ChatGPT赋能服务器产业：从PCB到光芯片，全面改变算力基础器件
文章主题：浙商电子, ChatGPT, IDC, PCB
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由OpenAI开发的AI聊天机器人ChatGPT自去年11月推出后一路“狂飙”，行业的快速发展与商业的落地前景令人期待。浙商证券研究所围绕ChatGPT将如何改变千行百业，推出系列专题报告，为您带来独家、广泛、深入的浙商观察。
浙商电子
2022金麒麟最佳分析师、2021金麒麟第二名，2019年新财富第五名、水晶球第四名。
ChatGPT如何改变算力基础器件？
01
PCB
服务器产品关键元器件，产品结构多元化
印刷电路板（PCB）作为电子产品的主要组成部分之一，发挥着至关重要的作用。它不仅连接着各种电子元器件，而且为这些元器件提供了稳定的电气连接，从而确保了电子设备的正常运行。
2）PCB制造位于产业链中游，相对于上下游行业集中度较低，议价能力偏弱。
3）PCB产品可分为刚性板、柔性板、金属基板、 HDI、封装基板。
中国已成全球PCB产业中心，市场规模持续扩张
1）宏观：中国已成为全球PCB中心，产值全球占比超50%。
2）中观：受下游服务器升级、汽车等细分行业景气度高企拉动， PCB产值稳健增长。
ChatGPT加速IDC建设，推动百亿级服务器PCB市场持续扩张
1）IDC需求量激增→ 服务器出货量↑→ PCB需求↑
在2021年，我国IDC业务的规模首次超过3000亿元，预测到2024年，这一数字有望攀升至超过6000亿元，期间复合年增长率（CAGR）达到了26.7%。而在服务器领域，根据IDC的数据，2021年我国服务器的出货量为391万台，同比增长了11.7%，预计到2025年，出货量将达到525万台，期间CAGR为7.7%。此外，全球服务器用PCB的市值在2021年达到了79亿美元，其中我国占据了超过50%的全球PCB产值。在国内，服务器用PCB的市场规模已经达到了数百亿元级别，预计未来这个市场规模将会持续扩大。
2）IDC平台升级→ 高端PCB应用↑→ PCB 量价↑
在整个电子行业中，我们可以观察到一种显著的趋势，那就是从8层到16层，再到现在的18层以上的PCB板需求逐渐增多，这种趋势在服务器领域表现得尤为明显。据相关数据显示，这类产品的每平方米价值量涨幅高达219%，这无疑是一个非常惊人的数字。与此同时，我们也要注意到，一般在服务器PCB的需求方面，主要以6层到16层的板和封装基板为主流产品。而对于高端服务器PCB主板，超过16层已经成为了主流，甚至有些产品的背板已经超过了20层。这种发展趋势充分展示了电子行业的技术进步和市场需求的变化。
02
多相电源
多相控制器+DrMOS：大功率供电芯片核心
多相控制器连接DrMOS可实现多相拓扑结构的大电流DC-DC系统，具有以下显著优势：
多相控制器和DrMOS模块的联合运用能够实现多个降压电路输出的并联，从而输出达到数百安培到数千安培的电流，这不仅提升了系统的功率，也提高了其效率和性能。此外，后级电路采用更小体积且具有更高功率密度的DrMOS，使得转换器的效率更高，能够在相同功率下有效降低系统的发热量，进一步优化了能源利用。相比传统的DC-DC转换器，该方案可以显著降低输入纹波电流、输出纹波电压以及总的RFI（射频干扰）特征值，从而提升整体的性能表现。最后，集成模块化的设计方式可以大幅度减少外部组件的使用数量，进而简化电源设计和制造流程，降低了整体的设计和生产成本。
ChatGPT拉动数据中心供电芯片需求
1）我国数据中心和相关服务业业务收入保持连续增长的趋势。
在服务器和PC等领域，CPU和GPU的供电方式主要为多项电源，这种供电模式通常由多项控制器加上DrMOS共同组成。目前，只有MPS和英飞凌等海外厂商在这方面拥有成熟的解决方案，这使得我国在这个领域的替代工作仍面临一定的挑战。
在现代社会中，数据中心服务器的电力效率问题日益凸显，提高其效率成为当务之急。然而，传统的功率传输方式往往无法达到100%的效率，导致能源浪费和环境污染。此外，这种方式还会产生大量热量，给服务器正常的运行带来诸多不便。为了有效解决这一问题，我国科研团队提出了一种基于多相控制器DrMOS技术的新型架构。这种架构能够大幅提高服务器的电力效率，使其达到更高的运行效率。具体而言，DrMOS技术的应用使得数据中心的整体效率提升到了80%左右，相较于传统的效率不足的方案有了显著的提升。综上所述，采用基于多相控制器DrMOS技术的新型架构是提高数据中心服务器电力效率的有效途径。这种方案不仅可以大幅度提升系统的运行效率，同时还能有效减少热量的产生，为我国的绿色科技发展做出了积极的贡献。
03
光芯片
高速数据传输网络的核心之一
1）光芯片是高速数据传输网络的核心之一。光芯片系实现光电信号转换的基础元件，其性能直接决定了光通信系统的传输效率。光芯片可以进一步组装加工成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用。
