网络交换机，高速增长

网络交换机构成了通信基础设施的骨干。它们被发现于各种应用中，范围从家庭和娱乐中心到办公室和企业，再到数据中心、服务器机房、智能建筑和安全系统。在家里，简单的交换机被用于连接智能电视、游戏机和流媒体设备以获得高速性能。在办公室和企业中，交换机被部署用于将台式电脑、VoIP电话和打印机连接到公司的内网并汇聚无线流量。

在数据中心和服务器农场中，高速的核心和边缘交换机连接服务器、存储阵列、网络安全设备和其他组件以交付海量的数据流。

然而，在数据中心和企业中，网络交换已经变成了一个战略瓶颈和一个活跃的创新领域。关键挑战包括为了可持续性而进行的AI工作负载增长监管，以及从100 GbE（100G）到400 GbE（400G）、再到800 GbE（800G）的世代速度过渡。

根据Evolvance市场研究，数据中心交换机市场在2026年的价值约为194亿美元，并预计到2035年达到381亿美元，代表了大约7.8%的复合年增长率（CAGR）。

从100G到800G及更远的速度竞赛是当前市场中的主导趋势。然而，即使在最近引入了800G的情况下，1.6T（1.6 Tbps）已经正被视为不久的将来的下一步，它将交付每通道200G的速度。针对3.2T的进一步标准预计在2030年左右出炉。

Evolvance的报告指出，100G仍是企业数据中心和中层云部署的主流标准，占据了2026年端口速度收入份额的41.2%。在超大规模企业AI采购以及高产出计算（HPC）工作负载从InfiniBand迁移到以太网的推动下，400G正以每年47.3%的速度增长。刚刚起步的800G层级正在经历81.4%的年增长率，预计到2028年会出现超大规模企业的批量部署，到2030–2031年会出现企业采用。市场正在迅速向400G和800G移动，同时经历着向脊叶（spine-leaf）架构的结构性转变。

以太网正在取代InfiniBand并巩固其作为大规模部署主导互连标准的地位。根据Dell’Oro集团，在采用800 Gbps以及在不久的将来采用1.6 Tbps端口速度的推动下，以太网正在大规模AI后端纵向扩展（scale-out）网络中迅速替代InfiniBand。累积的AI后端交换机市场预计到2030年将超过1000亿美元。此外，横向扩展（scale-up）计算织网——其通常由诸如NVLink等专用织网所主导——现在正看到诸如UALink和以太网等替代技术获得势头。Dell’Oro预计以太网在这里也将盛行。

2026年的数据中心交换机市场仍然高度集中。Evolvance指出，思科系统（Cisco Systems）保持着大约28.4%收入份额的指挥地位。它为大型企业和服务提供商部署提供Nexus 9000系列和应用中心基础设施（ACI）软件定义网络平台。思科还为其高端脊平台提供其专有的Silicon One ASIC。

拥有22.1%份额的阿利斯塔网络（Arista Networks），在很短的时间框架内已经从一个挑战者变成了市场高端的平起平坐者。该公司利用其R4系列路由器赋能高容量数据中心和AI集群。该系列中最新的7800R4家族在单个系统中包含了576个800GbE端口。

在HPE于2025年7月以140亿美元收购瞻博网络（Juniper）之后，HPE和瞻博网络的组合拥有大约11.6%的市场份额。华为技术（Huawei Technologies）是亚太地区的领导者，拥有9.8%的全球市场份额。

在芯片层，博通（Broadcom）凭借其Tomahawk、Trident和Jericho ASIC家族，支撑着整个行业中大约86%的商用交换部署。

然而，英伟达（NVIDIA）凭借其Spectrum-X和Spectrum-4平台，正在GPU集群中获得牵引力。专为AI工作负载设计，Spectrum-4以太网交换机基于51.2 Tbps的Spectrum-4 ASIC构建。它们将一种专门的高性能架构与标准以太网连接相结合。Spectrum-X网络平台将Spectrum-4以太网交换机与英伟达BlueField-3 SuperNIC相结合。

