AIGC 推動高速交換器需求

 交換器的發展歷程, 大致可分為如下幾個階段: 1) 集線器: 在 OSI 物理層 (一層) 工作. 2) 二層交換器: 工作在 OSI 數據鏈路層. 3) 三層交換器: 能夠分割廣播域, 實現區域網間的互聯, 有效解決大型區域網, 校園網, 骨幹網絡這種無法布局在一個子網絡里的應用場景.

依據網絡結構進行劃分, a) 接入層: 主要為物理連接. b) 匯聚層: 接收來自接入層的信號, 減輕核心層設備的負荷, 實現網絡隔離和分段. c) 核心層: 接多個匯聚交換器, 進行數據高速轉發, 因數據吞吐量較大, 核心交換器需具備可靠性/高效性/冗余性/容錯性.

南北流量和東西流量是數據中心環境中的網絡流量模式. 客戶端和伺服器之間的流量被稱為南北流量, 簡而言之就是 server-client 流量. 伺服器之間的流量與數據中心或不同數據中心之間的網絡流被稱為東西流量, 簡而言之就是 server-server 流量.

依據軟硬件綁定程度分為: 1) 黑盒交換器: 多為品牌交換機, 從軟件到硬件均為封閉式開發.  2) 白盒交換器: 與黑盒交換器不同, 其軟件系統與操作應用與硬件層面相互獨立. 3) 裸機交換機: 顧名思義, 即只提供硬件, 操作系統由客戶自助選配.

為了提高乙太網傳輸性能, RoCE 應運而生. 由於協議處理時延和 CPU 資源占用, 傳統的乙太網 TCP/IP 協議在高速傳輸數據時存在速率瓶頸, RDMA 技術可以通過直接在網絡設備之間進行內存訪問和數據傳輸提高了傳輸性能.

RDMA 未規定全部協議棧, 但是對具體的傳輸提出了較高的要求: 例如不輕易丟, 吞吐量大, 延時低等等. RDMA 中包含不同的分支, 其中 Infiniband 專為 RDMA 設計, 從硬件級別保證可靠傳輸,  技術先進, 但是成本高昂. 而 RoCE 和 iWARP 都是基於乙太網的RDMA 技術.

Nvidia 的 Spectrum 和 Quantum 平台, 同時布局了乙太網和 IB 交換器. IB 交換器主要由廠商 mellanox 運營 (Nvidia 於 2020 將其收購). 此外, Spectrum 平台的交換器主要基於乙太網, 旗下產品不斷升級, 2022 年發布的 Spectrum-4 是 400G 交換器產品.

交換器產業上游主要包括交換晶片, CPU/PHY 晶片以及其他電子元器件提供商; 產業中游主要包括各類交換器廠商, 集中度較高, 台灣以代工市場主; 產業鏈下游包括電信運營商, 互聯網公司以及第三方 IDC 等數據中心建設運營方, 以及需要數據互聯的各類企業.

23Q1 乙太網交換機市場規模年增 31.5%. 在超大規模企業和雲提供商建設數據中心網絡容量的推動下, 高速乙太網交換器市場繼續保持較快增長. 從產品分類看 200/400GbE 交換器市場收入年增 141.3%; 100GbE 收入年增 18.2%; 25/50GbE 收入年增 21.1%.

思科一家獨大, Arista 成長迅速. 據 theNextPlatform 測算, 2023Q1 思科占據 46%的市場份額, 約 46.1 億美元, 年增 33.7%. Arista 憑借在數據中心的出色表現, 2023Q1 收入 11.5 億美元, 年增 61.6%. 盈利能力方面, 思科和 Arista 毛利率均接近 60%.

美國 Arista 是 "超大規模企業和大型企業高速網絡的市場領導者", 未來幾年將受益於各雲端巨擘不斷重金投資 AI 的舉措,  該公司將近一半營收來自微軟和 Meta. 對應的為台灣高速交換器代工龍頭 "智邦" , 其交換器營收占比接近 6 成, 其次為 SmartNIC.