淺析資料中心交換機晶片，中國自主可控國產化交換機已是歷史必然

    網路交換晶片市場格局

    海翎光電的小編為大家分析一下資料中心交換機晶片市場，網路晶片與系統是電子資訊產業中的核心環節，是新一代資訊產業與資訊化戰爭的戰略制高點。在該領域，美國長期走在世界的前列，並透過智慧財產權、法律等途徑來控制與限制中國在該領域的發展。雖然當前中國網路通訊系統整機能力透過多年的發展已經具備了和國際巨頭競爭的能力，湧現瞭如華為、新華三、中興、烽火、銳捷等國際性企業，在國內市場也已開始佔據主導地位，但是近幾年這些企業當前交換機使用的核心晶片仍然依賴國外進口，基本還是採用美國博通的通用交換晶片，核心技術仍受制於人，導致產品沒有足夠的差異化，路標發展和供貨都嚴重依賴於美國公司。

    2014年統計資料顯示，思科佔據全球交換機市場62%份額，約135億美元，該金額佔思科總銷售額的29%（2014年思科全球收入460億美元）。思科交換機的晶片基本上都採用自研晶片，思科自研晶片達到13.6億美元規模。除思科外的其他廠商佔交換機市場38%，即約84億美元規模。這84億美元交換機市場帶來約15.48億美元晶片市場，其中博通佔據該晶片市場約75%（11.6億美元左右）。

    在除思科外的全球交換晶片市場中，百兆晶片、千兆晶片、萬兆晶片分別是1.65億美元、10.15億美元、3.68億美元。儘管千兆晶片佔據主流，但是增長最快的是萬兆晶片，萬兆晶片蘊含巨大機遇，但是該市場95%以上被博通佔據。

    網路交換晶片處於思科、博通寡頭壟斷的格局，市場競爭主要在這兩家廠商之間。

    機遇與挑戰並存

    目前大資料、雲端計算和網路功能虛擬化需求催生了軟體定義網路（SDN）的實踐與成熟。SDN以集中控制、動態最佳化、業務融合的技術趨勢支撐應用需求，是一場前所未有的技術和商業變革。在新時期熱門的SDN晶片領域，各晶片廠商幾乎站在同一起跑線上。

    產業的變革引發了網路應用、網路作業系統、網路硬體及晶片領域新一輪投資熱潮，特別是網路晶片領域多年來第一次湧現大量新興廠商。

    博通的商業重心正從“支援思科競爭者”轉向“支援思科”。也就是說，博通將優先、大量為思科供貨，因此可能會降低給其他網路企業供貨速度和服務質量，這就給其他晶片廠商留下市場空檔。

    與此同時，Avago收購博通，戰略從“產品驅動”轉向“財務驅動”，其毛利訴求大幅提升，而相應的卻大幅調低了研發與市場支援的投入，以換取更高的利潤率。 這不可避免地造成了其產品佈局的缺口，給包括盛科在內的競爭者帶來了機遇。

圖為：盛科CTC7132交換晶片在海翎光電研製的國產化交換機中的應用

    從內因來看，越來越多的國內市場出於國家安全的需要，有著強烈的網路裝置國產化需求。只有大力發展核心晶片，我國的通訊產業才能掌握主動權，我國的網路資訊保安才能得到保障。

    預計未來5年自主交換機產品的市場容量平均每年將達到至少80億元，若自主晶片至少佔銷售額10%，即市場容量至少為8億元。

    但博通在技術、市場方面擁有多年積累，其他晶片廠商挑戰博通市場地位，需要跨越巨大“鴻溝”；同時，晶片行業本身具有高技術、高投入、高風險且需長期發展積累的特徵，我們看到許多晶片專案由於資金鍊斷裂而夭折於研發過程中。

    因此，晶片行業的突破與趕超，並不是想象中那麼容易。可喜的是，如今資訊行業技術轉型和市場環境變化，給挑戰者搭建了實現目標的橋樑。 資料顯示，國家主導行業的交換機市場已達110億元人民幣，對應的晶片市場達11億元。因此，中國晶片廠商只要抓住“安全可靠”及“SDN”兩大市場機會，就有很大機會實現市場“彎道超車”，達到跨越式發展的目標。

交換機-交換晶片

交換機晶片的主要功能

交換晶片為交換機核心晶片之一，決定了交換機的效能。交換機主要功能是提供子網內的高效能和低延時交換，而高效能交換的功能主要由交換晶片完成。同時由於交換機的部署 節點多、規模大，需要交換機具備更低的功耗、和更低的成本，對交換晶片功耗和成本提出了更高的要求。

