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作者：Silvia
前段時(shí)間，華強(qiáng)北一筆“1700萬(wàn)芯片訂單”轟動(dòng)一時(shí)，引來(lái)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(jià)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(wàn)訂單芯片逐漸浮出水面，網(wǎng)傳是來(lái)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(jià)難買的交換芯片
需求暴增
1700萬(wàn)芯片訂單在華強(qiáng)北賺足話題，無(wú)獨(dú)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(jī)芯片，報(bào)價(jià)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(gè)機(jī)會(huì)，開始盯上這顆網(wǎng)紅料，背后包括BCM56/58 系列的相關(guān)型號(hào)。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(wàn)訂單據(jù)傳就是來(lái)自BCM56990系列，正因如此，有人質(zhì)疑1700萬(wàn)訂單接了，但沒(méi)有現(xiàn)貨，沒(méi)有利潤(rùn)怎么辦。無(wú)論如何，接到這筆大單的分銷商主營(yíng)的就是博通等品牌業(yè)務(wù)，據(jù)說(shuō)需求來(lái)自海外客戶，相當(dāng)于在自己的池子里抓住了機(jī)會(huì)。
和往年缺芯時(shí)候不同，高端的以太網(wǎng)交換機(jī)芯片，在今年徹底火了，我們之前寫過(guò)，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(jìng)賽而走熱。伴隨著市場(chǎng)上BCM56990的火熱，BCM88790?等系列的交換機(jī)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(jiān)挺，難替代，同時(shí)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(dá)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(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力。
博通面向的以太網(wǎng)為開放式設(shè)計(jì)、成本較低，且客戶傾向于從英偉達(dá)獨(dú)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(shì)，博通2022財(cái)年其已有超2億美元的以太網(wǎng)交換機(jī)被應(yīng)用在AI領(lǐng)域，2023財(cái)年將增長(zhǎng)至8億美元，而2024財(cái)年則進(jìn)一步翻倍，達(dá)到16億-20億美元。加上交換機(jī)芯片的客戶粘性強(qiáng)，客戶認(rèn)證壁壘高，一旦用上不輕易替代。
以太網(wǎng)交換機(jī)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(jià)，一種也可以貴如黃金，高端以太網(wǎng)交換機(jī)芯片單價(jià)平均在千元以上，超高端的可以到上萬(wàn)元。
正如博通Tomahawk系列的 BCM56960（2014年推出，3.2Tbps，400G）目前單價(jià)折合人民幣上萬(wàn)元。國(guó)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(jià)達(dá)到2250元左右。
以太網(wǎng)交換芯片下游應(yīng)用場(chǎng)景分為企業(yè)網(wǎng)用以太網(wǎng)交換設(shè)備、運(yùn)營(yíng)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(jī)芯片在交換機(jī)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(lái)說(shuō)，交換芯片支持的帶寬越高，應(yīng)用場(chǎng)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(wàn)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(chǎng)中，要用到高端芯片的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用在增長(zhǎng)上是頭號(hào)選手，為交換機(jī)貢獻(xiàn)了主要增長(zhǎng)動(dòng)能，因此高端交換芯片受益巨大。
Dell’ Oro預(yù)計(jì)到2025年數(shù)據(jù)中心交換機(jī)市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)200億美元，其中，根據(jù)Lightcounting預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)中心用高端交換芯片的市場(chǎng)規(guī)模則有望從2021年的2.7億美元增長(zhǎng)至2025年的7.4億美元，2021-2025年CAGR高達(dá)28.7%。這一切得益于人工智能、數(shù)字化趨勢(shì)，數(shù)據(jù)中心發(fā)展勢(shì)頭較為強(qiáng)勁。
02交換芯片國(guó)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(dá)70%，而在我國(guó)商用以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)，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(jì)市場(chǎng)份額達(dá)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(chǎng)等高速以太網(wǎng)產(chǎn)品主要應(yīng)用市場(chǎng)占據(jù)較高份額，美滿的產(chǎn)品相對(duì)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(jī)，不單獨(dú)對(duì)外銷售。
伴隨著博通以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)的火熱，最近，國(guó)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(chǎng)，盛科通信的市占率為1.60%（2020年），排名第四。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的商用市場(chǎng)，主打中高端交換機(jī)芯片的盛科通信在大陸廠商中排名第一，因此有了國(guó)產(chǎn)“小博通”的稱號(hào)。
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(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能路由交換機(jī)及其核心芯片公司，在中國(guó)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(guó)商用以太網(wǎng)交換芯片市場(chǎng)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(yíng)業(yè)務(wù)以太網(wǎng)交換芯片占2022年總營(yíng)收的64%，近幾年此業(yè)務(wù)在公司總營(yíng)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(yùn)營(yíng)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(qiáng)優(yōu)勢(shì)；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(guó)內(nèi)主流網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商并實(shí)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(guó)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(dá)800G，預(yù)計(jì)在2024-2025年推出，尚在試生產(chǎn)階段。
