本文来自《交换机专题：数字经济基础核心网元，受益AI加速发展》，详细介绍了交换机行业的5大技术趋势。

交换机是新一代基础设施的重要网络设备。它们负责网络中的数据聚合和转发。主要应用于数据中心、园区、工业等领域。行业受益于政府和企业加速数字产业化转型，各大互联网企业加大对智能计算的投入。运营商增加算力资本支出。根据我们的预测，在大AI模型下，A100和H100驱动的交换机增量弹性分别为19%和10%。

2022年，我国商用交换机市场规模将超过510亿元，领先厂商为华为、H3C、锐捷网络。 IDC数据显示，2022年全球交换机市场规模将突破3000亿元；我国市场规模将突破510亿元。

从竞争角度来看，2022年我国市场份额排名前三位的交换机厂商分别是华为（36%）、新华三（32%）、锐捷网络（15%）。新H3C和华为在数据中心、企业网、运营商市场具有巨大优势，在高端产品方面具有较强的核心竞争力；锐捷网络在中小企业客户方面优势明显，近年来大力开拓运营商和中小企业市场。 ，是较早部署白盒交换机的企业。

在AI的催化下，的AI解决方案将在短期内带动IB交换机的需求，长期来看IB和以太网交换机解决方案将共存。作为AI领域的主流厂商，（其子公司是领先的IB交换机厂商）主推的IB交换机有望带动IB需求。同时，也推出了以太网交换机解决方案，思科、博通等近期也发布了高速以太网解决方案来应对。 AI需求成为IB的另一个网络解决方案。中国厂商华为、H3C近期发布了支持800G的新型数据中心交换机，以满足AI智能计算的发展需求。

一、开关行业概况

交换机作为各类网络终端互联的关键设备，下游应用场景广泛。根据应用场景不同，可分为：

➢ 园区企业交换机作为连接个人、家庭和社会关系的纽带，跨越教育、医疗、金融等行业，对核心设备的超宽带和集成能力提出了更高的要求。

➢ 数据中心交换机主要用于支持数据中心网络组网，支持丰富的数据中心功能。

➢ 工业交换机为工业应用需求提供联网设备，要求具有较强的耐高低温能力、更强的抗干扰能力、更高的可靠性、稳定性和安全性等。广泛应用于工业控制、制造、能源电力、和智力。交通运输等领域。

2022年我国交换机市场规模将达到510亿元，其中数据中心交换机占比48%，非数据中心交换机占比52%。

2、开关行业技术趋势

技术趋势一：无损数据中心解决方案驱动高速交换机发展

RDMA()技术是为了解决网络传输中服务器端数据处理延迟而开发的技术。传统的TCP/IP协议栈处理延迟较长，服务器CPU负载较高。 RDMA可以直接将用户应用数据传输到服务器存储区域，解决延迟问题。目前广泛应用的有RDMA网络（数据中心网络架构核心技术）和RoCE（RDMA over）。

华为、新华三、锐捷网络等领先厂商均发布了基于RDMA技术的无损数据中心解决方案。新H3C发布智能无损数据中心解决方案，基于云边AI协同架构，利用AI智能学习，构建针对不同业务场景的智能无损控制模型。它可以提供大带宽、低延迟、零丢包的精准转发和确定性。网络经验。

华为AI基于开放以太网。通过独特的AI芯片和算法，以太网满足低成本、零丢包、低时延的要求。核心交换机内嵌AI芯片，提供前所未有的算力。

不断迭代IB交换机和技术以支持更高的网络传输速率。 H100 GPU采用第四代技术。每个通道都有带宽，比 PCIe Gen5 通道的带宽高 3 倍。 H100 GPU采用支持速率400G 同步更新系列（支持以太网协议）的交换机，支持水平扩展。人工智能服务。随着这一消息的发布，首席执行官还发布了-X（一款新型以太网交换机），这是全球首款专为AI网络打造的51Tb/秒以太网交换机。

