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資料中心網路知識全解（PPT）
人工智慧基礎知識全解（含實踐）
CPU基礎知識全解（PPT）
GPU基礎知識全解（PPT）
乙太網的起源可以追溯到 1973 年，梅特卡夫發明了基於 Aloha 網路的新系統，改進了 Aloha 可隨意訪問共享通訊通道的機制，能夠把任何計算機連線起來，實現計算機之間的資料傳輸，該系統被其命名為乙太網。3 年後，乙太網區域網時代正式開始，為了能接入更多不同的裝置，乙太網技術走上標準化之路。
此後，乙太網進入了高速發展的 40 年，網路速度快速提升，從 10Mbps 到百兆、再到千兆、萬兆乙太網，到現在乙太網已具備 400、800Gbps 的商用能力；應用範圍也從最初的區域網，進入到都會網路和廣域網。
經過幾十年的發展，乙太網已經廣泛運用在生活中的多個場景如汽車、工業、企業和校園、運營商和雲服務商網路等。分場景來看：
（1）汽車向智慧化、網聯化發展，車內高速乙太網在豐富的多媒體需求以及自動駕駛輔助系統（ADAS）等需求推動下高速發展，乙太網速率從 10M 逐漸向 100G 提升；
（2）傳統工業持續推進數字化轉型，工業 4.0、新型工業化背景下，工業生產裝置資料互聯互通，從傳統的現場匯流排網路轉向乙太網，乙太網速率從 10M 逐漸向 10G 或更高速率提升；
（3）運營商網路多年來持續推動乙太網迭代，在 DCI、PON 光接入、OTN 等多個場景中運用乙太網技術，隨著 5G-A、6G 時代來臨，乙太網有望向 800G、1.6T 更高速率升級；
（4）AIGC 浪潮下，雲服務廠商加速部署高速高密度網路，隨著 AI 模型引數持續增長，算力節點之間的互聯頻寬需求高速增長，持續推動乙太網速率擴充套件 800G、1.6T。
由於交換機使用場景較為分散，行業產業鏈參與公司眾多。交換機產業鏈上游主要包括晶片、元器件、光模組、電路板、網路作業系統、電源模組和結構件等元件；中游按照終端應用場景，可分為工業交換機、運營商交換機、資料中心交換機、園區交換機等；下游應用於電信運營、雲服務、資料中心等領域。
從交換機出貨形式可分為傳統交換機、白盒交換機和裸金屬交換機，其中，傳統品牌交換機廠商主要包括思科、華為、新華三、Juniper、中興通訊、Mellanox 等，白盒交換機廠商主要包括 Arista、銳捷網路、新華三等，裸金屬交換機包括 Accton、Quanta、AlphaNetworks 等。交換機作為資料中心的網路底座，隨著資料中心的持續建設，有望帶動資料中心交換機的需求。
從交換機原材料成本結構來看，晶片成本佔比達到 32%，包含乙太網交換晶片、CPU、PHY、CPLD/FPGA 等，其中乙太網交換晶片和 CPU 是最核心部件，其次為光器件、接外掛、殼體、PCB 等。
隨著 AIGC 持續發展，交換機作為算力網路底座，需求有望加速釋放。據 IDC預測，全球生成式AI資料中心乙太網交換機市場將以70%的年複合增長率快速增長，有望從 2023 年的 6.4 億美元增長到 2028 年的 90.7 億美元。
全球乙太網市場份額較為集中，CR5 超 75%，思科份額領先，華為、新華三份額靠前。交換機從全球市場份額來看，2023 年，思科乙太網交換機營收同比增長22.2%，非資料中心交換機佔比 69.5%，仍居乙太網交換機市場首位，市場份額達到43.7%；Arista 憑藉資料中心交換機放量，乙太網交換機營收同比增長 35.2%，市佔率達到 11.1%；華為乙太網交換機營收同比增長 10.6%，市場份額達到 9.4%；HPE乙太網交換機營收同比增長 67.6%，其中 89.6%來自非資料中心領域，市佔率達到9.4%；新華三 2023 年市佔率達到 4.2%。
交換晶片不斷升級，102.4T 晶片有望於 2025 年底推出
通常有三種方式來增加資料中心乙太網互聯速率：（1）使用更復雜的訊號調製技術，以提高位元速率，增加傳輸效率，如 PAM4 訊號調製技術的位元速率是 NRZ訊號技術的 2 倍；（2）增加單通道速率或波特率；（3）增加通道數量。
