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作者：Silvia
前段時間，華強北一筆“1700萬芯片訂單”轟動一時，引來同行們的羨慕與好奇，大家紛紛打聽，到底是什么芯片如此價格高昂，是什么芯片在這樣平淡的行情下還可以有如此大的單子？
這筆1700萬訂單芯片逐漸浮出水面，網(wǎng)傳是來自博通的以太網(wǎng)交換芯片。AI/數(shù)據(jù)中心正在推高相關(guān)芯片需求，繼GPU、HBM之后，這次輪到了高端以太網(wǎng)交換芯片。
01高價難買的交換芯片
需求暴增
1700萬芯片訂單在華強北賺足話題，無獨有偶，今年3月有顆網(wǎng)紅料闖入大家的視線，它就是BCM56990B0KFLGG，博通的以太網(wǎng)交換機芯片，報價漲至4000多美金。有大終端找大批量現(xiàn)貨，許多貿(mào)易商嗅到這個機會，開始盯上這顆網(wǎng)紅料，背后包括BCM56/58 系列的相關(guān)型號。但由于這些芯片現(xiàn)貨極少，原廠交期50周以上，渠道小眾，很少人能真正做到這種生意。
1700萬訂單據(jù)傳就是來自BCM56990系列，正因如此，有人質(zhì)疑1700萬訂單接了，但沒有現(xiàn)貨，沒有利潤怎么辦。無論如何，接到這筆大單的分銷商主營的就是博通等品牌業(yè)務(wù)，據(jù)說需求來自海外客戶，相當(dāng)于在自己的池子里抓住了機會。
和往年缺芯時候不同，高端的以太網(wǎng)交換機芯片，在今年徹底火了，我們之前寫過，這顆芯片同GPU一樣，伴隨著最近數(shù)據(jù)中心、AI大模型的競賽而走熱。伴隨著市場上BCM56990的火熱，BCM88790?等系列的交換機芯片也有相關(guān)需求，博通交期仍然在52 周，基本很難滿足。
博通交換芯片需求堅挺，難替代，同時推高了它的熱度。作為全球以太網(wǎng)商用交換芯片龍頭，博通市占高達70%（2020年數(shù)據(jù)，不含思科），其兩大系列產(chǎn)品線——StrataXGS和StrataDNX，構(gòu)成了博通在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的強大競爭力。
博通面向的以太網(wǎng)為開放式設(shè)計、成本較低，且客戶傾向于從英偉達獨供轉(zhuǎn)向多元化供應(yīng)，分析師依舊認(rèn)為博通有望保持其份額及優(yōu)勢，博通2022財年其已有超2億美元的以太網(wǎng)交換機被應(yīng)用在AI領(lǐng)域，2023財年將增長至8億美元，而2024財年則進一步翻倍，達到16億-20億美元。加上交換機芯片的客戶粘性強，客戶認(rèn)證壁壘高，一旦用上不輕易替代。
以太網(wǎng)交換機芯片貴的很貴，便宜的可能只有1-20美元，一種可能是白菜價，一種也可以貴如黃金，高端以太網(wǎng)交換機芯片單價平均在千元以上，超高端的可以到上萬元。
正如博通Tomahawk系列的 BCM56960（2014年推出，3.2Tbps，400G）目前單價折合人民幣上萬元。國內(nèi)盛科通信的招股書顯示，其最高端TsingMa.MX（2.4Tbps，400G）系列的芯片產(chǎn)品 CTC8186，在試制階段的平均銷售單價達到2250元左右。
以太網(wǎng)交換芯片下游應(yīng)用場景分為企業(yè)網(wǎng)用以太網(wǎng)交換設(shè)備、運營商用以太網(wǎng)交換設(shè)備、數(shù)據(jù)中心用以太網(wǎng)交換設(shè)備以及工業(yè)用以太網(wǎng)交換設(shè)備四類。以數(shù)據(jù)中心為例，以太網(wǎng)交換機芯片在交換機當(dāng)中充當(dāng)核心部件，決定著服務(wù)器中GPU的利用率。只有足夠高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心才能發(fā)揮高效的算力。