2）从产业链角度看，光芯片与其他基础构件（电芯片、结构件、辅料等）构成光通信产业上游，产业中游为光器件，包括光组件与光模块，产业下游组装成系统设备，最终应用于电信市场，如光纤接入、 4G/5G移动通信网络，云计算、互联网厂商数据中心等领域。
ChatGPT推动数据传输需求提升
ChatGPT推动数据中心数量大幅增长，光芯片重要性突显。数字经济推动数据中心的快速发展，应用数据处理集中在数据中心进行，使得数据流量迅速增长，而数据中心需内部处理的数据流量远大于需向外传输的数据流量，使得数据处理复杂度不断提高。
04
内存接口
CPU与外部沟通的桥梁
1）服务器主要由CPU、内存、硬盘、 RAID卡、网卡组成，配合电源、主板、机箱等基础硬件以提供信息服务。
2）内存是CPU与外部沟通的桥梁，对服务器影响非常大。
DDR5升级带动内存接口及其配套芯片数量增加
1）内存标准升级带动内存接口及其配套芯片数量增加。在DDR5世代， LRDIMM的国际标准从全缓冲“1+9”架构演化为“1+10” 架构，与DDR4相比增加了1颗DB。
2）在DDR5世代，由于电源管理从主板移动到内存模组上，内存模组配套芯片增加了1颗PMIC。 根据JEDEC组织的定义，服务器内存模组RDIMM、LRDIMM上需要配置1颗SPD芯片、1颗PMIC芯片和2颗TS芯片；普通台式机、笔记本电脑的内存模组UDIMM、SODIMM上，需要配置1颗SPD芯片和1颗PMIC芯片。
ChatGPT催生高算力需求，推动内存接口芯片市场持续增长
1）全球服务器内存接口芯片需求量=全球服务器出货量*单个服务器CPU数量*单个CPU对应的内存条数*内存接口使用比例（1:1） 。
2）ChatGPT催生高算力需求，2021年全球服务器出货量1354万台， 同比增长10.98%， 长期看好成长趋势。
3）单个服务器CPU数量=单路服务器占比*1+双路服务器占比*2+4路服务器占比*4+8路服务器占比*8。由于x86处理器销量占比超过97%且公司的服务器平台产品兼容x86架构，因此根据x86服务器的各类产品结构计算CPU需求。双路服务器占比88.8%；单路、4路服务器合计占比超10%；8路以上服务器较少，占比未超过1%。4）目前一般单CPU需要搭载6个内存条。DDR4世代，单个CPU对应8-12个内存通道，而DDR5世代预计将有12-16个内存通道，每个内存通道可连接2个内存条。随着内存插槽上限和应用需求提升，单个CPU的内存条用量会持续增长。
05
存储芯片
ChatGPT催生软件定义存储
智能制造领域ChatGPT带来的数字化智能化变革呼唤海量数据（维权）便捷持久化存储。数据正在成为制造领域重要的生产要素。智能制造企业的研发设计、生产运营乃至产品运行正在全面走向数字化和智能化，例如一辆汽车上有1.5亿行代码，而对一辆智能网联车的数据处理和动作控制更是要求毫秒级时延，这些都驱动智能制造企业的业务系统处在持续升级和扩展当中。海量数据的存储、分析与实时性响应，对企业存储系统的扩展性、便捷性和可靠性提出了更加苛刻的要求。
SDS/HCI在智能制造领域应用步伐持续加快。中国信息通信研究院对国内主流存储厂商的调研显示，2017-2021年五年间中国制造业SDS/HCI出货容量在14个主要行业中占比为4.9%，五年间出货容量复合增长率达88.8%， 2021年出货容量达到2017年的12.7倍。
存储芯片：在软件定义下的新催化
1）软件定义存储崛起为数据基础设施领域关键技术之一。
2）存储软件是SDS架构的价值核心。SDS在架构上包含存储硬件和存储软件两个子集。
06
潜在受益标的
1）服务器代工：工业富联等；2）PCB：沪电股份、 胜宏科技；3）多相电源：杰华特、 晶丰明源、 芯朋微；4）光芯片相关：源杰科技、 裕太微、 光迅科技、 天孚通信；5）内存接口：澜起科技、 聚辰股份；6）存储芯片：兆易创新、 普冉股份。
1）ChatGPT大模型研发进度不及预期：ChatGPT后续将持续以更多内容及更高算力要求为发展方向， 对于硬件器件的需求取决于后续大模型进一步进化的程度， 如大模型后续继续发展进度缓慢， 有可能对相关算力硬件需求产生影响。
2）基础硬件算力能力进度不及预期：大模型后期硬件以训练侧和推理侧为主， 硬件算力配套进程不及预期可能对相关公司业绩产生不利影
响。
3）大模型对应终端载体配套不及预期：大模型始终要以各类智能终端为载体， 后续如相关智能终端适配性不及预期， 可能对相关公司后续
发展带来阻力。
ChatGPT 是 AIGC浪潮的重要部分，同时也对AI产业上下游产生重大影响。未来，随着科技巨头与资本的持续加注，算法技术和算力技术的不断进步，ChatGPT会进一步走向更先进功能更强的版本，AI也会携带多种能力走向千行百业。浙商证券研究所将紧密跟踪相关技术、行业与商业的衍变，为您呈现更多深度的研究内容，赋能价值发现，助力产业发展。
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