ChatGPT如何改变算力基础器件

行业评级：看好

2023年3月17日

分析师蒋高振

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C O N T E N T S

01 PCB
GPU及服务器基础器件
ChatGPT算力升级拉动高速PCB需求
02 多相电源
大功率供电芯片核心器件
ChatGPT拉动数据中心供电芯片需求
03 光芯片
高速数据传输网络的核心
ChatGPT推动数据传输需求
04 内存接口
CPU与外部沟通的桥梁
ChatGPT高算力需求推动内存接口芯片市场持续
05 存储芯片
ChatGPT催生软件定义存储
存储芯片在软件定义下的新催化
06 潜在受益标的

PCB

PCB：服务器关键元器件，产品结构多元化

中国已成全球PCB产业中心，市场规模持续扩张

ChatGPT加速IDC建设，推动服务器PCB市场持续扩张

01 PCB：服务器产品关键元器件，产品结构多元化

 印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）作为电子产品的重要组成部分，是电子元器件连接的重要桥梁。PCB 是指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板，其主要功能是提供机械支撑，便于插装、检查和测试，使各种电子零组件形成预定电路的连接，起中继传输的作用。

 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。据Prismark数据，PCB产业链上游为相关原材料，主要包括铜箔、铜箔基板、玻纤布、树脂等，材料成本占比PCB成本约60%；下游主要包括通信设备、计算机、消费电子、汽车电子、工业控制、航空航天等，其中通讯电子、计算机、汽车电子占比排名前三，合计占比超7成。

 PCB产品可分为刚性板、柔性板、金属基板、HDI、封装基板。据Prismark数据，2021年全球PCB市场以多层板、柔性板和封装基板为主，合计占比超70%；我国PCB市场主要以多层板、柔性板、HDI板为主，其中我国封装基板产值比重明显低于全球水平，主要受限于PCB的高端制造技术落后于欧、美、日等发达国家。

图1：PCB产品图

图2：PCB制造位于产业链中游

资料来源：景旺电子招股说明书，生益电子招股说明书，前瞻产业研究院，Prismark，浙商证券研究所

表1：PCB产品分类

产品分类	主要应用领域
单面板刚性板双面板多层板	广泛应用于计算机、网络设备、通信设备、工业控制、汽车、军事航空等电子设备
柔性板 (Flexible Printed Circuit)	应用广泛，目前主要增长领域为智能手机、平板电脑、可穿戴设备等移动智能终端
金属基板	LED照明、LED显示、汽车、工业电源设备、通讯设备、音频设备、电机
HDI板	手机、笔记本电脑、数码相机、汽车电子以及其他消费电子产品，其中手机为HDI板的最大应
(High Density Interconnect) 封装基板	用领域半导体芯片封装

01 中国已成全球PCB产业中心，市场规模持续扩张

 宏观：中国已成为全球PCB中心，产值全球占比超50%。

1）全球：预计2021年全球PCB产值约为804亿美元，预计2026年约为1016亿美元，2021-2026年CAGR为4.8%；

2）中国：预计2021年中国PCB产值约为436亿美元，预计2026年约为546亿美元，2021-2026年CAGR为4.6%。

 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。

1）服务器：2021年服务器用PCB全球产值预计为78亿美元，预计2026年达126亿美元，2021-2026年CAGR为10%；

2）汽车：2021年汽车用PCB全球产值预计为82亿美元，预计2026年达118亿美元，2021-2026年CAGR为7.5%。

图3：中国PCB产值全球占比超50%

图4：全球服务器及车用PCB产值增速领先行业

资料来源：沪电2021年年报，Prismark，浙商证券研究所
注：“合计”项指含服务器、汽车在内的PCB全条线产值

01 ChatGPT加速IDC建设，推动百亿级服务器PCB市场持续扩张

☆ IDC需求量激增→ 服务器出货量↑→ PCB需求↑

1）IDC：据科智咨询数据，2021我国IDC业务规模首次突破3000亿元，2024年预计超6000亿元，2021-2024年CAGR为26.7%。

2）服务器：据IDC数据，2021年我国服务器出货量391万台，yoy+11.7%，2025年预计为525万台，2021-2025年CAGR为7.7%。

3）服务器用PCB：据Primark数据，2021年全球服务器用PCB 79亿美元，我国占全球PCB产值超50%，国内服务器用PCB数百亿元级市场，未来规模将不断扩大。

☆ IDC平台升级→ 高端PCB应用↑→ PCB 量价↑

1）8-16层转为以 18层以上为主，每平方米价值量涨幅达219%。一般服务器PCB需求以6-16层板和封装基板为主，高端服务器PCB主板超16层、背板超20层。

表2：服务器升级有望推动PCB高端化

	PCLe3.0	PCLe4.0	PCLe5.0
标准发布时间	2010	2017	2019
对应平台	Pur ley	Whitley	Eagle Stream
平台发布时间	2017	2020	2023
x16吞吐量 (GB/s)	16	32	64
最大传输速率（GT/s）	8	16	32

