2023年盛科通信研究报告:景气周期与国产替代机遇共振,本土交换芯片龙头份额有望突破
- 来源:广发证券
- 发布时间:2023/12/31
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盛科通信研究报告:景气周期与国产替代机遇共振,本土交换芯片龙头份额有望突破。以太网交换机是实现各类网络终端互联互通的关键设备,以太网交换芯片决定了以太网交换机的功能,亦是其核心价值环节。回顾交换机芯片演进历史,交换机芯片的迭代往往决定了光网络生态演进,是整个光网络升级部署的先决条件,是整个网络终端互联互通的“心脏”。流量需求与端口升级共振,数据中心市场需求高增。以太网交换芯片下游应用广泛,根据灼识咨询数据,商用以太网交换芯片2025年市场规模达171.4亿元。万物互联时代已至,云计算及AI双重驱动,数据中心市场成为以太网交换芯片的重要增量下游,在流量增长及端口速率升级需...
一、交换机芯片:网络终端互联互通之“心脏”
(一)以太网交换机是网络终端互联互通的关键设备
以太网交换机是实现各种类型网络终端互联互通的关键设备。由于共享局域网被划 分为冲突域,要连接各个领域并减少冲突问题和错误传递,就需要使用以太网交换 机。以太网交换机是一种基于以太网进行数据传输的多端口网络设备,通过多个端 口链接各个领域,如网络主机及网络节点,从而根据接收到数据帧中的硬件地址, 把数据转发到目的主机或网络节点,由此成为各种类型网络终端之间的网络桥梁。
以太网交换设备向高速率、大容量发展,同时功能逐步覆盖更多网络分层。衡量以 太网交换设备的重要参数包括端口速率和交换容量。经过30多年的快速发展,交换 机的端口速率从10M发展到了800G,单台设备的交换容量也由Mbps级别提升至 Tbps级别。行业巨头Marvell和Broadcom都已推出了51.2T 800GbE级别的交换机。
(二)以太网交换芯片是交换设备的核心价值环节
以太网交换芯片是以太网交换机的“心脏”。以太网交换设备由以太网交换芯片、 CPU、PHY、PCB、接口/端口子系统等组成。以太网交换芯片为用于交换处理大 量数据及报文转发的专用芯片,是针对网络应用优化的专用集成电路(ASIC)。 以太网交换芯片内部逻辑通路由数百个特性集合组成,协同工作的同时保持极高的 数据处理能力,因此其架构实现具有复杂性。作为以太网交换机的核心元器件,以 太网交换芯片在很大程度上决定了以太网交换机的功能、性能和综合应用处理能力。
交换机芯片作为交换机设备的“心脏”,其迭代往往决定了光网络生态的演进,交换 机芯片的升级是整个光网络升级部署的先决条件。 回顾交换机芯片演进历史,博通TH系列芯片从2014年Tomahawk1发布后,以每两 年容量翻一番的速度推出: 100G时代:2014年9月Broadcom推出首个Tomahawk产品,2016年数据中心开始 进行100G的升级,100G光模块及100G交换换机也在此时开始规模部署;
400G时代:2017年12月首款400G芯片(Tomahawk3)送样,2018年思科、 Arista、Junpier等主流交换机厂商相继发布400G交换机产品,2019年推出400G系 列产品,同年国内厂商如新华三、锐捷也陆续推出400G交换机产品。19年12月正 式推出全球首款具备25.6Tbps交换能力的交换机芯片Tomahawk4,可支持 64*400G/128*200G/256*100G部署,202年400G光模块进入放量元年,数据中心 正式从100G向400G迭代; 800G时代:22年8月,博通推出速率高达51.2Tbps的Tomahawk 5ASIC,将单芯 片支持64端口800Gbps或128端口400Gbps或256端口200Gbps的交换机。23年3 月,Tomahawk 5(战斧5)系列以太网交换机/路由器芯片现已批量出货,行业进入 800G迭代周期,800G光模块正释放量。
需要传输的报文/数据包由端口进入以太网交换芯片之后,首先进行数据包头字段 匹配,为流分类做准备;而后经过安全引擎进行硬件安全检测;符合安全的数据包 进行二层交换或者三层路由,经过流分类处理器对匹配的数据包做相关动作(比如 丢弃、限速、修改VLAN等);对于可以转发的数据包根据802.1P或DSCP放到不 同队列的buffer中,调度器根据优先级或者WRR等算法进行队列调度,在端口发出 该数据包之前执行流分类修改动作,最终从相应端口发出。
以太网交换芯片在逻辑层次上遵从OSI模型(开放式通信系统互联参考模型)。 OSI模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 以太网交换芯片主要工作在物理层、数据链路层、网络层和传输层,提供面向数据 链路层的高性能桥接技术(二层转发)、面向网络层的高性能路由技术(三层路 由)、面向传输层及以下的安全策略技术(ACL)以及流量调度、管理等数据处理 能力。
