第四次工业革命的核心底座:算力

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第四次工业革命的核心底座六部门规划算力设施高质量发展 计算力、运载力、存储力一个都不能少! 算力产业链结构 在上游技术研发环节,美国和欧洲占优势地位,中国在前沿领域奋力赶超。在中游制造环节,美国具有综合的领先优势,中国算力相关设备制

第四次工业革命的核心底座

六部门规划算力设施高质量发展

计算力、运载力、存储力一个都不能少!

 

 

算力产业链结构

 

 

在上游技术研发环节,美国和欧洲占优势地位,中国在前沿领域奋力赶超。

在中游制造环节,美国具有综合的领先优势,中国算力相关设备制造能力不断提高,但要彻底赶超美国等领先国家仍然面临严峻的“卡脖子”问题。在核心零部件制造上,美国保持绝对的领先优势,中国、日本、欧洲、韩国有各自的优势。全球前十大半导体供应厂牌依次为三星电子、英特尔、SK海力士、美光科技、高通、博通、联发科、德州仪器、英伟达和AMD。中国台积电因专注于代工业务,而海思及其母公司华为受到美国制裁,市场竞争力下滑严重。

 

就半导体制造而言,大陆企业与台积电在制造工艺技术上至少相差2代。

从服务器和超级计算机等算力整机设备制造看,美国仍然保持领先,但中国的优势更加突出。戴尔、HPE、浪潮、IBM和联想是全球排名前五的通用服务器制造商,这五家合计约占全球市场的50%。

在超级计算机制造上,中国具有更强的优势,联想、曙光、浪潮是全球排名前三的超级计算机供应商,在全球超级计算机500强中,有超过60%由这三家中国企业制造。

在下游应用环节,中国和美国的优势突出。在互联网普及之前,算力的应用以服务重大科研和工程项目为主,随着互联网的普及和数字化转型的推进,算力的应用领域不断扩展,即通过大数据、人工智能等方式开发的应用场景,为经济社会的数字化转型提供算力服务。在产业政策、国内市场和领先企业的共同带动下,中国和美国的数字化转型步伐更快,近年来大量新一代信息技术都最先在中美两国实现产业落地。

 

“算力每投入1元,将带动3-4元的经济产出。”中国信通院院长余晓晖说,算力基础设施的重要性不断提升,对数字经济和GDP的提高有显著的带动作用。

 

企业纷纷入局算力和AI方面

ChatGPT掀起AI大模型发展热潮,带动算力需求大爆发,推动智能计算快速持续增长。据IDC的预测,全球AI计算市场规模将从2022年的195亿美元增长到2026年346.6亿美元。算力相关厂商,已成为这一轮产业技术变革下重点关注的企业。

个完整的数据中心由数据中心IT设备和数据中心基础设施构成。

智算中心建设:智算中心建设对软硬件均有一定要求。目前我国的智算中心基本采用了高标准建设,100P算力是起步目标,该算力大约相当于5万台高性能电脑。

 

智算中心产业链涉及多关键环节,上游主要由AI服务器供应商、存储设备供应商、网络设备供应商以及数据中心管理系统提供商等IT基础设施提供商以及土建施工承包商、供配电系统供应商、制冷系统提供商土建基础设施商。

 

智算中心投资成本:

 

数据中心IT设备主要包括连接器(光纤、光模块)、网络设备(交换机、路由器)、算力设备(服务器)、存储设备(存储器)等。

数据中心基础设施是支撑数据中心正常运行的各类系统的统称,主要包括供配电设备(UPS、蓄电池、柴油发电机、配电单元)、温控设备(冷源设备、机房空调、新风系统)等。

AI芯片以及AI芯片间的互联是决定智算性能的关键。

目前,AI加速计算主要是采用CPU系统搭载GPU、FPGA、ASIC等异构加速芯片。

GPU芯片 :景嘉微  中科曙光

FPGA 芯片:紫光国微   安路科技

ASIC芯片:淳中科技  寒武纪

 

光模块中际旭创 新易盛  剑桥科技 联特科技  华工科技  Yole预测,至2026年全球光模块市场规模达209亿美元,呈现量价齐升趋势。

CPO(Co-packaged optics)共同封装光子亨通光电、中际旭创、新易盛、天孚通信、剑桥科技、光迅科技、仕佳光子、华工科技、博创科技、光库科技、锐捷网络和联特科技等。

 

服务器中国主流“算力”服务器的四大阵营及其核心龙头公司如下:1. 华为系:核心公司包括拓维信息四川长虹神州数码同方股份以及广电运通2. 中科院系:中科曙光,作为中科院计算所旗下的企业,是中国超算行业的领导者,同时也是中国液冷数据中心的领导者。3. 英特尔系:主要有浪潮信息紫光股份以及中兴通讯4. 英伟达系:工业富联,作为依托于工业互联网的全球知名电子设备产品智能制造服务商,也是该阵营的核心公司。

