交换芯片行业壁垒/市场格局/发展趋势解析

智圈l 进“智车行家光电合封CPO行业交流群”， 请加18512119620（微信同），备注公司-姓名-职位加群

交换芯片系交换机核心（BOM 占比较高），国内外交换芯片中高端市场主要由Broadcom 和Marvell 垄断，国产厂商有望逐步突围。

1） 国内外以太网交换芯片市场规模方面：25 年全球商用市场规模达 238.7亿元，25年国内商用市场规模达171.4亿元，数据中心市场将成为主要增长驱动力）。

2）竞争格局方面： 全球市场中Broadcom、Marvell 占据绝对领导地位（20Q4全球单端口速率 50G 商用交换芯片出货占比分别为70%与29%），国内商用市场中海外厂商主导（Broadcom、Marvell 与Realtek CR3 达97.8%），盛科通逐步突围。

3）行业竞争壁垒方面： 行业技术、资金&产能、客户侧三维度壁垒高筑。

4）发展趋势方面： 北美头部云厂商持续加大AI 基础设施投资，伴随AI 集群规模扩大，网络互联Capex 持续提升，交换芯片作为核心部件有望持续受益。

01 .

交换芯片用于数据转发，架构复杂度较高

交换芯片为用于交换处理大量数据及报文转发的专用芯片。 交换机由交换芯片、 CPU、PHY、PCB、接口/端口子系统等组成，其中交换芯片与 CPU 为最核心部件。 交 换芯片内部的逻辑通路由数百个特性集合组成，同时部分交换芯片会将CPU（管理登录、协议交互）、PHY（处理电接口的物理层数据）集成在内部。

交换芯片本质上是芯片内部高速 SerDes+表项+逻辑电路+关键部件的产物。交换芯片内部主要包含以下核心部件：

1）高速 SerDes： 将数字信号转化为电信号，串并转换后再通过光模块传输出去。

2）MAC：将数字信号转换为报文流，从而可以看到完整的报文（之前以比特流形式存在）。

3）表项：交换芯片内存在两种RAM，SRAM（静态随机存取存储器）用于直接寻址的表和精确匹配查找表；TCAM（三态内容可寻址存储器）基于内容进行快速匹配查号。

4）逻辑电路：负责处理报文从端口进入后的查找、修改和转发等操作。

5）拥塞管理：主要依托MMU（缓存管理单元）完成，防止由于突发流量导致拥塞从而产生丢包现象。

02 .

25年全球交换芯片市场有望超400 亿元，呈现寡头垄断

竞争格局

（1）商用/自用55 开，全球“商用”以太网交换芯片市场超200 亿元

全球交换芯片市场分为自用与商用两类，自用（自研）厂商以Cisco、华为等为主；商用厂商以 Broadcom、Marvell、Realtek、NVIDIA、盛科通信等为主。2020 年全球自用、商用以太网交换芯片市场规模占比约为 1:1，考虑到自用交换芯片厂商交换芯片主要用于自研交换机，而非用于供给其竞争对手，后续全球交换芯片市场增量主要来自于商用芯片。

根据灼识咨询数据，2020 年全球商用以太网交换芯片市场规模达 184.0 亿元，预计2025 年增长至238.7 亿元，2020-2025 年CAGR 达5.34%。

（2）25E 国内商用以太网交换芯片超百亿，DC 占比持续提升

2020 年国内商用以太网交换芯片市场规模达 90.0 亿元，预计 2025 年增长至171.4 亿元，2020-2025 年CAGR 达13.75%。

市场结构方面，数据中心用交换芯片市场占据核心地位，占比持续提升。 根据灼识咨询数据，2025 年国内商用以太网交换芯片市场中，数据中心用、企业网用、运营商用、工业用市场占比分别为 70.2%、20.7%、7.8 与1.3%，其中数据中心用市场占比较 2020 年增长11.7pct，占比持续提升。