以太网交换芯片亦是以太网交换机的核心价值环节。根据交换机设备厂商锐捷网络 招股书披露,公司采购的原材料主要包括芯片、元器件、光模块、电路板、电源模 块等。锐捷网络招股书显示,2019-2021年,去除代工代采模式下整机采购金额影 响后,公司各期芯片采购额占公司当期原材料采购总额的比例分别为43.81%、 44.71%和51.93%。一般交换机芯片可分为主芯片(主要包括以太网交换芯片、 PHY芯片、CPU等,部分以太网交换芯片将CPU、PHY集成在以太网交换芯片内 部)和辅助芯片(包括其他数字芯片、电源管理芯片、信号链芯片、功率芯片等)。 主芯片承担核心功能,其采购单价远高于辅助芯片。

二、流量需求与端口升级共振,数据中心市场需求高 增
(一)万物互联时代已至,网络设备需求激增
以太网交换芯片下游应用广泛。当前网络体系面向不同应用领域可划分为企业网络、 运营商网络和数据中心网络几个关键应用场景。由于网络体系的每个关键应用场景 均采用类似接入、汇聚和核心的组网架构,因此需要系列化的以太网交换芯片产品。 同时,以太网交换芯片根据带宽和应用可以分为百兆(家用交换设备)、千兆(企 业小型交换设备)、千兆/万兆(企业大型交换设备)、25G/40G/100G(数据中心、 运营商)及400G(数据中心、运营商)。
1. 数据中心:AI算力需求带动交换机需求量价齐升 ChatGPT引发新一轮AI算力需求爆发。根据OpenAI发布的《AI and Compute》分 析报告中指出,自2012年以来,AI训练应用的算力需求每3.4个月就回会翻倍,从 2012年至今,AI算力增长超过了30万倍。据OpenAI报告,ChatGPT的总算力消耗 约为3640PF-days(即假如每秒计算一千万亿次,需要计算3640天),需要7-8个 算力500P的数据中心才能支撑运行。上海新兴信息通信技术应用研究院首席专家 贺仁龙表示,“自2016年阿尔法狗问世,智能算力需求开启爆发态势。如今 ChatGPT则代表新一轮AI算力需求的爆发”。
全球算力规模将呈现高速增长态势。根据国家数据资源调查报告数据,2021年全 球数据总产量67ZB,近三年平均增速超过26%,经中国信息通信研究院测算, 2021年全球计算设备算力总规模达到615EFlops,增速达44%。根据中国信通院援 引的IDC数据,2025年全球算力整体规模将达3300EFlops,2020-2025年的年均复 合增长率达到50.4%。结合华为GIV预测,2030年人类将迎来YB数据时代,全球算 力规模达到56ZFlops,2025-2030年复合增速达到76.2%。
InfiniBand网络满足大带宽和低时延的需求,成为超算中心的主流。InfiniBand (简称IB)是一个用于高性能计算的计算机网络通信标准,主要应用于大型或超大 型数据中心。IB网络的主要目标是实现高的可靠性、可用性、可扩展性及高性能, 且能在单个或多个互联网络中支持冗余的I/O通道,因此能够保持数据中心在局部 故障时仍能运转。相比传统的以太网络,带宽及时延都有非常明显的优势。(一般 InfiniBand的网卡收发时延在600ns,而以太网上的收发时延在10us左右,英伟达 推出的MetroX-3提升长距离InfiniBand系统带宽至400G)。作为未来算力的基本单 元,高性能的数据中心越来越多的采用InfiniBand网络方案,尤其在超算中心应用 最为广泛,成为AI训练网络的主流。
传 统 三 层 的 数 据 中 心 网 络 架 构 : 包 括 了 核 心 层 ( Core Layer )、汇聚层 (Aggregation Layer)以及接入层(Access Layer),但网络的规模、网络扩展及弹 性能力、时延、东西向流量支持上存在瓶颈。 Spine-and-Leaf架构:任意一个服务器到另一个服务器的连接,都会经过相同数量 的设备,保证了延迟是可预测的。但他的上行链路应始终比下行链路运行得更快, 下行带宽总和大于上行带宽总和,流量飙升的时候会有阻塞。 胖树架构:业界普遍认可的实现无阻塞网络的技术。传统的树形网络拓扑中,带宽 是逐层收敛的。每个节点(根节点除外)都需要保证上行带宽和下行带宽相等,并 且每个节点都要提供对接入带宽的线速转发的能力。
