交换芯片不断升级，102.4T 芯片有望于 2025 年底推出
思瀚产业研究院    2024-12-11

通常有三种方式来增加数据中心以太网互联速率：（1）使用更复杂的信号调制技术，以提高比特速率，增加传输效率，如 PAM4 信号调制技术的比特速率是 NRZ信号技术的 2 倍；（2）增加单通道速率或波特率；（3）增加通道数量。

交换芯片平均迭代周期约为 2 年，下一代 102.4T 交换芯片有望于 2025 年底推出。数据中心网络对高性能交换机的需求推动以太网交换芯片的飞速发展，以博通开发的数据中心交换芯片 Tomahawk 系列为例，第一代 Tomahawk 芯片于 2014 年下半年发布，带宽 3.2Tbps，采用 25Gbps SerDes 技术，支持 32 个 100G 端口；2022年下半年，Tomahawk5 发布，单芯片带宽高达 51.2Tbps，采用 112Gbps SerDes 技术，支持 64 个 800G 端口（单芯片最多具有 64 个集成 Peregrine SerDes 内核，每个内核集成 8 个 SerDes 和相关 PCS）。

芯片制程由 2014 年的 3.2T 22nm 快速演进至 2022 年的 51.2T 5nm，据博通公开电话交流会，下一代 102.4T 芯片有望于 2025 年底推出，或将采用 3nm 制程，单芯片功耗存在超过 1000W 的可能，或切换至液冷散热模组，我们认为下一代芯片或将沿用 PAM4 技术，SerDes 速率或将达到 224Gbps，通道数量保持 512 个，并且延时方面更低以支持 AI 集群网络发展。

AI 高密度训练需求下，高交换容量交换机需求持续增长，采用多芯片盒式交换机的形式有望填补芯片迭代真空期带来的盒式交换容量瓶颈。2024 年 3 月，英伟达在 GTC 大会上发布 Quantum-X800 系列交换机，包含 4颗交换芯片，可实现端到端800Gb/s 吞吐量。以 Q3400-RA 型号为例，整体高度 4U，可实现 144 个 800G 端口分布在 72 个 OSFP 端口中，总交换容量带宽达到 115.2Tbps，单个隧道为 200Gb/sSerDes，其中，Q3400 仍采用风冷散热设计，Q3400-LD 采用液冷散热设计。

由于单交换机包含 4颗交换芯片，交换机容量增长带动可支持高速率端口数量增长，可充分满足 AI 集群的高密度组网需求，两级胖树拓扑结构下，可连接至多 10368 个 NIC网卡，Quantum-X 以太网系列已被 Azure 和 Oracle 云采用。

中国移动主导 GSE 芯片研发，国产 51.2T 交换芯片加速发展。2024 年 9 月，中国移动启动 GSE 芯片合作伙伴招募，计划向 GSE 交换芯片方向投入上亿元资金，与合作伙伴共同开发一款高规格的（51.2T 以上），适用于智算、通算、超算等场景的芯片产品，国产交换芯片有望加速追赶。