机柜式服务器交换网络：交换机/交换芯片增量环节梳理

前言：随着机柜式服务器（超节点）成为趋势，Scale Up（纵向扩展）交换网络成为核心增量环节。

一. 交换机概览

数据中心网络设施主要包括交换机、光模块、光纤：光模块起到光电转换作用，交换机起到光电信号转发作用。

其中，交换机负责高速数据转发与流量调度，支持服务器、存储设备、网络设备之间的高效互联，从而实现高带宽、低延迟的网络通信。

核心组件：交换芯片（数据包高速转发）、PHY芯片（光电信号转换）、CPU（设备管理）、端口模块（物理接口单元）、PCB、散热系统。

二. 互联协议分类

（1）PCIe协议：高速串行点对点总线协议，用于计算机内部硬件设备（如CPU、GPU、存储）的直接互联；当前最高版本 PCIe 6.0。

（2）以太网协议：全球最广泛使用的局域网通信标准，兼容性强，用于跨节点数据通信（如数据中心叶脊网络）。

（3）InfiniBand（IB）协议：高性能计算专用协议，基于RDMA技术，核心优势是高带宽和低延迟，但组网成本更高。

（4）NVLink协议：NVIDIA专用协议，当前版本NVLink 5，但仅支持英伟达GPU集群，生态封闭。

三. 机柜交换网络

交换网络扩展本质是提升带宽容量、端口密度或覆盖范围，Scale-Up的核心是升级单设备，Scale-out的核心是增加设备数量。

（1）Scale-up（纵向扩展）：构建超级节点，在单机柜内实现GPU间高带宽、低延迟直连，提升算力密度和通信效率（GPU↔GPU）。

（2）Scale-out（横向扩展）：通过分布式架构连接多机柜，实现跨机柜互联并弹性扩展。

四. 交换芯片分类

（1）PCIe Switch芯片（CPU↔GPU互联）：除英伟达、AMD具有专用协议外，大部分CPU与GPU互联场景都需要PCIe Switch芯片。

（2）以太网交换芯片（GPU↔GPU互联）：数据中心主流，并受益机柜式服务器增量（Scale-up/Scale-out）。

五. 国内供应格局

（1）交换芯片：中兴通讯（中兴微以太网交换芯片）、盛科通信（以太网交换芯片）、万通发展（数渡科技PCIe Switch芯片）；

（2）交换机：华为、锐捷网络、紫光股份。

（3）交换机OEM：菲菱科思、共进股份。