华为持续迭代系列数据中心交换机，帮助客户加速智能化转型。华为于今年4月发布了首款数据中心核心交换机-X系列。 -X系列实现超融合承载，总运营成本降低36%；超加速网络，全场景应用性能提升20%；超强性能，实现未来十年平滑升级。

6月9日，新华三在领航者大会上推出了一款新品，它是智能计算网络的“利器”——全球首款51.2T 800G硅光子数据中心交换机。在AIGC时代大规模集群计算的背景下，需要数万台服务器之间的海量数据交换和数亿次并行计算。如何最大限度地降低延迟和能耗，满足神经网络的高速思维需求，考验着网络链路的能力。和智慧。 H3C新一代800G CPO硅光子数据中心交换机采用无阻塞网络架构：

Ø 首先，具有“高吞吐”性能，可满足单个AIGC集群个GPU的容量，是400G交换机的8倍。过去训练一个大型模型需要 800 个开关，但现在只需要 100 个。

Ø 其次，单端口传输时延再降低20%，AIGC集群中GPU的数据交互能力提升25%。

➢ 三是将数据信号从传统的PCB互连移至全光互连，大大降低了功耗。单个集群可降低30%的TCO支出。

技术趋势二：白盒技术促进行业充分竞争和健康发展

白盒交换机采用开放的设备架构和软硬件解耦的思想，提高了设备​​的可编程性和灵活性，可以有效支持未来的新业务。该网络是可定制的、高性能的和可编程的。

对过程性和确定性的需求在网络战略的制定中发挥着重要作用。

➢ 健康发展：白盒交换机近三十年来发展迅速。 1994年，1.0版本正式发布，2年后正式更新2.0版本，提供网络协议/功能控制的开源框架； 2010年，NEC和HP推出基于OVS的开放软件交换机（）； 2015年 2016年OCP成功推出首款白盒交换机； 2016年以来，白盒设备、软件操作系统、网络自动化等技术蓬勃发展。

➢ 架构：白盒交换机分为硬件和软件两部分。硬件一般包括交换芯片、CPU芯片、网卡、存储及外围硬件设备等；软件主要指网络操作系统（NOS）及其承载的网络应用程序。 NOS的安装一般是通过基础软件平台的引导完成的。芯片接口层将交换芯片的硬件功能封装成统一的接口，实现上层应用与底层硬件的解耦。具体来说，上层应用通过调用芯片接口定制底层转发逻辑，提供网络的可编程功能。

优点：

✓交换机白盒得到了上下游企业的一致认可，可以链接白盒开源生态和产业生态的发展

✓白盒交换机采用开放设备架构和软硬件解耦思想，降低购置和开发成本。

✓白盒交换机支持硬件数据平面可编程性和软件容器化部署

在全球经济增速放缓、AIGC算力成本居高不下的背景下，白盒交换机低成本、高开放性、易操作等优势将更加凸显。传统交换机的软硬件开发均由设备厂商提供，系统完全封闭。满足新功能快速开发部署需求缓慢，采购成本居高不下。

在白盒交换架构中增加芯片接口层，将交换芯片的硬件功能封装到统一的接口中，并采用开放的设备架构和软硬件解耦的思想，降低采购和开发成本。

技术趋势三：头部开关企业积极布局大机型，从硬件向软件发展

华为于2021年4月推出华为云盘古大模型，该模型是业界首个千亿级大规模中文NLP模型，也是业界最大的CV大模型。

今年6月，H3C发布了针对行业市场的大型私域模型“百叶灵犀”。这种大型模式主要服务于垂直行业和专属区域的客户。主要特点是能够提供安全、定制、专属、成长的智能服务，满足客户行业聚焦、区域专属、数据专属、价值专属的需求。

