一、“AI 革命”,服務(wù)器芯片量?jī)r(jià)齊升
1.1 算力:核心硬件 GPU,大模型帶動(dòng)需求激增GPU 用途由圖形處理拓展至計(jì)算。GPU 是圖形處理器的簡(jiǎn)稱(chēng),它是一種專(zhuān)門(mén)用于處理圖 形、視頻、游戲等高性能計(jì)算的硬件設(shè)備。GPU 相對(duì)于傳統(tǒng)的中央處理器(CPU)而言, 其擁有更多的計(jì)算核心和更快的內(nèi)存帶寬,能夠大幅度提高計(jì)算效率和圖形渲染速度。 現(xiàn)階段,隨著例如英偉達(dá) A100、H100 等型號(hào)產(chǎn)品的發(fā)布,GPU 在算力方面的優(yōu)勢(shì)相較 于其他硬件具有較大優(yōu)勢(shì),GPU 的工作也從一開(kāi)始的圖形處理逐步轉(zhuǎn)化為計(jì)算。 根據(jù)用途和性能表現(xiàn),GPU 可以分為專(zhuān)業(yè)卡和消費(fèi)級(jí)卡兩類(lèi):專(zhuān)業(yè)卡通常用于工程、科 學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的高性能計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理,主要廠商包括英偉達(dá)、AMD 等;消費(fèi) 級(jí)卡則主要用于普通家庭和游戲玩家,主要廠商包括英偉達(dá)、AMD、英特爾等。
目前 GPU 在硬件中擁有最高的算力,成為最適合支撐人工智能訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的硬件,我們 認(rèn)為其原因主要在于: 更多處理單元:GPU 相比于 CPU 等其他硬件有更多的處理單元(核心數(shù)更多),因 此可以并行處理更多的數(shù)據(jù)。主要系 GPU 最初是為了圖形渲染而設(shè)計(jì)的,而圖形渲 染涉及的計(jì)算是高度并行化的。這種并行化的特性使 GPU 非常適合進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)和 深度學(xué)習(xí)這樣的大規(guī)模數(shù)據(jù)并行計(jì)算。 具有更高的內(nèi)存帶寬和更大的內(nèi)存容量:在進(jìn)行深度學(xué)習(xí)等計(jì)算時(shí),需要大量的內(nèi) 存和高速的內(nèi)存帶寬來(lái)存儲(chǔ)和處理海量數(shù)據(jù)。GPU 相比于其他硬件(如 CPU),具 有更高的內(nèi)存帶寬和更大的內(nèi)存容量,可以更有效地存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù),從而提高計(jì) 算速度。具有專(zhuān)門(mén)的計(jì)算單元:相較于其他硬件,GPU 具有例如張量核心和矩陣乘法等計(jì)算 單元,可以更快地執(zhí)行常見(jiàn)的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)操作:如卷積和矩陣乘法。這些 計(jì)算單元與通用計(jì)算單元相比,具有更高的效率和更快的速度。GPGPU——為計(jì)算而生。GPGPU 全稱(chēng)是“general-purpose computing on graphics processing units”,簡(jiǎn)稱(chēng)“通用圖形處理單元”,其主要利用 GPU 的功能來(lái)執(zhí)行 CPU 的 任務(wù),雖然在設(shè)計(jì)初期是為了更好地圖形處理,但是多內(nèi)核多通道的設(shè)計(jì)使其非常適合 科學(xué)計(jì)算,發(fā)展至今 GPGPU 也成為了專(zhuān)為計(jì)算而設(shè)計(jì)的硬件。多領(lǐng)域驅(qū)動(dòng),GPU 千億美金市場(chǎng)拉開(kāi)序幕。GPU 市場(chǎng)規(guī)模的大小取決于多種因素:其中 游戲和娛樂(lè)市場(chǎng)一直是 GPU 市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力,因?yàn)檫@些領(lǐng)域需要高性能的 GPU 來(lái)支 持更高質(zhì)量的游戲畫(huà)面和娛樂(lè)內(nèi)容。同時(shí)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展對(duì) GPU 市場(chǎng)也有著 巨大的影響,因?yàn)檫@些技術(shù)需要大量的計(jì)算能力,而 GPU 可以提供比 CPU 更高的效率。 此外,科學(xué)和研究領(lǐng)域的需求以及新興市場(chǎng)(如游戲機(jī)和數(shù)據(jù)中心)也對(duì) GPU 市場(chǎng)的規(guī) 模產(chǎn)生了影響。根據(jù) Verified Market Research 數(shù)據(jù),2021 年全球 GPU 市場(chǎng)規(guī)模為 334.7 億美金,預(yù)計(jì)到 2030 年將達(dá)到 4473.7 億美金,期間 CAGR33.3%。

