AI系列报告之 PCB:AI算力需求增长 服务器PCB厂商受益

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⚫AI服务器有望加速增长。根据TrendForce,在自动驾驶汽车、AIoT与边缘运算等
新兴应用的带领下,自2018年起诸多大型云端业者开始大量投入AI相关的设备建
设,预计 2022年搭载GPGPU(General Purpose GPU)的AI 服务器年出货量占
整体服务器比重近1%,而2023年ChatGPT相关应用有望再度刺激AI相关领域,
预计2023年出货量增长率可达8%,2022-2026年复合成长率将达10.8%。2022
年北美四大CSP(云服务提供商)Google、AWS、Meta、Microsoft的AI服务器采
购占比合计66.2%,而中国近年来随着国产化进程加速,AI建设浪潮升温,字节跳
动的采购量最大,年采购占比达6.2%,其次则是腾讯、阿里巴巴与百度,分别约为
2.3%、1.5%与1.5%。
⚫服务器PCB性能要求高,单机价值量持续上升。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。服务器产品具有高电气性能和高可靠性,在高端服务器中的应用主
要包括背板、高层数线卡、HDI卡、GF卡等。目前,目前普遍使用的 PCIe 4.0 接
口的传输速率为 16Gbps,服务器 PCB层数为 12-16 层。随着服务器平台升级到
PCIe 5.0,传输速率达到 36Gbps,PCB的层数将达到 18 层以上,层数的提高也会
带来板厚的升级,从 12 层板的 2 毫米逐渐升级到 3 毫米以上。此外,信号频率越
高,PCB 传输损耗越大,服务器 PCB产品的材料亦会从低损耗材料升级为超低损
耗材料。PCle5.0要求CCL材料升级到Very Low Loss等级,为了满足高速高频,
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减少信号在传输过程中的介质损耗,介电常数Dk、介质损耗因子Df进一步下降。
根据 Prismark 数据,2021 年全球服务器领域 PCB 市场规模为 78.04 亿美元,预计
2026 年达到 132.94 亿美元,复合增长率为 11.2%。服务器PCB单机价值量有望由
2021年的576美元上升到2026年的705美元。
⚫国内厂商产品符合要求,有望深度受益。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。
⚫建议关注沪电股份、深南电路、鹏鼎控股、生益电子、胜宏科技、崇达技术等具备
相关技术和产品的服务器PCB标的。
风险提示
⚫下游服务器市场规模增长不及预期;客户拓展不及预期。
投资建议与投资标的
核心观点
国家/地区中国
行业电子行业
报告发布日期2023年04月07日
蒯剑*************8514
**********************
执业证书编号:S0860514050005
香港证监会牌照:BPT856
李庭旭**********************
执业证书编号:S0860522090002
杨宇轩************************
韩潇锐************************
张释文*************************
薛宏伟************************
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备国产化加速
2023-03-13
特斯拉新动态促进行业发展2023-03-09
看好(维持)
AI 服务器有望加速增长
根据TrendForce ,在自动驾驶汽车、AIoT 与边缘运算等新兴应用的带领下,自2018年起诸多大型云端业者开始大量投入AI 相关的设备建设,预计 2022年搭载GPGPU (General Purpose GPU )的AI 服务器年出货量占整体服务器比重近1%,而2023年ChatGPT 相关应用有望再度刺激AI 相关领域,预计2023年出货量增长率可达8%,2022-2026年复合成长率将达10.8%。2022年北美四大CSP (云服务提供商)Google 、AWS 、Meta 、Microsoft 的AI 服务器采购占比合计66.2%,而中国近年来随着国产化进程加速,AI 建设浪潮升温,字节跳动的采购量最大,年采购占比达6.2%,其次则是腾讯、阿里巴巴与百度,分别约为2.3%、1.5%与1.5%。
图1:2022-2023E 全球AI 服务器出货量(千台)
图2:2022CSP 厂商AI 服务器采购量占比
数据来源:TrendForce 、东方证券研究所
数据来源:TrendForce 、东方证券研究所
服务器PCB 性能要求高,单机价值量持续上升
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。服务器产品具有高电气性能和高可靠性,在高端服务器中的应用主要包括背板、高层数线卡、HDI 卡、GF 卡等。此外,用于服务器产品的超高层板过于庞大且厚重,针对如此大片的精密运算板材进行耐高温、耐撞击的保护,所耗费的成本也较大,因此直接采用HDI 板将运算核心缩小化成为最佳选择,从而会为HDI 板带来巨大市场需求。
图3:服务器中的PCB 应用
图4:服务器PCB 主要性能指标
501001502002502022
2023E
2024E
2025E
2026E
全球AI 服务器出货量(千台)
19%
17%
16%
14%
6%22%
Microsoft
Google
Meta
AWS
ByteDance
Others
名称 常规服务器PCB 高端服务器PCB 层数
8-24层
28-46层