InfiniBand网络架构不收敛,提高高速交换机用量比例。相较于传统三层的数据中 心网络架构及 -and-Leaf架构,前两者,无带宽收敛的胖树网络架构更适用 于当前需要进行大量数据交换的高密度AI数据中心;传统的以太网三层架构中存在 收敛,往往只有顶层才会用到更高速的交换机,而IB网络架构需要保证上下行带宽 一致所有节点均需使用高速交换机。随着AI应用的发展,高性能交换机数量有望随 之增长,带动出货量及交换机单价相应提升。
2.运营商:国内ICT基础设施建设对以太网交换芯片需求快速提升 “东数西算”刺激交换机行业产业投资规模。2022年初,“十四五”规划提出“数据中 心是数字经济的数字底座”,“东数西算”为数据中心提供底部支撑,帮助数字经济发 展。2022年国家发改委、中央网信办、工信部和国家能源局联合印发文件同意在京 津翼、长三角、粤港澳大湾区、甘肃、宁夏等8地建设国家算力枢纽节点且规划10 个国家数据中心集群,“东数西算”工程正式全面启动。“东数西算”每年可刺激高达 数千亿产业投资规模,ICT基础设施产业是数字基础设施的重要组成部分,交换机 作为ICT基础设施产业的核心设备,有望未来因此打开新的市场空间。
我国双千兆网络建设成效显著,网络设备产业快速发展以匹配流量增长的需求。随 着物联网、人工智能和移动应用的发展,千兆网络将逐步取代百兆网络。我国双千 兆网络建设成效显著,是新型基础设施的承载底座。根据工信部数据,截止2022年 末,互联网宽带接入用户为5.9亿户,其中,100M速率以上用户为5.54亿户, 1000M速率以上用户为9175万户。我国双千兆网络建设成效卓著,全国110个城市 建成千兆城市,千兆光网具备覆盖超过5亿户家庭的能力。在双千兆网络的支撑下, 超纤应用加速涌现,与实际经济深度融合,支撑工业制造、港口、矿山、文旅等领 域加速转型,行业赋能复制等作用日益凸显。千兆网络带来交换机在内较多网络设 备的更新需求,高速以太网交换机的需求上行。
3. 企业园区:企业数字化激发网络互联需求,中低速交换机需求加速 国内数字经济庞大市场维持高速增长,依托完整工业体系,生产领域数字基础设备 建设规模化发展。目前,我国正处于从经济高速增长向高质量发展转变的历史关键 时期,数字经济对推动产业转型升级和培育增长新动能具有重要作用。根据中国信 通院2022年发布《全球数字经济白皮书》及《中国数字经济发展报告》显示, 2020年中国数字经济位居世界第二,规模为5.4万亿美元(合计39.1万亿元人民 币),同比增长9.6%,增速位居全球第一。2021年我国数字经济维系高速增长态 势,同比名义增长16.2%,规模达45.5万亿人民币。
企业数字化转型对新一代以太网交换设备提出更高要求。当前,数字经济的发展已 经来到人与人、人与机器、机器与机器之间万物互联时代。下一代数据中心交换机、 高端核心路由器等作为未来高带宽网络传输的关键设备,其大规模应用应进一步提 升网络传输速度,保障网络的高效和稳定,高端网络设备的应用将全面支撑各行业 在互联互通时代的业务发展,助力企业的数字化转型。
4.边缘计算中心的平台搭建为以太网交换芯片带来节点的增长和新的需求 边缘计算进入发展期望峰值期,2025年全球七成以上企业生成数据在边缘数据中 心处理。Gartner最新发布的《2021年边缘计算技术成熟度曲线》报告显示边缘计算已经进入“发展期望峰值期”。Gartner预计,到2022年全球工业企业产生和处理 的数据有超过50%都会位于数据中心和云之外,大多数通过传感器等产生。 IBM 商业价值研究院进一步预计至 2025 年,企业生成的数据中将有75%在传统数据中 心或云平台之外产生和处理。
边缘数据中心需要构筑大规模、低时延数据处理平台,产生大量优质以太网交换芯 片需求。边缘数据中心作为边缘计算模式下基础设施层面的解决方案,将随着5G 边缘侧车联网、AR/VR、移动医疗等实时性业务的激增而大量涌现,拉动以太网交 换机为首的一些列网络设备需求。边缘计算为系统工程,需要将网络、存储、计算 和认证推到边缘端,以降低承载网的传输距离,为新型业务提供实时计算能力。以 移动医疗为例,该过程需要进行复杂的数据处理和大规模的机对机数据交换,且要 求超低的延迟时间,并生成大量包括以太网交换机的额外硬件基础设施需求,需要 构建强大的平台为边缘提供基础,从而实现机器性能优化、主动维护和智能运营。
(二)全球以太网交换机增速稳健,白盒交换机份额持续提升
上游元器件供应改善缓解供给端压力,全球以太网交换机市场保持迅猛增长。疫情 结束减缓供应链限制,元器件供应改善,全球以太网交换机市场增速强劲。IDC数 据,2023年第二季度全球以太网交换机市场收入同比增长38.4%至118亿美元,其 中数据中心市场收入同比增长21.7%,非数据中心市场同比增长了52.5%。迅猛增 长背后昭示着物联网时代对万物互联、大容量数据传输的高涨需求。IDC数据显示 2022年全球以太网交换机规模达2663亿人民币,同比增速达18.7%。
