PCI Express,简称PCI-E,官方简称PCIe,是计算机总线的一个重要分支,它沿用既有的PCI编程概念及信号标准,并且构建了更加高速的串行通信系统标准。PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输,所连接的设备分配独享通道带宽,不共享总线带宽,主要支持主动电源管理,错误报告,端对端的可靠性传输,热插拔以及服务质量(QOS)等功能。本报告中,PCIe芯片分为PCIe交换芯片和PCIe信号增强芯片。

PCIe芯片行业发展现状

发展现状

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AI与高性能计算推动PCIe需求爆发

近年来,以人工智能训练、推理、云计算、高性能存储为代表的新兴计算负载对系统带宽和I/O能力提出了指数级增长需求。特别是在数据中心、AI服务器、分布式存储等应用场景中,PCIe作为主力互联标准,需求呈现快速扩张态势。

技术加速迭代

PCIe标准更新显著加快,从Gen3Gen4Gen5再到Gen6,每一代速率翻倍,对芯片设计与信号完整性提出了更高要求。PCIe交换芯片正从传统“分流交换”升级为具备虚拟化、多根控制、QoS调度等高级功能的智能互联芯片;而信号增强芯片则面临低功耗、低延迟、兼容性适配等综合性技术挑战。总体而言,PCIe芯片的技术门槛正在持续抬高,对模拟/数字混合设计能力与高速SerDes技术储备要求极高。

产业链协同加深

PCIe芯片所处的产业生态体系正日益开放、规范和平台化。PCI-SIG标准组织对各代协议标准的持续演进,已形成成熟的设计规范、测试流程与兼容验证体系,使得芯片厂商、主板厂、系统厂商之间具备统一的接口语言。

PCIe芯片行业发展趋势

趋势

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PCIe从主板走向系统级拓展

未来随着AI集群化、企业存储IO密集化、服务器模块化趋势增强,PCIe互联将从主板/插槽级扩展到整机级、机柜级乃至系统级。例如,PCIe over cableCXL over PCIe等新标准的发展使PCIe成为服务器节点间互联的主干通道,对交换芯片的功能集成度与网络能力提出更高要求。预计PCIe芯片将在AI服务器、云计算中心、智能边缘设备中持续获得规模性增量需求,成为“连接力”驱动型计算架构中的关键器件。

Gen6演进驱动芯片结构革新

PCIe 6.0标准已于2022年正式发布,采用PAM4调制、FEC纠错等新机制,在速率提升至64GT/s的同时大幅提高对信号处理与纠错能力的要求。这将推动交换芯片与信号增强芯片向更高性能SerDes、低延迟交换结构、高可靠链路管理方向演进。

厂商竞争激烈

未来PCIe芯片厂商的核心竞争力将不再仅限于芯片设计本身,而在于与CPU/GPU/DPU厂商、整机厂商、主板设计公司之间的生态适配与长期协同能力。尤其是在CXLChiplet异构互联、新型服务器架构(如Open ComputeO-RAN)的推动下,PCIe芯片正从“器件级产品”走向“系统级解决方案”,具备定制能力、平台级支持能力的厂商将在下一轮竞争中脱颖而出。

全球PCIe芯片市场总体规模分析

PCIe芯片市场正处于快速演进与扩张的关键阶段。根据QYR(恒州博智)的数据,2024年全球PCIe芯片市场销售额达到14.27亿美元,预计到2031年将增至49.98亿美元,20252031年的年复合增长率达16.38%。如此高的增速反映出新一代数据基础设施对于高速互联技术的强烈需求,尤其是在AI、大数据、高性能计算(HPC)等典型应用场景的带动下,PCIe芯片正逐步演变为关键性战略器件。从结构来看,中国市场表现尤为突出,2024年市场规模达5.17亿美元,占全球的36.33%;预计2031年将达到18.31亿美元,占比维持在36.64%,这说明中国市场将持续作为全球最活跃的增长引擎之一。

当前全球PCIe芯片市场呈现高度集中格局,2024年前五大厂商(BroadcomAstera LabsMicrochipTexas InstrumentsASMedia)合计占据超过91%的市场份额,主导核心交换与信号增强芯片领域。其中,Broadcom长期处于技术与市场领先地位,广泛部署于高端服务器与AI加速系统;Astera Labs凭借针对CXLPCIe互联优化的Retimer解决方案,在AI与数据中心迅速崛起。与此同时,澜起科技等中国厂商正加快技术突破和客户导入,依托国产替代政策AI服务器爆发,实现市场份额从2020年的0.06%上升至2025年预计的4.84%,正逐步打破海外厂商垄断,构建更具竞争力的全球供应格局。

