国海证券发布AI算力“卖水人”专题系列报告，深度解析计算机高速互联的五层架构：NoC、Chiplet互联、PCIe/CXL、Scale-Up、Scale-Out。PCIe互连芯片市场预计2030年达77.61亿美元，CXL互连芯片市场从430万美元爆发式增长至17.03亿美元，高速互联正从“配套件”升级为“第二算力”。
五层互联架构——从芯片内部到数据中心集群的全景透视
计算机高速互联可划分为五个层级：第一层NoC（片上网络，芯片内部的数据调度系统，Arteris与AMD合作提供FlexGen NoC IP）；第二层Chiplet互联（封装内多个die合成一颗逻辑芯片，台积电SoIC/Intel EMIB等提供硬件支持，UCIe定义协议标准）；第三层PCIe/CXL（服务器内部I/O底座，PCIe Switch/Retimer保证信号完整性）；第四层Scale-Up（GPU间无缝互联，英伟达NVLink/AMD Infinity Fabric/华为UB/UALink）；第五层Scale-Out（数据中心集群互联，以太网/InfiniBand）。五层架构层层递进，共同决定AI算力集群的整体性能。
PCIe互连芯片市场——2030年78亿美元，CAGR 20.1%
据弗若斯特沙利文数据，PCIe互连芯片市场规模从2022年的4.69亿美元快速增长至2024年的22.89亿美元，预计2030年达77.61亿美元，2025-2030年CAGR高达20.1%。2024年中国占全球市场25%以上份额，预计2030年将占30%以上。AI服务器内部，Retimer在主机节点与GPU之间至关重要，确保CPU与GPU间清晰高带宽通信；PCIe Switch用于将Host PCIe端口fan-out至大量I/O设备。PCIe 5.0速率32GT/s，PCIe 6.0达64GT/s，带宽翻倍后信号完整性难度加大，Retimer成刚需。
CXL互连芯片市场——从430万美元到17亿美元的爆发式增长
CXL互连芯片市场尚处于商业化初期，2024年市场规模约430万美元。行业预测未来几年将迎来爆发式增长，预计2030年达17.03亿美元，2025-2030年CAGR高达170%。2024年中国占全球市场25%以上份额，预计2030年将占30%以上。CXL 3.0引入内存共享概念，使连接CXL的内存能够在主机间一致共享。AI推理产生大量KV Cache，CXL使GPU和CPU通过CXL交换机访问共享大规模内存池，与基于RDMA的方案相比，TTFT减少89.6%、吞吐量提高7.35倍。
PCIe/CXL互连芯片市场空间预测对比
| 市场 | 2022年 | 2024年 | 2030年E | CAGR |
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| PCIe Switch/Retimer | 4.69亿美元 | 22.89亿美元 | 77.61亿美元 | 20.1% |
| CXL互连芯片 | — | 0.043亿美元 | 17.03亿美元 | 170% |
来源：弗若斯特沙利文、国海证券研究所
投资逻辑——互联芯片从“配套件”升级为“第二算力”
AI时代高速互联网需求持续增长，AI服务器超节点中互联速率持续提升。PCIe Retimer/Switch为AI服务器I/O核心，CXL内存扩展解决AI推理KV Cache内存墙难题。随着国内外AI超节点和企业对互联架构不断升级，本土有望诞生国际一流的计算机高速互联芯片企业。建议关注PCIe/CXL方向万通发展、澜起科技、盛科通信，处理器方向海光信息、寒武纪，超节点OEM浪潮信息、工业富联、中科曙光。维持计算机行业“推荐”评级。