技术趋势四：液冷交换机助力数据中心实现低能耗

数据中心能耗中，冷却系统的能耗平均高达33%，因为传统数据中心采用的风冷冷却系统采用比热容很低的空气作为冷却介质。

目前的液冷技术主要分为单相液冷和两相液冷。单相液体冷却不太复杂且更容易实施。单相液冷分为冷板液冷和浸没式液冷。浸没式液体冷却方案较为复杂。比那更好。

锐捷采用冷板液冷散热器将MAC芯片和周边光模块整体覆盖，通过板内流道的冷却液流动带走热量。

技术趋势五：CPO技术降低高速电损耗，或将成为高速交换机核心技术

共封装光学器件（Co-，缩写为CPO）是一种新型光学封装技术，旨在将光器件直接封装在芯片内部，通过更短的光路和更紧密的光耦合实现更高效的光通信。 ，同时还降低了光学连接和对准的复杂性，从而实现更高密度的光电集成和更高性能的光通信系统。

全球许多不同背景的大型厂商已经开始在这一领域布局研发。目前，AWS、微软、思科、博通、等都在部署CPO技术和产品。例如，设备商思科、华为未来将推出51.2T/s的CPO交换机；博通发布了基于光电共封装技术的下一代交换机ASIC芯片的开发路线图。国内厂商锐捷网络正式推出首款应用CPO技术、兼容液冷模式的技术中心交换机。

技术趋势六：TSN成为工业IT网络与OT网络之间的重要桥梁

TSN是解决大带宽问题的新技术。同时，TSN+OPC UA将解决协议碎片问题，有望加速应用：

➢ TSN 可以为网络连接提供准确的时间同步和时间关键的数据保证。作为下一代工业以太网技术，保证了不同厂商设备之间的网络级兼容性。在网络系统层面，TSN通过标准配置分发到设备的网络调度接口，支持确定性通信。消息的定时发布确保可以确定地预测和管理网络中的延迟。

➢ TSN 与 OPC UA 的集成有助于解决工业通信协议碎片化的问题。 TSN技术提供了一套基于以太网的数据链路层协议标准，解决了网络通信中数据传输和采集的可靠性和确定性问题； OPC UA提供了一套通用的数据解析机制来解决系统交互问题。操作复杂性问题。因此，TSN可以在同一通信设施上共享实时以太网现场总线和OPC UA，有助于解决工业通信协议碎片化的问题。

技术趋势七：以太网芯片以国际厂商为主，国产产品逐步完善。

以太网物理层芯片竞争格局高度集中，国产自主化逐步完善，提升空间巨大。据中国汽车技术研究中心有限公司统计，在全球以太网物理芯片市场竞争中，博通、电子、瑞昱、德州仪器、高通和稳居前列，以太网物理芯片前五名层芯片供应商的市场份额高达91%。在中国市场，以太网物理层芯片市场基本由海外国际巨头主导。

➢ 宇泰微，国内物理层典型企业：成立于2017年，是一家拥有关键技术研究能力和完全自主知识产权的以太网物理层芯片供应商。公司目前产品主要为100M、单口、多口以太网物理层芯片，可满足信息通信、汽车电子、消费电子、监控设备、工业控制等领域的需求。未来，公司一方面将推出更高速的物理层芯片产品，其中2.5G物理层产品已量产流片，汽车千兆以太网物理层芯片已设计并上市。录制出来。另一方面，在物理层芯片产品的基础上，公司逐步向上层网络处理产品拓展，布局以太网交换芯片、网卡芯片、车载网关等产品线。

➢ 盛科通信，国内交换层典型企业：公司主营业务为以太网交换芯片及配套产品的研发、设计和销售。公司现已形成丰富的以太网交换芯片产品序列，覆盖从接入层到核心层以太网交换产品，如：公司MX系列交换容量达到2.，支持400G端端口速率，支持5G承载特性和数据中心功能；该系列芯片交换容量达到1.，支持100G端口速率，支持可视化和无损网络特性；该公司正在开发的系列面向超大规模数据中心，支持最大800G端口速率，并配备增强型安全互连、增强可视化和可编程性等高级功能。

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