通信周专题：商用交换芯片国产替代加速

商用芯片为交换芯片增长点 随着全球以太网交换机市场的扩大，自研交换芯片厂商的体量无法满足下游日益增长的需求，同时以太网交换芯片行业壁垒较高，自研厂商难以支撑芯片的高研发投入、技术的高速迭代，因此商用交换芯片的需求增速有望高于自研交换芯片。根据灼识咨询测算，全球商用以太网交换芯片市场2020-2025年CAGR为5.30%，显著高于全球自用以太网交换芯片市场同期CAGR1.20%。 数据中心为商用交换芯片主要增长推动力 受益于AI技术的变革，数据中心需求增速有望回暖，成为商用交换芯片的主要增长驱动力。2022年中国IDC需求增速下降，科智咨询预计未来几年，中国IDC市场将逐步回暖。根据灼识咨询的数据，中国商用数据中心用以太网交换芯片总体市场规模预计至2025年将达到120.40亿元，2020-2025年CAGR为18.00%，高于其他应用场景。 国产交换芯片厂商加速追赶 盛科通信在研的Arctic，交换容量最高达到25.6Tbps，支持最大端口速率800G，面向超大规模数据中心，交换容量与博通的Tomahawk4持平。根据公司招股说明书，该产品预计于2024年推出，有望实现3个产品迭代周期的飞跃，降低我国以太网交换芯片行业与国际最先进水平的差距，加速商用交换芯片国产替代。 以太网交换芯片国产替代空间广阔 国内市场来看，2020年中国商用以太网交换芯片市场中，市占率排名前三的博通、美满和瑞昱合计占据97.80%的市场份额，本土厂商盛科通信的市占率为1.60%，排名第四。 投资建议 当前国内企业在商用交换芯片市场份额占比较低，具备较大的国产替代空间。国内商用交换芯片主要厂商盛科通信预计于2024年推出交换容量为25.6T的Arctic产品，跨越3个产品迭代周期，有望加速商用交换芯片的国产替代。 建议关注：国产商用交换芯片稀缺标的：盛科通信-U、裕太微-U；下游引入国产交换机芯片的厂商：锐捷网络、紫光股份、中兴通讯。 风险提示：技术研发不及预期风险；下游需求不及预期风险；行业竞争加剧风险。 1.国产交换芯片有望进入中高端市场 1.1交换芯片是以太网交换机核心部件 以太网交换机对外提供高速网络连接端口，每个端口直接与主机或网络节点相连，能够同时连通多对端口，使每一对相互通信的主机无冲突地传输数据。 交换机产业链上游主要包括芯片、元器件、光模块、电路板、电源模块和结构件等元件；中游按照终端应用场景，可分为无管理交换机、二层管理交换机、三层管理交换机、PoE交换机、工业交换机和数据中心交换机等；下游应用于电信运营、云服务、数据中心等领域。 图表1：以太网交换机产业链 以太网交换芯片是用于交换处理大量数据及报文转发的专用芯片，为交换机内构建下游应用网络的核心平台型部件。交换芯片决定了交换机的性能，交换机主要功能是提供子网内的高性能和低延时交换，其中高性能交换的功能主要由交换芯片完成。 交换芯片在交换机中价值占比较高。交换机厂商锐捷网络2019-2021年原材料构成中，芯片的占比分别为43.81%/44.71%/51.93%，显著高于其他原材料成份。 图表2：以太网交换机图示 图表3：以太网交换机内部结构 交换容量和端口速率是衡量以太网交换芯片性能的重要指标。交换容量以太网交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量，表明以太网交换机总数据交换能力。端口速率是以太网交换芯片/以太网交换机的每个端口每秒钟传输的最大bit数量。 接纳性较弱，致芯片一经进入供应链则应用周期较长，生命周期往往长达8-10年。 1.2国产交换芯片能力不断提升 国际市场来看，根据The Next Platform的信息，国际商用交换芯片大厂博通在2014年推出Tomahawk1芯片后，交换容量每两年翻一倍。博通于2019年12月正式推出全球首款具备25.6Tbps容量的交换芯Tomahawk4。2022年8月，博通推出速率高达51.2Tbps的Tomahawk5，单芯片可支持64端口800Gbps或128端口400Gbps或256端口200Gbps的交换机。2023年3月，Tomahawk5芯片已批量出货。 图表4：博通交换芯片产品迭代历程 国内主要商用交换芯片厂商盛科通信推出的TsingMa.MX（交换容量2.4Tbps）、GoldenGate（交换容量1.2Tbps）等系列，均已导入国内主流网络设备商并实现规模量产，其中已批产性能最强的TsingMa系列产品CTC8180交换容量为2.4Tbps，最大端口速率为400G，与国际厂商仍有较大技术差距。 盛科通信在研的Arctic，交换容量最高达到25.6Tbps，支持最大端口速率800G，面向超大规模数据中心，交换容量与博通的Tomahawk4持平。根据公司招股说明书，该产品预计于2024年推出，有望实现3个产品迭代周期的飞跃，降低我国以太网交换芯片行业与国际最先进水平的差距，加速商用交换芯片国产替代。 图表5：主要交换芯片厂家最新产品性能对比 从应用领域来看，主要商用芯片厂商均覆盖企业网络、运营商网络、数据中心网络及工业网络。在数据中心领域，博通和美满已能够覆盖超大规模数据中心；瑞昱主要聚焦低端产品线，其以太网交换芯片产品的交换容量及端口速率均较低，因此尚未覆盖超大规模数据中心；盛科通信已覆盖中等规模数据中心，Arctic芯片的批产，有望助力其进军超大规模数据中心领域。 