（报告出品方：慧博智能投研）
AI 算力迸发催化数通领域交换机新机遇。当前，AI 大模型训练产生的算力需求激增，交换机作为网络 架构的重要组成部分，将充分受益下游需求爆发而带来的产业景气度提升。
产品层面，随着数据流量增长，高带宽业务开展和部署对网络设备要求增多，交换机由集线器（一层交 换机）升级为第四代多业务产品；市场规模层面，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%，预测 2022-2027 年 CAGR 约为 4.6%；中国交换机市场规模为 591 亿元， 同比增长 9.5%，预计未来 5 年增速高于全球增速，稳定在 7%-9%。
以下我们将具体对交换机行业展开分析，试图从行业概况、产业现状、驱动因素等层面，初步概括产业 发展基本面貌。并将以此为基础，对行业产业链、市场竞争格局、相关企业、产业发展趋势进行分析， 以帮助大家更好地了解国内交换机行业发展现状及产业趋势。
一、行业概况
1、交换机定义及分类
定义：交换机（）意为“开关”，是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换 机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。从广义上来分析，在通信系统里对于信息交换功能实现 的设备，就是交换机。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机 等。
交换式集线器又称为以太网交换机、二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层），或直接简称为交 换机。交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合 要求的相应路由上的技术的统称。
按照 OSI 划分：
二层交换机：基于 MAC 地址工作的第二层交换机最为普遍，用于网络接入层和汇聚层。
三层交换机：基于 P 地址和协议进行交换的第三层交换机应用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。 部分第三层交换机也同时具有第四层交换功能，可以根据数据帧的协议端口信息进行目标端口判断。
四层交换机：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据 MAC 地址（第二层网桥）或源/目标 P 地址（第三 层路由），而且依据 TCP/UDP（第四层）应用端口号。
第四层交换功能就像是虚 IP，指向物理服务器。 它所传输的业务服从各种各样的协议，有 HTTP、FTP、NFS、 或其他协议。这些业务在物理服 务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。 四层以上交换机：第四层以上的交换机称之为应用型交换机，主要用于互联网数据中心。
按照网络层次划分： 接入层交换机：一般是固定配置的交换机，端口密度较大，具有较高的接入能力，以 10/100M 端口为 主，以固定端口或扩展槽方式提供 的上联端口。 核心层交换机：一般采用机箱式模块化设计，机箱中可承载管理模块、光端口模块、高速电口模块、电 源等，具有很高的背板容量； 汇聚层交换机：可以是机箱式模块化交换机，也可以是固定配置的交换机，具有较高的接入能力和带宽， 一般会包含光端口、高速电口等端口；
按照应用区域划分： 广域的交换机：是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。交换机有多个端 口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。广域网交换机主要 应用于电信领域，提供通信用的基础平台； 局域网交换机：应用于局域网络，用于连接终端设备，如 PC 机及网络打印机等。
2、交换机行业发展历程
自 1989 年第一台交换机面世至今，交换机已更新至第四代，转发性能、端口速率、交换容量都实现大 幅度提升，交换机技术仍在不断迭代当中。
第一代：集线器：
集线器是交换机的前身，集线器工作于开放系统互联参考模型（OSI）的第一层，即 “物理层”，主要功能为对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点 集中在以它为中心的节点上。由于集线器收到报文会向所有端口转发，同时只能传输一个数据帧，通过 集线器相连的所有主机处于同一个冲突域中，因此，当有多台主机同时发送数据报文时，大量的冲突将 导致性能显著下降，以集线器为核心构建的网络是共享式以太网的典型代表。