图5：服务器出货量攀升拉动PCB高需求

资料来源：IDC，产业信息网，Prismark，沪电股份定期公告，PCI-SIG，Intel,金士顿，浙商证券研究所

图6：服务器升级催升PCB高价值

02 多相电源

多相控制器+DrMOS：大功率供电芯片核心

ChatGPT拉动数据中心供电芯片需求

02 多相控制器+DrMOS：大功率供电芯片核心

图7：DrMOS结构

 DrMOS：即Driver+MOSFET，集成两个MOSFET和一个MOSFET驱动器在一个封装中。这种三合一封装的DrMOS使电源系统能够大幅提高功率密度、效率和热性能，通过搭配多相控制器使用，可以在相同电压下增大电流，满足低压大功率应用需求。

 多相控制器：DC-DC控制器是DC-DC转换器的组成部分，通过控制DC-DC转换器中三极管的通断时长控制输出电压。多相（DC-DC）控制器可用于实现多相拓扑结构的DC-DC转换器。

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：

 可大幅提升功率：通过多相控制器和DrMOS模块的组合使用，将多个降压电路的输出并联使用，从而输出数百安培到数千安培的电流；

 降低散热，优化能耗：后级电路使用更小体积和更高功率密度的DrMOS，从而造就效率较高的转换器，在同等功率下有效降低系统发热量；

 提升性能：相较于传统拓扑结构的DC-DC转换器，可有效降低输入纹波电流、输出纹波电压以及总的RFI（射频干扰）特征值；

 简化电源设计：通过集成模块化的方式，多相转换器有助于最大限度地减少外部组件数目，进而简化电源设计及制造过程。

图8：多相电源+DrMOS结构

02 ChatGPT拉动数据中心供电芯片需求

图9：2016-2021年我国数据中心业务总收入及增长率（亿元）

 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。海量数据流量带动数据中心需求高速增长，网络视频、电子商务业务呈现繁荣景象，同时受疫情影响，远程教育、远程办公、科技防疫的兴起带来流量爆发，我国数据中心市场收入节节攀升，2021年总市场收入已达到1500亿元。

 服务器及PC等领域CPU,GPU供电多为多项电源，即多项控制器加DrMOS形式，目前仅MPS，英飞凌等海外厂商具有成熟方案，是国产替代深水区。

图10：MPS多相电源示意图

 有效提高服务器的用电效率。数据中心服务器使用传统方式进行功率输送效率达不到100%（腾讯云计算系统效率设计理论值在80%左右），而且会产生大量的热量。而使用基于多相控制器+DrMOS技术的新型架构可以大幅极高系统效率。

03 光芯片

光芯片：高速数据传输网络的核心之一

ChatGPT推动数据传输需求提升

03 光芯片：高速数据传输网络的核心之一

 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。

图11：高速传输网络

数据来源：源杰科技招股书，浙商证券研究所

 光通信产业链中，组件可分为光无源组件和光有源组件。光无源组件主要包括光隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光背板等；光有源组件主要包括光发射组件、光接收组件、光调制器等。光芯片加工封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件（ROSA），再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。光芯片的性能直接决定光模块的传输速率，是光通信产业链的核心之一。

 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。

图12：光芯片产业链

图13：光模块结构示意图（SFP+封装）

03 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。

光通信技术在数据中心领域得到广泛的应用，极大程度提高了其计算能力和数据交换能力。光模块是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核心部件，2019年全球数据中心光模块市场规模为35.04亿美元。

图14：数据中心结构

数据来源：源杰科技招股书、华为官网、浙商证券研究所

图15：全球数据中心光模块市场规模及预测（百万美元）

图16：光芯片频率及应用场景

04 内存接口

内存接口：CPU与外部沟通的桥梁

DDR5升级带动内存接口及其配套芯片数量增加

ChatGPT催生高算力需求，推动内存接口芯片市场持续增长

04 内存接口：CPU与外部沟通的桥梁

 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。其中，最重要的部分是CPU和内存，CPU对数据进行逻辑运算，内存进行数据存储管理。

 内存是CPU与外部沟通的桥梁，对服务器影响非常大。DIMM（Dual Inline Memory Module，双列直插内存模组）俗称“内存条”。在服务器领域，目前使用的内存条类型（DIMM）主要有三种：UDIMM、RDIMM和LRDIMM，其中RDIMM和LRDIMM是服务器的主流内存模组内存模组（也叫“内存条”）主要分为RDIMM、LRDIMM、UDIMM和SODIMM。其中RDIMM、LRDIMM主要用于服务器内存模组，UDIMM和SODIMM主要用于普通台式机和笔记本。

图17：服务器位于产业链中游

资料来源：IDC,中商产业研究院，产业信息网，智联咨询，亿莲云，华经情报网，浙商证券研究所

图18：服务器成本构成

图19：内存条

图20：内存条产业链

04 DDR5升级带动内存接口及其配套芯片数量增加

 内存标准升级带动内存接口及其配套芯片数量增加。在DDR4世代和DDR5初期，内存接口芯片只用于服务器内存模组（RDIMM、LRDIMM）。内存接口芯片按功能可以分为寄存缓冲器（RCD）和数据缓冲器（DB）。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。

