AI大模型参数持续增长，带动集群规模从百卡、千卡向万卡、十万卡拓展。开源证券报告指出，AI训练集群新增后端网络组网，每台服务器网络端口数量增加，拉动高速交换机需求。RDMA市场2023年提升至60亿美元以上，预计2028年突破220亿美元。NVL576集群中CPO方案较可插拔方案节省9.1kW功耗，30528 GPU集群中CPO方案可节省466kW。CPO交换机在AI时代迎来产业机遇期。
AI集群组网：前端+后端双网络架构
在数据中心里，包括前端网络、后端网络和内部计算网络。计算网络在一个服务器内连接多个XPU，通常使用短距铜缆，协议包括NVLink、Infinity Fabric、PCIe；后端网络用于集群内多个服务器连接，通过XPU的NIC/DPU端口光缆连接，使用Infiniband或Ethernet；前端网络连接服务器至数据中心，使用Ethernet。
AI训练集群带来GPU互联需求，新增后端网络组网。传统服务器与交换机之间通过网卡互相通信；AI服务器比传统服务器新增GPU模组，服务器内部GPU之间通过PCIe Switch或NVSwitch芯片实现内部互联，GPU模组通过网卡与其他服务器互联。相比传统网络架构，AI服务器组网增加每台服务器网络端口数量，拉动高速交换机、网卡、光模块、光纤光缆等组件需求。
RDMA市场快速增长。据650group数据，2021年前RDMA市场规模每年4-7亿美元。2023年因AI/ML部署增长，RDMA需求提升至60亿美元以上，预计2028年突破220亿美元，以交换机设备需求为主。
AI集群拓展：Scaleup+Scaleout双维度
随着AI模型参数持续增长，集群规模从百卡、千卡拓展至万卡、十万卡，通过Scaleup和Scaleout两个维度实现总算力规模提升。
Scaleup：通过提高单个节点内算力规模提升集群算力。服务器层面从8卡GPU模组向16卡、32卡互联拓展；机柜层面从NVL32向NVL72、NVL576拓展，通过高速互联总线互联更多算力芯片，提升单节点算力性能。
Scaleout：通过高速互联容纳更多节点提升集群整体算力。当前机间通信以400G/800G为主，未来向1.6T升级；通过增加交换机端口数量提升GPU节点上限，或从2层胖树组网增加至3、4层架构，从千卡向万卡、十万卡集群拓展。
AI集群规模扩大带来大量高速交换机需求。AI/ML后端网络组网中，交换机是核心设备，端口速率和数量持续升级。
CPO交换机优势：功耗降低、带宽密度提升
CPO交换机AI时代迎来产业机遇期。在光互连不断穿透机架和计算系统的背景下，交换机作为核心网络设备，随着AI集群规模持续增长，对组网架构、网络带宽、网络时延、功耗等方面提出更高要求。
CPO相较于可插拔光模块，带宽密度提升一个数量级，能量效率优化40%以上。以NVL576集群为例，576个GPU、216台交换机、648个1.6T OSFP接口，可插拔方案光互连功率约16.2kW，CPO方案可降至7.1kW，节省9.1kW。进一步以30528 GPU集群为例，可插拔方案互连功耗832kW，CPO方案可降至366kW，节省466kW。
Broadcom TH5-Bailly 51.2T CPO交换机已交付，使光互连功耗降低70%、硅面积效率提高8倍、整机功耗降低约30%。Broadcom正在将CPO技术从交换机拓展到算力芯片。
交换机受益标的与投资逻辑
AI集群规模扩张带动高速交换机需求持续增长。数据中心交换芯片进入每两年翻一番的快速增长阶段，预计2025年有望实现102.4T容量，对应1.6T光口。CPO方案在功耗、带宽密度方面的优势使其成为未来高速交换机的重要技术方向。
交换机板块：推荐紫光股份（交换机整机）、盛科通信（交换芯片）、中兴通讯；受益标的包括锐捷网络、菲菱科思、共进股份、烽火通信、光迅科技等。盛科通信为国内交换芯片龙头，有望受益于国产交换机芯片替代趋势。
CPO交换机长期空间广阔。Lightcounting预计CPO端口销量从2023年5万增长到2027年450万，2027年CPO端口在800G和1.6T出货中占比接近30%。Yole预测CPO市场2033年将达26亿美元。
AI集群CPO方案功耗对比| 集群规模 | 可插拔方案功耗 | CPO方案功耗 | 节省功耗 |
|---|
| NVL576（576 GPU） | 16.2kW | 7.1kW | 9.1kW |
| 30528 GPU集群 | 832kW | 366kW | 466kW |