（3）寡头垄断趋势明显，国内市场盛科快速突破

全球以太网交换芯片市场中，自用交换芯片市场以 Cisco 为主导，商用交换芯片侧Broadcom 与Marvell 占据绝对地位。

1） 全球自用以太网交换芯片市场方面：Cisco 凭借其在全球以太网交换机市场的领导地位，在自用芯片市场中占据前列。

2） 全球商用以太网交换芯片市场方面：根据 650 Group 数据，Broadcom 与Marvell 分别在20Q4 全球单端口速率50G 商用交换芯片市场中出货占比70%与29%，占据绝对地位。

国内以太网交换芯片市场中，自用交换芯片市场主要参与者为华为与Cisco，商用市场海外厂商占据主导，盛科通信逐步突围。

1） 国内自用以太网交换芯片市场： 主要参与者为华为与 Cisco，根据灼识咨询数据，2020 年华为与Cisco在中国自用以太网交换芯片市场中份额分别为88.0%与11.0%，位列前两位。

2） 国内商用以太网交换芯片市场：海外厂商主导，盛科通信逐步突围。根据灼识咨询数据，Broadcom、Marvell、Realtek 位列2020 年中国商用以太网交换芯片市场份额前三，分别为 61.7%、20.0%与 16.1%，CR3 达 97.8%，盛科通信以 1.6%的份额位列第四。而在商用万兆及以上交换芯片市场中，Broadcom、 Marvell、Realtek 份额分别为 73.1%、15.3%与 9.0%，CR3 达 97.4%，盛科通信以 2.3%的份额位列第四。

（4）国内外以太网交换芯片主要参与玩家情况

当前全球已发布51.2Tbps以太网交换芯片的共有Broadcom、Marvell、NVIDIA、 Cisco 与华为五家，考虑到 NVIDIA 与华为产品以自用为主，Cisco 虽然自用与商用并重，但商用化进程落后于 Broadcom 与 Marvell，Broadcom 与 Marvell在全球高端交换芯片市场中的领先优势明显。

国内市场方面，在不考虑华为、中兴通讯等自用厂商外，商用市场中盛科通信产品进展保持领先。

03 .

交换 芯片行业壁垒：

技术、资金&产能、客户侧三维度壁 垒高筑

技术层面，以太网交换芯片技术难点在于高性能交换芯片架构设计、高密度端口设计、针对不同场景流水线设计、配套 SDK 软件接口等，网络设备商路由核心芯片难以向交换芯片简单切换。

1）交换芯片设计难度明显高于交换机，交换机则基于交换芯片进行软硬件设计。 以太网交换芯片技术难度在于高性能交换芯片架构设计、高密度端口设计、针对不同应用场景的流水线设计、配套 SDK 软件接口研发等。同时还需要在产品性能、特性、成本与功耗之间进行平衡，满足大规模验证与量产能力。

2）网络设备商路由核心芯片难以向交换芯片简单切换。 其一，以太网交换芯片与路由核心芯片技术侧重点不同，以太网交换芯片侧重点在于将大量功能专用逻辑化与最优化，路由交换芯片侧重于克服大量 CPU 内核协同难题；其二，网络设备商自研路由核心芯片主要面向自主可控需求，整体价格较高，规模应用性价比较低。

资金与产能层面，交换芯片在研发、流片环节需要大量投入，且厂商主要面向晶圆厂、封测厂等供应商，产能席位与保障也是对应难题。

客户层面，面向下游客户成功研发并量产具备竞争力的以太网交换芯片产品需要5-7 年时间，一旦采用公司产品方案后，产品应用生命周期长达 8-10 年，更换供应商意愿较低。

1）产品客户侧应用前需要经历“产品研发-客户验证及导入-匹配软硬件团队”流程 ，基于以太网交换芯片的基础行业特征，要成功研发并量产具备竞争力的以太网交换芯片产品至少需要2-3 代产品，历时 5-7 年。

一般情况下，主流网络设备品牌商/制造商仅会选择 1-2 套交换芯片方案，网络设备商更为关注交换芯片应用性能及与自身产品线、产品战略的契合度，由此初创公司产品需要经历几轮技术迭代后才有可能被大规模采购。同时，考虑到 Broadcom、Marvell、Realtek 等海外龙头厂商较早实现对于主流网络设备商的产品导入，这将进一步提高初创厂商客户导入难度。