开源可定制的白盒交换机关注度提升,市场份额有所增长。根据Omdia的数据, 2022年数据中心以太网交换机端口出货量增长12%,其中白盒供应商市占率提升至 14%,较2021年份额增长了4%。据GIR (Global Info Research)调研,按收入计, 2022年全球白盒交换机收入大约23.08亿美元,预计2029年达到57.65亿美元, 2023-2029年年均复合增长率CAGR为14.0%。
白盒交换机凭借开放灵活的特点以及成本和效率优势在数据中心市场加速拓展。大 型数据中心建设对于交换机的需求量较高,同时对于交换机产品的兼容性和开放性 有着严格的要求。5G、云计算和AI应用的快速发展驱动着大型及超大型数据中心 的加速建设,硬件解耦的白盒交换机市场因此迎来了迅速发展的机会,白盒交换机 可分离软件与硬件,数据中心客户可通过交换机安装外部操作系统或在交换机厂商 提供的开放式操作系统来开发上层应用软件,实现了统一部署并维护交换机,数据 中心的运维效率也因此大大提升。

(三)流量需求及端口速率升级共振,以太网交换芯片量价齐升
以太网交换芯片分商用和自用,20年商用及自用占比五五开,未来主要增量来自于 商用。目前网络设备厂商的芯片解决方案有二:(1)部分如思科、华为和Juniper 等网络设备厂商拥有自研芯片的能力,其高端产品主要应用自研芯片,同时也使用 从外部芯片厂商采购的芯片;(2)部分如锐捷网络、新华三以及国外的Arista等其 他网络设备厂商主要从外部芯片厂商采购芯片并应用在自身产品中。全球以太网交 换芯片自用厂商以思科、华为等为主,商用厂商包括博通、美满、瑞昱、英伟达、 英特尔、盛科通信等。根据灼识咨询,2020年商用和自用占比均为50%,预计25 年商用占比上升至55%,未来以太网交换芯片市场规模的主要增量来自于商用厂商。
预计我国商用以太网交换机芯片2025年市场规模达171.4亿元。云计算的快速渗透、 AI和机器学习的兴起、5G商用、WiFi 6等通信技术的升级和企业信息化建设深入将 快速推动中国以太网交换芯片市场增长。根据灼识咨询数据,预计至2025年中国商 用以太网交换芯片市场规模将达到171.4亿元,2020-2025年年均复合增长率为 13.8%。同时预计至2025年,数据中心用、企业网用、运营商用和工业用以太网交 换芯片市场规模占比将分别达到70.2%、20.7%、7.8%和1.3%。
流量需求及端口速率升级共振,中国商用以太网交换芯片市场有望实现量价齐升。 数量端,大幅增长的流量需求带动交换芯片应用场景和数量持续拓展。近年数字经 济的快速发展,推动了云计算、大数据、物联网、人工智能等技术产业的快速发展 和传统产业数字化的转型,流量需求大幅增长。根据Dell'Oro报告,到2027年20% 的以太网数据中心交换机端口将连接到加速服务器,以支持人工智能工作负载。价 格端,高性能交换芯片占比有望持续增长,带动单价相应提升。100G及以上的以 太网交换芯片需求逐渐增多,400G端口将成为下一代数据中心网络内部主流端口 形态。随着博通51.2Tbps的Tomahawk 5量产,全球数据中心架构向800G迭代, 我国也有望逐步开始升级。根据上述图表,我国商用数据中心用以太网交换芯片市 场规模2020-2025年年均复合增长率将达到18.0%,数据中心将成为未来中国商用 以太网交换机及芯片市场增长的主要推动力。
三、一超两强集中度高,国产替代空间广阔
(一)以太网交换芯片属壁垒极高的研发驱动型行业
作为大规模数字专用芯片,以太网交换芯片天然具备研发难度高、验证周期长、资 金投入大等壁垒。 以太网交换芯片设计具备较高的技术壁垒。(1)以太网交换芯片的技术难点主要 集中于高性能交换芯片架构设计、高密度端口设计、针对不同应用场景的流水线设 计,并研发配套的SDK软件接口;(2)随着芯片集成度不断提高,海量逻辑造成 研发工程难度提高、研发周期长;(3)以太网交换芯片需要与众多其他厂商的以 太网交换芯片、网卡、光模块等器件互联互通,稳定性及可靠性要求高。 以太网交换芯片研发周期长、资金投入大。以太网交换芯片的研发周期较长,需要 长期的技术与人才积累以及高额的研发投入。同时以太网交换芯片厂商主要面对晶 圆厂、封测厂等供应商,从芯片设计至流片至大规模量产等环节均需要以太网交换 芯片厂商和供应商的长期投入和高度协作。
以太网交换芯片生命周期长,客户及应用壁垒较高。(1)芯片一经进入供应链生 命周期往往长达8-10年,一般情况下,流网络设备品牌商和网络设备制造商仅会选 择一至两套以太网交换芯片方案,而初创公司产品往往需要经过几轮技术迭代后方 有可能被网络设备商大规模采购。(2)以太网交换芯片需平台系统性建设,持续 开发更新,并配套相关产品矩阵。客户一旦选择芯片产品,将围绕该产品长期投资、 持续开发,并希望厂商提供PHY、Retimer等配套芯片。以太网交换芯片具备平台 型和长生命周期的特点,具备较强客户粘性,对新进入者的接纳性较弱。