板厚、厚径比 板厚2mm-5mm ,厚径比最高达到15:1 板厚4-5mm ,厚径比最高达到20:1 尺寸 200mm-530mm 材料
高速材料
特殊工
深微盲孔工艺、N+N 机械盲孔工艺、分级金手指、高厚径比设计、1000小时的CAF 测试要求、多种材料混压、多种背钻工艺 电性能
要求
阻抗公差+/-8%、插损管控0.05db/inch
数据来源:广合科技招股书、东方证券研究所
数据来源:生益电子招股书、东方证券研究所
PCB 是服务器的重要组成部件,是承载服务器运行的关键材料。服务器出货量的大幅增长也使得服务器 PCB 市场规模迅速扩容,成为 PCB 市场中复合增长率最快的下游细分市场。AI 模型需要越来越多的计算能力来管理越来越大的数据量,数据洪流对端、边、云的冲击将推动网络、计算技术进入新一轮高速创新期,并推动数据中心朝更高速数据传输标准发展,以强化数据中心基础设施的运算、网络、储存及安全管理的处理效能,这将加速400Gbps 和更高速度的数据中心交换机的采用以及服务器产品的更新换代,相关的路由器、数据存储、AI 加速计算服务器产品也有望高速成长,催生对大尺寸、高层数、高阶HDI 以及高频高速PCB 产品的强劲需求,并对其技术层次和品质提出更高的要求。根据 Prismark 数据,2021 年全球服务器领域 PCB 市场规模为 78.04 亿美元,预计 2026 年达到 132.94 亿美元,复合增长率为 11.2%。服务器PCB 单机价值量有望由2021年的576美元上升到2026年的705美元。
图5:全球服务器/数据存储PCB 产值(亿美元)
图6:服务器PCB 单机价值量(美元)
数据来源:Prismark 、东方证券研究所
数据来源:Prismark 、IDC 、东方证券研究所
目前,目前普遍使用的 PCIe 4.0 接口的传输速率为 16Gbps ,服务器 PCB 层数为 12-16 层。随着服务器平台升级到 PCIe 5.0,传输速率达到 36Gbps ,PCB 的层数将达到 18 层以上,层数的提高也会带来板厚的升级,从 12 层板的 2 毫米逐渐升级到 3 毫米以上。此外,信号频率越高,PCB 传输损耗越大,服务器 PCB 产品的材料亦会从低损耗材料升级为超低损耗材料。PCle5.0要求CCL 材料升级到Very Low Loss 等级,为了满足高速高频,减少信号在传输过程中的介质损耗,介电常数Dk 、介质损耗因子Df 进一步下降,将进一步提升服务器PCB 的价值量。
0%
5%10%15%20%25%30%35%0
204060801001201402018
2019
2020
20212022E
2026E
全球服务器/数据存储PCB 产值(亿美元)
YoY 409
423
482
576
613
705
0%
5%10%15%20%
25%0
1002003004005006007008002018
2019
2020
20212022E
2026E
服务器PCB 单机价值量(美元)
YoY
表1:服务器升级要求PCB板层数及介质损耗因子标准
靠背轮
总线标准服务器平台传输速度PCB层数介电损耗级别相对应Df 值PCle3.0Purely、Whitley 8Gbps 8-12 M2(Mid Loss)0.014-0.02 PCle4.0Whitley 16Gbps 12-16 M4(Low Loss)0.008-0.014
PCle5.0Eagle Stream 36Gbps >16 M6(Very Low
Loss)
<0.008
数据来源:立鼎产业研究网、东方证券研究所
国内厂商产品符合要求,有望深度受益
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。
表2:服务器PCB板主要厂商技术水平(截至2023年3月)
电子玻璃层数特殊工艺其他
沪电股份背板最高64层
线卡最高40层
HDI最高34层
服务器PCB最高34层
材料混压、金手指、分段金手指、
背钻等
服务器、高性能计算机等的背
板、线板、POFV
已具备Eagle Stream服务器
PCB产品的批量生产能力
深南电路背板量产68层,样品
120层
材料混压、局部混压、金手指、局
部厚铜、埋入式芯片/分立器件/平
面电容电阻
背板、高速多层板
已具备Eagle Stream服务器
PCB产品的批量生产能力
服务器平台
生益电子背板最高56层
HDI最高30层
服务器板最高40层
POFV(VIPPO),混压、局部混
压、长短/分级/分段金手指,侧壁
金属化,N+N结构,双面压接机
械盲孔,局部厚铜,Semi-flex等
应用于IBM、AMD、华为、新
华三和浪潮信息等的高端服务
器、超级计算机
崇达技术服务器主板最高16层
AI服务器PCB28层
背钻、金手指(长短、全包、分
段),低损耗材料(铜箔、油墨、
药水)
应用于中兴通讯、新华三等的
RISC服务器、X86服务器、
存储设备、GPU、广域路由器
等的主板、卡板
胜宏科技多层板最高36层
HDI最高20层
-
显卡业务占公司营收12%,部
分PCB产品已向下游服务器
机器人 单片机相关领域客户供货
鹏鼎控股- - 和客户共同开发AI服务器产品,高阶HDI产品优势显著,有望和大股东鸿海集团形成协同效应
数据来源:公司、东方证券研究所整理投资建议
建议关注沪电股份(002463,未评级)、深南电路(002916,未评级)、鹏鼎控股(002938,买入)、生益电子(688183,未评级)、胜宏科技(300476,未评级)、崇达技术(002815,未评级)等具备相关技术和产品的服务器PCB标的。
pgd-476风险提示
下游服务器市场规模增长不及预期;客户拓展不及预期。

本文发布于:2024-09-23 18:31:57,感谢您对本站的认可!

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