当前，半导体市场对生成式人工智能的关注大多集中于计算芯片，但在数据中心和网络通信基础设施加快建设推动下，以太网交换芯片的价格暴涨正引发关注。2024年一季度以来，博通Tomahawk4系列的多款交换芯片价格迅速走高，在其官网和其他交易平台上大多显示无库存，且交货期高达50周，其中BCM56990B0KFLGG 市场报价已达4100美元左右，成为数据中心网络芯片市场的“黑马”。交换芯片价格暴涨、供应短缺传递出怎样的信号？在AI浪潮下，以太网交换芯片成为半导体市场的又一受益者？
网络交换机，是一个扩大网络的装置，能为子网络提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。交换芯片，是网络交换机的核心部件，主要负责数据的转发功能。当一个数据包到达交换机时，交换芯片会读取数据包的目标地址，并迅速将其转发到目的端口。以太网中的数据交换，特别是在大型网络中，依赖于高效的交换芯片来确保数据的快速、准确传输。可以说，交换芯片的性能直接决定了交换机的性能，并直接影响以太网的传输效率和响应速度。在数据中心或云计算平台中，高性能的以太网交换芯片是支持大规模数据传输和处理的关键。长期以来，网络交换机更新换代速度相对较慢，交换芯片市场规模相较于计算芯片、存储芯片等其他类型半导体产品来说，在整个半导体市场中的占比较低，未曾受到市场的广泛关注。而当前，全球以太网交换芯片市场正在经历前所未有的变革。在AI、云计算、大数据技术的推动下，传统的数据处理和传输方式已经无法满足日益增长的数据需求，数据中心正在向大规模、高密度的方向发展。这要求交换芯片不仅要有更高的性能，还需要有更强的可扩展性和灵活性。因此，交换芯片的设计和制造难度也在不断增加。由于低性能交换芯片无法满足大模型训练等对数据传输效率有着更高要求的场景，高端交换芯片的市场需求迅速走高。这也是博通BCM56/58系列芯片价格在短期内暴涨的原因。据悉，BCM56990能够在单个芯片上提供25.6 Tb/s 的高带宽，可应用于超大规模云网络、存储网络及 HPC 等场景。
博通官网Tomahawk4 / BCM56990 Series技术规格及库存
交换芯片的价格变动趋势受到多种因素的影响，包括市场需求、供应链状况以及全球半导体市场的整体环境等。芯谋研究企业服务部总监王笑龙在接受《中国电子报》记者采访时表示，博通的交换芯片，由于单价高、用量低，一般采用订货、生产的方式，产品余量少，这才导致了在市场需求量突然增加的情况下，由于产品本身供给量有限而出现的价格猛涨。网络交换机和交换芯片的需求量、增长预期与数据中心数量及单个数据中心内建设的计算节点数量强相关。超聚变算力BU CTO丁煜表示，2018—2023年，大模型训练算力需求每年以10倍的速度激增，而GPU算力每年以1倍的速度增长，算力需求与供给之间存在的巨大矛盾还没有得到解决，还需要大规模的集群计算。由此判断，未来几年，大规模计算集群仍将持续建设，数据中心之间及其内部的数据传输量不断增长，需要更高带宽的交换芯片来满足数据传输的需求，进而给网络交换机及交换芯片带来增长空间。公开数据显示，2025年全球以太网交换芯片市场规模预计将达到434亿元，2020-2025年复合增长率（CAGR）为 3.4%。灼识咨询数据预测，中国交换芯片市场规模预计2025年将达到225亿元，CAGR约13%。中国交换芯片市场规模增长显著高于全球。2016-2025E全球以太网交换芯片市场规模
资料来源:盛科通信招股说明书，灼识咨询，国联证券研究所
交换芯片主要分为两大类：自研型和商用型。自研芯片由制造商自行设计并专用于其交换机产品，构成了公司数据通信业务的核心基础，通常不对外销售，主要的生产厂商包括华为、思科和中兴等。而商用型交换芯片则是由芯片制造商生产后，直接面向市场销售给其他厂商，其中包括国际龙头企业博通、美满以及国内的盛科通信。记者了解到，目前国内交换芯片品类最高的交换容量与国际品牌相比仍有2~3代差距，但随着国内厂商的技术进步和自主创新能力的提升，国内企业如盛科通信等，已经在交换芯片领域取得了显著进展，推出了具有竞争力的产品。例如其TsingMa.MX（交换容量2.4Tbps，支持 400G 端口速率）、GoldenGate（交换容量 1.2Tbps，支持 100G 端口速率）等系列已导入国内主流网络设备商并实现规模量产。盛科通信招股书显示，其计划推出的Arctic 系列目前正处于研发的后端设计阶段，交换容量最高达到 25.6Tbps，支持最大端口速率 800G，面向超大规模数据中心，有望对标行业一线龙头。主要交换芯片厂商产品性能对比
“随着本土交换芯片设计商技术不断迭代升级，其芯片产品有望进一步导入中端交换产品，并逐步向中高端市场渗透。”中金公司研究部表示。国内企业在交换芯片领域的技术进步，正逐步得到市场认可，并在整体解决方案的提供上逐步展现出优势。商汤科技大装置事业群解决方案总监代继在接受《中国电子报》记者采访时表示，在搭建大模型时代的AI基础设施时，会采用本土交换机。“我们不只要看芯片，还要看交换机产品本身，在应用过程中会注重交换机的整体性能和软件能力。”随着市场对高速网络解决方案的需求不断增长，交换芯片的速率也在同步提升。根据市场分析机构数据，到2024年，全球和中国市场中速率低于100M的交换机端口将逐渐被淘汰，千兆端口将继续占据市场的主导地位。灼识咨询的预测指出，到2025年，中国商用以太网交换芯片市场中，100G及以上带宽的高速交换芯片市场需求和规模预计将大幅增长，市场规模占比有望达到44%。芯谋市场分析师顾文军在接受《中国电子报》记者采访时表示，中国交换芯片未来市场空间较大，“关键在于我们的产品够不够强。”