LLM 模型帶動(dòng)算力需求: 算力是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠完成的計(jì)算任務(wù)量,通常用來(lái)描述計(jì)算機(jī)的處理能力。算力的 單位通常采用 FLOPS(Floating Point Operations Per Second)表示每秒鐘能夠完成的浮 點(diǎn)運(yùn)算或指令數(shù),例如一臺(tái)計(jì)算機(jī)每秒鐘可以完成 10 億次浮點(diǎn)運(yùn)算,那么它的 FLOPS 值就是 10 GFLOPS(10 Giga FLOPS)。目前我們以全球龍頭英偉達(dá)在 2020 年發(fā)布的 A100 產(chǎn)品為例,根據(jù)英偉達(dá)官方介紹,A100 的理論浮點(diǎn)運(yùn)算性能可以達(dá)到 19.5 TFLOPS(19.5 Tera FLOPS),即每秒 195 萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算。大型語(yǔ)言模型(Large Language Model,簡(jiǎn)稱(chēng) LLM)是一種使用深度學(xué)習(xí)算法處理、理 解自然語(yǔ)言的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)模型。LLM 基于數(shù)億到數(shù)千億個(gè)參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)訓(xùn)練數(shù)據(jù) 學(xué)習(xí)自然語(yǔ)言的規(guī)律和模式,并能夠生成高質(zhì)量的自然語(yǔ)言文本。這些模型的訓(xùn)練需要 大量的計(jì)算資源和海量的文本數(shù)據(jù),因此需要使用分布式計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)。 目前,LLM 模型能夠在例如語(yǔ)音識(shí)別、文本摘要、智能翻譯等領(lǐng)域中實(shí)際應(yīng)用,但是 LLM 模型大規(guī)模應(yīng)用目前仍然存在一些挑戰(zhàn)和限制:需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和計(jì)算資源,很難 處理語(yǔ)言的多樣性和不確定性。GPT-3 開(kāi)啟大模型時(shí)代。GPT-3 是由 OpenAI 研發(fā)的一種基于深度學(xué)習(xí)的自然語(yǔ)言處理 模型,其使用了大量的語(yǔ)料庫(kù)進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練,使其能夠理解語(yǔ)言的規(guī)則和模式,并生成與 輸入文本相關(guān)的自然語(yǔ)言文本,GPT-3 的主要特點(diǎn)是它具有大規(guī)模的預(yù)訓(xùn)練模型,而同 時(shí)大規(guī)模的訓(xùn)練模型與之對(duì)應(yīng)的便是龐大的算力需求,根據(jù) OpenAI 團(tuán)隊(duì)成員 2020 年 發(fā)表的論文《Language Models are Few-Shot Learners》,GPT-3 模型擁有約 1750 億參 考量,這使得 GPT-3 擁有其他較少參考量模型來(lái)說(shuō)更高的準(zhǔn)確性。同時(shí)基于 1750 億參 數(shù)的模型僅需少量的樣本訓(xùn)練,就能夠接近于 BETR 模型使用大量樣本訓(xùn)練后的效果。 我們認(rèn)為,大模型無(wú)論在性能還是在學(xué)習(xí)能力上,相較于其他模型都具備明顯優(yōu)勢(shì),未 來(lái)或?qū)⒊蔀樾袠I(yè)趨勢(shì)。

伴隨大模型的明顯優(yōu)勢(shì),與之而來(lái)的則是對(duì)于算力要求的顯著提升。以 GPT-3 為例,其 1750 億的參數(shù),如果以英偉達(dá)旗艦級(jí) GPU 產(chǎn)品 A100 對(duì) GPT-3 進(jìn)行訓(xùn)練,1024 塊 A100 卡需要耗費(fèi)超過(guò) 1 個(gè)月(大于 30 天),則我們可以按比例計(jì)算出,如果需要單日完成訓(xùn) 練,需要的 A100 數(shù)量將超過(guò) 30000 塊。目前 AI 服務(wù)器通常選用 CPU 和加速芯片組來(lái)滿(mǎn)足其龐大算力需求,其中加速芯片包括 GPU、FPGA、ASIC 等邏輯芯片,其中 GPU 由于其具有最強(qiáng)的計(jì)算能力同時(shí)具備深度學(xué) 習(xí)等能力,目前成為服務(wù)器中加速芯片的首選。