AI浪潮推高交換芯片需求

來源：人民郵電報 時間：2024-04-25 15:26:51 作者：

　　當(dāng)前，半導(dǎo)體市場對生成式人工智能的關(guān)注大多集中于計算芯片，但在數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施加快建設(shè)的推動下，一顆以太網(wǎng)交換芯片的價格暴漲正引發(fā)關(guān)注：2024年第一季度以來，博通Tomahawk4系列的多款交換芯片價格異常走高，在其官網(wǎng)和其他交易平臺上大多顯示無庫存，且交貨期高達(dá)50周，其中BCM56990B0KFLGG市場報價已達(dá)4100美元左右，成為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)芯片市場的“黑馬”。交換芯片價格暴漲、供應(yīng)短缺背后，透露出怎樣的信號？以太網(wǎng)交換芯片是否真的成為半導(dǎo)體市場在AI浪潮下的又一受益者？

　　長期備貨量少，難以應(yīng)付市場需求激增

　　網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是一個擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的裝置，能為子網(wǎng)絡(luò)提供更多的連接端口，以便連接更多的計算機(jī)。交換芯片是網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的核心部件，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)功能。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包到達(dá)交換機(jī)時，交換芯片會讀取數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址，并迅速將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的端口。以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換，特別是在大型網(wǎng)絡(luò)中，依賴于高效的交換芯片來確保數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳輸。可以說，交換芯片的性能直接決定了交換機(jī)的性能，并直接影響以太網(wǎng)的傳輸效率和響應(yīng)速度。高性能的交換芯片可以處理更多的數(shù)據(jù)交換請求，從而確保網(wǎng)絡(luò)的高吞吐量和低延遲。例如，在數(shù)據(jù)中心或云計算平臺中，高性能的以太網(wǎng)交換芯片是支持大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和處理的關(guān)鍵。

　　長期以來，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)更新?lián)Q代速度相對較慢，交換芯片市場規(guī)模相較于計算芯片、存儲芯片等其他類型半導(dǎo)體產(chǎn)品來說，在整個半導(dǎo)體市場中的占比較低，未曾受到市場的廣泛關(guān)注。

　　而在當(dāng)前，全球以太網(wǎng)交換芯片市場正在經(jīng)歷前所未有的變革。在AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)的推動下，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和傳輸方式已經(jīng)無法滿足日益增長的數(shù)據(jù)需求。特別是在云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的推動下，數(shù)據(jù)中心正在向大規(guī)模、高密度的方向發(fā)展。在這樣的背景下，要求交換芯片不僅要有更高的性能，還需要有更強(qiáng)的可擴(kuò)展性和靈活性。因此，交換芯片的設(shè)計和制造難度也在不斷增加。

　　低性能交換機(jī)芯片已經(jīng)無法滿足用于大模型訓(xùn)練等對數(shù)據(jù)傳輸效率有著更高要求的場景需求，這才在短期內(nèi)推高了博通高端交換芯片的市場需求。這也是BCM56/58系列芯片價格在短期內(nèi)暴漲的原因。

　　據(jù)悉，BCM56990能夠在單個芯片上提供高達(dá)25.6Tb/s的高帶寬，無縫網(wǎng)絡(luò)連接，可應(yīng)用于超大規(guī)模云網(wǎng)絡(luò)，存儲網(wǎng)絡(luò)及HPC（高性能計算）等場景。

　　交換芯片的價格變動趨勢受到多種因素的影響，包括市場需求、供應(yīng)鏈狀況，以及全球半導(dǎo)體市場的整體環(huán)境等。芯謀研究企業(yè)服務(wù)部總監(jiān)王笑龍在接受《中國電子報》記者采訪時表示，博通的交換機(jī)芯片，由于單價高、用量低，一般采用訂貨、生產(chǎn)的方式，產(chǎn)品余量少，這才導(dǎo)致了在市場需求量突然增加的情況下，由于產(chǎn)品本身供給量有限而出現(xiàn)價格猛漲的情況。

　　數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴(kuò)張是主要增長動能

　　網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和交換機(jī)芯片的需求量、增長預(yù)期與數(shù)據(jù)中心數(shù)量及單個數(shù)據(jù)中心內(nèi)建設(shè)的計算節(jié)點數(shù)量強(qiáng)相關(guān)。

　　超聚變數(shù)字技術(shù)有限公司算力基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域CTO丁煜表示，2018—2023年，大模型訓(xùn)練算力需求每年以10倍的速度激增，而GPU算力每年以1倍的速度增長，算力需求與供給之間存在巨大的矛盾還沒有得到解決，還需要大規(guī)模的集群計算。

　　由此判斷，未來幾年，大規(guī)模計算集群仍將持續(xù)建設(shè)，數(shù)據(jù)中心之間及其內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸量不斷增長，需要更高帶寬的交換芯片來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，進(jìn)而給網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及交換機(jī)芯片帶來增長空間。