第二代：二层交换机：
交换机是在多端口网桥的基础上逐步发展起来的，1989 年第一台以太网交换机 诞生，最初的交换机完全符合 OSI 定义的层次模型，即工作于第二层“数据链路层”因而称为“二层交 换机”，
二层交换机识别数据帧中的 MAC（媒体存取控制）地址信息，主要根据 MAC 地址选择转发端 口，算法相对简单，便于 ASIC（专用集成电路）实现，因此转发性能高，使得以太网从共享式升级为 交换式，有效提高小型局域网性能。
第三代：三层交换机：
三层交换机，即工作于第三层“网络层”的交换机，是在 VLAN（虚拟局域网） 技术发展的基础上诞生的。三层交换机是为 IP 设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，适 用于大型局城网内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能， 同时又具有几乎第二层交换的速度，
第四代：多业务交换机：
在万兆以太网出现后，各类高带宽业务开展和部署对网络设备的要求增多，包 括数据的连通性、安全性、可靠性、服务质量等，同时为了降低组网成本和简化管理维护，网络设备功 能开始出现融合趋势，多业务交换机由此诞生。多业务交换机支持多层转发，但由于 ASIC 的限制，当 前多数多业务交换机为二三层业务叠加上层增值服务，本质上为多设备安装在同一机框。
3、交换机应用场景
交换机作为各种类型网络终端互联互通的关键设备交换式集线器，应用场景广泛。根据不同应用场景可分为：
园区企业交换机作为连接个人、家庭与社会关系的纽带，横跨教育、医疗、金融等多个行业，对核心设 备的超宽、融合能力提出更高诉求。
数据中心交换机主要用于支持数据中心网络组网，支持较为丰富的数据中心特性。
工业交换机针对工业应用需求提供组网设备，要求耐高低温能力强、抗干扰能力更强、更高的可靠性稳 定性安全性等，其广泛运用至工业控制、制造业、能源电力、智慧交通等领域。
4、交换机技术原理
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的物理网段（注：非 IP 网段），连接在其上的网络设备独自享有全部带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点 A 向节点 D 发 送数据时，节点 B 可同时向节点 C 发送数据，且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有自己的虚拟连 接。假使这里使用的是 以太网交换机，那么该交换机这时总流通量就等于 2×=， 而使用 的共享式 HUB 时，一个 HUB 的总流通量也不会超出 。总之，交换机是一种基 于 MAC 地址识别，能完成封装转发数据帧功能的网络设备。
交换机工作于 OSI 参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的 CPU 会在每个端口成功连接时， 通过将 MAC 地址和端口对应，形成一张 MAC 表。在今后的通讯中，发往该 MAC 地址的数据包将仅送 往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能 划分网络层广播，即广播域。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在背部总线上，控制 电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的 MAC（网卡的硬件地址）的 NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的 MAC 若不存 在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的 MAC 地址，并把它添加入内部 MAC 地址 表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照 IP 地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。 通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域。
二、产业现状
1、高速互联发挥算力潜能，交换机需求同比上升
交换机将网路各个部件互相连接，是数据中心算力网络的枢纽。交换机类似于控制器，允许不同的设备 共享信息并且彼此通信。传统的树型网络带宽逐级收敛，云计算数据中心的发展让胖树架构发挥了性能， 胖树架构使用大量的低性能交换机，构建出大规模的无阻塞网络。而对于任意的通信模式，总有路径让 他们的通信带宽达到网卡带宽。