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021 年全球服務(wù)器出貨量達(dá) 1315 萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng) 7.8%, 對(duì)應(yīng)全球市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 995 億美元。根據(jù) Counterpoint 預(yù)計(jì),2022 年全球服務(wù)器市場(chǎng)規(guī) 模有望達(dá)到 1117 億美元,同比增長(zhǎng) 17.0%。預(yù)計(jì)云服務(wù)提供商數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張?jiān)鲩L(zhǎng)驅(qū)動(dòng) 力主要來(lái)自于汽車(chē)、5G、云游戲和高性能計(jì)算。

AI 服務(wù)器滲透率依舊較低,增長(zhǎng)空間巨大。根據(jù) TrendForce 數(shù)據(jù),截止 2022 年全球搭 載 GPGPU 的 AI 服務(wù)器(推理)出貨量占整體服務(wù)器比重約 1%,同時(shí) TrendForce 預(yù)測(cè) 2023 年伴隨 AI 相關(guān)應(yīng)用加持,年出貨量增速達(dá)到 8%,2022~2026 年 CAGR 為 10.8%。 根據(jù) TrendForce 數(shù)據(jù),2022 年全球 AI 服務(wù)器采購(gòu)中,Microsoft、Google、meta、AWS 為前四大采購(gòu)商,合計(jì)占比 66.2%。中國(guó)地區(qū) ByteDance(字節(jié)跳動(dòng))采購(gòu)比例最高, 達(dá)到 6.2%。GPU 在 AI 服務(wù)器中價(jià)值量占比接近 50%。我們以 Nvidia DGX A100 為例,其搭載了 8 張 Nvidia A100 Tensor GPU,根據(jù)新浪科技數(shù)據(jù),Nvidia DGX A100 售價(jià)約為 19.9w 美 金;Nvidia A100 Tensor 價(jià)格為 1.00~1.20w 美金。我們按照 1.20w 美金售價(jià)計(jì)算可得 出 GPU 在 Nvidia DGX A100 價(jià)值量占比約為 48.24%。我們從服務(wù)器的數(shù)量角度出發(fā)進(jìn)行 GPU 數(shù)量推算:根據(jù)上文 TrendForce 預(yù)計(jì) 2023 年預(yù) 計(jì)全球 AI 服務(wù)器(推理)出貨大約在 14.4 萬(wàn)臺(tái),到 2026 年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)出貨量 20.0w 臺(tái)。 我們假設(shè)訓(xùn)練 AI 服務(wù)器和推理 AI 服務(wù)器的比例為 1:4,則我們可以得到 2023/2026 年 訓(xùn)練服務(wù)器的數(shù)量大約為 3.60/5.00 萬(wàn)臺(tái)。由于兩種 AI 服務(wù)器對(duì)應(yīng)的模型訓(xùn)練階段不 同,我們假設(shè)推理 AI 服務(wù)器和訓(xùn)練 AI 服務(wù)器使用的 GPU 數(shù)量分別為 4 張和 8 張,則可 以計(jì)算出 2023 年和 2026 年全球 AI 服務(wù)器領(lǐng)域所需 GPU 數(shù)量約為 86.4 萬(wàn)張和 120 萬(wàn) 張,我們以 A100 約 1.20w 美金的價(jià)格作為參考計(jì)算出 2023 年和 2026 年 AI 服務(wù)器所 需 GPU 的價(jià)值分別為 103.7 億美元和 144.0 億美元。1.2 存儲(chǔ):AI 提振需求,有望加速困境修復(fù)整體來(lái)看,ChatGPT 將從算力側(cè)和數(shù)據(jù)傳輸端全面帶動(dòng)顯卡及高算力芯片需求,由此將 從算力芯片、應(yīng)用端、存算一體、先進(jìn)封裝、封裝設(shè)備、IC 載板等多個(gè)領(lǐng)域帶動(dòng)硬件市 場(chǎng)增量需求。人工智能已成為解決艱巨業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)的首選解決方案。AI 正在為各行各業(yè)的企業(yè)組織開(kāi)辟 創(chuàng)新之路,從改善客戶(hù)服務(wù)、優(yōu)化供應(yīng)鏈、獲取商業(yè)智能,到設(shè)計(jì)新產(chǎn)品和服務(wù)等。NVIDIA 作為 AI 基礎(chǔ)架構(gòu)的先行者,NVIDIA DGX 系統(tǒng)可提供更強(qiáng)大、完整的 AI 平臺(tái),將企業(yè) 組織的核心想法付諸實(shí)踐。目前 AI 大規(guī)模訓(xùn)練方面,NVIDIA 推出的最新 DGX 系統(tǒng)包括 A100、H100、basePOD、SuperPOD 四款產(chǎn)品,其中,DGX A100、DGX H100 為英偉達(dá) 當(dāng)前服務(wù)于 AI 領(lǐng)域的服務(wù)器產(chǎn)品。