交換晶片分類：

目前交換機晶片主要有商用和自研兩種：

自研交換晶片：思科、博通和華為都有自研 400G 交換晶片。

商用交換晶片：

博通：TD 和 Tomahawk3/4，白盒大都選擇 TH3/4 推出 400G 交換機；

Barefoot：可程式設計交換晶片 Tofino，被 Intel 收購；

Innovium：可程式設計交換晶片 Teralynx，初創公司；

盛科網路：交換晶片 TransWarp 系列，由 CEC 和國家整合電產業基金共同投資。

圖為：博通交換晶片與盛科CTC2507在交換機中的應用對比

從交換機廠商市佔率以及交換廠商自研交換晶片研發情況來看，市場上交換晶片主要被思科和博通壟斷。根據 IHS Market 預測，資料中心乙太網交換機市場中， 商用晶片出貨將在 2023 年達到所有晶片的 62%，高於 2018 年的 56%；與此同時，專有/定製晶片將從 2018 年的 38%下降至 2023 年的 25%左右，可程式設計晶片將從 2018 年的 6%上升至 2023 年的 13%。

目前主流的交換晶片廠家及晶片介紹

公 司	總 部	類 別	應用 領域	產品 系列
博通	美國	商用	寬頻 領域 資料 中心	StraaXGs系列： Trident/Tomahawk3(4) StrataDNX系列： 架構源自Dune Networks Robo系列
思科	美國	自研 商用	寬頻 領域 資料 中心	2016年開始，推出商用Silicon One系列，包括路由晶片Q100/200/201/202，交換晶片Q100L/200L/201L/202L.主要應用於盒式和框式交換機。此外，推出Cloud Scale系列，主要應用於資料中心交換機。
盛科	蘇州	商用	寬頻 領域 資料 中心	2005年成立。CTC7132是盛科網路面向雲時代，邊緣計算技術演進需求推出的第六代核心交換晶片。晶片支援440Gbps I/O頻寬，具備100M到100Gbps多埠速率；支援豐富的二三層、MPLS、SR、BFD等特性集合；內建高效能MACSec引擎和流量分析視覺化引擎；並整合了ARM SOC，進一步提高整合度和能效比。
楠菲微	深圳	商用	寬頻 領域 資料 中心	楠菲微SF2507是千兆系列中一款低功耗的乙太網交換晶片。支援5+2-port10/100/1000M口的二層SOC乙太網交換晶片。該晶片整合了CPU和5口10M/100M/1000MPHY,支援兩個可配置的MII/RMII/RGMII介面。晶片可以透過IIC/MIIM/SPI介面進行管理。 SF90SF9056整合了包括L2、L3、L4網路交換協議及SOC相關特性。 SF9056整合ARM處理器,用於控制面處理。同時，該晶片可以根據客戶控制業務的需要透過PCIE3.0x8介面外接更高效能的CPU。該晶片可以提供56路Serdes，總的交換容量達到272Gbps，包括32路1G Serdes，16路1G/10G Serdes，8路10G Serdes。可以支援包括1G、10G、40G(xFabric)的各種線路介面速率。其中40G介面由4路10G Serdes組成，40G(xFabric)由4路10G(Hirar) Serdes組成。

   盛科成中國“芯”樣板

在中國，盛科的方案正在全面進入一線客戶，應用也從傳統的網路通訊延伸到安全、雲端計算、流媒體等多個領域。在全球，盛科也透過與本地化合作夥伴的緊密配合，藉助SDN、白牌等定製化方案，打造出具有差異化的品牌特色。在乙太網交換晶片“一家獨大”的全球格局下，盛科正在成為一股不可忽視的挑戰力量迅速崛起。打破了國際巨頭長期壟斷的格局，彌補了我國在該領域的技術空白，為我國構建網路安全提供了堅實的保障。

全國產交換晶片的在交換機中的應用，推廣三款機型

抓住歷史機遇， 致力於自身領域內國產化，海翎光電作為一個在科技企業創業的民營企業，我們在經濟飛速發展的過程中收穫了很多成長感悟。願成為一個科技創新的見證者、參與者、奮鬥者，與國產化這一歷史程式共成長。 專注於通訊裝置領域，透過多年的積累和沉澱越來越感覺到裝置全面國產化的重要性和意義，尤其是軍工、航空航天等特殊行業，必須要全面國產化，這是戰略需要，我們很榮幸能參與這一程式。在堅定了信念後，我司組織研發部門、從選擇最優晶片、演算法匹配、工藝造型等方面不斷最佳化。已經可以實現四個系列多款產品的全面國產化替代。從企業角度來講，我們一直遵循核心技術就是企業的發展命脈，打造好過硬產品，得到市場認可最重要。“不積跬步，無以至千里：不積小流，無以成江海。”未來，我們將致力於國家倡議的“國產化自主可控”“安全可控”戰略目標，為中國資訊保安領域的自主研發道路添磚加瓦，為實現祖國中長期科技戰略目標砥礪前行。