交换机技术趋势分析：以太网交换机vsIB交换机

​ 全球市场规模：根据IDC数据，2022年，全球交换机市场规模为3080亿元，同比增长17.0%。预计2023年可达3220亿元，2027年可达3770亿元，预测2022-2027年CAGR约为4.6%。

中国市场规模：根据IDC数据，2022年中国交换机市场规模为591亿元，同比增长9.5%，占全球交换机市场规模的19.2%；预计2023年可达645亿元；据测算，2027年中国交换机市场规模为878亿元，占全球交换机市场规模的23.3%。

本文来自“交换机基础知识概述（2023）”重点分析交换机定义及分类、交换机构成、交换机的技术原理及性能指标、交换机应用场景、交换机产业链。

今天分享下篇，市场规模及竞争格局、交换机技术趋势、以太网交换机vs IB交换机。

1、交换机竞争格局

国外市场——思科一家独大，Arista成长迅速

据theNextPlatform测算，2023Q1思科占据46.0%的市场份额，约46.1亿美元，同比增长33.7%。Arista凭借在数据中心的出色表现，2023Q1收入11.5亿美元，同比增长61.6%。盈利能力方面，思科和Arista毛利率均接近60.0%。

国内市场——呈现寡头竞争格局

根据IDC数据，2021年中国交换机市场前五大品牌厂商分别为华为、新华三、锐捷网络、思科和迈普技术，其市场份额分别为40.0%、36.2%、12.2%、5.4%和1.5%，前五大厂商集中度达到95.3%。

2、交换机技术趋势

趋势一：无损数据中心解决方案

随着高速率交换机的需求增加，无损数据中心解决方案（RDMA)将推动高速率交换机的升级和发展。

 无损数据中心解决方案，简称RDMA(Remote Direct Memory Access)技术是为了解决网络传输中服务器端数据处理的延迟而产生的技术。传统TCP/IP协议栈处理时延大，服务器CPU负载居高不下，RDMA可以将用户应用数据直接传入服务器存储区，解决时延问题。

 RDMA网络目前应用比较广泛的是InfiniBand（英伟达数据中心网络架构核心技术）和RoCE (RDMA over Converged Ethernet)。

趋势二：白盒交换机

白盒交换机更具可编程性和灵活性，将成为未来主流。

 白盒交换机采用开放的设备架构和软硬解耦的思想，提升了设备可编程性、灵活性，可以有效支撑未来新型业务对网络可定制、高性能、可编程、确定性的需求，在网络战略发展中具有重要地位。

全球经济增长放缓及AIGC算力成本高昂的背景下，白盒交换机成本低、开放性高、操作难度小的优势将会更加突出。

 在白盒交换机架构下增加芯片接口层，将交换芯片的硬件功能封装为统一的接口，采用开放的设备架构和软硬解耦思想，降低购置开发成本。

趋势三：CPO硅光技术

目前，硅光技术有两个主要发展路线：CPO（Co-Packaged Optics）光电共封装和NPO（Near Packaged Optics）光电近封装。这两种方案都能够在提升数据中心性能的同时显著降低能耗并且帮助企业管控成本。

趋势四：液冷交换机

数据中心加快建设对散热和能耗提出更高要求，液冷交换机方案帮助数据中心实现低能耗。

 数据中心能耗占比中，散热系统能耗平均高达33%，因为传统数据中心采用的风冷散热系统是以比热容很低的空气作为载冷媒介

 液冷交换机通过液体冷却系统，将散热液引入设备内部，吸收热量，然后将热液导出设备，在外部冷却。这有效降低设备温度，提高性能，确保高效运行。

 当前液冷技术主要分为单相液冷和两相液冷,单相液冷复杂度更低更易实现,单相液冷分为冷板式液冷和浸没式液冷，沉浸式液冷方案更胜一筹。

趋势五：TSN解决方案

TSN是解决大带宽的新技术，同时TSN+OPC UA将解决协议碎片化问题，有望加速应用。

趋势六：***逐渐崛起

全球以太网物理芯片市场格局表现为国际厂商占比高，国内芯片制造商自主逐步完善，正在逐渐崛起。

3、以太网交换机 vs InfiniBand交换机

InfiniBand网络解决方案优势明显，短期与以太网网络方案并存发展：

 InfiniBand网络解决方案再网络计算、网络自愈、服务质量和网络拓扑方面具有增强功能，可以广泛应用在AI模型训练、HPC等先进计算场景。

 InfiniBand交换机兼容性较差，难以和大多数以太网设备，例如网卡、线缆、交换机和路由器等，并且InfiniBand交换机成本较高。而传统以太网再性价比高、兼容性强以及支持远距离传输方面具备优势，预测在未来的网络结构中，以太网交换机仍会是主流交换机，呈现以太网交换机和IB交换机并存发展的局面。

NVIDIA Quantum-2平台包括：NVIDIA Quantum-2 系列交换机、NVIDIA ConnectX-7 InfiniBand 适配器、BlueField-3 InfiniBand DPU，以及相关的软件。NVIDIA Quantum-2 系列交换机采用紧凑型1U设计，包括风冷和液冷版本。交换机的芯片制程工艺为7nm，单芯片拥有570亿个晶体管（比A100 GPU还多）。

采用64个400Gbps端口或128个200Gbps端口的灵活搭配，提供总计51.2Tbps的双向吞吐量；作为理想的机架式 InfiniBand 解决方案，QM9700 和 QM9790 NDR InfiniBand 固定配置交换机支持 Fat Tree、SlimFly、DragonFly+、多维 Torus 等多种拓扑，提供极高的灵活性。NVIDIA Quantum-2 还向后兼容前几代产品，以及广泛的软件生态系统支持。

英伟达NVIDIA Super POD服务器集群，专门面向需要快速实现AI 创新的企业而设计，为企业提供了可快速部署的行业领先基础架构，并由完整的端到端服务和生命周期服务提供支持。

英伟达DGX H100 SuperPOD官方推荐配置使用的交换机为QM9700，可以提供64个400G端口。

由于采用的胖树不收敛架构，第一层中DGXH100有8个接口，分别接入8个叶交换机；在第二层中，由于网络不收敛且端口速率一致，脊交换机提供的上行端口要≥叶交换机的下行端口；因此可以得到N个SU对应8*N个叶交换机以及4*N个脊交换机。

编辑：黄飞