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🚀算力大时代,AI 算力产业链全景梳理!!【中信建投】
雷小德
满仓搞的老司机
2023-06-15 17:24:21
生成式 AI 取得突破,我们(中信建投)对生成式 AI 带来的算力需求做了上下游梳理,并做了交叉验证,可以看到以 ChatGPT 为代表的大模型训练和推理端均需要强大的算力支撑,产业链共振明显,产业链放量顺序为:先进制程制造->以 Chiplet 为代表的2.5D/3D 封装、HBM->AI 芯片->板卡组装->交换机->光模块->液冷->AI 服务器->IDC 出租运维。综合来看,大模型仍处于混战阶段,应用处于渗透率早期,AI 板块中算力需求增长的确 定性较高,在未来两年时间内,算力板块都将处于高景气度阶段,重点推荐 AI 算力产业链各环节相关公司。

算力产业链价值放量顺序如下:先进制程制造->以 Chiplet 为代表的 2.5D/3D 封装、HBM->AI 芯片->板卡组 装->交换机->光模块->液冷->AI 服务器->IDC 出租运维

先进封装、HBM:为了解决先进制程成本快速提升和“内存墙”等问题,Chiplet 设计+异构先进封装成为性能与成本平衡的最佳方案,台积电开发的 CoWoS 封装技术可以实现计算核心与 HBM 通过 2.5D 封装互连,因此英伟达 A100、H100 等 AI 芯片纷纷采用台积电 CoWos 封装,并分别配备 40GB HBM2E、80GB 的 HBM3 内存。全球晶圆代工龙头台积电打造全球 2.5D/3D 先进封装工艺标杆,未来几年封装市场增长主要受益于先进封装的扩产。先进封装市场的快速增长,有望成为国内晶圆代工厂商(中芯国际)与封测厂商(长电科技、通富微电、甬矽电子和深科技)的新一轮成长驱动力。

AI 芯片/板卡封装:以英伟达为代表,今年二季度开始释放业绩。模型训练需要规模化的算力芯片部署于智能服务器,CPU 不可或缺,但性能提升遭遇瓶颈,CPU+xPU 异构方案成为大算力场景标配。其中 GPU 并行计算优势明显,CPU+GPU 成为目前最流行的异构计算系统,而 NPU 在特定场景下的性能、效率优势明显,推理端应用潜力巨大,随着大模型多模态发展,硬件需求有望从 GPU 扩展至周边编解码硬件。AI 加速芯片市场上,英伟达凭借其硬件产品性能的先进性和生态构建的完善性处于市场领导地位,在训练、推理端均占据领先地位。根据 Liftr Insights 数据,2022 年数据中心 AI 加速市场中,英伟达份额达 82%。因此 AI 芯片需求爆发,英伟达最为受益,其 Q2 收入指引 110 亿美金,预计其数据中心芯片业务收入接近翻倍。国内厂商虽然在硬件产品性能和产业链生态架构方面与前者有所差距,但正在逐步完善产品布局和生态构建,不断缩小与行业龙头厂商的差距,并且英伟达、AMD 对华供应高端 GPU 芯片受限,国产算力芯片迎来国产替代窗口期。当前已经涌现出一大批国产算力芯片厂商:1)寒武纪:国内人工智能芯片领军者,持续强化核心竞争力;2)海光信息:深算系列 GPGPU提供高性能算力,升级迭代稳步推进;3)龙芯中科:自主架构 CPU 行业先行者,新品频发加速驱动成长;4 )芯原股份:国内半导体 IP 龙头,技术储备丰富驱动成长;5)工业富联:提供 GPU 芯片板块组装服务。

交换机:与传统数据中心的网络架构相比,AI 数据网络架构会带来更多的交换机端口的需求。交换机具备技术壁垒,中国市场格局稳定,华为与新华三(紫光股份)两强争霸,锐捷网络展现追赶势头,建议重点关注。光模块:AI 算力带动数据中心内部数据流量较大,光模块速率及数量均有显著提升。训练侧光模块需求与GPU 出货量强相关,推理侧光模块需求与数据流量强相关,伴随应用加速渗透,未来推理所需的算力和流量实际上可能远大于训练。目前,训练侧英伟达的 A100 GPU 主要对应 200G 光模块和 400G 光模块,H100 GPU 可以对应 400G 或 800G 光模块。根据我们的测算,训练端 A100 和 200G 光模块的比例是 1:7,H100 和 800G 光模块的比例是 1:3.5。800G 光模块 2022 年底开始小批量出货,2023 年需求主要来自于英伟达和谷歌。在 2023 年这个时间点,市场下一代高速率光模块均指向 800G 光模块,叠加 AIGC 带来的算力和模型竞赛,我们预计北美各大云厂商和相关科技巨头均有望在 2024 年大量采购 800G 光模块,同时 2023 年也可能提前采购。建议关注中际旭创、天孚通信、新易盛、华工科技、源杰科技、太辰光、光迅科技、光库科技、中瓷电子、剑桥科技、博创科技、联特科技、德科立、仕佳光子