验证导入完成后，网络设备商将匹配软硬件研发人员，投入高额的软硬件开发成本并进行长时间验证，根据不同芯片平台做出对应市场营销方案调整。

2）采用芯片方案后，产品生命周期长达 8-10 年，网络设备商更换供应商的意愿较低。 考虑到匹配软硬件研发人员的巨大投入，网络设备商在确认使用芯片方案后，产品应用生命周期长达 8-10 年，客户粘性较强，更换供应商的意愿较低。后续，网络设备商将在产品使用周期中对于交换芯片进行长期投资、持续采购并协作开发，不断提升该类产品渗透率。

04 .

交换芯片行业发展趋势：AI 带动网络互联Capex 占比提升

AI 集群中互联设备价值量持续提升，伴随集群规模扩大互联设备价值量占比有望进一步提升。 传统数据中心 IT 设备 Capex 占比中，互联设备占比约为 15.5%（交换机、光模块、光纤连接）。

而根据拾象科技对于Meta 24,576 H100 InfiniBand 集群Capex 的测算数据， InfiniBand 互联设备Capex 占比达 23.9%，而以Meta 24,576 H100 集群为基础推演至 10 万卡集群时，InfiniBand 互联设备 Capex 占比达 26.1%， Capex 占比进一步提升 2.2pct。预计随着后续集群规模的不断增长，交换机互联设备 Capex 将会持续增长。

AI 集群中，GPU 数量与交换机数量增长呈现一定比例，后续机内互联有望打开交换芯片全新增长空间。

Scale-Out 网络侧： 1）采用 Spine-Leaf 方案：GPU：服务器：25.6T 交换机=1:0.125:0.04。2）采用DDC 方案：GPU：服务器：交换机=1:0.125:0.125。Scale-up 网络侧：NVL72 NVLink 互联：GPU：28.8T 交换芯片=1:0.25；

北美头部云厂商持续加大 AI 基础设施投资。2024 年随着下游客户 AI 需求愈发旺盛，四家头部云厂商明确表示都将加大资本开支投入，重点支持 AI 基础设施建设（主要涉及服务器、网络设备及其他数据中心基础设施）。根据Bloomberg一致预期，预计 2024 年北美四大头部云厂商资本开支将达到 2,117.55 亿美元，同比增长 43.61%。

05 .

Broadcom 交换芯片发展历程

Broadcom 已在以太网交换芯片领域深耕十余载，现有两大产品系列（StrataXGS 系列、StrataDNX 系列）、三大细分核心产品线（Tomahawk、 Trident 与Jericho）：

1） StrataXGS 系列： Broadcom 原先自有产品线，主要用于常规核心交换场景与数据中心交换场景，常用于盒式交换机，且根据使用场景对于端口速率、端口缓存及表项大小的要求情况，StrataXGS 系列内部又细分Tomahawk（吞吐性能强大）与 Trident（功能特性丰富）两个系列。2010 年Broadcom 推出首款可量产交换芯片 Trident（交换容量640Gbps），自2014 年发布Tomahawk 系列后， Broadcom 新一代交换芯片带宽一般每2 年增加1 倍。

2） StrataDNX 系列： 2009 年通过收购Dune Networks 整合而得，产品拥有更大的缓存、支持信元交换，常用于框式交换机。Broadcom 收购 Dune Networks后，在保留 Dune Networks 优秀基因的情况下，融入 Broadcom 自身特色，形成Jericho 系列特色产品。

针对不同场景客户需求，Broadcom Tomahawk、Trident 与Jericho 系列各自具备不同特性，打造完善产品矩阵。

1）Tomahawk 系列（3.2Tbps-51.2Tbps）： 核心特点在于带宽高、吞吐性能强大，适用于超大规模数据中心场景。如Broadcom 最新Tomahawk 5 51.2Tbps交换芯片可支持 64 个 800Gbps 端口、128 个 400Gbps 端口等，可充分满足超大规模数据中心万卡、十万卡的拓展需求。同时，Tomahawk 5 针对高性能计算场景量身定制了网络虚拟化、分段、单通道 VxLAN 路由与桥接等功能，进一步降低延迟并提升 AI/ML 工作负载性能。