 

AI服务器核心组件包括GPU(图形处理器)、DRAM(动态随机存取存储器)、SSD(固态硬盘)和RAID卡、CPU(中央处理器)、网卡、PCB、高速互联芯片(板内)和散热模组等。

 

未来AI服务器的价值量构成中,GPU等大算力芯片将占据绝对大头,GPU和CPU等核心算力芯片的公司也值得首要关注。

布局GPU芯片的主要有寒武纪、海光信息、景嘉微

 

存储系统

全球存储类芯片市场中以DRAM和NAND Flash为主,2022年市场规模占整体存储芯片市场规模的比例分别为56.4%和40.1%,DRAM和NAND Flash合计占比约为96.5%。

22Q4全球NAND Flash市场规模为102.87亿美元,主要被三星、铠侠、SK 海力士、西部数据、美光五家垄断,五家市场份额高达96.9%。

长江存储是大陆首家3DNANDIDM厂商

DRAM竞争格局历经洗牌,现阶段韩国三星、韩国海力士、美国美光三大寡头垄断市场,呈现“三足鼎立”之势格局稳定,三家市场份额合计高达95.8%。

国内DRAM领军企业是合肥长鑫存储

 

制冷系统:液冷成数据中心新趋势

液冷系统的核心为冷水机组和液冷板,其中冷水机组包括压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器等部件,市面上冷水机组生产商包括英维克、同飞股份等;液冷板是将上游的铜和铝等原材料进行加工成相应的板材,液冷板的生产工艺分为钎焊、吹胀、压铸、冲压、搅拌摩擦焊等,市面上液冷板生产商包括银轮股份、三花智控、飞荣达、科创新源等。

 

综合多家机构研报

国内SSD产业链厂商可以概括为“具备主控设计能力的模块生产公司”,相关上市公司包括:同有科技、江波龙、佰维存储、国科微等。

光模块方面相关公司包括天孚通信、中际旭创、剑桥科技、新易盛、华工科技、光迅科技等;

光模块上游光芯片的本土供应商包括源杰科技、永鼎股份、长光华芯、华西股份等;

边缘通信/算力芯片的生产研发公司包括乐鑫科技、翱捷科技、瑞芯微、全志科技、晶晨股份等;

边缘算力承载平台包括美格智能、广和通、超讯通信、龙宇股份、移远通信、网宿科技等;

边缘算力运营商包括中国移动、中国电信、中国联通等。

 

 

AI算力投资带动PCB需求增长

核心逻辑

1、PCB承担服务器芯片基座、数据传输和连接各部件功能。PCB代替复杂的布线,实现各元件之间的电气连接和电绝缘,是电子产业链中承上启下的基础力量。服务器中PCB板是服务器内各芯片模组的基座,主要应用于主板、背板和网卡等,负责传递服务器内各部件之间的数据信号以及实现对电源的分布和管理。

2、AI算力需求带动高算力芯片市场,利好AI服务器市场,增加PCB板用量。AI模型算力需求持续扩张,打开高性能计算芯片的市场需求,预计2025年我国AI芯片市场规模将达到1780亿元,2019-2025GAGR可达42.9%。目前通用服务器龙头Intel已经逐步出货AI领域服务器产品,并在内存和接口标准上过渡到行业领先水平。由于GPU可兼容训练和推理,更加适配AI模型训练和推理,利好AI服务器市场发展。AI服务器相较于通用服务器一般增配4-8颗GPGPU形成GPU模组,增加GPU板用量。

3、与传统服务器相比,AI服务器采用CPU+GPU的异构芯片架构,GPU板组为全新结构,对PCB板的面积、层数、以及CCL材料的抗干扰、抗串扰、低损耗特性均提出了更高的要求。同时服务器平台升级,传输速率成倍增加,要求PCB板采用VeryLowLoss或UltraLowLoss等级的CCL材料,主板层数亦随之增加。高端服务器的发展成为高端PCB生产技术升级的推动力,PCB量价齐升趋势明确。作为“电子产品之母”,PCB有望在AI及服务器产品迭代、需求升级的大趋势下率先实现实质性的业务突破。

4、Prismark统计数据显示,目前全球PCB市场规模稳定增长。Prismark预计2022年其产值达821亿美元,同比+1.5%。展望未来,伴随宏观影响边际减弱,整体需求稳步复苏,叠加服务器及数据中心、汽车电子、AIoT(智能耳机、智能手表、AR/VR等)新兴应用放量及技术升级,PCB产值有望稳健成长,Prismark预计2026年全球产值达到1016亿美元,2022-2026年CAGR超5%。受益于下游应用技术规格持续迭代升级,对线路板要求亦不断提升,PCB下游中高端化产品如HDI、封装基板等产值占比显著提升。

相关股票

SZ 景嘉微

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