高速互联系列之二：超以太网开放合作，灵活性的补充方案

证券研究报告|行业点评报告 2024年04月21日 高速互联系列之二：超以太网开放合作，灵活性的补充方案 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 13% 5% -3% -11%-19%-27% 2023/042023/072023/102024/012024/04 通信沪深300 分析师：马军邮箱：majun@hx168.com.cnSACNO：51120523090003联系电话：分析师：宋辉邮箱：songhui@hx168.com.cnSACNO：S1120519080003联系电话：分析师：柳珏廷邮箱：liujt@hx168.com.cnSACNO：S1120520040002联系电话： 通信行业 1、超以太网：基于以太网的完整通信堆栈架构 在AIGC等催化下智算需求激增，InfiniBand一直以零丢包的特点在AI训练中独占鳌头，配合英伟达GPU几乎垄断AI智算市场。为抵抗这种市场挤压，2023年AMD、Arista、博通、思科等联合组织超以太联盟正式成立，力在推动行业格局变化。超以太网联盟（UltraEthernetConsortium，UEC）旨在创建一个“基于以太网的完整通信堆栈架构”，用超以太网传输协议取代基于以太网的RoCE协议,提高网络吞吐量、降低延迟,增强网络的可靠性和稳定性,既保持了以太网的成本效益和普及性，又提供了超级计算互连所需的性能。 UEC集结了AMD、Arista、博通、思科等设备商和Meta、微软等云厂商，国内企业包括阿里云、百度、世纪互联、字节跳动、华为、新华三、光迅科技、腾讯、锐捷网络等。 1.1超以太关键技术与创新 UEC分别从物理层、链路层、传输层、软件层四大方面改进以太网技术；其中，当前物理层工作组致力于100G/Lane和200G/Lane的PHY规范制定，已经确定了100G/Lane介质类型、PHY支持的速率和类型。200G/Lane的规范等IEEEP802.3dj批准后再定。 UEC采用一种新的超以太传输协议替代现有的RoCE协议，致力于改造以太网上的RDMA操作来优化AI和HPC工作负载。 UEC通过智能RDMA、网络级负载均衡、优先级流量控制 （PFC）、iLossless智能算法、ACC（AutomaticECN）和全生命周期自动管理等关键技术打造无损网络架构，解决丢包和重传问题，实现0丢包以太网。 2、PCIe与NvidiaNVLink的对比 超以太与InfiniBand作为两种用于AI和HPC领域的网络通信技术，各具特点，适用于不同应用场景。 在效应上，超以太网注重解决大规模部署中的性能和效率问题，而InfiniBand可能因端点间的一对一关系限制网络效率。目前，以太网和InfiniBand在支持大规模部署时都存在实际端点数量的限制，例如InfiniBand的尾延迟增加问题。 在生态上，超以太网以其开放标准促进了广泛的技术融合和不同制造商和设备间的联合创新，采取开放的方式寻求未来AI与HPC解决方案，而InfiniBand则与NVIDIAGPU共同形成了一个封闭但优化的性能高地。 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 3、相关投资逻辑 UEC成立进一步增强网络设备端对AI和HPC大规模部署的灵活性，开放的生态与环境有望催化对于解耦等需求较多的客户选择相应的解决方案。其中超以太联盟相关企业包括：紫光股份 （新华三）、锐捷网络、光迅科技、世纪互联等；此外网络侧交换机与光模块相关企业也有望受益，包括中兴通讯、菲菱科思等。 4、通信板块观点 当前时点，面临全球地缘政治冲突及中美科技博弈的多重不确定性情况，TMT行业对国产替代、自主可控等政策发展具有阶段性影响，从而催化包括算力、卫星通信、鲲鹏体系等热点主题，我们近期持续推荐：1）电信运营商：中国移动、中国电信、中国联通等； 2）持续推荐算力&通信基础设施 无线通信&服务器等设备商：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯等； 相关配套服务商：英维克（液冷）、新雷能（电源）； 算力第三方租赁：光环新网、奥飞数据、网宿科技、数据港等。 