H100 采用先進(jìn)工藝芯片采用臺(tái)積電 4N 工藝+臺(tái)積電 CoWoS 2.5D 封裝,有 800 億個(gè)晶 體管對(duì)比 A100 有 540 億個(gè)晶體管,同時(shí)搭載了 HBM3 顯存,可實(shí)現(xiàn)近 5TB/s 的外部互 聯(lián)帶寬。H100 是首款支持 PCIe 5.0 的 GPU,也是首款采用 HBM3 標(biāo)準(zhǔn)的 GPU,單個(gè) H100 可支持 40Tb/s 的 IO 帶寬,實(shí)現(xiàn) 3TB/s 的顯存帶寬。DGX H100 帶來(lái)性能的快速飛躍,通過(guò)全新張量處理格式 FP8 實(shí)現(xiàn)。其中 FP8 算力是 4PetaFLOPS,F(xiàn)P16 達(dá) 2PetaFLOPS,TF32 算力為 1PetaFLOPS,F(xiàn)P64 和 FP32 算力為 60TeraFLOPS。在 DGX H100 系統(tǒng)中,擁有 8 顆 H100 GPU,整體系統(tǒng)顯存帶寬達(dá) 24TB/s, 硬件上支持系統(tǒng)內(nèi)存 2TB,及支持 2 塊 1.9TB 的 NVMe M.2 硬盤(pán)作為操作系統(tǒng)及 8 塊 3.84TB NVMe M.2 硬盤(pán)作為內(nèi)部存儲(chǔ)。根據(jù)官網(wǎng)信息,NVIDIA DGX H100 對(duì)比上一代產(chǎn) 品具有 6 倍的性能及 2 倍的網(wǎng)絡(luò)速度和高速可擴(kuò)展性,同時(shí)英偉達(dá)表示目前新款 DGX H100 已經(jīng)全面投入生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)華為的昇騰 Atlas 800(型號(hào) 9010)訓(xùn)練服務(wù)器是基于昇騰 910+Intel Cascade Lake 的 AI 訓(xùn)練服務(wù)器,具有高計(jì)算密度、高能效比與高網(wǎng)絡(luò)帶寬易拓展、易管理等特點(diǎn),該 服務(wù)器廣泛應(yīng)用于深度學(xué)習(xí)模型開(kāi)發(fā)和 AI 訓(xùn)練服務(wù)場(chǎng)景,適用于公有云、互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營(yíng) 商等需要大算力的行業(yè)領(lǐng)域。AI 處理器昇騰 910 是一款具有超高算力的 AI 處理器,其 最大功耗為 310W,華為自研的達(dá)芬奇架構(gòu)大大提升了其能效比。八位整數(shù)精度(INT8) 下的性能達(dá)到 640TOPS,16 位浮點(diǎn)數(shù)(FP16)下的性能達(dá)到 320 TFLOPS。Atlas 800(型號(hào) 9010)訓(xùn)練服務(wù)器從配置來(lái)看,擁有 8 個(gè)昇騰 910 模組,單模組支持HBM2e技術(shù),且擁有32GB容量及1228GB/s傳輸速度,AI算力達(dá)2.24 PFLOPS FP16/1.76 PFLOPS FP16。本地存儲(chǔ)支持 2 個(gè) 2.5 SATA+8 個(gè) 2.5 SAS/SATA 或 2 個(gè) 2.5 SAS/SATA+6 個(gè) 2.5 NVMe。 AI 服務(wù)器帶來(lái)存力硬件需求快速擴(kuò)展。根據(jù)美光數(shù)據(jù)測(cè)算,人工智能服務(wù)器中 DRAM 容 量是普通服務(wù)器的 8 倍,NAND 容量將是普通服務(wù)器的 3 倍,而大容量及高速率存儲(chǔ)器 將是算力數(shù)據(jù)迭代運(yùn)算的重要基礎(chǔ)。我們認(rèn)為,人工智能計(jì)算量日益增加,對(duì)于 AI 服務(wù) 器硬件需求將進(jìn)一步提升。從服務(wù)器硬件配置角度,HBM 技術(shù)將快速在 AI 服務(wù)器中普 及,其價(jià)格遠(yuǎn)高于現(xiàn)有基礎(chǔ)服務(wù)器配置,未來(lái) AI 服務(wù)器需求將帶領(lǐng)存儲(chǔ)芯片出現(xiàn)量?jī)r(jià)齊 升的趨勢(shì)。1.3 模擬:多相電源配套增長(zhǎng),接口升級(jí)多相電源為 CPU 供電核心。主板主要有兩種供電方式:線性電源和開(kāi)關(guān)電源,其中開(kāi)關(guān) 電源式為功耗相對(duì)較大的元器件,例如 CPU、內(nèi)存和芯片組等供電。其中,內(nèi)存和芯片 組皆采用單相供電,而 CPU 由于功耗巨大,須采用多相供電保證其穩(wěn)定工作。