电子行业动态：Scale up助推交换芯片增长

Scale up助推交换芯片增长 2025年11月03日 ➢Scale up互连技术成为超节点方案的升级方向。Scale-out是传统AI数据中心的主流架构，随着大模型规模的快速提升，Scale-out架构出现瓶颈：1）带宽与延迟瓶颈；2）能效较低；3）系统复杂度高。因此，行业逐步转向Scale-up架构，即在单节点内或紧密耦合节点增加GPU/CPU/存储等资源的数量，并通过PCIe、NVLink等高速互连技术实现高带宽、低时延、高能效。超节点运用Scaleup技术来升级算力系统，即通过高速互连技术将大量计算单元紧密集成，构建一个高带宽域。 推荐 维持评级 ➢头部厂商方案推动Scale up规模增长。从英伟达互连技术路线图可以看出，节点内卡间互连升级主要通过NVLink升级来实现，而节点间卡间互连升级可通过多种方式，需要考虑不同方式的带宽、成本、功耗等差异来选择。AMD、博通等厂商推出UALink、SUE等方案来应对英伟达的竞争。八大科技巨头联合推出了新的开放标准UALink，旨在打破当前英伟达在AI数据中心的主导地位。相比NVLink，UALink能够支持1024个节点互连，同时兼具更高带宽和较低时延。博通也推出了SUE方案来实现AI训练集群内部互联，博通SUE方案表明，以太网交换芯片也可用于Scale up互连技术。 分析师方竞执业证书：S0100521120004邮箱：fangjing@glms.com.cn 相关研究 1.电子行业点评：上游材料缺货，关注封装基板投资机遇-2025/10/282.半导体行业专题：空白掩模版：光刻工艺核心原料，国产化亟待突破-2025/10/103.电子行业点评：美或扩大限制范围，国产设备有望受益-2025/10/104.电子行业点评：沐曦二轮问询核查通过，算力龙头上市加速推进-2025/09/235.电子行业点评：AI驱动存储升级，eSSD有望加速渗透-2025/09/22 ➢交换芯片市场受益Scale up规模增长。从互连技术发展趋势看，在Scaleout发展遇到瓶颈情况下，Scale up互连规模有望持续增长，交换芯片市场有望持续受益Scale up规模成长。头部厂商Scale up互连技术使用的互连芯片包括两类PCIe Switch芯片（NVLink、UALink等）和以太网交换芯片（IB等）。随着AI大模型需求的持续增长，有望推动Scale up规模持续增长，而两类交换芯片也有望深度受益。 ➢从ALAB发展看交换芯片行业前景可期。ALAB发展路径清晰，互连市场深度受益AI快速发展。ALAB从PCIe Retimer起步，不断扩展到Smart Cable、Fabric Switch、CXL Memory Controller，形成完整的互联芯片生态。2022-2024年，ALAB营业收入从0.8亿美元增长至3.96亿美元。公司预计AI和云基础设施连接芯片市场有望从2023年的172亿美元增至2027年的274亿美元。随着PCIe 6.0和CXL的商业化推进，其产品组合逐步覆盖AI数据中心互联的关键环节，营收与客户口碑持续提升。 ➢交换芯片行业国产替代空间广阔。中国是全球最大的PCIe交换芯片市场，AI服务器领域需求旺盛。根据万通发展公告，估算2024年国内市场应用于AI服务器的PCIe交换芯片的市场规模约为38亿元，预计2029年有望达170亿元。根据贝哲斯数据，2024年全球以太网芯片市场规模约为347亿元，中国以太网交换芯片市场规模约为192亿元。由于技术壁垒较高，国内厂商进入行业较晚，两类交换芯片国内厂商份额均较低，国产替代空间广阔。 ➢投资建议：随着AI数据中心架构逐步从Scale out向Scale up转型，对服务器内部与机架间的互联带宽提出更高要求。我们认为，交换芯片有望受益Scaleup规模的持续增长：PCIe Switch芯片以及以太网交换芯片。建议关注：1）具备PCIe设计能力的公司中兴通讯、澜起科技、数渡科技（万通发展拟收购）、芯原股份（高速Serdes IP）等。2）中兴通信、盛科通信等交换芯片企业。 ➢风险提示：交换芯片研发不及预期；AI服务器需求增长不及预期；Scale up规模增长不及预期等。 目录 1 Scale up是超节点方案的升级方向..........................................................................................................................31.1 Scale up有望突破单节点算力瓶颈................................................................................................................................................31.2头部厂商方案推动Scale up规模增长..........................................................................................................................................51.3交换芯片是Scale