一般來說，交換芯片支持的帶寬越高，應(yīng)用場景越是龐大。從總帶寬看，交換芯片產(chǎn)品可分為低端（百兆、千兆及萬兆）、中端（100Gbps-12.8Tbps）、高端（12.8-51.2Tbps）和超高端（51.2Tbps及以上），帶寬區(qū)間橫跨百兆到51.2Tbp。
在各類應(yīng)用市場中，要用到高端芯片的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用在增長上是頭號選手，為交換機貢獻了主要增長動能，因此高端交換芯片受益巨大。
Dell’ Oro預(yù)計到2025年數(shù)據(jù)中心交換機市場規(guī)模有望超過200億美元，其中，根據(jù)Lightcounting預(yù)測，數(shù)據(jù)中心用高端交換芯片的市場規(guī)模則有望從2021年的2.7億美元增長至2025年的7.4億美元，2021-2025年CAGR高達28.7%。這一切得益于人工智能、數(shù)字化趨勢，數(shù)據(jù)中心發(fā)展勢頭較為強勁。
02交換芯片國產(chǎn)“小博通”盛科火了
全球以太網(wǎng)商用交換芯片龍頭博通市占率高達70%，而在我國商用以太網(wǎng)交換芯片市場，2020年博通、美滿、瑞昱三家龍頭廠商分別占據(jù)61.7%、20.0%、16.1%的份額，合計市場份額達到97.8%。
博通在超大規(guī)模的云數(shù)據(jù)中心、集群和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)市場等高速以太網(wǎng)產(chǎn)品主要應(yīng)用市場占據(jù)較高份額，美滿的產(chǎn)品相對高端，瑞昱的產(chǎn)品則比較低端。除了商用，以太網(wǎng)交換芯片還有一類為自研，廠商以思科、華為等為主，其自研芯片用于自產(chǎn)交換機，不單獨對外銷售。
伴隨著博通以太網(wǎng)交換芯片市場的火熱，最近，國內(nèi)有一家被稱為“小博通”的以太網(wǎng)交換芯片企業(yè)火了，它就是盛科通信。
在以太網(wǎng)交換芯片商用市場，盛科通信的市占率為1.60%（2020年），排名第四。在競爭激烈的商用市場，主打中高端交換機芯片的盛科通信在大陸廠商中排名第一，因此有了國產(chǎn)“小博通”的稱號。
2005年，盛科通信的前身盛科網(wǎng)絡(luò)在蘇州工業(yè)園區(qū)正式成立，70后海歸碩士，創(chuàng)始人孫劍勇的目標(biāo)是要建立一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能路由交換機及其核心芯片公司，在中國做出世界一流的芯片。
雖然有著近20年的奮斗，但想要追趕仍然困難重重，目前博通、Marvell占據(jù)我國商用以太網(wǎng)交換芯片市場80％以上的份額，眼前的壟斷和壁壘還要持續(xù)攻克。
盛科通信主營業(yè)務(wù)以太網(wǎng)交換芯片占2022年總營收的64%，近幾年此業(yè)務(wù)在公司總營收逐年遞增。其主要以太網(wǎng)交換芯片產(chǎn)品覆蓋100Gbps 到 2.4Tbps 交換容量及 100M 到 400G 的端口速率，在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、運營商網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)得到了規(guī)模應(yīng)用。
中低端產(chǎn)品 TsingMa 系列芯片具備較強優(yōu)勢；在高端產(chǎn)品上，即在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，盛科通信已推出交換容量2.4Tbps、交換容量 1.2Tbps等系列，均已導(dǎo)入國內(nèi)主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商并實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。TsingMa.MX 系列芯片供貨新華三、銳捷、邁普，產(chǎn)品切入了國內(nèi)主流設(shè)備商供應(yīng)鏈。