計(jì)算力作 為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的核心生產(chǎn)力,推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)蓬勃向前發(fā)展。作為計(jì)算應(yīng)用的代表領(lǐng)域, 云計(jì)算、人工智能、自動(dòng)駕駛等應(yīng)用,對(duì)核心處理器 XPU(CPU、GPU、DPU、AI 等)的 算力要求越來(lái)越高,使這些主芯片對(duì)供電的要求越來(lái)越嚴(yán)苛,特別是中高端的 XPU 處理 器,需要更多相數(shù)、多路輸出、多種協(xié)議的電源管理芯片。典型的單相開(kāi)關(guān)供電電路通 常由 PWM 控制器((Pulse Width Modulation)控制器)、電感(L)、電容(C)、一對(duì)場(chǎng)效應(yīng) 管(MOSFET)以及 MOSFET 驅(qū)動(dòng)芯片(Driver Mos)組成。多個(gè)單相供電回路并聯(lián)在一起, 且工作時(shí)間交錯(cuò),即組成多相供電。

CPU 電能基本來(lái)源于 12V 8PIN 接口。12V 輸入經(jīng)過(guò) MOSFET 上橋進(jìn)入電容與電感,在電感與電容填充電能并達(dá)到所需的電壓后,上橋中斷,下橋開(kāi) 啟。此時(shí)電容電感釋放能量,同時(shí)起到濾波穩(wěn)定功能,下橋控制電路。通過(guò) PWM 控制器 頻繁切換實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的電流與電壓供給。整體流程循環(huán)如下:(1)MOS 上橋開(kāi)啟,輸 入 12V 電壓;(2)電感電容儲(chǔ)電;(3)MOS 上橋關(guān)閉,MOS 下橋開(kāi)啟;(4)電感電容 放電,提供所需電壓與電能。互聯(lián)接口升級(jí): A100 的 NVlink3 代和 NVSwitch2 代升級(jí)到了 H100 的 NVlink4 代和 NVSwitch3 代。DGXA100 是 8 塊 A100 通過(guò) 12 個(gè) NVlink3 連接到 6 塊 NVSwitch2;DGXH100 是 8 塊 H100 通過(guò) 18 個(gè) NVlink4 連接到 4 塊 NVSwitch3。 第三代 NVSwitch 芯片(NVSwitch3),可以連接服務(wù)器內(nèi)部各 GPU 卡,同時(shí)還可以將 GPU 服務(wù)器擴(kuò)展外連來(lái)建立一個(gè)獨(dú)立完整的 GPU 高速集群。同時(shí)在 NVSwitch 芯片內(nèi)通過(guò)硬 件加速器來(lái)支持組播報(bào)文加速和引入 SHARP(Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol),主要用來(lái)加速和優(yōu)化 All-Reduce 的 AI 計(jì)算性能。通過(guò)第三代NVSwitch 芯片組成的物理交換機(jī),可以建立一個(gè)最多 256 個(gè) H100 GPU 卡的集群,整網(wǎng) 提供 57.6TB/s 的 all-to-all 帶寬。NVlink4.0 技術(shù)規(guī)范可以大大優(yōu)化 GPU 的性能和擴(kuò)展 性。NVlink 是為了解決服務(wù)器內(nèi)部 GPU 之間點(diǎn)到點(diǎn)通訊的一種協(xié)議。NVlink 對(duì)比傳統(tǒng)網(wǎng) 絡(luò)不會(huì)有例如端到端報(bào)文重傳,自適應(yīng)路由,報(bào)文重組等開(kāi)銷(xiāo)。極度簡(jiǎn)化的 NVlink 接口 可以為 CUDA 提供從會(huì)話層,表示層到應(yīng)用層的加速。NVlink 隨 GPU 架構(gòu)演進(jìn)而發(fā)展, 從第一代 P100 的 NVlink1 到現(xiàn)在 H100 的 NVlink4。NVlink3 可同時(shí)支持 50G NRZ 和 56G PAM4,NVlink4 首次引入 112G PAM4 Serdes,可以提供 900GB/s 的雙向帶寬,較 NVlink3 的 600GB/s 提升 1.5 倍。網(wǎng)絡(luò)接口升級(jí): DGX 服務(wù)器包括 4 個(gè)網(wǎng)絡(luò):計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、In-band 管理網(wǎng)絡(luò)和 Out-of-band 管 理網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)接口:DGXA100 服務(wù)器計(jì)算網(wǎng)絡(luò)是 8 張單口 200Gbps 的 CX6 或者 CX7 的 IB 網(wǎng)卡。