分享

AI时代的脉动:算力投资浪潮下的PCB产业革命与机遇

 天承办公室 2024-02-26 发布于北京

Image

1、算力投资成为确定性主线:随着AI技术的快速发展,对算力的需求不断增加,投资于AI服务器和相关硬件算力成为了行业的确定性趋势。这一趋势不仅反映在企业对高性能计算资源的持续投资上,也体现在对AI芯片、高速存储和传输技术等关键组件的研发和应用上。

2、AI服务器需求增长推动PCB市场扩展:对AI服务器的需求快速增长,不仅带动了设备出货量的提升,而且由于AI服务器对高性能PCB的需求,也显著增加了单台设备PCB部件的价值量。这种需求和价值的双重提升,对PCB市场规模的增长产生了加倍的正面影响。

3、高性能PCB企业面临巨大市场潜力:AI服务器对高规格、高品质PCB的需求加剧,为那些能够提供高性能PCB解决方案的企业带来了前所未有的市场机遇。企业的战略布局、产品创新以及对高端PCB市场的专注将成为把握这一增长趋势、实现业绩增长的关键因素。

PCB行业整体发展格局简述及2023年回顾

印制电路板(PCB)是电子行业中最关键的组成部分之一,承载并连接电子元器件,广泛应用于通信、消费电子、计算机、汽车、工业控制、医疗设备、国防和航空航天等领域。

全球PCB制造业主要集中在中国大陆、台湾、日本、韩国、美国、欧洲和东南亚。2022年数据显示,中国大陆占据了超过50%的市场份额,成为全球最大的PCB生产基地。台湾的臻鼎集团是全球最大的PCB制造商,市场份额为6.8%,其旗下的鹏鼎控股是中国大陆最大的PCB厂商。全球前十大PCB厂商的市场份额总计为35.1%,行业集中度不高,头部企业市场市场份额几乎相当,竞争格局分散,市场竞争比较充分。显示出市场竞争激烈但分散。

从PCB产品结构上来中国看,大陆PCB主要以普通多层板为主,而IC载板的市场相比于全球来说占比较低。日韩台西PCB产品主要以较为高端的HDI、封装基板为主。

Image

PCB行业的表现在很大程度上受到宏观经济和供需周期性波动的影响,而创新的影响相对较小。这是因为PCB在多个领域有广泛应用,使其不太受任何单一行业变化的直接影响。PCB的成本主要与上游原材料紧密相关,超过60%的成本来源于CCL(铜覆层层压板)、铜箔、油墨等材料,其余约40%的成本涉及人力和制造费用,后者大部分受能源供应价格,尤其是电力成本的影响。因此,PCB制造商的营收和毛利率与原材料及大宗商品的价格波动密切相关。观察中国台湾地区2021至2023年PCB制造商与原材料供应商的营收趋势,可以发现两者的收入水平基本上是同步变化的,这进一步证明了PCB行业与其上游原材料市场之间的高度关联性。

Image

Image

自2022年以来,PCB行业经历了机遇与挑战并存的复杂局面。据Prismark的数据显示,由于智能手机、个人电脑等传统消费电子市场需求疲软,2022年开始,PCB行业的整体需求出现下滑。到2023年第一季度,整体PCB市场环比2022年第四季度下降了13.1%,标志着行业进入了一个相对低迷的状态。尽管2023年AI相关投资活跃且PCB技术不断创新,这些正向因素仍难以完全抵消周期性需求下降、高库存调整、供应过剩以及海外市场的激烈竞争所带来的压力。根据CPCA(中国印制电路协会)的年度数据,2023年全球PCB产值同比下降了15.0%,创下自2001年以来的最大同比降幅,甚至超过了2009年金融危机时期14.5%的下滑幅度,凸显了行业当前面临的严峻挑战。

AI 服务产品业绩百花齐放,算力投资已成确定性主线

在2023年第四季度,北美的顶尖企业—微软、谷歌、Meta、亚马逊和苹果(统称为MAAMG)—展示了他们在AI领域的商业成就。微软的AI服务为其Azure和其他云服务的收入增长贡献了约6个百分点,相比上一季度的3个百分点有显著提升,而Github Copilot的付费用户数超过了130万,环比增长30%。在云服务领域,微软、谷歌和亚马逊分别实现了20%、26%和13%的同比增长,其中微软和谷歌的增长超出了彭博社的预期,而亚马逊略低于预期。

社报道彭博据,MAAMG在2023年第四季度的资本开支总额达到了463亿美元,超过了预期的461亿美元。具体来说,谷歌和亚马逊的资本开支分别达到了110亿美元和146亿美元,均超过了预期。对2024年的资本开支展望乐观,预计MAAMG在2024年的资本开支将达到1874亿美元,同比增长21.2%,较10月份的预计上调了3.5%。