盛科通信在超高端產(chǎn)品上還存在差距。面向超大數(shù)據(jù)中心的高性能交換產(chǎn)品Arctic系列，最高交換容量為25.6Tbps，支持端口速率達800G，預(yù)計在2024-2025年推出，尚在試生產(chǎn)階段。
自2005年成立以來盛科通信聚焦以太網(wǎng)交換芯片自主研發(fā)，2020-2022年研發(fā)投入分別為1.1億元、1.8億元、2.6億元，占營業(yè)收入比例分別為41.97%、39.61%、34.39%。2023年這個占比達到了30.28％。高研發(fā)投入不能停，2020年-2023年，盛科通信已經(jīng)連續(xù)四年虧損。
盛科通信的營業(yè)收入近幾年持續(xù)增長，市場前景廣闊，2020年至2022年，盛科通信的營業(yè)收入分別約2.64億元、4.59億元、7.68億元，同比增幅為37.59%、73.91%和 67.36%。到了2023年，盛科通信2023年度實現(xiàn)營業(yè)收入10.37億元，較上年同期增長 35.17%。雖然全年營業(yè)收入大幅增長，但受到研發(fā)投入較大且毛利率波動等因素的影響，公司仍然處于虧損狀態(tài)，2023 年度公司歸屬于上市公司所有者的凈利潤為-1,953.08 萬元。
交換芯片有著極高的技術(shù)和資金壁壘。更大的交換容量，海量的邏輯，要求從設(shè)計到制造需要大量的人力和流片費用投入。長達8-10年的市場應(yīng)用周期，以及與其他廠商器件計算、存儲互聯(lián)互通要求，都對交換芯片的穩(wěn)定性和可靠性提出要求。
2023年，盛科通信被列入實體清單，交換芯片自主可控需求變得愈發(fā)凸顯，其在國內(nèi)僅為個位數(shù)的市占率，意味著產(chǎn)品競爭力還有很大的發(fā)展空間。盛科通信最大的供應(yīng)商Marvell，卻也是它的競爭對手之一，盛科通信此前回應(yīng)，雙方不存在直接競爭。
除了盛科通信，其他國內(nèi)交換芯片廠商還有朗銳芯、楠菲微等。朗銳芯目前最高端的產(chǎn)品是春熙SW9004，帶寬為200G全雙工，端口最大速率為400G，采用28nm工藝制程。楠菲微最高端的產(chǎn)品ES8800系列，單芯片提供高達8.0Tb/s 的帶寬，最高支持20×400GE，40×100GE/200GE或者40×10GE交換端口，采用7nm工藝制程。
03高速增長? 機遇與挑戰(zhàn)并存
全球交換機市場快速增長，帶動交換芯片市場規(guī)模提升，中國交換芯片市場規(guī)模增長顯著高于全球。公開數(shù)據(jù)顯示，2025年全球以太網(wǎng)交換芯片市場規(guī)模預(yù)計將達到434億元，2020-2025年復(fù)合增長率（CAGR）為 3.4%。灼識咨詢數(shù)據(jù)預(yù)測，中國交換芯片市場規(guī)模預(yù)計2025年將達到225億元，CAGR約13%。
AI算力基礎(chǔ)設(shè)施有三駕馬車，它們分別是光模塊、服務(wù)器和交換機，而作為交換機的大腦——交換機芯片，大約每兩年帶寬翻一番，延續(xù)了摩爾定律。高端口速率以太網(wǎng)交換芯片需求快速增長，隨著數(shù)據(jù)中心需求激增，打響了芯片性能競賽。
一顆交換芯片的投片費用動輒幾千萬，其成本與交換容量成正比。這里涉及一個公式：芯片交換容量=單端口速率*端口數(shù)量。
交換容量代表了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，容量越高，數(shù)據(jù)處理能力越強，設(shè)計成本越高。單端口速率，指每個端口每秒傳輸?shù)淖畲骲it數(shù)，數(shù)字越高性能越強。高速數(shù)據(jù)中心通常要求交換機可支持128個200G或者64個400G端口。