DGXH100 服務(wù)器 4 個(gè) 800G 的 OSFP 接口內(nèi)部是 8 個(gè) CX7 的網(wǎng)卡芯 片組成,可支持 IB 或者 Eth,每個(gè) OSFP 口可以通過(guò)分線來(lái)支持 2 個(gè) NDR 400G 的 IB 網(wǎng)絡(luò)或者 2 個(gè) 400G 以太網(wǎng)絡(luò),并且這里已經(jīng)從 A100 的 56G PAM4 Serdes 升級(jí) 到了 112G PAM4 的 Serdes。存儲(chǔ)&In-band 網(wǎng)絡(luò)接口:DGXA100 服務(wù)器存儲(chǔ)是兩張雙口 CX6 或者 CX7 的 IB 或者 Eth 網(wǎng)卡,每一塊雙口網(wǎng)卡上,一口作存儲(chǔ)用,另一個(gè)口做 in-band 管理。 DGXH100 服務(wù)器同樣是使用兩張雙口 400G 的 CX7 VPI 網(wǎng)卡,可支持 IB 或者 Eth,官方建議一個(gè) NDR400G 走 IB 存儲(chǔ),另一個(gè)降速成 Eth200G 走 In-band 管理網(wǎng)。Out-of-band:DGXA100 服務(wù)器是兩個(gè)千兆電口 Lan 和 BMC。DGXH100 服務(wù)器 Out-of-band 網(wǎng)絡(luò)還是推薦使用 BMC RJ45 千兆電口。

內(nèi)存接口升級(jí): 內(nèi)存接口芯片,是用于服務(wù)器內(nèi)存模組(又稱(chēng)內(nèi)存條)的核心邏輯器件,是服務(wù)器 CPU 與內(nèi)存之間數(shù)據(jù)及指令傳輸?shù)臉蛄?。?nèi)存模組用于暫時(shí)存放 CPU 中的運(yùn)算數(shù)據(jù),是影響 服務(wù)器性能的重要因素,由于服務(wù)器 CPU 對(duì)內(nèi)存模組的高傳輸速率、大容量需求日益增 長(zhǎng),因此為了服務(wù)器系統(tǒng)性能得到最佳發(fā)揮,服務(wù)器內(nèi)存模組往往需要配置內(nèi)存接口芯 片,用于提升訪問(wèn)速度和穩(wěn)定性。從數(shù)量上來(lái)講,服務(wù)器內(nèi)存模組與內(nèi)存接口芯片一一 對(duì)應(yīng)。內(nèi)存模組根據(jù)其結(jié)構(gòu),大致可分為 UDIMM、RDIMM 和 LRDIMM 3 類(lèi),僅考慮 DDR~DDR4, UDIMM 內(nèi)存模組無(wú)緩沖,價(jià)格低廉,但容量較小,不能滿(mǎn)足服務(wù)器的要求,多用于 桌面式 PC。 RDIMM 支持 Buffered 模式和高性能的 Registered 模式,較 UDIMM 更為穩(wěn)定,此 外,RDIMM 支持更高的容量和頻率,容量最大可支持 32GB,頻率最大支持 3200 MT/s。缺點(diǎn)在于由于寄存器的使用,其延遲較高,能耗也較大。 LRDIMM 作為 RDIMM 的替代品出現(xiàn),其最大容量進(jìn)一步提升至 64GB。我們判斷,海量數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)需求將持續(xù)推動(dòng)內(nèi)存接口芯片迎量?jī)r(jià)齊升和 市場(chǎng)高速擴(kuò)容。我們接下來(lái)將從量?jī)r(jià)兩個(gè)維度展開(kāi)分析:1)量的方面,受益于服務(wù)器出 貨量增長(zhǎng)和單臺(tái)服務(wù)器內(nèi)存模組用量不斷上升,2)價(jià)的方面,內(nèi)存接口技術(shù)升級(jí)及內(nèi)存 接口芯片結(jié)構(gòu)升級(jí)滲透帶來(lái)內(nèi)存接口芯片本身價(jià)值量提升。內(nèi)存接口芯片伴隨內(nèi)存技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展,當(dāng)前主流的 DDR4 內(nèi)存技術(shù)面世至今歷經(jīng)多 次迭代,已進(jìn)入成熟期。2020 年 7 月 DDR5 標(biāo)準(zhǔn)正式推出,內(nèi)存技術(shù)迭代大幕正式拉 起。我們判斷未來(lái)內(nèi)存技術(shù)升級(jí)將推動(dòng)內(nèi)存接口芯片市場(chǎng)加速擴(kuò)容:1)DDR5 突破處 理器性能瓶頸,處理器及存儲(chǔ)龍頭大力推進(jìn),有望加速滲透替代 DDR4 市場(chǎng)份額;2) 新一代內(nèi)存接口芯片技術(shù)難度增大,ASP 有望大幅抬升;3)DDR5 時(shí)代內(nèi)存接口芯片 采用“1+10”架構(gòu),價(jià)值量相較前代提升。DDR5 內(nèi)存性能遠(yuǎn)超 DDR4 的規(guī)格上限,配套內(nèi)存接口芯片性能及技術(shù)難度隨之提升, 推高內(nèi)存接口芯片 ASP。DRR5 相較于 DDR4 單顆 DRAM 內(nèi)存密度提升 4 倍至 64Gbit, 最大數(shù)據(jù)傳輸速率提升一倍達(dá)到 6.4Gbps,工作電壓由 1.2V 壓低至 1.1V 使對(duì)應(yīng)功耗降 低超過(guò) 20%,故而 DDR5 內(nèi)存將對(duì)保證內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸速率和穩(wěn)定性的內(nèi)存接口芯片提出 更高要求,進(jìn)而新一代內(nèi)存接口芯片在滿(mǎn)足更高性能要求的同時(shí)技術(shù)難度也相應(yīng)提升, 從而提高新一代內(nèi)存接口芯片價(jià)值量。

