聚變算力BU CTO丁煜表示，2018—2023年，大模型訓練算力需求每年以10倍的速度激增，而GPU算力每年以1倍的速度增長，算力需求與供給之間存在的巨大沖突還沒有得到解決，還需要大規模的叢集計算。
由此判斷，未來幾年，大規模計算叢集仍将持續建設，資料中心之間及其内部的資料傳輸量不斷增長，需要更高帶寬的交換晶片來滿足資料傳輸的需求，進而給網絡交換機及交換晶片帶來增長空間。公開資料顯示，2025年全球以太網交換晶片市場規模預計将達到434億元，2020-2025年複合增長率（CAGR）為 3.4%。灼識咨詢資料預測，中國交換晶片市場規模預計2025年将達到225億元，CAGR約13%。中國交換晶片市場規模增長顯著高于全球。
2016-2025E全球以太網交換晶片市場規模
資料來源:盛科通信招股說明書，灼識咨詢，國聯證券研究所
交換晶片主要分為兩大類：自研型和商用型。自研晶片由制造商自行設計并專用于其交換機産品，構成了公司資料通信業務的核心基礎，通常不對外銷售，主要的生産廠商包括華為、思科和中興等。而商用型交換晶片則是由晶片制造商生産後，直接面向市場銷售給其他廠商，其中包括國際龍頭企業博通、美滿以及國内的盛科通信。
記者了解到，目前國内交換晶片品類最高的交換容量與國際品牌相比仍有2~3代差距，但随着國内廠商的技術進步和自主創新能力的提升，國内企業如盛科通信等，已經在交換晶片領域取得了顯著進展，推出了具有競争力的産品。例如其TsingMa.MX（交換容量2.4Tbps，支援 400G 端口速率）、GoldenGate（交換容量 1.2Tbps，支援 100G 端口速率）等系列已導入國内主流網絡裝置商并實作規模量産。盛科通信招股書顯示，其計劃推出的Arctic 系列目前正處于研發的後端設計階段，交換容量最高達到 25.6Tbps，支援最大端口速率 800G，面向超大規模資料中心，有望對标行業一線龍頭。
主要交換晶片廠商産品性能對比
資料來源：國聯證券研究所
“随着本土交換晶片設計商技術不斷疊代更新，其晶片産品有望進一步導入中端交換産品，并逐漸向中高端市場滲透。”中金公司研究部表示。
國内企業在交換晶片領域的技術進步，正逐漸得到市場認可，并在整體解決方案的提供上逐漸展現出優勢。商湯科技大裝置事業群解決方案總監代繼在接受《中國電子報》記者采訪時表示，在搭建大模型時代的AI基礎設施時，會采用本土交換機。“我們不隻要看晶片，還要看交換機産品本身，在應用過程中會注重交換機的整體性能和軟體能力。”
随着市場對高速網絡解決方案的需求不斷增長，交換晶片的速率也在同步提升。根據市場分析機構資料，到2024年，全球和中國市場中速率低于100M的交換機端口将逐漸被淘汰，千兆端口将繼續占據市場的主導地位。灼識咨詢的預測指出，到2025年，中國商用以太網交換晶片市場中，100G及以上帶寬的高速交換晶片市場需求和規模預計将大幅增長，市場規模占比有望達到44%。
芯謀市場分析師顧文軍在接受《中國電子報》記者采訪時表示，中國交換晶片未來市場空間較大，“關鍵在于我們的産品夠不夠強。”
新周期：兩年後近半數電子産品将AI化
空調漲價箭在弦上？
作者丨姬曉婷 夏冬陽（實習記者）編輯丨張心怡美編丨馬利亞監制丨連曉東