叶脊架构优势明显，扁平化设计，具有带宽高等特点。传统的三层网络可分为接入层、汇聚层、核心层， 将设备上下级连。但随着网络规模化扩展，这种架构的缺点逐渐暴露，即设备间的通信必须逐级传递， 叶脊网络（leaf-spine）使得网络扁平化，其中叶交换机相当于传统的接入层交换机，脊交换机类似核心 交换机。叶和脊交换机之间通过 ECMP（Equal Cost Multi Path）动态选择多条路径。
英伟达 中，140 个计算节点对应 188 台 。在英伟达 中，140 个节点对应 188 个台 ，其中 166 台用于计算，22 台 用于存储。此外，还有负责以太网管理的 8 台 及 10 台 。
英伟达 中，127 个计算节点对应 64 台 。在英伟达 中，127 个节点对应 64 个台 ，其中 48 台用于计算，16 台用 于存储。此外，还有负责以太网管理的 8 台 及 8 台 。
2023 年第一季度以太网交换机市场规模同比增长 31.5%。从下游市场看，数据中心及其他市场均有较 大增速。非数据中心/企业园区和分支细分市场的收入同比增长 38.7%，而端口出货量增长 14.1%。数据 中心细分市场的收入同比增长 23.2%，而端口出货量增长 19.7%。在超大规模企业和云提供商建设数据 中心网络容量的推动下，高速以太网交换机市场继续保持较快增长。从产品分类看，高速交换机增长较 快。2023 年第一季度，200/ 交换机市场收入同比增长 141.3%，环比增长 14.3%； 收 入同比增长 18.2%；25/50GbE 收入同比增长 21.1%。
2、本土厂商相继发布新品，市场竞争力持续提升
近期国内厂商陆续推出数据中心交换机新品，华为发布全球首款 800GE 数据中心核心交换机 Cloud 16800-X 系列，最多支持 288 个 800GE 端口，提供 3.5 微秒跨板转发时延，网络级负载均衡实 现 90%高吞吐，依托超融合以太实现通用计算、高性能计算、智能计算和存储融合承载，TCO 降低 36%；
新华三全球首发新一代数据中心交换机新品 S9827 系列，融合 CPO 硅光技术、液冷散热设计、 智能无损等先进技术，单芯片带宽高达 51.2T，支持 64 个 800G 端口，吞吐量较 400G 提升 8 倍，满足 智算网络高吞吐、低时延、绿色节能三大需求，助力算力充分释放；
锐捷网络于 2022 年发布同时应用 NPO 硅光和冷板式液冷技术的 51.2TNPO 硅光交换机，采用 64 口 800G 超高密度端口设计，相较传统 方案功耗降低 31%。受益 AI 与数字经济浪潮及本土厂商高端产品升级，国产交换机产业链发展有望提 速。
3、交换机市场规模持续扩大，22 年我国交换机市场规模超 500 亿元
数字经济蓬勃发展，随着 AIGC 不断发展、云计算产业的发展及渗透率的持续提升，对通信设备需求持 续增长，交换机规模持续扩大。
从市场规模来看：据 IDC 统计，2022 年全球交换机行业市场规模达到 3082.3 亿元，同比增长 17.0%， 且预计未来 5 年的增速稳定在 4%左右，预计 2027 年规模将达到 3768.0 亿元。据 IDC 统计，2022 年 中国交换机行业市场规模达到 510.8 亿元（其中头部企业华为、新华三、锐捷网络收入分别超过 180、 160、70 亿元）交换式集线器，同比增长 9.5%，且预计未来 5 年增速高于全球增速，稳定在 7%-9%，预计 2027 年 规模将达到 749.3 亿元。
三、驱动因素 1、数字经济快速发展，政企加大信息化投入
长期以来，我国数据中心主要以通用算力为主，超算、智算及边缘数据中心应用和数量还待增长。随着 我国 AI 人工智能应用场景的丰富，智算需求快速增长，根据信通院 2022 年数据，预期我国智算需求增 长速度将达到 70%。 2020 年开始，各地方政府开启智算中心的建设热潮。据国家信息中心与相关部门联合发布的《智能计 算中心创新发展指南》显示，目前全国有超过 30 个城市正在建设或提出建设智算中心。政府主导了包 括北京、天津、河北、南京、全国一体化算力网络国家枢纽节点、中国智算中心等项目。
2、AI 趋势下互联网大厂加大智算中心部署
在 的带动下，各大互联网厂商掀起研究大型语言模型的热潮。百度、华为、商汤、阿里等公 司近期密集发布大模型，预计互联网大模型成熟后会逐步加大算力相关资本开支投入。
国内互联网厂商资本有所回落，在应用需求爆发时或加大投入。根据 BAT 三大云厂商数据，2023 年一 季度 BAT 资本开支合计 82.2 亿元（同比-55%，环比-39%）。此外，2023 年一季度，海外三大云厂商 及 Meta 资本开支合计 339.5 亿美元（同比-4%，环比-13%）。互联网厂商资本开支正触达近三年底部， 在 AI 应用爆发后有望触底回升。