　　目前，國際交換機(jī)芯片整體市場主要由幾家巨頭主導(dǎo)，如博通、思科和美滿等。這些公司憑借強(qiáng)大的技術(shù)實力和豐富的產(chǎn)品線，占據(jù)了市場的較大份額。特別是在超大規(guī)模的云數(shù)據(jù)中心和HPC集群領(lǐng)域，他們的產(chǎn)品具有顯著的優(yōu)勢。最近在交換芯片市場表現(xiàn)最好的BCM56990B0KFLGG便是博通公司旗下高速率交換芯片的代表。

　　長期以來，博通的Tomahawk4芯片一直被看成400Gbps光模塊起量的標(biāo)志，并做到約兩年就將帶寬增加一倍，一直在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)芯片市場保持領(lǐng)先。其在2022年8月推出的Tomahawk5系列網(wǎng)絡(luò)芯片，已將帶寬提升到51.2T，可支撐64個800G的端口或128個400G端口，數(shù)據(jù)交換性能是Tomahawk4的兩倍。

　　而隨著大模型訓(xùn)練帶來的數(shù)據(jù)交換量增長，網(wǎng)絡(luò)交換芯片將向著更高端口速率和轉(zhuǎn)發(fā)速度的方向演進(jìn)。

　　本土企業(yè)增量空間大

　　交換芯片主要分為兩大類：自研型和商用型。自研芯片由制造商自行設(shè)計并專用于其交換機(jī)產(chǎn)品，構(gòu)成了公司數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的核心基礎(chǔ)，通常不對外銷售，主要的生產(chǎn)廠商包括華為、思科和中興等。而商業(yè)銷售型芯片則是由芯片制造商生產(chǎn)后，直接面向市場銷售給其他廠商，其中包括國際龍頭企業(yè)博通、美滿以及國內(nèi)的盛科通信。

　　記者了解到，目前國內(nèi)交換芯片品類最高的交換容量與國際品牌相比仍有2~3代差距，但隨著國內(nèi)廠商的技術(shù)進(jìn)步和自主創(chuàng)新能力的提升，國內(nèi)企業(yè)如盛科通信等，已經(jīng)在交換芯片領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，推出了具有競爭力的產(chǎn)品。例如其TsingMa.MX（交換容量2.4Tbps，支持400G端口速率）、GoldenGate（交換容量1.2Tbps，支持100G端口速率）等系列已導(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)。根據(jù)盛科通信招股書顯示，其計劃推出的Arctic系列目前正處于研發(fā)的后端設(shè)計階段，交換容量最高達(dá)到25.6Tbps，支持最大端口速率800G，面向超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，有望對標(biāo)行業(yè)一線龍頭?！拔覀冋J(rèn)為，隨著國產(chǎn)交換芯片設(shè)計商技術(shù)不斷迭代升級，國產(chǎn)芯片有望進(jìn)一步導(dǎo)入中端交換產(chǎn)品，并逐步向中高端市場滲透?！敝薪鸸狙芯坎勘硎?。

　　隨著市場對高速網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求不斷增長，交換芯片的速率也在同步提升。根據(jù)市場分析機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，到2024年，全球和中國市場中速率低于100M的交換機(jī)端口將逐漸被淘汰，千兆端口將繼續(xù)占據(jù)市場的主導(dǎo)地位。Dell'OroGroup數(shù)據(jù)預(yù)測，2020—2025年期間，數(shù)據(jù)中心交換機(jī)市場的年復(fù)合增長率為9%。

　　商湯科技大裝置事業(yè)群解決方案總監(jiān)代繼在接受《中國電子報》記者采訪時表示，在搭建大模型時代的AI基礎(chǔ)設(shè)施時，會采用國產(chǎn)交換機(jī)?！拔覀儾粌H要看芯片，還要看交換機(jī)產(chǎn)品本身，華為自研交換芯片會搭載自己的交換機(jī)做研發(fā)，我們在應(yīng)用過程中會注重交換機(jī)的整體性能和軟件能力?！?/p>

　　隨著云計算服務(wù)的不斷擴(kuò)展和各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐的加快，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模正迅速擴(kuò)大，對可擴(kuò)展的高性能網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求日益增長。因此，為滿足邊緣計算應(yīng)用而設(shè)計的以太網(wǎng)交換機(jī)芯片變得尤為關(guān)鍵，灼識咨詢的預(yù)測指出，到2025年，中國商用以太網(wǎng)交換芯片市場中，100G及以上帶寬的高速交換芯片市場需求和規(guī)模預(yù)計大幅增長，市場規(guī)模占比有望達(dá)到44%。

　　芯謀市場分析師顧文軍在接受中國電子報記者采訪時表示：“中國交換芯片的未來市場空間較大，關(guān)鍵在于我們自己的產(chǎn)品都不夠強(qiáng)?！?/p>

　　公開數(shù)據(jù)顯示，2020年全球以太網(wǎng)交換芯片市場規(guī)模為368億元，2025年全球以太網(wǎng)交換芯片市場規(guī)模預(yù)計達(dá)到434億元，2020—2025年年復(fù)合增長率為3.4%。灼識咨詢數(shù)據(jù)預(yù)測，中國交換芯片市場預(yù)計2025年達(dá)到225億元，年復(fù)合增長率約13%。能夠看出，中國交換芯片市場規(guī)模增長率明顯高于全球。