(二)一超两强集中度高,国产替代空间广阔
以太网交换芯片技术门槛高,一超两强占据97.8%市场份额。全球商用以太网交换 芯片领域集中度较高,呈现寡头垄断的市场格局,其中博通是商用以太网交换芯片 领域中的龙头,美满和瑞昱为行业内的主要参与者。根据灼识咨询数据,2020年中 国商用以太网交换芯片市场以销售额口径统计,博通、美满和瑞昱分别以61.7%、 20.0%和16.1%的市占率排名前三位,合计占据了97.8%的市场份额。而我国现阶 段成功进入商用以太网交换芯片国际市场竞争序列的厂商较少,其中盛科通信的市 占率为1.6%,在中国商用以太网交换芯片市场排名第四。
具体来看:博通和美满实现包含超大规模数据中心在内的各应用领域及其细分领域 全覆盖;瑞昱主要聚焦低端产品线,其以太网交换芯片产品的交换容量及端口速率 均较低;盛科通信已覆盖中等规模数据中心,但12.8Tbps及以上交换容量面向超大 规模数据中心的高性能交换产品尚在研发阶段。
(1)博通:博通产品应用于高、中、低端产品线,有三个系列的交换芯片。 Tomahawk系统芯片是高带宽交换机平台芯片;Trident系列芯片是多功能的平台芯 片;Jericho系列芯片主打较低带宽,但有多缓冲和可编程性平台芯片主要发展高端 产品线,主要资源投入在面向超大规模数据中心的Tomahawk系列(目前最高交换 容量达51.2Tbps)以及Trident系列(最高交换容量达12.8Tbps)等高性能系列。
(2)美满:2021年8月,美满收购主营云服务器以及边缘数据中心以太网交换芯 片的集成电路设计企业Innovium后产品线向中高端发展,开始覆盖超大规模数据中 心等高端领域,目前实现高、中、低端产品线全覆盖。Innovium于2020年推出面 向超大规模数据中心、交换容量达到25.6Tbps的Teralynx 8以太网交换芯片;23年 3月,Marvell推出Teralynx 10,是一款51.2Tbps 800GbE可编程5nm交换机芯片。
(3)瑞昱:瑞昱产品面向中低端市场,主要聚焦低端产品线。 (4)盛科通信:公司产品主要定位中高端产品线,产品覆盖100Gbps~2.4Tbps交 换容量及100M~400G 的端口速率。在高端产品方面,公司拟于2024年推出Arctic系列,交换容量最高达到25.6Tbps,支持最大端口速率800G。在低端产品方面, 公司TsingMa.AX系列已处于转量产阶段,交换容量低于30Gbps,主要定位新型工 业网络、中小企业网络。

商用以太网交换芯片厂商具有明显的稀缺性。思科、华为等设备商往往通过自研以 太网交换芯片配合自研交换机的技术迭代,自研芯片不外售。而以太网交换芯片与 交换机的技术难点差异、产业链资源差异,其他网络设备商向上游延伸难度也较大。 作为大规模数字专用芯片,以太网交换芯片具备集成电路设计行业共用的技术难度 大、验证周期长、资金投入高、行业垄断程度较高等进入壁垒,随着全球以太网交 换芯片市场的扩大,自用厂商已无法满足下游日益增长的需求,因此全球范围内涌 现出博通、美满、瑞昱、英伟达、英特尔、盛科通信等以太网交换芯片商用厂商, 具有较明显的稀缺性。
国际贸易摩擦不断,我国通信产业连续遭受重大冲击。2018年3月,以美国总统特 朗普签署备忘录为标志,美国陆续采用加征关税、进出口限制、打击相关企业合法 经营乃至列入贸易黑名单等多种方式对中国企业发难。在中美贸易中占有关键地位 的信息通信行业首当其冲,遭受一系列美国贸易保护政策的负面影响。五年来,通 信相关技术、产品、服务进出口被限制,以中兴通讯、华为、中芯国际等为代表的 通信技术企业被多次指控、制裁乃至纳入“实体名单”。
供应链安全问题日趋严峻,以太网交换芯片技术代差“卡脖子”问题不容忽视。国际 贸易摩擦不断,以太网交换芯片存在技术代差,“卡脖子”问题不容忽视。国产企业 深耕核心技术研发,盛科通信公司在研的面向超大规模数据中心、对标国际当前最 高水平的Arctic预计于2024年量产。此外,我国网络设备行业经过长足发展,已经 形成了较为完善的产业体系,具备较强的国际竞争力,并涌现出一批具备国际影响 力和知名度的网络设备龙头厂商,也为本土以太网交换芯片设计企业提供了重要的 竞争优势和加速国产替代的可能,国产替代空间广阔。
四、盛科通信:高稀缺的本土以太网芯片设计厂商
(一)公司概况:战略聚焦以太网芯片设计,研发实力强大
