古巴交換機市場報告洞察產業(yè)發(fā)展趨勢

交換機是通信系統里對于信息交換功能實現的設備：交換機是一種用于電（光）信號轉發(fā)的網絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節(jié)點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。交換是一種技術統稱，它根據通信兩端傳輸信息的需求，通過人工或設備自動完成，將信息傳送到相應的路由上。

交換機在訓練大型AI模型和處理海量數據中起到確保消息傳遞及時性及網絡連接與數據傳輸高效性的作用：傳統的數據中心將所有計算資源集中在一個地點，而分布式計算則利用多個互連的服務器或節(jié)點完成任務。這種模式下，工作負載通過高速、低延遲的網絡連接分散到不同機器上。生成式AI應用程序或AI模型（如ChatGPT、BERT、DALL-E）的訓練需要大量計算資源，特別是大型復雜模型。隨著數據量和模型規(guī)模的增加，分布式計算通過多個互連節(jié)點加速訓練過程。交換機在此過程中確保消息及時傳遞至所有節(jié)點，尤其在大規(guī)模數據中心和競爭性工作負載中，尾延遲尤為重要。此外，網絡的擴展能力和處理大量節(jié)點的能力對于大型AI模型的訓練和海量數據的處理至關重要，交換機在保障高效網絡連接和數據傳輸方面發(fā)揮關鍵作用。

交換機關鍵參考指標包括交換帶寬、延遲、抖動和兼容性等：交換帶寬反映了交換機的總體數據交換能力。低延遲對于實時應用和高速網絡環(huán)境非常重要。抖動指的是數據包到達時間的變異性，抖動越小，數據傳輸的穩(wěn)定性越高。兼容性衡量交換機與其他網絡設備和協議的互操作性，確保系統的無縫連接。

交換機設備需求集中于電信運營商與云廠商：中美兩國在電信網絡基礎設施方面的投資趨勢表現出相似的態(tài)勢。根據近幾年的數據，盡管在某些年份美國的資本開支略高于中國，但整體來看，兩國在5G建設、產業(yè)數字化和基站等領域的投資力度非常接近。這反映了中美兩國在提升電信網絡能力和基礎設施建設方面的共同重視程度。這樣的投資不僅推動了各自國家的科技進步和經濟發(fā)展，也為全球通信技術的提升貢獻了力量。

算力側鴻溝大，國內交換機需求有望呈現加速追趕態(tài)勢。根據近幾年的數據，中美兩國在算力基礎設施方面的投資存在顯著差距。盡管中國在云計算、數據中心和網絡基礎設施等方面有穩(wěn)定投資，但與美國相比差距仍然較大。這種投資差距反映出中美兩國在算力領域的不同發(fā)展階段和市場需求。多元算力設施建設薄弱，產業(yè)生態(tài)體系仍需完善設施層面，制約了中國AI產業(yè)的進一步發(fā)展。隨著中國對云計算和網絡基礎設施需求的快速增長，預計未來中國在這方面的投資將加速追趕，有望縮小與美國之間的鴻溝。

交換機帶寬的決定因素：交換芯片以太網交換機芯片承擔交換機核心轉發(fā)功能，決定核心性能指標。芯片主要組成部分為交換核心、接口控制器和內存。交換芯片專門用于數據包的預處理以及轉發(fā)，其通過專用的PCIE線與CPU相連，接收中央處理器的調用指令，完成數據轉發(fā)。交換機芯片占交換機成本較高。依據菲菱科思招股書的描述，其公司直接材料成本在主營業(yè)務中成本占比較高，其中芯片在直接材料中的占比達到40%。其他組成部分包括電源，結構件，PCB，網絡變壓器和被動元器件等。

IB vs 以太網IB網絡InfiniBand是一種為高性能計算設計的互連標準，旨在解決集群中數據傳輸的瓶頸。其主要特點包括高帶寬、低延遲和高網絡可靠性。InfiniBand起源于1999年，由未來I/O和下一代I/O（NGIO）兩種競爭設計合并而成，并由英特爾、Sun Microsystems、Dell等公司推動。在2000年，InfiniBand架構規(guī)范1.0版發(fā)布，最初目標是替代PCI總線、以太網、集群互連和光纖通道。

