交换机（Switch ），其主要功能是进行数据传输与共享。作为一种多端口网络设备，它可以接收来自计算机、摄像头等多种设备的数据，并与其他交换机、路由器等相连。交换机通过学习和记忆设备的身份标识（MAC 地址），将其与连接的端口关联起来，形成一个地址表。当交换机接收到的数据需要发送到指定地址时，它便会根据地址表中的信息，将数据发送到目标设备所连接的端口，从而实现高效的数据交换。

随着 AI产业趋势爆发，数据中心交换机占比有望逐步提升。根据 IDC 的研究报告，2023年全球以太网交换机市场收入同比增长 20.1%，达到 442 亿美元。 分应用场景来看看，数据中心交换机市场收入在 2023Q4 及全年分别同比增长 4.4%、13.6%，非数据中心交换机市场收入在2023年全年同比增长 25.2%，但 2023Q4 同比下降 1.9%。截至 2023Q4，数据中心交换机收入占比达 41.5%，非数据中心交换机收入占比为58.5%。随着 AI 驱动，数据中心交换机占比有望逐步提升。

目前AI交换机产业链中，交换机PCB企业订单爆满，景气度高企，相关公司业绩也将持续爆发。

全球AI人工智能产业趋势

AI大模型快速演进，全球科技企业进入大模型“军备竞赛”。为追赶以 GPT 模型为代表的生成式人工智能大模型，海外头部互联网企业均开始布局大模型，例如谷歌的 Bard 和 Gemini、Meta 的 Llama、亚马逊的 Titan 等。国内互联网巨头立足于自身庞大的数据量，纷纷跟进推出自研大模型，如百度的文心一言大模型、阿里的通义千问大模型、腾讯的混元大模型、华为的盘古大模型等。AI 。 大模型对计算能力和数据提出更高要求，人工智能服务器市场将持续受益。据IDC 预测显示，全球人工智能服务器市场预计将从 2022 年的 195 亿美元增长到2026 年的 347 亿美元，五年 CAGR 达 17.3%；其中，用于运行生成式人工智能的服务器市场规模在整体人工智能服务器市场的占比将从 2023 年的 11.9%增长至2026 年的 31.7%。

据 IDC 预测，中国 AI服务器未来市场需求量将会实现大幅度上升，2023 年中国人工智能服务器市场规模预计将达 91 亿美元，同比增长 82.5%，2027 年将达到 134 亿美元，五年 CAGR为 21.8%。2024 年第一季度，海外四大云计算厂商（亚马逊、微软、谷歌、Meta）资本开支规模合计为 422.6 亿美元，同比上升 30.11%。AI 算力投入带动云计算基础设施产业链景气度持续提升，在 2024 年财报会议中海外云厂商对 AI 投入高度重视，表示资本性支出将在 AI 应用高景气的拉动下维持增长。

通过前文的分析，我们知道在人工智能趋势下，无论是国内还是国外云厂商都在大力发展大模型，资本开支保持高增，从而带动全球数据中心算力需求。目前数据中心交换机市场的支出主要用于连接通用服务器的前端网络，但由于大型人工智能应用需要处理的参数快速增长，往往要求部署数千甚至数十万个加速节点，在大型集群中连接这些加速节点需要一个数据中心规模的架构，即人工智能后端网络，它不同于主要用于连接通用服务器的传统前端网络。据 Dell'Oro 发布的《AI Networks for AIWorkloads Report》预计用于连接加速服务器的人工智能后端网络中的交换机支出预计在未来五年内将接近 800 亿美元，几乎是数据中心交换机总市场机会的两倍。

根据 IDC 数据，2023 年第四季度全球交换机市场前五大品牌厂商分别为思科、华为、Arista Networks、HPE 和新华三，其市场份额分别为 35.7%、29.2%、11.1%、9.4%和 2.0%，目前思科在交换机领域相对处于霸主地位，其市场份额高于其余四家。交换机市场的集中度较高，前五大品牌厂商的市场份额合计达到 87.4%。

交换机中各组件中芯片、光器件、插接件、阻容器件、壳体和 PCB 分别占总成本的 32%、14%、10%、10%、8%和 7%。其中，PCB 是其核心组件之一，对交换机的性能、稳定性和可靠性有着至关重要的影响。对材料、工艺提出更高要求。随着交换机从 100G、400G 到 800G，其传输速率/交换数据量的增加对 PCB 性能要求逐步提高。800G 交换机预期 PCB 材料层数将达到 32 层以上并大量采用 Super Ultra Low Loss 级别的板材。原材料、辅料和加工工艺的差异会对 PCB 产品性能产生较大影响。在交换机 PCB制造中，需要选择具有较低 Dk 和 Df 的材料以减少信号传输时的衰减和时延，提高信号完整性，但相应的，高端的板材在处理时需要具备更高的技术水平。加工工艺上，为提高交换速率和容量，交换机内部阻容料和芯片等布局需要更紧凑，通常需要采用较细的线宽和线距以减小传输线的电阻和电容，从而降低信号传输时的延迟和失真，并且对盲/埋孔（blind/buried vias）、mircro vias 及 build-up的需求大大增加；层叠设计上，则需要采用合适的层间堆栈设计以减小信号回流路径，降低串扰和噪声，难度加大。

因此，为制造适用于高端交换机的高性能 PCB，需要采取更先进制程、更高性能材料以及更繁杂工艺，从而推高 PCB 单位价值量。

高速电路板需要适配高级别覆铜板材料。高速板材需要具备信号传输损失低、阻抗小的特点。其材料按 Df 高低分为 6 个级别。Mid Loss 为入门级高速板材；Low Loss 适合上限 10Gbps 的数字电路，使用毛面、光面粗糙度约 3μm 的 RTF 铜箔；Ultra Low Loss 适用于上限 50Gbps 的数字电路；更高速的需要使用 Super Ultra Low Loss 板材，采用毛面、光面粗糙度均在 2μm 以内的 HVLP 铜箔。以联茂电子产品IT-988G为例，其用于100G/400G交换机，级别为Ultra Low Loss，单通道传输速率仅 56Gbps。800G 交换机单通道传输速率要求达 112Gbps，对 PCB板材性能要求更高。

交换机迭代升级拉动高端 PCB 需求，沪电股份、深南电路、生益电子、方正科技等国内 PCB 头部厂商紧抓发展机遇，纷纷加大研发投入，积极布局高速交换机 PCB 产品，未来有望取得更大高端市场份额。目前AI交换机产业链中，交换机PCB企业订单爆满，景气度高企，相关公司业绩也将持续爆发。

参考文献：

20240816-财通证券-pcb行业专题报告：ai催化交换机配套升级，pcb行业有望受益

20240901-国金证券-电子行业研究：pcb 行业上半年明显改善，关注强阿尔法的公司

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