公司是业内领先的以太网交换芯片设计企业。公司成立于2005年,自成立以来便 长期专注于以太网交换芯片及配套产品的研发、设计和销售,2007年推出国内首颗 万兆双栈IPv4/IPv6核心以太网交换芯片Bay系列。经过多年不懈发展以及技术累积, 公司现已形成丰富的以太网交换产品序列,产品可涵盖从接入层到核心层的以太网 交换产品。公司旗下全系列以太网交换芯片具备高性能、灵活性、高安全、可视化 的产品优势,充分融合企业网络、运营商网络、数据中心网络等领域的增强特性, 具备全面的二层转发、三层路由、可视化、安全互联等丰富的特性。除以太网交换 芯片外,公司为行业客户进行定制化开发,为其提供芯片模组及定制化产品解决方 案,以适应该行业的特殊应用。公司在自主研发的高性能以太网交换芯片的基础上 构建以太网交换机产品,旨在探索下一代企业网络、运营商网络、数据中心网络和 工业网络等多种应用场景需求,亦为公司以太网交换芯片产品推广提供应用案例。
战略聚焦以太网交换芯片业务,明确芯片设计企业定位。2021年公司推出面向5G、 数据中心应用的以太网交换芯片TsingMa.MX系列,是公司中端核心芯片,具备 440Gbps的交换容量,支持最大100G端口速率,集成高性能CPU,具备丰富的5G 接入级特性,相较同级别竞品在交换容量、特性、本土化需求多个维度均具备较强 优势,凭借上述优势,TsingMa在5G承载接入、数据中心管理交换机等新兴领域实 现广泛应用。公司Arctic系列处于试生产阶段,对标当前国际最高水平,面向超大 规模数据中心,支持最大端口速率800G,搭载增强安全互联、增强可视化和可编 程等先进特性。
公司自主研发能力强大,现已掌握多项核心技术。公司根据规模化市场应用的反馈、 对产业链的理解和影响以及深度参与行业标准组织,数次迭代旗下芯片产品,现已 形成高性能交换架构、高性能端口设计、多特性流水线等11项核心技术,实现了拥 有自主知识产权、国内领先地位和符合本土化需求的核心技术能力,搭建了完整丰 富的设计、工艺、测试平台。截至目前,公司具备丰富的产品开发经验,覆盖接入 层到核心层的交换产品,CTC7132、CTC8096、CTC5160 三款主要以太网交换 芯片产品均获得中国电子学会“国际先进、部分国际领先”科技成果鉴定。
公司成功进入国内主流厂商的供应链体系,产品已实现规模化应用。公司与国内主 流网络设备商和信息技术厂商构建了紧密稳定的合作关系。公司自主研发的以太网 交换芯片已进入国内主流网络设备商的供应链,以公司芯片为核心生产的以太网交 换设备已在国内主要运营商以及金融、政府、交通、能源等各大行业网络实现规模 现网应用。
(二)股权结构:国企与产业基金参与持股,管理层专业背景丰富
国有企业与公司员工共同参与持股,公司股权结构稳定。截止2023年三季报,中 国振华及其一致行动人中国电子合计持有公司28.67%的股份,为公司第一大股东。 国家集成电路产业投资基金股份有限公司持股为19.60%,为第二大股东。此外中 新创投持股11.46%,中电发展基金持股4.96%。同时,356名员工通过苏州君脉、 涌弘壹号、涌弘贰号等5家境内直接员工持股平台合计间接持有公司股份。
董事及高级管理团队具备深厚技术背景,与核心技术人员复合程度高,团队稳定。 公司共有高级管理人员7名。其中总经理孙剑勇、副总经理郑晓阳除董事身份外, 也是四位核心技术人员中的两位,均具备不低于15年的集成电路行业研发工作经验, 并且在公司任职时间不低于10年。公司注重研发投入,员工整体学历较高,硕博占 比超过40%,截至发行前,公司一共拥有研发人员341人,员工占比约74.13%,拥 有显著的人才优势和技术经验优势。
(三)财务分析:营收规模增长显著,预计 24 年实现扭亏
营收规模增速明显,收入结构逐渐优化。2020-2022年,公司营业收入分别为2.64、 4.59、7.68亿元,规模逐年快速增长。公司主要产品包括以太网交换芯片、以太网交换芯片模组、以太网交换机,以及为客户提供定制化解决方案等。以太网交换芯 片、以太网交换芯片模组及以太网交换机产品的收入长期超过90%,为公司主要收 入来源。定制化解决方案占比相对较小。近年来国内市场对以太网交换芯片和交换 设备的需求量迅速增加,公司作为国内技术和市场领先的以太网交换芯片厂商从中 受益。近年来随着客户对公司的芯片产品认可度不断提升,前期投入积累逐步转化 为客户订单,以太网芯片营业收入从2020年1.27亿元上升至2022年4.93亿元,营 收占比从2020年48.27%上升至64.22%。进一步推动了公司营业收入的快速增长。