3、运营商加大云网投资，交换机采购需求倍增
算力需求爆发背景下，运营商成为投资重要力量，2023 年三大运营商云网投资大幅提升。以移动为例， 中国移动算力网络建设方面不断优化数据中心集约化梯次布局，数据中心交换机采购量大幅增加，近期 中国移动发布 2023-2024 年（一年期）针对数据中心交换机新建部分集采规模为 30660 台，去年同期 集采 16420 台。
四、产业链分析
1、产业链概况
交换机是搭建网络的核心设备之一，主要功能为扩大网络覆盖范围，能为子网络提供更多的连接端口， 以便连接更多的服务器、计算机、移动终端及物联网终端。
交换机产业链的上游是部件供应商，主要包括交换机芯片、CPU 芯片等。其中，以太网交换芯片是以 太网交换机的核心部件。全球以太网交换芯片自用厂商以思科、华为等为主，其自研芯片用于自产交换 机并对外销售。全球以太网交换芯片商用厂商主要包括博通、美满、瑞昱、英伟达、英特尔等。
交换机产业链的中游是交换机设备商。根据 IDC 数据，2021 年行业内主要厂商思科、华为、、 新华三、HPE、 的以太网交换机在全球的份额分别为 45.3%、10.2%、7.6%、6.1%、6.1%、 2.9%。此外，锐捷网络也是交换机领域的重要设备商之一，2021 年锐捷网络以太网交换机在中国的份 额为 14.6%，仅次于华为和新华三。
交换机产业链的下游包括运营商、云厂商、大型企业等。根据 预测，大型云厂商将是驱动数据中 心交换机市场规模扩大的核心。
按部署场景来分，交换机市场主要分为非数据中心交换机和数据中心交换机两大细分市场。非数据中心 交换机主要是企业网交换机，主要服务于各企业、高校、政府部门等客户的内部组网需求，单个客户体 量较小，重点在于形成规模效应；而数据中心交换机则服务于数据中心的基础设施建设，单场景需求较 大。从功能上来讲，企业网交换机主要用于连接 PC，实现有源以太网（POE），主流架构为万兆骨干+ 千兆到 PC；数据中心交换机则主要用于连接服务器/存储/数据中心互联，功能更为丰富，主要架构为 10G/25G 接入+40G/100G 骨干。两类交换机在功能和架构上的基本区别决定了这两个跑道分别能容下 不同的厂商。
数据中心交换机收入占比超 40%，平均单价高。根据 IDC 报告，2021 年数据中心交换机业务收入同比 增长 8.5%，达 131.5 亿美元，在全球交换机市场规模占比 42.8%。数据中心交换机平均单价显著高于非 数据中心交换机。，数据中心以太网交换机端口出货量占比仅 12%，但收入占比却高达 43%。
2、数据中心交换机是数据中心产业链的重要环节
数据中心交换机是数据中心产业链的重要环节，其大规模应用可进一步提升网络传输速度，保障网络的 高效和稳定。数据中心交换机增长的基本逻辑为：流量爆发、数字经济高速发展、企业上云需求提升， 云计算厂商、互联网企业、运营商等加快云计算业务发展，从而拉动数据中心相关投资，最终推动数据 中心交换机的增长。
2、多应用场景叠加增长驱动，有望维持中长期景气度
交换机下游的应用场景主要集中在数据中心、电信运营商（5G）、园区（IoT）、云计算等。受科技发 展推动，下游各细分领域的数据吞吐量需求进一步上升，同时对于硬件设备的性能（灵活性/安全性/可 扩展性/）提出了更高要求。交换机下游将仍具备潜在的成长空间，近来大火的人工智能概念便是有力 佐证。下游驱动的逻辑将在中长期保持稳定，并维持较高景气度。
数据中心：近年来增速较快，北美地区数量显著大于世界其余地区。数据中心泛指用以在网络基础设施 上对数据信息进行处理的设备集群，包括传递、计算、存储数据。其需求直接受到下游数据量级的驱动。 根据 的数据，在 IT 设施的各个细分子类别中，近年来数据中心一直保持着较快的增长，并在 2022 年以 12.2%的年化增速成为增速最快的细分品类。 年数据显示，在数据中心数量 方面，美国以 2701 个远胜其余国家与地区，德国和英国分别以 487 和 456 个位列第二、第三。美国在 数据科技产业上的竞争力，以及互联网和云计算巨头在美国的布局有力地拉动了美国数据中心的需求， 并向交换机产业链上游传导。数据中心目前规模相较其余板块依旧具有充分的成长空间，从需求端分析， 预计数据中心增长趋势将延续，将在中长期持续拉动上游数据中心交换机赛道的规模扩张。
云计算：北美市场仍是中长期云计算发展中坚力量，AIGC 发展引发需求侧边际变化。根据 IDC 数据， 全球云基础设施年度支出将保持持续增长。2013 年以来，平均复合年增速约为 14.7%，预计至 2026 年 将达约 1.33 千亿美元。2022 年业绩虽较为疲软，但当下 AIGC 热点或将引发云计算领域激烈竞争，具 体表现在对于 AI 算力的需求及数据处理需求增加，当下云厂商纷纷布局，预计在中长期该需求将向上 游传导。