3）光网络升级 光模块及光放大器：光迅科技、天孚通信、德科立、中际旭创、新易盛； 激光器受益标的：源杰科技、长光华芯。 4）军工通信：海格通信（华西通信&军工联合覆盖）、烽火电子 （华西通信&军工联合覆盖）、七一二等；5）工业互联：金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）、威胜信息等； 6）液晶面板：TCL科技（华西通信&电子联合覆盖）等。 5、风险提示 应用推广不及预期；算力需求不及预期；技术路线演进不及预期。 1.超以太网：基于以太网的完整通信堆栈架构 面对AIGC等新兴技术发展带来激增的算力需求，传统以太网难以满足逐渐提升的性能需求。 在AIGC等催化下智算需求激增，InfiniBand一直以零丢包的特点在AI训练中独占鳌头，配合英伟达GPU几乎垄断AI智算市场。为抵抗这种市场挤压，2023年AMD、Arista、博通、思科等联合组织超以太联盟正式成立，力在推动行业格局变化。 超以太网联盟（UltraEthernetConsortium，UEC）旨在创建一个“基于以太网的完整通信堆栈架构”，用超以太网传输协议取代基于以太网的RoCE协议,提高网络吞吐量、降低延迟,增强网络的可靠性和稳定性,既保持了以太网的成本效益和普及性，又提供了超级计算互连所需的性能。 UEC集结了AMD、Arista、博通、思科等设备商和Meta、微软等云厂商，国内企业包括阿里云、百度、世纪互联、字节跳动、华为、新华三、光迅科技、腾讯、锐捷网络等。 1.1.超以太关键技术与创新 UEC分别从物理层、链路层、传输层、软件层四大方面改进以太网技术，近期又成立了存储、管理、兼容性&测试、性能&调试工作组，刚刚展开工作。其中， 物理层目标是使基础更加强大，确保以太网能够满足AI和HPC的严格要求。当前物理层工作组致力于100G/Lane和200G/Lane的PHY规范制定，已经确定了100G/Lane介质类型、PHY支持的速率和类型。200G/Lane的规范等IEEEP802.3dj批准后再定。 链路层工作组致力于提升链路层传输的可靠性和传送效率，提升链路层telemetry能力。 传输层工作组致力于解决最具挑战性的应用程序扩展、报文可靠传输、数据安全传送以及避免网络中的拥塞。它的目标是解决RoCE传输的缺点，提供高效、可靠、安全的大规模传输。目标传输端点达到256,000，支持的进程数达到100,000,000。 软件层工作组通过与当前各种广泛采用的通信库（如*CCL、MPI和SHMEM）兼容的方式，使用libfabricAPI作为数据平面框架，促进对UEC的快速采用。定义各种加速器和FEP之间的交互方式，包括相关的加速器API。定义交换机、FEP以及聚合管理器（AM）的控制平面和数据平面机制，允许不同UEC供应商之间的互操作性。解决UEC支持多种工作负载配置文件的需求。 此外，UEC旨在用一种新的超以太传输协议替代现有的RoCE协议，致力于改造以太网上的RDMA操作来优化AI和HPC工作负载。超以太传输协议和RoCE协议都属于RDMA协议是当今AI训练工作的基本组成部分，它允许CPU，GPU，TPU或其他加速器将数据直接从发送方的存储器传输到接收方的存储器。这种零拷贝方法可实现低延迟并避免操作系统开销。RoCE主要被设计用于传统数据中心环境，而UET协议支持多路径、分组喷射传输和高效的速率控制算法，这些特性使得UET特别适合于AI和HPC工作负载，能够为这些高负载应用提供更好的网络效能和效率，适用于高性能计算场景。此外在性能上向AI和HPC工作负载提供更加简单的的API，致力于提高网络利用率和降低尾部延迟，有利于加速RDMA操作。 