以太网交换芯片结构及市场需求如何？

商用以太网交换芯片贡献增长动能。

1. 以太网交换芯片：网络终端互连关键设备的核心部件

以太网设备为网络互连关键设备，以太网交换芯片为关键部件。以太网交换设备为 用于网络信息交换的网络设备，是实现各种类型网络终端互联互通的关键设备。以太网 交换设备由以太网交换芯片、CPU、PHY、PCB、接口/端口子系统等组成，其中以太网 交换芯片和 CPU 为最核心部件。以太网交换芯片上游为半导体材料和设备供应商，如 硅片、化学材料、光刻设备等。下游为网络设备制造商，如以太网交换机制造商。后者 将芯片、元器件、光模块、电路板、电源模块和结构件等元件组装成以太网交换机。

交换芯片需有较高数据处理能力，内部结构复杂。以太网交换芯片内部的逻辑通路 由数百个特性集合组成，在协同工作的同时保持极高的数据处理能力，因此其架构实现 具有复杂性。以太网交换芯片由 GE/XE 接口（MAC/PHY）模块、CPU 接口模块、输入 输出匹配/修改模块等模块组成，交换芯片与 CPU 通过 PCI 总线、SPI+MII、I2C+MII 等 接口连接。 交换芯片报文交换结构复杂，技术壁垒较高。报文或数据包由端口进入交换芯片之 后，需要经历解析器、安全引擎、二层交换等多重匹配和检测来传输数据，整体报文交 换结构较为复杂。同时交换芯片需要与众多其他厂商的交换芯片、网卡、光模块等器件 互联互通，对产品稳健性和可靠性有严苛的要求，技术难点主要集中于高性能交换芯片 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，并研发配套的 SDK 软 件接口。同时为了支撑交换芯片大规模应用，需要厂商在产品性能、特性、成本和功耗 之间进行平衡，并具备大规模数字专用芯片的验证、测试、规模量产能力。

2. 商用以太网交换芯片贡献增量，数据中心驱动需求升级

2025 年全球商用交换芯片市场空间预计超 200 亿元，CAGR 超越自用市场。根据 灼识咨询数据，2016-2020 年全球商用以太网交换芯片市场从 143.3 亿元增长至 184 亿 元，CAGR 为 6.4%，预计 2025 年全球商用市场将增长至 238.7 亿元，2020-2025 年 CAGR 为 5.3%，超越自用市场 CAGR，为以太网交换芯片市场规模增长的主要驱动力。 商用市场占比持续提升，驱动行业空间扩张。根据灼识咨询数据，2020-2025 年全 球商用以太网交换芯片市场规模占比将从 50%提升至 55%，主要潜在因素有： 1）以太网交换芯片的技术、资金壁垒导致部分自用厂商难以靠自身体量支撑高额 研发投入和高速迭代，并实现经济效益； 2）未来数据中心将贡献以太网交换芯片市场主要增量，而商用厂商率先切入具备 先发优势； 3）在国际贸易摩擦引起产业链震荡背景下，商用厂商相对自用芯片厂商协同产业 链和抵抗产能波动的能力更高。未来伴随云计算快速渗透、AI 兴起，商用市场将持续引 领以太网交换芯片扩张。

国内市场：目前由海外巨头主导，公司国产市占率第一。根据灼识咨询数据，以 2020 年中国商用以太网交换芯片市场销售额口径统计，博通、美满和瑞昱分别以 61.7%、20.0% 和 16.1%的市占率排名前三位，合计占据了 97.8%的市场份额，而公司在本土厂商中排 名第一，市场份额达 1.6%。 头部企业产品覆盖度广，平台效应显著。由于以太网交换芯片行业具备较高的技术 壁垒、客户及应用壁垒、资金壁垒，当前国内参与厂商较少，国产化程度较低。博通在 超大规模的云数据中心、HPC 集群与企业网络市场占据较高份额，为全球头部厂商，美 满扩充产品线后实现包含超大规模数据中心在内的各应用领域及其细分领域全覆盖， 2020 年两者合计占据国内 81.7%的市场份额，平台效应显著。

云计算快速渗透推动数据中心建设需求增长，2025 年公有云市场规模预计为 5400 亿元。自 2019 年以来，国内云计算巨头以及通信运营商不断加大云计算领域的投资， 数据中心作为底层设施将直接受益，云计算业务的发展及流量增长直接驱动云厂商对数 据中心的需求和投资增长。根据灼识咨询数据，2020 年我国云计算市场规模 2119.3 亿 元，其中公有云市场规模为 990.6 亿元，预计 2025 年我国云计算市场规模将达到 8588.4 亿元，CAGR 为 32.3%，其中公有云市场规模预计为 5400 亿元，CAGR 为 40.4%。 数据中心贡献商用市场主要增量，2020-2025 年 CAGR 为 18%。根据灼识咨询数 据，2020 年中国商用数据中心用以太网交换芯片总体市场规模为 52.6 亿元，预计 2025 年市场规模将达到 120.4 亿元，2020-2025 年 CAGR 为 18.0%，为增速最高的下游应用 领域。

数据中心对以太网交换机的数据传输+缓存能力要求高。数据中心中的以太网交换 机需要有高的可靠性、安全性，且组网和部署也需更高效快捷。数据中心用以太网交换 机以高质量的业务保证和控制识别能力为特征，实现端到端的流控与背压机制，保证数 据传输的稳定可靠，平抑网络浪涌，同时该类产品改变了传统交换系统的出端口缓存方 式，采用分布式缓存架构，缓存能力可达 1G 以上。面对每端口在万兆全线速条件下达 到 200 毫秒突发流量的情况，数据中心用以太网交换机的大缓存仍能保证网络转发零丢 包，较好适应数据中心服务器量大、突发流量大的特点。 25G+端口速率芯片占比持续上行，100G+端口速率芯片需求高速增长。近年云计算、 大数据、物联网、人工智能等技术产业的快速发展和传统产业数字化的转型均对网络带 宽提出新的要求，400G 端口将成为下一代数据中心网络内部主流端口形态。根据灼识 咨询数据，2020-2025 年主要运用于数据中心和运营商的 25G 以上端口速率芯片占比持续提升，2025 年占比高达 60.7%，其中 25G 和 100G 端口速率芯片需求高速增长，CAGR 分别为 30.5%/28.4%。