公司芯片业务产品处于导入阶段,毛利率波动较大。2020-2022年,公司综合毛利 率分别为46.98%/47.12%/43.16%,其中以太网交换芯片产品毛利率分别为 34.35%/39.61%/33.17%。2020年,公司为提升GoldenGate系列产品市场覆盖, 对战略客户的价格折扣较大导致产品毛利率较低;2021年GoldenGate 系列上量后 产生的规模效应导致平均采购成本下降,带动毛利率提升;2022年毛利率相对较低 的TsingMa.MX系列产品销量提升、收入占比提高导致毛利率有所回落。我们预计 随公司产品线的丰富及业务规模的扩展,公司毛利率有望稳中有升。以太网交换芯 片产品整体毛利率以太网交换芯片模组产品的毛利率为65.81%、55.10%、65.26%; 以太网交换机毛利率分别为51.85%、55.19%、55.66%,毛利率整体相对稳定;定 制化解决方案业务毛利率分别为71.40%、67.32%、61.96%。毛利率相对较低的芯 片产品营业收入占比增加导致公司整体主营业务毛利率降低。
各项费用率显著降低,研发强度持续增强。2020-2022年,公司销售费用分别为 0.24、0.30、0.35亿元,占同期营业收入的比例分别为9.17%、6.69%、4.53%; 管理费用分别为0.37、0.41、0.47亿元,占同期营业收入的比例分别为13.90%、 8.92%、6.14%;财务费用分别为-0.008、0.01、0.47亿元,占同期营业收入的比 例分别为-0.30%、0.32%、6.15%;研发费用分别为1.10、1.81、2.64亿元,占同 期营业收入比例分别为41.97%、39.61%、34.39%。随着公司经营规模及营业收入 快速增长,各项费用绝对额呈现出增长的趋势,费用占营业收入的比例逐年下降。
净利率有望随着营收规模扩张及费用率降低转负为正。2020-2022年,公司净利率 分别为-3.63%、-0.75%、-3.83%。以太网交换芯片市场呈现国际巨头高度垄断的 格局,公司以太网交换芯片及配套产品较为复杂且研发难度较大,公司持续在产品 技术研发方面加大投入,前期市场培育过程中营业收入规模较低,导致公司净利率 连年为负。随着公司收入规模高速增长,研发费用及各项运营支出占营收比例逐年 降低,公司的经营情况将持续改善,预计未来经营亏损将逐步收窄直至实现盈利。
尚未实现盈亏平衡,预计24年实现扭亏。2018-2022年公司归母净利润分别为-0.27、 0.06、-0.1、-0.03、-0.29亿元,尚未实现盈亏平衡。2023年上半年归母净利润为 0.35亿元,扭亏为盈趋势初步显现,预计公司于2024年实现盈亏平衡。
(四)核心竞争力:高端突破+本土优势加速客户渗透
1. 产品矩阵丰富,高端产品持续追赶 芯片产品定位中高端市场,覆盖多层次以太网交换芯片产品序列。公司产品矩阵丰 富,产品覆盖100Gbps~2.4Tbps 交换容量及100M~400G的端口速率,全面覆盖 企业网络、运营商网络、数据中心网络和工业网络等应用领域。公司未来计划产品 实现高中低端全覆盖,与竞争对手展开全方位竞争。 在高端产品方面:公司拟于2024年推出Arctic系列,交换容量最高达到25.6Tbps, 支持最大端口速率800G,面向超大规模数据中心,交换容量基本达到头部竞争对 手水平;在中低端产品方面:公司TsingMa.AX 系列已处于转量产阶段,交换容量 低于 30Gbps,主要定位新型工业网络、中小企业网络。
公司在高端产品系列持续追赶,积极缩小与海外龙头代际差。公司以太网产品经过 不断迭代发展,现已对标海外厂商产品水平,产品布局已覆盖了100Gbps~2.4Tbs 交换容量及100M~400G的端口速率,虽然公司市场占有率、技术水平和产品布局 均与国际厂商仍有一定差距,但公司已成为境内少数能够规模化生产交换容量和端 口速率较高的以太网交换芯片设计厂商。
(1)TsingMa.MX仍与同行业最高水平存在一定差距,但就基本特性、数据中心 网络增强特性方面,公司产品业已与海外龙头产品达到一致水平。TsingMa.MX系 列是公司当前最高性能芯片,具备2.4Tbps的交换容量,支持最大400G端口速率。 TsingMa.MX系列当前广泛应用于中等规模数据中心、5G承载网络的汇聚、企业网 络等应用领域。TsingMa.MX相较博通最高端交换芯片,在核心交换容量上存在差 距。但在同级别产品的对比中,其交换容量、端口的覆盖能力、特性的完善度均具 备一定优势。
(2)公司试生产的Arctic系列对标国际当前最高水平,积极缩短与海外龙头的代际差异。博通于2019年末推出的面向超大规模数据中心、交换容量达到25.6Tbps 的Tomahawk4以太网交换芯片,Innovium(2021年8月被美满收购)于2020年亦推出 面向超大规模数据中心、交换容量达到25.6Tbps的Teralynx8以太网交换芯片,思 科于2021年推出面向超大规模数据中心、交换容量达到25.6Tbps。以上三款芯片 为当前以太网交换芯片的最高交换容量和端口速率水平。公司面向超大规模数据中 心的最大端口速率达到800G的Arctic系列正处于试生产阶段。
