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人工智能服务器洼地——PCB深度分析

 mrjiangkai 2023-06-18 发布于江苏
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一、狂飙的光模块和光芯片

今年最牛的股,非光模块的中际旭创莫属,一路新高,几乎没怎么调整;

而光模块里的核心部件——光芯片,包括华西股份、长光华芯、太辰光、光库科技、光迅科技、源杰科技、仕佳光子等也在近期迎来了一波猛烈的补涨。

光芯片的上涨逻辑,主要是两个:

1.作为光模块的成本大头、最核心部件,充分受益;

2.高速率光芯片的国产化率很低,其中25Gbs及以上,仅占比4%,前景广阔;

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但光模块和光芯片已经涨了很多,对于风偏不高的人来说,不敢追高,但踏空AI又难受,所以还是需要寻找其他的逻辑。

二、PCB和人工智能的关系

人工智能需要算力。

海量算力需求依托 AI 服务器,增配高算力 GPU 芯片。

PCB 作为算力芯片基座与信号传输通道,对服务器性能提升至关重要。

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三、PCB在人工智能浪潮下的受益逻辑

1.同光芯片一样,PCB也是光模块的部件,约占5%

在光模块的制造过程中,PCB被用作光模块的基板或载体,用于安装和连接光器件、驱动电路以及其他相关电子组件。

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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。而且AI 服务器 PCB 价值量是普通服务器的价值量的 5~6 倍,量价齐升。

AI服务器以英伟达DGX A100 为例,其主要由风扇模组、硬盘、GPU板组、CPU母版组、电源模组5大硬件板块构成。

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从功能性的角度,AI 服务器的 PCB 价值量计算可以归纳为三个部分,其一是 AI 服务器最为核心的 GPU 板组,其二是所有服务器都必备的 CPU 母板组,最后是风扇、硬盘、电源板块等配件组。

从 DGX A100 看:顶级 AI 服务器单机 PCB≈1.5 万,拆解如下:

GPU板组:PCB价值占比48%,单机价值量12250元

CPU 母板组:单机价值量 2845 元,载板占 46%、PCB主板占 40%、PCB配板占比14%

其他配件:PCB 板用量面积约为 0.188 平方米,单价价值量合计约为 226 元。

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而市面上较为先进的 2U 普通服务器华 为 2288H V6(双路服务器,PCIE 4.0),PCB用量0.63平,单机价值仅2425元,相差巨大。

总结:

AI 服务器相对普通服务器的 PCB 单机价值量增幅为 532%,其中载板级别增幅 490%、PCB 板级别增幅 580%,PCB 板级增幅较大的原因在于普通服务 器的 PCB 的价值量低于载板级产品;再者,AI 服务器升级过程中,载板级别增幅为 32%、PCB 板级别产品增幅为 23%,AI 服务器升级中与 GPU 相关度越高则增值幅度越大

四、PCB行业的市场情况

1.中国 PCB 产值占比过半,逐步成为全球 PCB 产业中心

据 Prismark 统计,2022 年全球 PCB 产业总产值达 817.41 亿美元,同比增长 1.0%,相较于 2018 年增长近 2 亿 元美元。2022 年中国 PCB 产业总产值可以达到 442 亿美元,占全球的 54.1%,占比过 半。根据 CINNO Research 数据,2021 全球百强 PCB 制造企业年度上榜的中国企业总 计 62 家,占整体百强企业超六成:其中,中国大陆企业数量占比接近 40%,中国台湾 地区企业数量占比超过 20%。

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2.PCB 行业集中度低,头部效应不明显

PCB 的应用场景、产品、性能、材料等方 面有较大的差异,导致整个行业具有明显的定制化特点,行业参与者众多,导致供给 格局分散。

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3.高端产品供给主要来自欧美日韩,我国 PCB 供给总体集中于低端多层板

目前发 达国家本土已经逐步退出中低端产品生产,美国制造的 PCB 产品以 18 层以上的高层 板为主,欧洲产品服务当地工业仪表和控制、医疗、航空航天和汽车工业等产业;日 本 PCB 技术领先主要产品系多层板、挠性板和封装基板;台湾 PCB 以高阶 HDI、IC 载板、类载板等产品为主。

整体来看,与日本、韩国等国家相比,我国 PCB 产品中高端印制电路板占比较低,2021 年多层板占比达 47.6%,单双面板占比 15.5%;其次是 HDI 板,占比达 16.6%,柔性板占比为 15%,封装基板占据比重较少,为 5.3%。在技术含量更高的产品方面还具有较大的提升空间。

4.随着 5G、云计算、AI、大数据等的发展,对服务器算力的要求越来越高,高速、大容量、云计算、高性能的服务器的需求将越来越大

高端服务器所用 PCB 一般要求具有高层数、高纵横比、高密 度和高传输速度。

常规服务器一般层数在 8-24 层,板厚 2-4mm,厚径比最高达到 15:1;高端服务器层数为 28-46 层,板厚 4-5mm,厚径比最高达到 20:1。

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五、投资方向(1)——AI服务器供应链受益

AI 服务器 PCB 存在三种供应关系,在考虑 PCB 厂商在 AI 服务器中的成长机会时,应当区分供应产品所处的产业链关系,从而把握逻辑真相。

1)GPU 板组,所涉及到的 4 个板块均由 GPU 设计厂商全权设计,PCB 在 GPU 板组供应链的决定权主要掌握在 GPU 设计厂手中。

2)CPU 板组,遵循既有的服务器厂商供应链关系;

3)配件,配件通常是客户直接购买模组厂成熟的产品,模组厂商对 PCB拥有采购的决定权。

考虑到AI服务器的价值增量主要来自GPU,而PCB在GPU板组供应链的决定权主要掌握在GPU设计厂中,英伟达又是GPU的绝对老大,所以英伟达的供应商是最直接受益的

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六、投资方向(2)——产品竞争力

目前沪电股份、深南电路、生益电子等国内 PCB 厂商已具备相关技术能力,产品最高层数可达到 40 层,PCB 龙头鹏鼎控股在高阶 HDI 领域有深厚技术积累和显著优势,同时积极扩张服务器 PCB 产能,有望受益于 AI 技术升级带来的算力需求增长。

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六、投资方向(3)——产业链

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PCB产业链自下而上行业集中度依次提上升,覆铜板为PCB的成本大头,约占30%。

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中国大陆覆铜板产量占全球的76.9%,但是大而不强,2020年中国内资厂商高频高速覆铜板产值占比仅为7.3%

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PCB 层数增加和材料升级,上游覆铜板供应是关键,影响 PCB 产品升级和成本

目前国内覆铜板厂商中生益科技作为龙头企业,目前已有 一系列高频高速覆铜板产品,具有低介电常数和超低介质损耗等特性。

目前兴森科技 与生益科技已达成战略合作,建立了稳定上游供应。生益电子是生益科技分拆上市,并且定位中高端通信设备和服务器应用领域。未来随着 PCB 的工艺不断革新,具有稳 定高水平覆铜板产品合作伙伴的厂商可能会形成优势。

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七、重点关注个股

1.覆铜板龙头企业:生益科技、生益电子

2.英伟达供应商:胜宏科技

3.其他高端PCB厂商:沪电股份、鹏鼎控股、深南电路、兴森科技

八、风险提示

1.集中度低导致的价格战风险;

2.底部周期延长的风险(2023 年 Q1 板块业绩整体表现较弱,需求没有好转,原材料端没有显著变化,但是板块估值依然较低。预计二三季度是板块触底的重要时期);

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