 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。

表3：内存标准升级带动内存接口芯片及其配套芯片数量增加

内存模组	RDI MM	LRD IMM	UD IMM	SODI MM
技术世代	DDR5、DDR4、DDR3、DDR2 、DDR	DDR5、DDR4、DDR3	DDR5、DDR4、DDR3、DDR2 DDR5、DDR4、DDR3、DDR2 、DDR、SDRAM	、DDR
内存接口芯片	DDR4:1颗RCD DDR5:1颗RCD	DDR4:1颗RCD+9颗DB DDR5:1颗RCD+10颗DB	无	无
内存模组配套芯片	DDR4:1颗SPD+2颗TS	DDR4:1颗SPD+2颗TS	DDR4:1颗SPD	DDR4:1颗SPD
内存模组配套芯片	DDR5:1颗SPD+2颗TS+1颗 PMIC	DDR5:1颗SPD+2颗TS+1颗 PMIC	DDR5:1颗SPD+1颗PMIC	DDR5:1颗SPD+1颗PMIC
性能	较高	高	低	低
价格	较高	高	低	低
应用	服务器	服务器	低端服务器桌面电脑	笔记本电脑

资料来源：Yole Development，集微网，CSDN，浙商证券研究所

图21：DDR世代持续渗透

04 ChatGPT催生高算力需求，推动内存接口芯片市场持续增长

 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）。

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。

 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%。

 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。

图22：2021年全球服务器出货量同比增长11%

图23：x86服务器中双路服务器占比超八成

图24：内存接口芯片市场规模将持续扩大

资料来源：IDC，智研咨询，华经产业研究院，浙商证券研究所

05 存储芯片

ChatGPT催生软件定义存储

存储芯片在软件定义下的新催化

ChatGPT催生软件定义存储

软件定义存储在智能制造领域大显身手。

 智能制造领域ChatGPT带来的数字化智能化变革呼唤海量数据便捷持久化存储。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。

图25：2017-2021年制造业SDS/HCI存储出货容量及年增长率

图26：2017-2021年制造业SDS/HCI存储出货容量复合增长率

05 存储芯片：在软件定义下的新催化

软件定义存储崛起为数据基础设施领域关键技术之一。

 软件定义存储崛起为数据基础设施领域关键技术之一。存储设施是数据资源存放的最终物理载体，是国家、行业、企业一切数据资源的“家园”和“保险箱”，因此是数据基础设施中的核心部件。当前，存储技术架构在业务需求变迁、硬件能力提升、网络技术升级等多重因素作用下向软件定义架构演进，软件定义存储崛起为数据基础设施领域的关键技术之一。SDS与分布式存储的根本区别在于“硬件解耦”。

 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。在存储硬件层面，SDS可部署在低成本的标准商用存储服务器上，含存储介质、处理器平台和操作系统等组成部分，一般采用分布式部署架构，3个节点起步。在存储软件层面，分布式存储软件运行在存储硬件的标准操作系统之上，对存储节点、网络进行配置和管理，对内进行数据管理，对外提供存储服务。从数据类型划分又包括文件存储、对象存储、块存储三种不同的存储软件类型。由于SDS的技术本质更多地是由存储软件来驱动并控制标准化的存储硬件资源，因此存储软件是SDS架构的核心。

图27：存储架构的演进历程：2012年后软件定义存储得到快速发展

资料来源：中国信通院，浙商证券研究所

图28：软件定义存储架构构成

06 潜在受益标的

 服务器代工：工业富联、立讯精密

 PCB：沪电股份、胜宏科技

 多相电源：杰华特、晶丰明源、芯朋微

 光芯片相关：源杰科技、裕太微、光迅科技、天孚通信

 内存接口：澜起科技、聚辰股份

 存储芯片：兆易创新、普冉股份

06 风险提示

 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。

 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。

 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。

行业的投资评级

以报告日后的6个月内，行业指数相对于沪深300指数的涨跌幅为标准，定义如下：

1、看好：行业指数相对于沪深300指数表现＋10%以上；

2、中性：行业指数相对于沪深300指数表现－10%～＋10%以上；

3、看淡：行业指数相对于沪深300指数表现－10%以下。

点击此处添加标题添加标题点击此处添我们在此提醒您，不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准。我们采用的是相对评级体系，表示投资的相对比重。

标题点击此处添加标题点击此处添加标建议：投资者买入或者卖出证券的决定取决于个人的实际情况，比如当前的持仓结构以及其他需要考虑的因素。投资者不应仅仅依靠投资评级来推断结论

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本报告由浙商证券股份有限公司（已具备中国证监会批复的证券投资咨询业务资格，经营许可证编号为：Z39833000）制作。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料，但浙商证券股份有限公司及其关联机构（以下统称“本公司”）对这些信息的真实性、准确性及完整性不作任何保证，也不保证所包含的信息和建议不发生任何变更。本公司没有将变更的信息和建议向报告所有接收者进行更新的义务。

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