交換晶片平均迭代週期約為 2 年，下一代 102.4T 交換晶片有望於 2025 年底推出。資料中心網路對高效能交換機的需求推動乙太網交換晶片的飛速發展，以博通開發的資料中心交換晶片 Tomahawk 系列為例，第一代 Tomahawk 晶片於 2014 年下半年釋出，頻寬 3.2Tbps，採用 25Gbps SerDes 技術，支援 32 個 100G 埠；2022年下半年，Tomahawk5 釋出，單晶片頻寬高達 51.2Tbps，採用 112Gbps SerDes 技術，支援 64 個 800G 埠（單晶片最多具有 64 個整合 Peregrine SerDes 核心，每個核心整合 8 個 SerDes 和相關 PCS）。
晶片製程由 2014 年的 3.2T 22nm 快速演進至 2022 年的 51.2T 5nm，據博通公開電話交流會，下一代 102.4T 晶片有望於 2025 年底推出，或將採用 3nm 製程，單晶片功耗存在超過 1000W 的可能，或切換至液冷散熱模組，我們認為下一代晶片或將沿用 PAM4 技術，SerDes 速率或將達到 224Gbps，通道數量保持 512 個，並且延時方面更低以支援 AI 叢集網路發展。
AI 高密度訓練需求下，高交換容量交換機需求持續增長，採用多晶片盒式交換機的形式有望填補晶片迭代真空期帶來的盒式交換容量瓶頸。2024 年 3 月，英偉達在 GTC 大會上釋出 Quantum-X800 系列交換機，包含 4 顆交換晶片，可實現端到端800Gb/s 吞吐量。以 Q3400-RA 型號為例，整體高度 4U，可實現 144 個 800G 埠分佈在 72 個 OSFP 埠中，總交換容量頻寬達到 115.2Tbps，單個隧道為 200Gb/sSerDes，其中，Q3400 仍採用風冷散熱設計，Q3400-LD 採用液冷散熱設計。
由於單交換機包含 4 顆交換晶片，交換機容量增長帶動可支援高速率埠數量增長，可充分滿足 AI 叢集的高密度組網需求，兩級胖樹拓撲結構下，可連線至多 10368 個 NIC網絡卡，Quantum-X 乙太網系列已被 Azure 和 Oracle 雲採用。
中國移動主導 GSE 晶片研發，國產 51.2T 交換晶片加速發展。2024 年 9 月，中國移動啟動 GSE 晶片合作伙伴招募，計劃向 GSE 交換晶片方向投入上億元資金，與合作伙伴共同開發一款高規格的（51.2T 以上），適用於智算、通算、超算等場景的晶片產品，國產交換晶片有望加速追趕。
AI 拉動高速交換機需求，全球 800G 交換機開始放量
AIGC 持續帶動資料中心市場持續增長，800G 埠資料中心交換機有望於 2024年開始放量，400G 需求加速釋放。據 IDC 資料，2023 年全球乙太網交換機市場規模達到 442 億美元，同比增長 20.1%，全球企業及運營商路由器市場規模達到 164億美元，同比基本持平。
據 Dell’Oro 資料，從埠速率來看，2023 年全球 100G 埠資料中心交換機仍為主流，400G 埠交換機加速放量，預計 2024 年 800G 埠交換機有望逐漸放量，並逐漸成為主流，1.6T 埠交換機有望於 2026 年左右開始放量。對於 AI 後端網路，Dell’Oro 預計到 2027 年，AI 後端網路中幾乎所有埠都將以 800 Gbps 的最低速度執行，其中 1600 Gbps 佔埠的一半，網路頻寬將以 3 位數複合增速迅速提升。
國內資料中心交換機市場持續增長，加速向 400G 埠交換機迭代。據 IDC 數據，2023 年中國交換機市場規模同比增長 0.7%，其中資料中心交換機同比增長 2.2%。
隨著 AI 模型的快速發展，資料中心超大規模組網需求持續提升，網路需求由雲資料中心 CPU 計算的 10G~100G 上升至 GPU 訓練的 100G~400G，預計 2024 年 400G 端口出貨量將繼續增長，51.2Tb 晶片的成熟商用也將助推 400G 埠的採用。2023 年園區交換機市場受到宏觀經濟波動影響，同比下滑 0.5%，伴隨宏觀經濟好轉，園區交換機部署節奏有望回到正軌。
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