从产品技术路径来看,PCIe芯片可分为交换芯片与信号增强芯片两类。其中,PCIe交换芯片是目前市场的主力,2024年市场规模为10.40亿美元;信号增强芯片虽体量较小,仅为3.84亿美元,但其在高带宽、长距离链路传输场景中的重要性不断上升。到2031年,这两类芯片的市场规模将分别增长至25.15亿美元和24.83亿美元,二者体量几乎持平,显示出信号增强芯片正快速崛起成为下一个增量核心。这种结构性增长反映出高性能互联需求正由“多通道聚合”转向“信号质量保障”与“系统完整性提升”,为信号增强芯片开辟了广阔空间。

从应用端看,服务器仍是PCIe芯片的主力战场。2024年,服务器端占整体需求的65.46%,其次是SSD29.46%)和其他(5.08%)。预计到2031年,服务器端的占比将进一步提升至75.83%,而SSD及其他应用的占比则小幅回落。PCIe芯片正越来越多地被用于支持AI训练、推理、实时计算等新型任务负载场景。在云数据中心、边缘AI节点和异构计算系统广泛部署的背景下,企业在内部互联架构中的投资将持续加码,PCIe技术的“骨干通道”地位愈发突出。此外,伴随SSD的接口架构向更高版本PCIe迁移,其总量虽占比略降,但价值量提升显著,也将持续对信号增强芯片带来积极推动。

从标准演进看,PCIe 3.04.0已成熟部署,5.0正加速普及,6.0已进入商用前夜。2024年,PCIe 3.0仍以5.32亿美元居于主导,4.05.0分别为3.52亿美元和1.29亿美元。预计到2031年,PCIe 4.05.0将分别增长至8.71亿美元和4.03亿美元,而PCIe 6.0则将在未来几年迅速放量至4.13亿美元。换言之,20242031PCIe技术的发展将呈现出“多代共存、代次递进”的格局。高速信号传输、互联协议兼容性、低延迟调度能力等将成为厂商在技术路线中重点突围的方向。同时,围绕PCIe接口衍生的新标准(如CXL)的融合应用,也将在未来逐步打开PCIe芯片市场的附加值空间。

值得关注的是,PCIe芯片产业链正迎来一场“协同创新”的深度重构。芯片设计企业正在加强与主板、服务器、加速器、存储控制器等生态企业的合作,试图通过系统级优化推动整体带宽利用率与性能功耗比的双提升。

未来,PCIe芯片市场将进入“高增长+高分化”的发展阶段。一方面,AI+HPC浪潮将持续拉动服务器互联性能的提升需求,PCIe芯片在云计算、边缘计算、智能制造等领域的渗透率将快速提高;另一方面,伴随着芯片制程、封装和生态配套体系的不断升级,芯片厂商之间的技术差距将逐步拉开,头部效应仍将强化。在复杂的地缘格局与技术演进趋势下,全球PCIe芯片产业将既面临重大挑战,也孕育广阔机遇,注定成为下一轮数字基础设施升级的关键节点之一。

PCIe芯片行业政策分析

政策

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1

中国制造2025

《中国制造2025》是中国政府推出的一项战略规划,旨在推动制造业的升级转型。在该计划中,半导体产业被列为重点发展领域,目标是通过技术创新和产业升级,提升自主设计和制造能力。

2

十四五数字经济发展规划》(国务院)

"数字技术创新突破工程"方面,提出要抢先布局前治技术融合创新﹐推进前浴学科和交叉研究平台建设,重点布局下一代移动通信技术、量子信息、第三代半导体等新兴技术,推动信息、生物、材料、能源等领域技术融合和群体性突破。

3

十四五"国家信息化规划》(网安信息化委员会)

完成信息领域核心技术突破也要加快集成电路关键技术攻关。推动计算芯片、存储芯片等创新,加快集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发,推动绝缘棚双极型晶体管(IGBT )、微机电系统(MEMS)等特色工艺突破。加强人工智能、量子信息、集成电路、空天信息、类脑计算、神经芯片、DNA存储、脑机接口、数字孪生、新型非易失性存储、硅基光电子、非硅基半导体等关键前沿领域的战略研究布局和技术融通创新。

4

"十四五"信息通信行业发展规划》(工信部)

要完善数字化服务应用产业生态﹐加强产业链协同创新。半富5G芯片、终端、模组、网关等产品种类。加快推动面向行业的5G芯片、模组、终端、网关等产品研发和产业化进程,推动芯片企业半富产品体系﹐加快模组分级分类研发,优化模组环境适应性﹐持续降低功耗及成本,增强原始创新能力和产业基础支撑能力。

5

《半导体产业发展纲要》

《半导体产业发展纲要》提出了加强半导体基础研究、技术开发和产业化的具体目标。政策明确了对半导体设计和制造企业的支持措施,包括财政补贴、研发资助和税收减免等。

资料来源:第三方资料、新闻报道、业内专家采访及QYResearch整理研究,2025


更多行业分析详情参考QYResearch报告出版商最新发布的《2025-2031全球与中国PCIe芯片市场现状及未来发展趋势》完整版。

原文来自邦阅网 (52by.com) - www.52by.com/article/199750

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