2）Trident 系列（244Gbps-16.0Tbps）： 核心特点在于功能特性丰富，在确保稳定性与可靠性的基础上，集成一系列数据中心应用优化功能，适用于企业数据中心（重点应用于 ToR 交换机）、园区及无线交换等场景。如 Broadcom 最新Trident 5-X12 16.0Tbps 交换芯片可支持 8 个800G 上行端口与 48 个200G 下行端口，可直接连接 Broadcom Tomahawk 5 芯片主干交换机。同时，Trident 5-X12 每个400G 端口功耗较上一代降低 25%、并增添NetGNT、增强遥测功能等特性，充分提升企业网络运行效率。

3）Jericho 系列（1.44Tbps-28.8Tbps）： 核心特点在于强大的拓展性与流量管理能力，适用于服务提供商（如运营商）与大规模框式交换系统。Jericho 系列高容量缓存、信元交换及虚拟输出队列的核心技术特性使得其在构建复杂交换系统时优势明显。23 年 Broadcom 为 AI 场景定制 Jericho3-AI 芯片，用以实现AI 场景下的 DDC 组网，通过信元交换与虚拟输出队列技术，最大化网络带宽利用效率。

06 .

参考Broadcom，国产供应商蓄势突围

1、供给侧产能不足+需求侧国产化采购加速Centec 替代

1）供给侧：Switch 芯片产能不足带来国内渠道溢价，基于供应链安全角度考量CSP 客户主动适配国产解决方案。

AI 集群网络高性能交换芯片市场需求迅速走高，Broadcom 等交换芯片厂商生产产能有限，交货周期较长，且产能优先分配给北美头部云厂商与超大规模数据中心厂商，供需矛盾进一步激化。24Q1 以来，Broadcom 多款交换芯片价格持续飙升，根据贸泽电子当前现货价格（24 年 10 月最新价格）， Tomahawk 3 价格已超6,600 美元，已是此前价格的数倍。国内重点互联网厂商、云厂商等主动适配部分国产以太网交换芯片以满足自身需求。

2）需求侧：国内G 端、重点B 端客户侧全面推进国产自主可控，国产化产品应用率持续提升。

政府端： 23 年12 月，财政部会同工信部研究发布7 项基础软硬件政府采购需求标准（包含通用服务器），政府端软硬件产品自主可控全面推进。24 年6 月，中国外汇交易中心采购 38 台交换机（全部为国产化产品）。

重点 B 端： 服务器侧集采国产化比例不断提升，后续交换机集采国产化率也有望同步提升。1）运营商侧：AI 服务器方面，24 年中国移动、中国联通AI 服务器集采中标厂商均为华为昇腾合作伙伴；中国电信服务器（2024-2025）集采项目中 AI 服务器国产化占比达 52.07%（AI 服务器（2023-2024 年）集采项目中国产化比例为 47.35%）。2）金融侧：23H2起金融行业国产服务器采购速度明显加快，中信银行、农业银行大单频出， 24 年起银行侧多采用竞争性谈判、邀请招标方式采购信创服务器，与重点国产算力厂商长期深度合作。3）能源侧：23 年中国石化信息基础设施采购中，国产服务器占比已达41.55%。考虑到重点B 端服务器集采国产化比例不断提高，交换机作为信息基础设施的重要组成部分，后续集采国产化率也有望同步提高。（来源：招商证券）

节选部分，篇幅有限，未完待续。 。 。

当前，全球汽车正站在向新能源转型的十字路口。在转型过程中，一些传统公司陷入销量锐减、边缘化的阵痛，而另一些公司凭借前瞻的战略，及早的技术储备，实现了较为顺利的转型，长城汽车便是其中之一。

我们特举办本次“走进长城汽车——创新技术进车企活动”专场技术展示交流会。 旨在邀请 汽车零部件领域优质供应商 参与并进行深入交流。我们相信通过这次活动，能够挖掘更多供应商，将来能够和长城汽车展开各个维度的深入合作。

????2024年11月19日

????长城汽车哈弗技术中心

（河北省保定市莲池区朝阳南大街2276号）