up互连的基础部件..........................................................................................................................................72交换芯片市场国产替代空间......................................................................................................................................92.1从ALAB看交换芯片行业前景........................................................................................................................................................92.2交换芯片行业替代空间广阔...........................................................................................................................................................103投资建议..............................................................................................................................................................124风险提示..............................................................................................................................................................13插图目录..................................................................................................................................................................14 1Scale up是超节点方案的升级方向 1.1Scale up有望突破单节点算力瓶颈 服务器中存在GPU、CPU、存储等多种器件，数据中心则是无数服务器的互联，连接这些芯片和服务器的互联多样。通常芯片内互联通过私有协议，芯片间互连主要为“私有协议+PCIe“，系统间互联为“PCIe+以太网”，而云间互联则主要通过以太网互联。在AI网络互联技术的选型中，PCIe、NVLink、UALink、InfiniBand、以太网等方案成为行业关注的焦点。 资料来源：镁客网，民生证券研究院 Scale out和Scale up是两种互连架构，Scale out注重增加节点数量，Scale up则注重提升节点性能。Scale out（横向拓展），主要关注大规模计算节点的网络互连，其核心挑战在于平衡带宽、延迟、可靠性与成本，典型的应用包括InfiniBand、RoCEv2等。Scale up（纵向拓展），主要关注单个计算节点内部或紧密耦合节点的性能提升，其核心目标在于突破单节点算力瓶颈，为集群提供超高速、低延迟的内部通信能力。在服务器中，Scale up类似在单台服务器中增加更多GPU、CPU、存储等资源，Scale out则类似增加服务器机台数量。 资料来源：鲜枣课堂，民生证券研究院整理 Scale up互连技术成为超节点方案的升级方向。Scale-out是传统AI数据中心的主流架构，随着大模型规模的快速提升，Scale-out架构出现瓶颈：1）带宽与延迟瓶颈；2）能效较低；3）系统复杂度高。因此，行业逐步转向Scale-up架构，即在单节点内或紧密耦合节点增加GPU/CPU/存储等资源的数量，并通过PCIe、NVLink等高速互连技术实现高带宽、低时延、高能效。超节点运用Scale up技术来升级算力系统，即通过高速互连技术将大量计算单元紧密集成，构建一个高带宽域。 超节点是逻辑上的超大服务器。超节点（SuperPod）是近年来为应对AI大模型训练与推理需求发展起来的新型算力基础设施架构，旨在通过突破传统服务器内部以及服务器之间通过PCIe或标准以太网互联的带宽和延迟瓶颈，将数十上百个加速器紧密连接，形成一个逻辑上的超大服务器。近年来，国内外企业陆续推出超节点，典型应用包括英伟达NVL72、华为CloudMatrix384等。 资料来源：华为云官网，民生证券研究院 资料来源：英伟达官网，民生证券研究院 1.2头部厂商方案推动Scale up规模增长 英伟达通过NVLink构建Scale up实现节点内GPU互联，节点间通过IB或以太网实现GPU互联。英伟达GB200 NVL72将36个Grace CPU和72个GPU集成到一个机柜中，采用“GPU-CPU NVLink Scale up”的互联方式。NVL72内部采用NVLink5和NVLink C2C构建Scale up网络，提供极高的带宽和超低时延，所有GPU可以访问整个超节点其他GPU的HBM内存和Grace CPU的DDR内存，实现统一内存空间。对于NVL72来说，GPU卡间互联通过NVSwitch芯片，GPU：NVSwitch数量比为72:18（即4:1）。在更大节点的互联上，英伟达将8个GB200 NVL72组成一个NVL576，通过InfiniBand（IB）或以太网构建Scale out RDMA网络实现节点之间的GPU互连。 资料来源：英伟达官网，民生证券研究院 在GB200之后，英伟达服务器在Scale up互连技术的升级主要体现在NVLink的升级，而Scale out互连技术的升级则体现在NIC、Scale out Switch、Transceiver、Laser等多方面的升级。从英伟达互连技术路线图可以看出，节点内卡间互连升级主要通