目前數(shù)據(jù)中心 400G 速率已成趨勢，服務(wù)器速率從10G 增加到 100G，交換機速率相應(yīng)增加為 400G（4 x 100G）以便支持端口解聚。
未來交換芯片的速率不斷提升，根據(jù)Arista 23年Q2業(yè)績說明會轉(zhuǎn)引Dell' Oro的數(shù)據(jù)，800G速率交換芯片從2023年開始逐漸起量，2025年800G速率交換芯片市場規(guī)模將超過100G/400G速率交換芯片成為數(shù)據(jù)中心主流產(chǎn)品。預(yù)計到2025年數(shù)據(jù)中心、企業(yè)網(wǎng)、運營商和工業(yè)用途的占比將分別達到70.2%、20.7%、7.8%和 1.3%。
目前51.2T的交換容量已經(jīng)是行業(yè)天花板，發(fā)布了51.2T交換芯片的廠商有4家：博通、思科、Marvell、英偉達。
全球以太網(wǎng)商用交換芯片龍頭博通2022年發(fā)布的的Tomahawk 5，成為市面上首個可量產(chǎn)的 51.2Tbps 帶寬的交換芯片，Tomahawk 5 可支撐 64 個 800 G 的端口或 128 個 400 G 端口，?數(shù)據(jù)交換性能是 Tomahawk 4 的兩倍，采用 5nm 制程。
Marvell在英偉達和博通身后賺AI的錢，作為僅次于博通的商用交換芯片巨頭，Marvell 正在與博通正面交鋒，目前已在12.8T交換機芯片產(chǎn)品實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，該公司表示，其數(shù)據(jù)中心交換研發(fā)增加了 2.5 倍，由Innovium 衍生的 Teralynx 10 51.2T 產(chǎn)品已開始量產(chǎn)。有分析師表示，在交換領(lǐng)域，Marvell的路線圖與博通的Tomahawk和Jericho相比已經(jīng)獲得了更多份額。
英偉達針對Ethernet組網(wǎng)的Spectrum 4同樣為“51.2T+800G”的配置，和博通和Marvell不同，該芯片并不通過量產(chǎn)對外出售。2022年英偉達發(fā)布了Spectrum 4，是全球首個 400Gbps 端到端網(wǎng)絡(luò)平臺，單芯片交換吞吐量達到了51.2Tbps，比上一代產(chǎn)品高出 4 倍，能夠為規(guī)模大數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施提供超高的網(wǎng)絡(luò)性能和強大的安全性，采用4nm制程。針對InfiniBand組網(wǎng)，英偉達稱2024年Quantum將會升級到800G。
為了完成自家完整生態(tài)，2019-2020年，英偉達通過接連收購 Mellanox 和 Cumulus Networks，在全球以太網(wǎng)市場實現(xiàn)了三強聯(lián)姻。然而目前傳出OpenAI傾向于使用Ethernet取代英偉達的InfiniBand，欲擺脫對英偉達的依賴。
總之交換容量升級和高端化趨勢，讓交換機芯片市場爭奪賽勢必是一場燒錢大戰(zhàn)。
市場的快速增長與巨頭們的技術(shù)升級對我國發(fā)展交換機芯片既是機遇也是挑戰(zhàn)。交換芯片成本占交換機總成本的40%以上，我國交換芯片仍依賴進口，國產(chǎn)化率低。龍頭博通在技術(shù)、市場方面擁有多年積累，客戶粘性強，我國芯片企業(yè)還存在巨大的鴻溝，疊加相當(dāng)高的投入風(fēng)險，需要長期發(fā)展積累。國內(nèi)玩家只有做好長期發(fā)展的準(zhǔn)備，逐步積累經(jīng)驗和實力，才能在激烈的國際競爭中站穩(wěn)腳跟。
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