InfiniBand的發(fā)展歷程充滿挑戰(zhàn)和機遇，但最終找到了高性能計算領域的增長點。隨著英特爾和微軟的退出，Mellanox逐漸成為InfiniBand的主要推動力。Mellanox通過一系列并購和技術整合，占據了全球InfiniBand市場的80%。InfiniBand之所以能迅速崛起，RDMA擁有主要功勞。在傳統TCP/IP中，來自網卡的數據，先拷貝到核心內存，然后再拷貝到應用存儲空間。這種操作方式需要經過核心內存的轉換，增加了數據流傳輸路徑的長度，CPU的負擔，和傳輸延遲。RDMA的內核旁路機制，允許應用與網卡之間的直接數據讀寫，將服務器內的數據傳輸時延降低到接近1us。同時，RDMA的內存零拷貝機制，允許接收端直接從發(fā)送端的內存讀取數據，繞開了核心內存的參與，極大地減少了CPU的負擔，提升CPU的效率。

以太網是計算機網絡中最廣泛使用的技術，也是互聯網的基礎技術。自誕生以來，以太網在不斷改進，支持更高的比特率、更多的節(jié)點和更長的鏈路距離的同時保持良好的向后兼容性。以太網在很大程度上取代了令牌環(huán)、FDDI和ARCNET等其他有線LAN技術，成為企業(yè)、運營商、無線網絡和互聯網的主導技術。

以太網的設計初衷是實現局域網內的節(jié)點間通信，其特點在于兼容性強、成本較低、靈活性好。它利用MAC地址標識節(jié)點，通過ARP協議映射至IP地址，并在網絡層使用IP協議路由，ICMP協議進行錯誤和控制消息報告。從10Mbps發(fā)展至100GE、200GE、400GE等高速標準，適應了網絡帶寬增長。盡管缺乏流控機制可能引起擁塞，以太網基于TCP/IP協議，允許接入互聯網的設備進行數據傳輸。RoCE是一種在以太網上實現RDMA技術的方法，從而降低了數據傳輸的復雜性和延遲。RoCE分為v1和v2版本，v1在二層以太網實現RDMA，v2通過UDP/IP在三層網絡實現。V2利用UDP封裝提高傳輸效率，實現內存直接訪問。數據中心應用需無損以太網絡和支持RoCE的網卡，以確保零丟包和低延遲。RoCE結合了InfiniBand和以太網的優(yōu)勢，為數據傳輸提供了高效可靠的方案。以太網和InfiniBand在高性能計算和數據傳輸方面各有優(yōu)劣。整體上，InfiniBand在帶寬、延遲和網絡可靠性方面表現出色，適合需要高性能通信的場景；而以太網因其較低的成本和廣泛的兼容性，在終端設備互聯和一般網絡應用中更具優(yōu)勢。InfiniBand提供更高的帶寬和更低的延遲，同時具有高度的網絡可靠性和簡單的組網方式。相對而言，以太網在價格和終端設備互聯方面占據優(yōu)勢，但在處理復雜業(yè)務和大規(guī)模組網時可能會增加配置復雜性和成本。

交換機廠商巡禮思科全球領先的網絡解決方案供應商。思科系統公司（Cisco Systems, Inc.）是一家全球知名的網絡技術和解決方案提供商，也是美國最成功的公司之一。1984年由斯坦福大學的一些畢業(yè)生創(chuàng)辦，在美國加州成立。思科的名字來源于舊金山的英文名稱San Francisco，其LOGO上的“C”取自金門大橋的形象。思科的總部位于美國加利福尼亞州的圣何塞市（硅谷）。思科作為一家全球性的公司，其產品銷往世界上幾乎所有的國家，并設有多個國際分支機構和研發(fā)中心。思科在全球擁有多個辦公地點，包括位于印度班加羅爾的軟件開發(fā)中心和中國的上海研發(fā)中心等。

展望未來，隨著AI技術的不斷發(fā)展和應用范圍的擴大，交換機市場將迎來更多機遇與挑戰(zhàn)。一方面，AI驅動下的高性能計算需求將持續(xù)推動交換機技術創(chuàng)新和市場增長；另一方面，隨著5G、物聯網等新技術的普及和應用深化，交換機將在更多領域發(fā)揮重要作用。同時，我們也需要關注市場競爭加劇帶來的風險以及國際貿易環(huán)境變化對產業(yè)鏈的影響等因素。