2. 客户:先发优势显著,客户端渗透有望加速 公司在国内以太网交换芯片领域先发优势较为明显。基于以太网交换芯片长期的技术积累和基础行业特征,要成功研发并量产应用具备竞争力的以太网交换芯片至少 需要2-3代产品、5-7年的过程。公司自 2005年设立即开始自主研发以太网交换芯 片的历程,为国内最早投入以太网交换芯片研发的厂商之一。通过大量的研发投入, 现已成功开发丰富的以太网交换芯片产品序列、积累领先的核心技术、具备完善的 产业链配套、拥有充足人才储备,打破了国际巨头长期垄断的格局,在国内以太网 交换芯片领域具备先发优势。
国产替代机遇下,公司本土化优势明显。我国网络设备行业经过长足发展,已经形 成了较为完善的产业体系,具备较强的国际竞争力,并涌现出一批具备国际影响力 和知名度的网络设备龙头厂商,也为本土以太网交换芯片设计企业提供了重要的竞 争优势。相较于博通、美满、瑞昱等境外竞争对手,公司一方面坚持立足中国,符 合芯片供应链国产替代的行业趋势;另一方面,国内5G和边缘计算与国际技术路 线不同,公司更为贴近、了解本土市场,能够深度理解客户需求并快速响应,予以 充分的服务支持,以本地化的支持和服务来吸引客户和提高客户粘性,稳步占据供 应链的关键位置;此外,公司与本土网络设备商在企业文化、市场理念和售后服务 等方面更能相互认同,业务合作通畅、高效,形成密切且相互依存的产业生态链。
公司拥有坚实客户基础,未来在客户端有望加速渗透。公司在发展初期就尤其注重 客户服务并关注客户体验,通过持续在技术研发、质量管控等方面的投入,为客户 提供具有竞争力的产品以及快速响应的优质服务,与国内主流通信和信息技术厂商 等建立了长期、稳定的合作伙伴关系,新华三、锐捷网络和迈普技术均为公司主要 终端客户或直接客户。公司自主研发的以太网交换芯片已进入国内主流网络设备商 的供应链,以公司芯片为核心生产的以太网交换设备已在国内主要运营商以及金融、 政府、交通、能源等各大行业网络实现规模现网应用。此外,公司通过整体解决方 案和定制化服务,为客户解决特殊场景以太网交换芯片需求,在最终用户群体赢取 口碑、培养市场,从而影响网络设备商开发基于公司芯片的产品,构建全产业链竞 争力。
3.公司专注研发,直销经销结合,保障供应链效率 公司专注产品研发,采用Fabless经营模式。在以太网交换芯片方面,公司采用集成电路设计企业通行的Fabless经营模式。在该模式下,公司专注于集成电路设计、 质量控制及销售等环节,将晶圆制造、封装和测试等环节交给第三方合作厂商完成。 在已有量产项目中,公司将芯片设计环节的部分后端设计以及生产环节的晶圆制造 和封装测试环节委托芯片量产代工商进行。截至本招股说明书签署日,公司在新产 品的试产项目中开始直接采购晶圆和封装测试服务。公司最终将芯片成品通过直销 或经销方式销售予客户。
芯片模组及以太网交换机方面,公司基于自主研发的以太网交换芯片,委托硬件加 工商进行芯片模组或以太网交换机整机的生产制造环节,生产得到的成品芯片模组 或以太网交换机,最终通过直销或经销方式销售予客户。产品交付客户之后,公司 继续向客户提供质量保障等后续服务。
公司将生产环节外包给代工商可以保证产能供给及提高供应链效率。公司将晶圆制 造及封装测试等生产环节外包予芯片量产代工商进行,其合作的芯片量产代工商主 要为美满、创意电子和格罗方德,供应商集中度较高。此外,基于行业特点,全球范围内符合公司技术及生产要求的晶圆制造及封装测试供应商数量较少,公司芯片 量产代工商往往仅与台积电等晶圆制造厂和日月光、矽品等少数几家封测厂建立合 作关系。因此公司可以专注于研发核心环节并保证了产能稳定供给。
公司采用经销与直销相结合的方式助力市场推广与产品升级。该模式亦是芯片设计 行业普遍的销售模式,其主要原因为:(1)芯片种类繁多和终端客户分散等情况导 致芯片设计企业自建销售渠道难度大、完全采用直销交易成本过高;(2)经销商 往往在特定产品领域建立了稳定的销售网络并积累了深厚的客户资源,借助其良好 的客户资源与资金实力,芯片设计公司可以大大降低资金回笼的风险;(3)经销 商产品线经销丰富,能为终端客户提供一站式服务,因此其客户拓展和维护能力往 往强于单一的芯片设计公司,可以帮助芯片设计公司有效地维护并扩大市场占有率。 而直销模式下,公司可通过直接服务业内知名客户来进行产品和品牌的有效推广, 并且及时感知市场需求的变化趋势,从而对自身产品进行更新和升级。
编辑:520中国
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