自2005年成立以來(lái)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(yíng)業(yè)收入比例分別為41.97%、39.61%、34.39%。2023年這個(gè)占比達(dá)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(yíng)業(yè)收入近幾年持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景廣闊，2020年至2022年，盛科通信的營(yíng)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(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入10.37億元，較上年同期增長(zhǎng) 35.17%。雖然全年?duì)I業(yè)收入大幅增長(zhǎng)，但受到研發(fā)投入較大且毛利率波動(dòng)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(rùn)為-1,953.08 萬(wàn)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(jì)到制造需要大量的人力和流片費(fèi)用投入。長(zhǎng)達(dá)8-10年的市場(chǎng)應(yīng)用周期，以及與其他廠商器件計(jì)算、存儲(chǔ)互聯(lián)互通要求，都對(duì)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(shí)體清單，交換芯片自主可控需求變得愈發(fā)凸顯，其在國(guó)內(nèi)僅為個(gè)位數(shù)的市占率，意味著產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一，盛科通信此前回應(yīng)，雙方不存在直接競(jìng)爭(zhēng)。
除了盛科通信，其他國(guó)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(dá)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(zhǎng)? 機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存
全球交換機(jī)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，帶動(dòng)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模提升，中國(guó)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)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(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到434億元，2020-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為 3.4%。灼識(shí)咨詢數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，中國(guó)交換芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)2025年將達(dá)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(jī)，而作為交換機(jī)的大腦——交換機(jī)芯片，大約每?jī)赡陰挿环?，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(zhǎng)，隨著數(shù)據(jù)中心需求激增，打響了芯片性能競(jìng)賽。
一顆交換芯片的投片費(fèi)用動(dòng)輒幾千萬(wàn)，其成本與交換容量成正比。這里涉及一個(gè)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(jī)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(qiáng)，設(shè)計(jì)成本越高。單端口速率，指每個(gè)端口每秒傳輸?shù)淖畲骲it數(shù)，數(shù)字越高性能越強(qiáng)。高速數(shù)據(jù)中心通常要求交換機(jī)可支持128個(gè)200G或者64個(gè)400G端口。
目前數(shù)據(jù)中心 400G 速率已成趨勢(shì)，服務(wù)器速率從10G 增加到 100G，交換機(jī)速率相應(yīng)增加為 400G（4 x 100G）以便支持端口解聚。
未來(lái)交換芯片的速率不斷提升，根據(jù)Arista 23年Q2業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)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(chǎng)規(guī)模將超過(guò)100G/400G速率交換芯片成為數(shù)據(jù)中心主流產(chǎn)品。預(yù)計(jì)到2025年數(shù)據(jù)中心、企業(yè)網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商和工業(yè)用途的占比將分別達(dá)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(dá)。
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(gè)可量產(chǎn)的 51.2Tbps 帶寬的交換芯片，Tomahawk 5 可支撐 64 個(gè) 800 G 的端口或 128 個(gè) 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(dá)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(jī)芯片產(chǎn)品實(shí)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(dá)針對(duì)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(guò)量產(chǎn)對(duì)外出售。2022年英偉達(dá)發(fā)布了Spectrum 4，是全球首個(gè) 400Gbps 端到端網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，單芯片交換吞吐量達(dá)到了51.2Tbps，比上一代產(chǎn)品高出 4 倍，能夠?yàn)橐?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(qiáng)大的安全性，采用4nm制程。針對(duì)InfiniBand組網(wǎng)，英偉達(dá)稱2024年Quantum將會(huì)升級(jí)到800G。
為了完成自家完整生態(tài)，2019-2020年，英偉達(dá)通過(guò)接連收購(gòu) Mellanox 和 Cumulus Networks，在全球以太網(wǎng)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了三強(qiáng)聯(lián)姻。然而目前傳出OpenAI傾向于使用Ethernet取代英偉達(dá)的InfiniBand，欲擺脫對(duì)英偉達(dá)的依賴。
總之交換容量升級(jí)和高端化趨勢(shì)，讓交換機(jī)芯片市場(chǎng)爭(zhēng)奪賽勢(shì)必是一場(chǎng)燒錢大戰(zhàn)。
市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)與巨頭們的技術(shù)升級(jí)對(duì)我國(guó)發(fā)展交換機(jī)芯片既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。交換芯片成本占交換機(jī)總成本的40%以上，我國(guó)交換芯片仍依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化率低。龍頭博通在技術(shù)、市場(chǎng)方面擁有多年積累，客戶粘性強(qiáng)，我國(guó)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(xiǎn)，需要長(zhǎng)期發(fā)展積累。國(guó)內(nèi)玩家只有做好長(zhǎng)期發(fā)展的準(zhǔn)備，逐步積累經(jīng)驗(yàn)和實(shí)力，才能在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟。
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