二、行業(yè)利好層出不窮,自主可控勢(shì)在必行
2.1 設(shè)備:供應(yīng)鏈限制延續(xù),國(guó)產(chǎn)替代加速全球設(shè)備五強(qiáng)占市場(chǎng)主導(dǎo)角色。全球設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)格局,主要前道工藝(刻蝕、沉積、涂膠、 熱處理、清洗等)整合成三強(qiáng) AMAT、LAM、TEL。另外,光刻機(jī)龍頭 ASML、過(guò)程控制 龍頭 KLA 市占率較高。根據(jù)彭博,ASML、AMAT、LAM Research、TEL、KLA 五大廠商 2021 財(cái)年收入合計(jì) 845 億美元,占全球市場(chǎng)約 82%。中國(guó)大陸 12 寸晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)迅速,全球占比持續(xù)提升。根據(jù) SEMI,全球 300mm 晶圓產(chǎn) 能在 2022 年-2025 年復(fù)合增速有望達(dá)到接近 10%,至 2025 年達(dá)到 920 萬(wàn)片/月。其中, 中國(guó)大陸 300mm 晶圓廠產(chǎn)能在全球的占比將從 2021 年的 19%提升至 23%,有望在 2025 年成為全球產(chǎn)能第二的地區(qū),僅次于屆時(shí)韓國(guó) 24%的占比。此外,中國(guó)臺(tái)灣省的 產(chǎn)能占比預(yù)計(jì)將在 2021 年-2025 年下降 1%,到 2025 年占比 21%,日本產(chǎn)能占比從 2021 年的 15%下降至 2025 年的 12%。設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率較低,海外龍頭壟斷性較高。我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)仍非常依賴(lài)進(jìn)口,從市 場(chǎng)格局來(lái)看,細(xì)分市場(chǎng)均有較高集中度,主要參與廠商一般不超過(guò) 5 家,top3 份額往往 高于 90%,部分設(shè)備甚至出現(xiàn)一家獨(dú)大的情況,目前國(guó)內(nèi)廠商目標(biāo)市場(chǎng)主要是國(guó)內(nèi)晶圓 廠需求,尤其是內(nèi)資投建的需求。設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率較低,國(guó)產(chǎn)廠商成長(zhǎng)空間巨大。我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)仍非常依賴(lài)進(jìn)口,目 前國(guó)內(nèi)廠商目標(biāo)市場(chǎng)主要是國(guó)內(nèi)晶圓廠需求,尤其是內(nèi)資投建的需求,潛在收入目標(biāo)空 間較大。 BIS 出臺(tái)新出口管制,國(guó)產(chǎn)替代需求迫切。2022 年 10 月 7 日,美國(guó)商務(wù)部工業(yè)與安全 局(BIS)公布了《對(duì)向中國(guó)出口的先進(jìn)計(jì)算和半導(dǎo)體制造物項(xiàng)實(shí)施新的出口管制》。根 據(jù)卓緯律師事務(wù)所,新規(guī)則主要集中在對(duì)某些高端計(jì)算半導(dǎo)體芯片、超級(jí)計(jì)算機(jī)最終用 途交易,涉及實(shí)體清單(Entity List)的交易以及某些半導(dǎo)體制造項(xiàng)目和某些集成電路(IC) 最終用途的交易。包括“將某些先進(jìn)、高性能的計(jì)算機(jī)芯片和含有此類(lèi)芯片的計(jì)算機(jī)商 品加入商業(yè)管制清單”、“擴(kuò)大《出口管制條例》(EAR)的適用范圍”等。
