AI行业跟踪报告之二十：交换机：数字经济底座，AI驱动成长

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2023年8月9日 行业研究 交换机：数字经济底座，AI驱动成长 ——AI行业跟踪报告之二十 电子行业 买入（维持） 作者 分析师：刘凯 执业证书编号：S0930517100002 021-52523849 kailiu@ebscn.com 行业与沪深300指数对比图 -25%-16%-7%1%10%03/2206/2209/2212/22电子行业沪深300 资料来源：Wind 一、交换机：提供高效的数据转发和优质的连接服务 交换机(Switch)意为“开关”，是一种用于电（光）信号转发的网络设备，相当于一台特殊的计算机，由硬件和软件组成。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，是搭建网络的核心设备之一，主要功能为扩大网络覆盖范围，能为子网络提供更多的连接端口，以便连接更多的服务器、计算机、移动终端及物联网终端。最常见的交换机是以太网交换机，其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。 图表1：不同类型的交换机 资料来源：H3C官网，光大证券研究所 按照终端应用场景，交换机可分为数据中心交换机和非数据中心交换机。（1）数据中心交换机主要用于连接服务器或IP存储，主流架构为万兆接入+40G/100G骨干；（2）非数据中心交换机主要应用于企业和分支机构园区网络，企业级交换机主要用于连接器无线AP、IP摄像头及电脑等设备，主流架构为万兆骨干、千兆到桌面。 其中，数据中心为交换机最大终端应用，占比达50%。AI应用需要处理大量的数据，且对数据传输速度有较高的要求，需要更多的和更高速度的交换机支持数据的实时传输。此外，AI应用的部署需要对网络架构进行优化，以提高系统的性能和可拓展性，这需要引入更多的交换机来支持新的网络架构。 以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网是采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 电子行业 图表2：2021年我国交换机下游终端应用占比情况 图表3：全球数据中心市场规模 50%30%20%数据中心电信运营企业校园 465.5513.3566.6618.7679.3746.510.3%10.4%9.2%9.8%9.9%8%9%9%9%9%9%10%10%10%10%10%11%0100200300400500600700800201720182019202020212022E全球市场收入（亿美元）yoy（%） 资料来源：华经产业研究院、光大证券研究所 资料来源：中国信通院、光大证券研究所 InfiniBand意为无限带宽，是一种高性能计算网络通信标准，具有高吞吐量、低延迟和高系统可扩展性。1999年，随着CPU性能的飞速发展，现有的有缺陷的I/O系统已经成为制约服务器性能的瓶颈。在这种情况下，InfiniBand应运而生，现已成为HPC、企业数据中心和云计算环境中主流的高性能计算机（HPC）互连技术之一。InfiniBand交换机将高速光纤交换机与InfiniBand技术相结合，实现IB组网中节点到节点的通信。市场格局方面，Mellanox和Intel是IB交换机市场的主要玩家，Mellonax市占率超过70%。 图表4：Ethernet与Infiniband的网络特性对比 性能参数 Ethernet Infiniband 网络带宽 从千兆起步，目前已经发布了100G,200G,400G的以太网接口，传输速率的跨度非常大。800G也将面世。 目前市场主流的InfiniBand产品为Melanox生产的HDR,可以为网络提供端到端高达200Gbps的带宽，NDR将达到400Gbps 通信时延 基于Ethernet上的TCPUDP应用的收发时延会在10us左右，与IB相差十几倍的延时。 超低延迟(端到端测量延迟为1us)。可实现40Gb/s的吞吐量。 可靠设计 Ethernet构造的网络没有基于调度的流控机制，导致报文在发出的时候是不能保证对端是否会出现拥塞的，通常需要增加缓冲来提高性能，存在丢包风险。 从协议层保证了无损传输，报文在网络上的收发是基于端到端的流控来实现的。InfiniBand通过在每个结构跳跃处执行循环几余校验(CRC)并在整个结构中端到端确保数据正确传输，从而实现最高级别的数据完整性。 组网设计 需要IP配合ARP协议来自动生成MAC表项，需要网络内的每个三层设备来定时发送报文保证表项的实时更新。 无三层组网，Infiniband的二层组网没有泛洪的问题，也省去了Vlan和环网破环的操作，可以轻松部署一个规模几万台服务器的超大二层 网络。 定位 应用最广泛，是最成熟的网络互联技术，也是整个互联网络大厦的基石，兼容性非常好，可实现不同的系统之间的互连互通。 领域很专，作为高带宽，低时延，高可靠的网络互联技术，在HPCQ集群领域广泛应用，同时，也是GPU服务器首选的网络互联技术。 资料来源：CSDN、光大证券研究所 二、数字经济赋能行业快速增长，寡头垄断竞争格局稳固 云计算业务和云流量快速增长，交换机在数据中心市场迎来巨大发展空间。随着数据流量增长，高带宽业务开展和部署对网络设备要求增多，交换机由集线器（一层交换机）升级为第四代多业务产品，数据中心场景由于东西向流量占据主流叶脊网络架构取代传统三层网络架构，AI大模型训练南北向流量增加，或驱动向“Fat-Tree”架构转变，增加交换机使用数量。 从市场规模来看，根据亿渡数据和华经产业研究院统计数据，2021年全球交换机市场规模307亿美元，预计2026年市场规模达到426亿美元，21-26年CAGR为6.77%。