图表6：主要商用芯片厂商产品对比 2.商用交换芯片国产替代正当时 2.1商用芯片为交换机芯片主要增长点 根据以太网交换芯片设计企业是否从事品牌交换机的研发、生产与销售，可将以太网交换芯片设计企业分为自用与商用厂商，前者主要从事以太网交换机产品的生产销售，其自研芯片用于自产的以太网交换机产品；后者的商用交换芯片通常用于销售予其他以太网交换机整机厂商。 根据灼识咨询的数据，2020年全球商用和自用交换芯片市场规模基本相当。灼识咨询测算，全球商用以太网交换芯片市场2020-2025年CAGR为5.30%，显著高于全球自用以太网交换芯片市场同期CAGR1.20%。 图表7：2016-2025E全球以太网交换芯片市场规模 图表8：全球以太网交换芯片市场规模增速 2.2数据中心驱动商用交换芯片市场增长 AI大模型的快速演进不断提升对算力基础设施的需求。根据科智咨询《2022-2023年中国IDC行业发展研究报告》，2022年中国整体IDC业务市场规模达到3975.6亿元，同比增长32%。与2021年相比，2022年宏观经济增速放缓，行业客户业务扩展及增长受限，IDC需求增速下降，导致整体市场规模增速放缓。科智咨询预计未来几年，中国IDC市场将逐步回暖。 图表9：2018-2025年中国整体IDC业务市场规模及预测 数据中心有望成为未来中国商用以太网交换芯片市场增长的主要推动力。根据灼识咨询数据，中国商用数据中心用以太网交换芯片总体市场规模2020年达到52.60亿元，2016-2020年CAGR为19.60%；预计至2025年市场规模将达到120.40亿元，2020-2025年CAGR为18.00%，高于其他应用场景。 图表10：中国商用交换芯片各应用场景市场规模 图表11：中国商用交换芯片各应用场景市场规模增速 2.3国产替代空间广阔 全球市场来看，根据IDC和灼识咨询的数据，2020年全球以太网交换设备的市场规模为1807亿元，2016-2020年CAGR为3.50%。预计2025年市场规模将达到2112亿元，2020-2025年CAGR为3.20%。 国内市场来看，根据IDC和灼识咨询数据，2020年中国以太网交换设备的市场规模为343.80亿元，2016-2020年CAGR为9.60%。预计2025年市场规模将达到574.20亿元，2020-2025年CAGR为10.80%。 图表12：2016-2025E全球以太网交换设备市场规模 图表13：2016-2025E中国以太网交换设备市场规模 中国的以太网交换设备市场处于快速发展阶段。根据IDC和灼识咨询的数据，2020年中国以太网交换设备市场规模占全球总规模的19.03%，该比例预计于2025年提升至27.19%，相较于2020年增长8.16pct。 图表14：2016-2025E以太网交换设备中国市场占比 思科占据全球以太网交换机市场约半壁江山。根据华经产业研究院的数据，2022Q1全球以太网交换机市场份额前五名的厂商分别为思科、Arista Networks、华为、慧与、新华三，市占率分别为45.40%/9.30%/7.50%/6.00%/5.60%。 中国以太网交换机行业集中度较高，主要厂商包括新华三、华为、锐捷网络、思科、迈普技术、烽火通信、中兴通讯等。根据华经产业研究院的数据，2022Q1华为、新华三、锐捷网络、思科的市场份额分别约为39.00%/35.00%/9.00%/8.00%，迈普技术、烽火通信、中兴通讯等其他厂商的占比为9.00%。 图表15：2022Q1全球交换机市场竞争格局 图表16：2022Q1中国交换机市场竞争格局 主要厂商中，华为、思科主要为自研交换芯片；新华三、中兴通讯、烽火通信在自研交换芯片的同时，亦外购商用芯片；锐捷网络、迈普技术等厂商主要外购交换芯片。 以太网交换芯片国产替代空间广阔。国内市场来看，自用以太网交换芯片市场的主要参与者为华为和思科。根据灼识咨询数据，2020年中国自研以太网交换芯片市场中，华为和思科销售额占比分别为88.00%/11.00%，合计占据99.00%的市场份额。 商用市场方面，根据灼识咨询数据，2020年中国商用以太网交换芯片市场中，市占率排名前三的博通、美满和瑞昱的销售额占比分别为61.70%/20.00%/16.10%，合计占据97.80%的市场份额，本土厂商盛科通信的市占率为1.60%，排名第四。 图表17：2020年中国自用交换芯片市场格局（销售额） 图表18：2020年中国商用以太网交换芯片市场格局 3.投资建议：关注国产交换芯片及下游产业链 随着全球以太网交换设备市场的扩大，自研芯片厂商的体量无法满足下游日益增长的需求，同时以太网交换芯片行业壁垒较高，自研厂商难以支撑芯片的高研发投入、技术的高速迭代，因此商用交换芯片的需求增速有望高于自研交换芯片。 受益于AI技术的变革，数据中心需求增速有望回暖，成为商用交换芯片的主要增长驱动力。 目前国内企业在商用交换芯片市场份额占比较低，具备较大的国产替代空间。国内商用交换芯片主要厂商盛科通信预计于2024年推出交换容量为25.6T的Arctic产品，跨越3个产品迭代周期，有望加速商用交换芯片的国产替代。 建议关注：国产商用交换芯片稀缺标的：盛科通信-U、裕太微-U；下游引入国产交换机芯片的厂商：锐捷网络、紫光股份、中兴通讯。 4.风险提示 技术研发不及预期风险；下游需求不及预期风险；行业竞争加剧风险。