数据中心网络架构核心：交换芯片供应格局梳理

一. 交换机概览

数据中心网络基础设施包括交换机、光模块、光纤、网卡、铜缆等，各组件协同实现数据的高速传输。

交换机主要负责服务器、存储设备、网络设备之间的数据转发与流量调度。

核心组件：交换芯片（数据包转发）、CPU（设备管理）、PHY芯片（模拟信号转换）、端口模块（物理接口）、背板、电源、散热系统等。

二. 交换网络架构

2.1 Spine层（脊交换机）

（1）定位：网络拓扑顶层，互联所有Leaf层交换机，形成全网流量枢纽。

（2）功能：不直连服务器，专注骨干转发，如处理跨数据中心、外部网络流量。

2.2  Leaf层（叶交换机）

（1）定位：中间层，上联Spine层交换机、下联ToR层交换机。

（2）功能：承担机柜间东西向流量聚合及转发。

2.3 ToR层（架顶交换机）

（1）定位：最底层，直接部署于务器机柜顶部。

（2）功能：接入单机架内的所有服务器，汇聚单机架流量。

三. 网络互联协议分类

（1）PCIe协议：板卡级互联协议，点对点传输，用于计算机内部硬件（如CPU、GPU、存储）互联；当前版本PCIe 6.0。

（2）以太网协议：通用型局域网协议，兼容性强，用于数据中心跨节点互联（如Spine-Leaf 叶脊网络）。

（3）InfiniBand协议（IB）：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，组网成本高。

（4）NVLink协议：英伟达专用协议，专为GPU集群设计，当前版本NVLink 5。

四. 交换网络扩展方式

交换网络扩展本质是提升带宽容量、端口密度或覆盖范围，分为Scale-Up（纵向扩展）、Scale-Out（横向扩展）。

（1）Scale-Up：核心是升级单台设备性能，在单机柜内提升算力密度和通信效率，但存在物理上限。

（2）Scale-Out：核心是增加设备数量，通过分布式架构实现跨机柜互联，如万卡级集群互联。

五. 交换芯片市场格局

交换芯片是交换机的核心处理单元，负责数据帧转发、协议解析、流量控制、QoS调度。

5.1 主要种类

（1）以太网交换芯片：数据中心通用配置，受益交换网络扩展（Scale-Up、Scale-Out）。

（2）PCIe Switch芯片：除英伟达、AMD专用协议外，大部分CPU与GPU互联场景都采用PCIe Switch芯片。

5.2 供应格局

（1）海外头部：博通、Marvell（美满）、Mellanox（英伟达旗下）、思科、Microchip（微芯）。

（2）国内头部：海思、盛科通信（以太网交换芯片）、万通发展（数渡科技PCIe Switch芯片）、中兴微。