光模块上游——光芯片:以 AWG、PLC 等为代表的无源光芯片,国内厂商市占率全球领先。以 EEL、VCSEL、DFB 等激光器芯片、探测器芯片和调制器芯片为代表的有源光芯片是现代光学技术的重要基石,是有源光器件的重要组成部分。以源杰科技、光库科技为代表的国内光芯片厂商不断攻城拔寨,在多个细分产品领域取得了较大进展,国产替代化加速推进,市场空间广阔。

液冷:AI 大模型训练和推理所用的 GPU 服务器功率密度将大幅提升,以英伟达 DGX A100 服务器为例,其单机最大功率约可达到 6.5kW,大幅超过单台普通 CPU 服务器 500w 左右的功率水平。根据《冷板式液冷服务器可靠性白皮书》数据显示,自然风冷的数据中心单柜密度一般只支持 8kW-10kW,通常液冷数据中心单机柜可支持 30kW 以上的散热能力,并能较好演进到 100kW 以上,相较而言液冷的散热能力和经济性均有明显优势。同时“东数西算” 明确 PUE(数据中心总能耗/IT 设备能耗)要求,枢纽节点 PUE 要求更高,同时考虑到整体规划布局,未来新增机柜更多将在枢纽节点内,风冷方案在某些地区可能无法严格满足要求,液冷方案渗透率有望加速提升。目前在 AI 算力需求的推动下,如浪潮信息、中兴通讯等服务器厂商已经开始大力布局液冷服务器产品。在液冷方案加速渗透过程中,数据中心温控厂商、液冷板制造厂商等有望受益,建议关注:英维克、高澜股份、网宿科技、曙光数创等

AI 服务器:预计今年 Q2-Q3 开始逐步释放业绩。具体来看,训练型 AI 服务器成本中,约 7 成以上由 GPU构成,其余 CPU、存储、内存等占比相对较小,均价常达到百万元以上。对于推理型服务器,其 GPU 成本约为2-3 成,整体成本构成与高性能型相近,价格常在 20-30 万。根据 IDC 数据,2022 年全球 AI 服务器市场规模 202亿美元,同比增长 29.8%,占服务器市场规模的比例为 16.4%,同比提升 1.2pct。我们认为全球 AI 服务器市场规模未来 3 年内将保持高速增长,市场规模分别为 395/890/1601 亿美元,对应增速96%/125%/80%。根据 IDC 数据,2022 年中国 AI 服务器市场规模 67 亿美元,同比增长 24%。我们预计,2023-2025 年,结合对于全球 AI 服务器市场规模的预判,以及对于我国份额占比持续提升的假设,我国 AI 服务器市场规模有望达到 134/307/561亿美元,同比增长 101%/128%/83%。竞争格局方面,考虑到 AI 服务器研发和投入上需要更充足的资金及技术支持,国内市场的竞争格局预计将继续向头部集中,保持一超多强的竞争格局。重点推荐:1)浪潮信息:全球服务器行业龙头厂商,其 AI 服务器多次位列全球市占率第一;2)工业富联:为英伟达提供 H100 等芯片组装,以及 AI 服务器生产;3)紫光股份:子公司新华三 AI 服务器在手订单饱满,同时可以提供交换机、路由器等;4)中科曙光:高性能计算及国产化服务器龙头;5)中兴通讯:服务器业务快速增长;6)拓维信息:华为昇腾+鲲鹏核心合作伙伴;7)联想集团:全球领先的 ICT 设备企业。

IDC:在数字中国和人工智能推动云计算市场回暖的背景下,IDC 作为云基础设施产业链的关键环节,也有望进入需求释放阶段。在过去两年半,受多重因素影响下,云计算需求景气度下行,但 IDC 建设与供给未出现明显放缓,2021 年和 2022 年分别新增机柜数量 120 万架和 150 万架,因此短期内出现供需失衡情况(核心区域供需状况相对良好),部分地区上电率情况一般。所以 IDC 公司 2022 年业绩普遍承压。当前,我们认为国内IDC 行业有望边际向好。随着宏观经济向好,平台经济发展恢复,AI 等拉动,IDC 需求有望逐步释放,叠加 2023新增供给量有望较 2022 年减少(例如三大运营商 2022 年新增 IDC 机柜 15.6 万架,2023 年计划新增 11.4 万架)。展望未来,电信运营商在云计算业务方面仍将实现快速增长,百度、字节跳动等互联网公司在 AIGC 领域有望实现突破性进展,都将对包括 IDC 在内的云基础设施产生较大新增需求,相关 IDC 厂商有望获益,建议关注润泽科技、宝信软件、奥飞数据、数据港、光环新网等

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    于2023-06-15 17:43:48更新
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  • 只看TA
    2023-06-15 17:30
    面面俱到,就是老跌
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    于2023-06-15 17:44:22更新
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  • 雷小德
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    2023-06-15 17:27
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