最后，UEC通过智能RDMA、网络级负载均衡、优先级流量控制（PFC）、iLossless智能算法、ACC（AutomaticECN）和全生命周期自动管理等关键技术打造无损网络架构，解决丢包和重传问题，实现0丢包以太网。 图1UEC工作组设置图2UEC成员 资料来源：科学中国，UltraEthernet，华西证券研究所资料来源：UltraEthernet，华西证券研究所 2.超以太与InfiniBand，开放与封闭的技术较量 超以太与InfiniBand作为两种用于AI和HPC领域的网络通信技术，各具特点，适用于不同应用场景。 在效应上，超以太网注重解决大规模部署中的性能和效率问题，而InfiniBand可能因端点间的一对一关系限制网络效率。目前，以太网和InfiniBand在支持大规模部署时都存在实际端点数量的限制，例如InfiniBand的尾延迟增加问题。 在生态上，超以太网以其开放标准促进了广泛的技术融合和不同制造商和设备间的联合创新，采取开放的方式寻求未来AI与HPC解决方案，而InfiniBand则与NVIDIAGPU共同形成了一个封闭但优化的性能高地。 3.相关投资逻辑 UEC成立进一步增强网络设备端对AI和HPC大规模部署的灵活性，开放的生态与环境有望催化对于解耦等需求较多的客户选择相应的解决方案。其中超以太联盟相关企业包括：紫光股份（新华三）、锐捷网络、光迅科技、世纪互联等；此外网络侧交换机与光模块相关企业也有望受益，包括中兴通讯、菲菱科思等。 4.近期通信板块观点及推荐逻辑 4.1.整体行业观点 当前时点，面临全球地缘政治冲突及中美科技博弈的多重不确定性情况，TMT行业对国产替代、自主可控等政策发展具有阶段性影响，从而催化包括算力、卫星通信、鲲鹏体系等热点主题，我们近期持续推荐： 1）电信运营商：中国移动、中国电信、中国联通等； 2）持续推荐算力&通信基础设施 无线通信&服务器等设备商：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯等；相关配套服务商：英维克（液冷）、新雷能（电源）； 算力第三方租赁：光环新网、奥飞数据、网宿科技、数据港等。 3）光网络升级 光模块及光放大器：光迅科技、天孚通信、德科立、中际旭创、新易盛；激光器受益标的：源杰科技、长光华芯。 4）军工通信：海格通信（华西通信&军工联合覆盖）、烽火电子（华西通信&军工 联合覆盖）、七一二等； 5）工业互联：金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）、威胜信息等； 6）液晶面板：TCL科技（华西通信&电子联合覆盖）等。 4.2.中长期产业相关受益公司 1）设备商：中兴通讯、烽火通信、紫光股份、星网锐捷等； 2）军工通信：新雷能、七一二、上海瀚迅、海格通信等； 3）光通信：中天科技、亨通光电、中际旭创、天孚通信、新易盛、光迅科技等； 4）卫星互联网：雷科防务、震有科技、康拓红外等； 5）5G应用层面：高鸿股份、光环新网、亿联网络、会畅通讯、东方国信、天源迪科等； 6）其他低估值标的：平治信息、航天信息等。 5.风险提示 应用推广不及预期；算力需求不及预期；技术路线演进不及预期。 分析师与研究助理简介 马军：华西证券通信行业首席分析师。西安交大硕士，曾就职于工信部电信研究院、华创证券、方正证券，担任过副所长，通信互联网首席分析师等职位。20年通信互联网产业政策趋势研究经验，12年证券研究经验，前瞻性与脉动性行业趋势把握到位，连续多年荣获各种行业研究奖项，2017年获得包括新财富、水晶球、金牛奖、第一财经等通信行业研究第二名。著有 《科技时代新资本》等。 宋辉：3年电信运营商及互联网工作经验，6年证券研究经验，主要研究方向电信运营商、电信设备商、5G产业、光通信等领域。 柳珏廷：理学硕士，5年证券研究经验，主要关注云和5G相关产业链研究。 分析师承诺 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求客观、公正，结论不受任何