电信运营商：5G 驱动下，规模不断上升，基础设施投入增速高企。相比 4G 网络，5G 网络具有高带宽 /低延时/大连接的特点，峰值速率可达 /s。通过 5G 新型无线电接口以及其他新技术，利用更高 的无线电频率，可以做到以指数方式在空中传输更多数据。对 5G 的部署已经成为电信运营商的新一代 解决方案。IDC 预计，随着 5G 的普及，数据量水平或将从 2018 年的 33ZB 增长至 2025 年的 175ZB。 从全球范围内来看，推出商用 5G 服务的运营商已接近 230 家，5G 网络的覆盖率及用户规模均处于不 断增长状态。根据爱立信数据显示，5G 用户订阅数将保持增长，东北亚为规模最大的市场。
全球范围 来看， 预计在 2027 年 5G 市场将达到约 3 亿订阅规模。商用 5G 服务的大规模铺开将有力拉动 相关的基础设施建设，相关企业资本开支预计将不会走低，利好包括交换机在内的通信设施产业。根据 Next Move 战略咨询的预测，5G 基础设施将呈现爆发式增长态势；2030 年，全球 5G 基础设施市场规 模将达 1.3 千亿美元，在 2030 年前将维持年均超 50%的增速。
园区：基于 IoT 概念的智慧园区将以互联互通作为未来的发展方向。物联网（IoT， of ） 可分为感知层、网络层、平台层、应用层等层次。 预计至 2030 年，物联网行业规 模将达到 6210 亿美元，年均复合增速约为 13%。在园区应用场景中，不同设备联网的必要性和需求日 益加强，物联网可实现园区内设备的协同控制，高效完成网络管理/应用协同/碎片化整合等目标，将成 为未来园区建设中的关键概念。
五、竞争格局
1、从竞争格局看：国内市场国产品牌快速崛起
交换机行业集中度较高，思科、华为、新华三等少数几家企业占据着绝大部分的市场份额，呈现寡头竞 争的市场格局。全球市场方面，至 2022 年思科是交换机市场的绝对龙头，市场份额占有率为 41.1%；5 家龙头企业占据全球市场的 70%以上。
中国市场方面，2022 年华为和新华三是市场的绝对龙头，星网 锐捷是市场第二梯队的领头企业；思科、中兴和深信服科技等企业争夺剩余小部分市场。
早期国内交换机市场主要被思科、 等外资厂商占据，伴随近年来国产设备商的快速崛起，海外 交换机设备商在中国的份额快速缩小，当前国内交换机市场双龙头格局特征显著。锐捷网络份额快速提 升。
2、我国数据中心交换机竞争格局：华为、新华三、锐捷主导
中国市场方面，至 2022 年华为和新华三是市场的绝对龙头，数据中心交换机市场份额占有率分别为 35.3%和 28.9%，两者共占中国市场的 64.2%且相互差距较小，同时又与其他竞争者拉开明显差距；星 网锐捷是市场第二梯队的领头企业，市场份额占有率为 14.9%；思科、中兴和深信服科技等企业争夺剩 余小部分市场。
据 IDC 统计，2022 年华为、新华三、锐捷网络数据中心交换机业务营收分别为 87.2/71.2/36.9 亿元， 同比增速分别为 11.8%/2.1%/17.6%。
3、我国企业园区交换机竞争格局：华为、新华三、锐捷主导
从市场竞争格局来看，行业集中度较高，华为、新华三、锐捷等少数几家企业占据着绝大部分的市场份 额，呈现寡头竞争的市场格局。中国市场方面，至 2022 年华为和新华三是市场的绝对龙头，园区企业 交换机市场份额占有率分别为 36.2%和 35.7%，两者共占中国市场的 71.9%且相互差距较小，同时又与 其他竞争者拉开明显差距；星网锐捷是市场第二梯队的领头企业，市场份额占有率为 14.2%；
思科、中 兴、神州数码和深圳普联技术等企业争夺剩余小部分市场。 从国内交换机行业主要企业的园区企业交换机营收状况来看，据统计，2022 年华为、新华三、锐捷网 络园区企业交换机业务营收分别为 95.5/94.2/37.5 亿元，同比增速分别为 2.4%/7.4%/15.5%，近几年锐 捷网络增长较为明显。
4、工业交换机竞争格局：国际品牌主导市场，国产厂商逐渐发力
工业交换机市场主要是思科、西门子、moxa 等国际品牌占据主要市场，国产厂商近年来逐步发力提升 份额。根据 Omdia 数据，层二交换机全球市场前三公司为思科、西门子、MOXA，层三交换机全球市 场前三公司为思科、、。据 ARC Group 数据，2018 年全球工业以太网交 换机市场空间约 16.3 亿美元，亚洲市场空间 4.2 亿美元，其中中国品牌如 MOXA、东土科技、研华科 技和卓越信通等在亚洲工业以太网交换机份额靠前。
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