数据中心和网络的一个主要挑战是功耗。随着数据速度上升，当带宽接近400G和800G时，功率预算会显著升级。一些大型超大规模交换机可以消耗10到20 kW之间的电量。高速链路中的电光转换消耗了大量的功率并产生了大体积的废热。诸如睡眠状态等节能技术会引起延迟并损害网络韧性，因此无法使用。同样地，缓存的使用也会引起延迟。此外，通过微小的物理空间驱动海量带宽会制造出极端的散热瓶颈，从而需要先进的液体或机架式冷却系统。

由于成本和来自上涨电费的社区强烈抵制引起的功耗担忧，以及监管压力，正在驱动对能量成比例交换、动态功率缩放以及共封装光学（CPO）的投资，以减少收发器能量损失。CPO将光学收发器直接集成在路由ASIC旁边，以通过缩短电路径来减少能量损失。另一种方法，线性可插拔光学（LPO），在可插拔模块中绕过了耗电的DSP，从而降低了功耗。

对数据中心和高速交换机面临的环境和功耗挑战雪上加霜的是一项新的欧洲监管。欧盟委员会将在2026年中期正式采用一个统一的、全欧盟范围的数据中心能源效率一揽子计划。该框架引入了一个适用于所有成员国的评级和标签计划。

该监管针对运行着已安装IT电力需求在500 kW或以上的设施的数据中心运营商和所有者。涵盖的设施将被要求向一个中央的欧洲数据中心数据库提交年度可持续性数据，跨越一套定义好的关键绩效指标进行报告：总功耗、数据流量体积、水资源使用、温度设定点以及可再生能源在设施整体消耗中的份额。

除了报告，该一揽子计划还包括对废热回收的强制性条款，要求运营商捕获并重定向过剩的热量，以用于附近的建筑物加热系统或地方市政热力网络。一个自动化的效率标签计划将基于设施的基础设施足迹，对它们进行排名并公开相互比较，从而引入了一定程度的市场透明度以及对运营商改进绩效的竞争压力。

几个不同的细分目前正驱动着网络交换市场的投资。

由于全球海量的数据中心投资，AI和高性能计算基础设施占据了最多的需求。大规模互连大体积GPU集群的要求正在将超大规模企业的采购拉向400G和800G交换，并推动定制ASIC开发以满足特定工作负载的绩效要求。

托管和云服务提供商正在迅速扩大容量，在北美、德国和整个亚太地区有着特别强劲的建设活动。按价值计，中国占据了亚太数据中心交换机市场的多数份额。

在电信领域，5G核心和边缘基础设施的展开发布正在对满足解耦式无线电接入网架构的低延迟和高吞吐量要求的交换产生持续的需求。

随着边缘计算和IoT扩张，支持以太网供电、基于云的管理以及IoT平台集成的网管型交换机是这里的主要产品要求。

随着国家耗费更多资金来利用硬件级加密应对主权国家威胁活动，政府和国防需求也在上升，且验证过的供应链源头正越来越多地被视为基线要求，而不是可选的溢价项目。

AI驱动的遥测和基于意图的网络正在改变交换机的管理方式。现代平台持续分析流量模式、预测拥堵、检测异常并自主应用策略调整，而不是进行反应式的配置。阿利斯塔的EOS（可扩展操作系统）和思科的ACI（应用中心基础设施）SDN平台是代表性的例子。更广泛的趋势是走向作为自优化系统的网络，与早期的静态配置模型形成对比。

开放网络也在获得牵引力。开放计算项目正在通过其光电路交换（OCS）子项目，努力将OCS标准化为一个针对下一代数据中心和AI集群织网的、开放的、集成SDN的选项。开放的ASIC生态系统和解耦式的软件/硬件模型将消除专用系统供应商所享有的锁定效应。

共封装光学是一个活跃的开发领域。CPO和封装内光学I/O（OIO）方法承诺了更低的每比特功率和更短的信号路径。然而，诸如激光光源供应限制等大批量生产障碍，仍然是重大的近期挑战。

超以太网联盟（Ultra Ethernet Consortium）正在开发下一个专门针对AI和HPC工作负载的、开放的、高性能以太网标准，解决传统RDMA（远程直接内存访问）的局限性。RDMA缺乏多路径传输、乱序数据包交付以及可扩展的拥堵控制。IEEE 802.3dj正朝着在2026年完成的方向推进，将每通道200 Gb/s的运行标准化。这些标准活动将塑造下一代交换机芯片和织网架构。

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