通信行业专题报告：超节点架构兴起，Scale_up开启网络互联第二增长曲线

证券研究报告2025年11月14日 超节点架构兴起，Scale-up开启网络互联第二增长曲线 通信行业专题报告 核心结论 大模型参数提升，卡间高速互联催生Scale-up网络需求。随着主流大模型普遍采用MoE等技术，模型的总参数量显著提升，单GPU的计算能力和内存空间无法满足需求，通过Scale-up网络连接多张GPU能够形成统一的巨型 计 算 单 元 ， 进 而 满 足 大 模 型 训 练 和 推 理 对 于 算 力 和 内 存 需 求 。 据Lightcounting，Scale-up交换机市场将快速增长，2025年市场规模近60亿美金，2025-2030期间5年CAGR预计为26%。 Scale-up网络关键在于带宽提升和时延降低，对于通信组件要求高。Scale-up网络将多张GPU点对点连接，通过服务器张量并行等技术进行训练或推理时，单位时间内网络需要传输的数据量较传统算法大幅增加。此外，Scale-up网络中的各个GPU能够直接访问其他GPU的存储器，内存访问时延一般需要低于100ns，这对于Scale-up中的网络设备和协议提出了极高要求。因此各家超节点厂商的Scale-up网络均采用自研通信方案，如英伟达的NVLink、谷歌的ICI、亚马逊的NeuronLink和华为的UB等，由此催生光/铜互联、OCS光交换机等技术在Scale-up网络中的增量需求。 分析师 Scale-up网络需求增长，我们认为三大方向有望受益。（1）高端交换芯片、接口芯片等高速通信芯片需求将进一步提升。Scale-up网络通过定制专用网络进行节点内部通信，对于高带宽、高速通信芯片需求提升。同时，随着以太网等开放协议逐渐在Scale-up网络中得到应用，以太网交换芯片供应商或取得增量需求。（2）超节点一体化交付有望增加通信硬件产业链附加值。由于Scale-up网络对于网络性能要求高，其网络软硬件往往深度耦合，定制化开发需求增加，上游通信芯片供应商将获得更高的客户粘性和通信网络协议和解决方案的附加值增长。（3）短距高速铜连接需求旺盛，光互联逐步走入Scale-up网络。由于铜连接具有更低的成本、更高稳定性和更低的功耗，英伟达、亚马逊等厂商的超节点服务器均采用有源和无源铜互联进行柜内和近距离柜间连接，铜连接随着超节点出货增加需求将保持高位。同时，AOC、LPO、硅光等光互联方案在超节点柜间连接中逐步广泛应用，谷歌、华为等厂商创新推广OCS等新技术，博通、英伟达等厂商推动CPO在scale-up领域的应用，伴随超节点集群网络性能要求提升，scale-up对光互联市场的增量贡献有望逐步扩大。 陈彤S080052210000418859272982chentong@research.xbmail.com.cn曾庆亮S080052505000316621221998zengqingliang@xbmail.com.cn 相关研究 通信：重视OCS产业趋势，生态和商用落地加速—通信行业动态跟踪2025-09-22通信：AI算力景气度外溢扩散，国内外需求共振—通 信 行 业2025H1财 报 总 结2025-09-11通信：WAIC展示国产AI产业跃升，技术和生 态 纵 深 发 展—通 信 行 业 周 观 点2025-07-28 关注方向：互联&交换芯片：盛科通信、澜起科技、万通发展等。网络设备中兴通讯、锐捷网络、紫光股份等。光互联：中际旭创、新易盛、天孚通信德科立、华工科技、腾景科技等。铜互联：瑞可达、神宇股份、沃尔核材、鼎通科技等。 风险提示：新技术迭代不及预期、行业竞争加剧、地缘政治风险等。 内容目录 一、Scale-up超节点：突破单卡计算瓶颈.............................................................................4二、主流超节点系统概况.......................................................................................................72.1英伟达GB200 NVL72超节点.....................................................................................72.2谷歌第七代TPU Ironwood超节点..............................................................................82.3亚马逊Trainium2超节点服务器..................................................................................92.4华为CloudMatrix384超节点服务器..........................................................................10三、Scale-up网络受益方向.................................................................................................123.1超节点定制化程度高，硬件厂商附加值有望增加......................................................123.2以太网等开放协议走入scale-up网络，交换芯片、接口芯片等有望受益.................133.3光铜并进，scale-up网络将创造更大连接市场..........................................................15四、投资建议.......................................................................................................................19五、风险提示.......................................................................................................................20 图表目录 图1：MoE模型在增加总参数的同时通过稀疏激活控制计算成本...........................................4图2：GPT-3已表明模型参数量与输出性能呈正相关..............................................................4图3：整机柜超节点、分机柜超节点、级联超节点示意图.......................................................6图4：英伟达GB200 NVL72超节点服务器组成示意图...........................................................7图5：谷歌历代TPU性能对比.................................................................................................8图6：Google历代TPU峰值性能表现....................................................................................8图7：Google历代TPU的TDP能效表现..............................................................................8图8：MEMS OCS光交换机核心光路示意图..........................................................................9图9：OCS交换机组网示意图.................................................................................................9图10：Trainium2超节点服务器组网示意图............................................................................9图11：Trainium2网络参数对比............................................................................................10图12：华为CloudMatrix384架构示意图..............................................................................11图13：华为CloudMatrix384架构示意图..............................................................................11图14：Astera Lab推出的COSMOS产品............................................................................12图15：公司产品架构示意图..................................................................................................13图16：锐捷网络发布的51.2T CPO交换机..........................................................................13图17：公司发布的DDC NCF智算网络交换机.....................................................................13图18：ESUN协作平台示意..................................................................................................14图19：scale-up交换机市场加速增长（百万美金）..............................................................14 图20：Scale-up网络分技术路线市场规模（百万美金）......................................................14图21：2029年1.6T线缆类和1.6T 50m CPO端口出货预测...............................................15图22：2030年光模块应用场景占比预测..............................................................................15图23：CPO产业链示意图.............................................................