多家公司已宣布将在2024年重点投资AI算力,涉及AI芯片研发和数据中心、AI服务器的采购建设。Meta计划在2024年底采购高达35万块英伟达H100芯片,以达成年终60万块H100芯片的算力目标,预计支出高达90亿美元,并宣布投资8亿美元在美国印第安纳州建设AI数据中心园区。OpenAI的首席执行官Sam Altman宣布计划筹资数十亿美元建立一个全球AI芯片生产网络。谷歌和微软也在加大AI芯片的研发力度,旨在减少对英伟达算力芯片的依赖,降低基础设施投资成本。软银的创始人孙正义正筹资1000亿美元创立AI芯片公司,挑战英伟达。预计英伟达将在2024年推出基于Blackwell架构的B100芯片,进一步升级算力服务器。

谷歌的Gemini 1.5和OpenAI的Sora的发布,以及多家企业在AI芯片领域的投资声明,凸显了2024年对AI算力投资将成为资本市场的一个确定性投资焦点。

存储行业优先实现扭亏为盈

存储行业通常被视为消费电子行业周期性上行的先行指标,展现出明显的早周期特征。2024年1月,存储行业已经实现价格反转和量价齐升,整体行业景气度提升,产能的进一步释放反映了存储厂商对2024年行业增长的信心。

从头部存储芯片企业最近发布的2023年第四季度财报中可以看出,在经历了过去几年的库存、价格和需求下行周期后,受AI服务器需求拉动的利好,这些企业已经在23Q4实现了业绩反转。

SK海力士报告其DRAM业务营收增长61%,NAND业务营收增长39%。得益于PC和手机出货量的复苏,以及AI服务器和高规格移动存储器需求的增长,SK海力士预计2024年DRAM和NAND需求的增长率为15-19%。针对AI服务器的需求,SK海力士计划在2024年扩大HBM3/3E、DDR5和LPDDR5T等高价值高性能产品的生产,并计划研发HBM4。

三星在23Q4报告其内存库存迅速下降,不同的DRAM/NAND产品库存水平各不相同,其中DRAM库存的改善速度更快,库存显著减少。在高端存储产品方面,如HBM3和3E的市场份额不断增加,其中HBM3在23Q4的销售额创下新纪录,环比增长超过40%,同比增长约3.5倍。三星特别指出,服务器用存储产品如HBM DDR5、LPDDR5X、UFS 4.0等高附加值产品的销量在第四季度大幅提升,预测2024年第一季度和第二季度客户端需求将保持强劲。

美光在23Q4实现总营收47.26亿美元,同比增长15.7%,毛利率/净利率分别为-0.74%和-26.11%,环比持续恢复。其中,DRAM营收34.27亿美元,同比增长21.1%;NAND营收12.3亿美元,同比增长11.5%。公司预期2024年第一季度(24Q1)营收的中位数为53亿美元,同比增长43.5%,毛利率的中位数为13%,环比增长13.7个百分点,净利率仍略微亏损。

Image

AI服务器需求确定,为PCB产业带来价值量、需求量的双重增长

根据CPCA统计的2018年至2023E PCB 细分领域复合增速图表可以看出,通信、服务器已经成为继PC、智能手机之后, PCB 行业下一轮周期快速增长的关键赛道。

Image

TrendForce数据表明,2022年全球AI服务器出货量已经达到85.5万架,在2023年出货量预计会实现38.4%的增长来到118.3万架。后续AI服务器出货量也将持续增长,到2026年预计全球AI服务器出货量能够实现236.9万架。

Image

英伟达在2023年的AI产业链中确实成为显著的赢家,其数据中心业务从2020年起逐渐成为公司的核心业务领域。根据2023年2月22日发布的最新财报,英伟达23Q4的数据中心营收高达184亿美元,占公司总营收的83%。这表明,英伟达全年的数据中心营收达到了511.37亿美元。观察英伟达过去几年数据中心业务的增长趋势,2023年数据中心业务的同比增长率达到了惊人的249%。

这一增长率显著地反映出,在AI应用中“杀手级”场景尚未普遍落地的情况下,对AI硬件算力的需求已经出现了确定性的增长。这种需求的增长直接促进了AI服务器市场景气度的持续提升。英伟达通过不断创新和扩展其在数据中心领域的产品和解决方案,成功地抓住了这一趋势,巩固了其在AI硬件市场的领先地位。

Image

Image

AI服务器与传统服务器在硬件配置和设计理念上有着明显的差异,主要体现在对高性能计算和大规模数据处理的需求上。AI服务器为了满足人工智能计算任务,如图像识别和深度学习,通常配备有更强大的CPU和多颗高性能GPU,这些GPU具有高达80GB的显存容量,以支持复杂的推理和训练任务。此外,AI服务器的DRAM和SSD配置也倾向于更高的规格,以匹配其高数据吞吐量的需求。

AI服务器的I/O接口,尤其是PCIe接口,支持更高的数据传输速率,并且经过优化以促进CPU与GPU之间的直接通信。这种优化对于降低延迟、提高数据处理效率至关重要。AI服务器还常使用16层或更厚的高速PCB板,以支持复杂的电路设计和高速信号传输,同时整体电源功耗也显著高于传统服务器,因为它们需要为大量高性能硬件供电。