2021年中国交换机行业市场规模为501亿元，同比增长17.33%，预计2025年市场规模达到915亿元，CAGR为16.25%，增速高于全球增速。 中庚基金 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 电子行业 图表5：17-26年全球以太网交换机行业市场规模 图表6：18-25年中国交换机行业市场规模 257281288278307338365387406426-6%-4%-2%0%2%4%6%8%10%12%14%050100150200250300350400450市场规模（亿美元）yoy（%） 3673804275015916857969150%2%4%6%8%10%12%14%16%18%20%0100200300400500600700800900100020182019202020212022E2023E2024E2025E市场规模（亿元）yoy（%） 资料来源：亿渡数据、光大证券研究所 资料来源：华经产业研究院、光大证券研究所 从市场竞争格局来看，行业集中度较高。全球市场方面，思科、华为、Arista等少数几家企业占据着绝大部分的市场份额，呈现寡头竞争的市场格局，2022年CR3占比合计超过60%。国内市场方面，2022年华为占据40%市场份额，其次为新华三36.2%市场占比，再次为锐捷网络（12.2%），CR3占比合计超过85%。 图表7：2022年全球交换机行业市场份额 图表8：2020-2022年9月中国交换机行业市场格局 41.1%10.0%9.6%5.4%5.1%3.1%2.4%23.3%思科华为Arista新华三HPEJuniper锐捷其他 38.54%36.54%35.59%34.01%34.14%34.33%1.92%1.56%1.62%11.69%13.96%14.69%13.84%13.81%13.77%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%202020212022 1-9M华为新华三中兴锐捷网络其他 资料来源：乐晴智库、光大证券研究所 资料来源：IDC、立鼎产业研究网、光大证券研究所 电子制造服务商与品牌商的主要合作模式为ODM(JDM)和OEM。其中ODM合作模式对制造服务商的综合实力要求高，业务合作关系及相互依存关系也更加紧密。2021年我国交换机品牌商占比68.7%，制造商(代工厂)占比31.3%。 图表9：2021年中国交换机制造商经营模式占比 68.7%31.3%品牌商制造商 资料来源：中商产业研究院、光大证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 电子行业 英伟达于20年4月完成对交换机公司Mellanox的收购，将高性能网络技术与自身高性能计算技术相结合，通过Mellanox的IB交换机实现计算节点间的互联，最大化GPU核心的计算资源利用效率。NVIDIA Quantumn IfiniBand交换机系列提供完整的交换机系统和网络管理产品组合，可连接各种规模的云原生超级计算。NVIDIA Quantum lnfiniBand还支持网络自愈功能、增强服务质量QOS)、拥塞控制和动态路由等特性，从而实现更高的总体应用程序吞吐量。英伟达H100卡有望拉动IB交换机出货量快速增长。 图表10：英伟达QUANTUM-2400GBPS端对端网络平台 资料来源：英伟达官网、光大证券研究所 三、交换机行业投资建议 投资建议： IDC报告数据显示，23Q1全球交换机市场高速增长，其中200G/400G高性能交换机收入同比增长141.3%；Dell'OroGroup的最新报告指出23Q1全球服务提供商路由器和交换机市场收入同比增长15%，再次回到近12年来的高点。随着云计算、大数据、物联网等技术的兴起，对高带宽交换机的需求增加；随着5G技术的商用推进，交换机也需要支持更大规模的连接和更低的延迟；随着人工智能和机器学习技术的进步，交换机也趋向于智能化和自动化。在数字化转型和人工智能趋势的推动下，交换机市场空间有望不断得到拓展。 交换机行业建议关注：共进股份、菲菱科斯。 3.1、共进股份：通信业务总体向好，外延创新业务多点开花 通信业务竞争优势明显，持续加快传感器封测、汽车电子新业务外延步伐。共进股份专注通信产品和先进移动通信设备及应用产品的制造和销售。在坪山、太仓、越南、海宁四地工厂合计拥有90条SMT生产线，具备精密和高效的贴片和组装能力，能够满足各类高端电子产品的制造需求，与国内外众多优质通信设备商建立了长期、稳定的合作关系。2022年实现营业收入109.74亿元，同比增长1.53%，净利润2.26亿元，归母净利润2.27亿元。 数字经济不断发展，公司交换机业务市场需求持续高景气增长。据IDC数据，2022年全球以太网交换机收入增速达到18.7%。其中，非数据中心以太网交换机收入增幅15.7%，数据中心以太网交换机收入同比增长22.6%。分地区看，2022年以太网交换机市场收入在亚太、美国、加拿大、拉丁美洲、西欧、中东及非洲地区均实现两位数增幅，中国市场全年增长9.2%，日本、中欧及东欧地区略有下滑。2022年公司交换机业务收入超过18亿元，较上年增幅9.40%。目前公司交换机业务主要以国内客户为主，同步覆盖海外优质客户，包括数据中 敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告 电子行业 心交换机、园区交换机等，以100GbE、400GbE为主，2022年内公司园区交换机收入增幅超过30%。预计随着数字经济的不断发展，公司数通业务市场需求将持续高景气增长。 风险提示：创新转型成果不及预期，客户订单数量不及预期。 3.2、菲菱科思：数据中心交换机产品加速布局 深耕新一代通信行业，提供交换机全方位解决方案。公司主要以ODM（含JDM）和OEM模式与网络设备品牌商进行合作，为其提供交换机、企业级路由器、wifi无线产品、5G小基站类、防火墙、VPN产品、通信设备组