我们选取浪潮NF5280G7作为传统服务器代表与Nvidia DGX A100 AI服务器来进行详细的对比说明。

Image

AI服务器用PCB与传统服务器PCB相比,核心的技术升级主要体现在以下几个方面:

高速信号处理能力。AI服务器往往需要处理大量的数据分析和机器学习任务,这要求其PCB板具有更高的信号处理速度和更大的数据吞吐量。因此,AI服务器的PCB板通常需要支持高速信号传输,如高速以太网、PCI Express (PCIe) 通道等。而数据量、传输速度的提升会对 PCB 板的层数、所用 CCL 材料等级提出更高的要求。多层板技术需要对位精度、阻抗控制等技术要求更高,高端技术需要配备更加精准的基础设备。

而为保证高速信号传输的完整性则需要降低传输介质的介电损耗和介电常数指标,即采用高端的CCL材料。高速CCL相比于普通CCL的区别主要体现在加工流程使用的材料配方。一般而言,CCL由增强材料(玻纤布等)浸泡树脂加工,并以一面或双面覆盖铜箔经热压而制成。一般而言,普通CCL主要使用FR-4等级的环氧树脂,高速CCL则需要在主体环氧树脂的基础上改性或加入PP0/PPE等树脂材料,这种高速材料所用树脂的Df介于高频材料和FR-4之间。

Image

散热功能效率。AI服务器由于AI计算密集,导致热量产生量大,因此AI服务器的PCB设计需要考虑更高效的散热解决方案,例如通过改进PCB布局、使用更大面积的散热器或增加散热通道来实现。

电源管理能力。AI服务器的功耗较高,特别是当部署大量GPU或TPU(张量处理单元)时。因此其PCB板需要有更复杂的电源管理设计,以保证电源的稳定供应和效率最大化。传统服务器由于功耗相对较低,因此对PCB板的电源管理设计要求可能不如AI服务器复杂。

板材密度和层次。为了容纳更多的处理单元,AI服务器的PCB板可能需要更高的组件密度和更多的层次,因此需要引入HDI技术。HDI技术引入将增加公司工艺流程,同时也会提升PCB的工艺附加值。

可靠性和耐用性。AI服务器和传统服务器两者都对PCB板的可靠性和耐用性有高要求,但AI服务器由于其高负载工作环境,对PCB的稳定性和长期可靠性要求可能更为严苛。

Image

采用“设备出货量*单台设备价值量”的方法对PCB市场规模进行预估是一种有效的分析手段。这种方法能够综合考虑出货量和设备单价两个重要因素,从而更准确地反映市场的整体规模和增长趋势。

AI服务器因需搭载高性能组件而具有较高的单价,随着AI应用扩展,对这些服务器的需求加速,带动PCB需求量和单台价值量同时增长。这不仅意味着PCB出货量的提升,也意味着更高价值的PCB需求增加,从而推动PCB市场规模的显著增长。因此,对于能提供高性能PCB解决方案的企业而言,AI技术的进步和应用领域的扩大预示着巨大的市场潜力和发展机遇。

AI服务器战略投资方向获得市场认可度较高

分析国内四大PCB龙头企业—深南电路、东山精密、鹏鼎控股和沪电股份—的市场表现,根据2023年半年报数据,各公司业务结构和市场定位呈现多样化特征。深南电路的业务涵盖PCB、电子装联和封装基板,其中PCB业务占比达64.33%。东山精密则在电子电路、LED显示器件及触控面板、液晶显示和精密组件产品业务之间分布,电子电路业务占比65.65%。鹏鼎控股的业务集中在PCB领域,特别是通讯行业占其业务的73%。沪电股份则以95.17%的高比例从事PCB业务,其中企业通讯市场板占比33.15%,消费电子应用占比22.85%。

四家PCB龙头公司业务各有特征:深南电路是全国少数具有封装基板技术积累的PCB公司,东山精密业务延伸至显示领域,鹏鼎控股、沪电股份业务完全由PCB产品组成。

股价走势方面,鹏鼎控股和沪电股份在2021年之前表现出早周期特性,反映了PCB行业的周期性特点。2021年至2023年,除沪电股份外,其他三家公司的周期共振频率保持一致,受到下游消费电子需求衰退、库存供需压力恶化和地缘政治影响等因素的共同作用,导致了市场的整体低迷。

特别地,沪电股份在2023年的PCB行情整体低迷中逆势上涨,市场表现突出,市净率在四家公司中位居首位。这背后的核心逻辑是沪电股份在AI服务器市场的战略布局得到了市场的认可。沪电股份通过了国际数据中心服务器和AI服务器产品的认证,并开始批量供货,PCIe加速卡也已进入投产阶段。得益于AI服务器和交换机的需求增加,沪电股份2023年第四季度业绩超预期,实现归母净利润5.59亿元,同比增长27.16%。虽然PCB行业整体面临挑战,但特定策略和市场定位的企业,通过聚焦于增长潜力较大的细分市场,如AI服务器,能够实现业绩的逆势增长。在当前市场环境下,针对性的战略布局和产品创新是企业成功的关键因素。

Image

Image

- END -

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多