同時(shí),BIS 將 31 家中國(guó)實(shí)體列入 Unverified List(UVL),被列入的 31 家中國(guó)實(shí)體包括 長(zhǎng)江存儲(chǔ)、北方華創(chuàng)等;藥明生物等并移除 9 家中國(guó)實(shí)體被移除。被列入 UVL 后,實(shí)體 將無(wú)法享受出口管制下的許可例外。此外,UVL 實(shí)體在進(jìn)行出口、再出口及轉(zhuǎn)讓受 EAR 管轄物項(xiàng)的交易時(shí),需獲取 UVL 聲明,該聲明附帶許多調(diào)查義務(wù);出口商在向 UVL 內(nèi)實(shí) 體出口商品時(shí),需進(jìn)行電子出口信息申報(bào)。很大程度上增加了交易成本。 根據(jù)卓緯律師事務(wù)所,在公告中,BIS 將 31 家中國(guó)實(shí)體被列入 UVL 的理由為:由于這些 實(shí)體處于美國(guó)政府控制之外,BIS 無(wú)法對(duì)其進(jìn)行最終用途核查,因此無(wú)法確定這 31 家中 國(guó)實(shí)體是否為“善意誠(chéng)信的”(Bona fide),即 BIS 無(wú)法確定 31 家中國(guó)實(shí)體對(duì)于《出口 管制條例》(ERA)的物項(xiàng)的最終用途是否具有合法性和可靠性。同理,由于原 UVL 中的 9 家中國(guó)實(shí)體積極配合 BIS 并完成最終用途的核查,BIS 將這 9 家中國(guó)實(shí)體從 UVL 中移 除。國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)化逐漸起航,從 0 到 1 的過(guò)程基本完成。北方華創(chuàng)產(chǎn)品布局廣泛,刻蝕機(jī)、 PVD、CVD、氧化/擴(kuò)散爐、退火爐、清洗機(jī)、ALD 等設(shè)備新產(chǎn)品市場(chǎng)導(dǎo)入節(jié)奏加快,產(chǎn) 品工藝覆蓋率及客戶(hù)滲透率進(jìn)一步提高,在集成電路領(lǐng)域主流生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)批量銷(xiāo)售,產(chǎn) 品加速迭代;第三代半導(dǎo)體、新型顯示、光伏設(shè)備產(chǎn)品線進(jìn)一步拓寬,出貨量實(shí)現(xiàn)較快 增長(zhǎng)。拓荊科技作為國(guó)內(nèi)唯一一家產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 PECVD 和 SACVD 設(shè)備的供應(yīng)商,設(shè)備廣 泛用于中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、合肥長(zhǎng)鑫、廈門(mén)聯(lián)芯、燕東微電子等國(guó)內(nèi)主流 晶圓廠,PEALD 已實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售;中微公司介質(zhì)刻蝕機(jī)已經(jīng)打入 5nm 制程,新款用于高性能 Mini-LED 量產(chǎn)的 MOCVD 設(shè)備 UniMax 2022H1 訂單已達(dá)到 180 腔;芯源微前道涂膠顯 影設(shè)備在 28nm 及以上多項(xiàng)技術(shù)及高產(chǎn)能結(jié)構(gòu)方面取得進(jìn)展,公司前道物理清洗設(shè)備已 經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平并成功實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代,新簽訂單結(jié)構(gòu)中前道產(chǎn)品占比大幅提升;華 海清科 CMP 設(shè)備在邏輯芯片、3D NAND、DRAM 制造等領(lǐng)域的工藝技術(shù)水平已分別突破 至 14nm、128 層、1X/1Ynm,到 2021 年底,公司 CMP 設(shè)備累計(jì)出貨超過(guò) 140 臺(tái),未 發(fā)出產(chǎn)品的在手訂單超 70 臺(tái)。盛美半導(dǎo)體主要設(shè)備產(chǎn)品包括兆聲波單片清洗設(shè)備、單片 槽式組合清洗設(shè)備及銅互連電鍍工藝設(shè)備,客戶(hù)涵蓋海力士、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、中芯國(guó)際等。 精測(cè)電子、上海睿勵(lì)在測(cè)量領(lǐng)域突破國(guó)外壟斷。2.2 材料:需求持續(xù)增長(zhǎng),國(guó)產(chǎn)化邁入深水區(qū)全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模有望在 2023 年超過(guò) 700 億美金。根據(jù) SEMI,2021-2023 年 的晶圓廠建設(shè)投資達(dá)到歷史新高,僅 2022 年的支出就增長(zhǎng)了 14%,達(dá)到近 260 億美元。 2022 年將有 28 個(gè)新量產(chǎn)晶圓廠開(kāi)始建設(shè),其中包括 23 個(gè) 300mm 晶圓廠和 5 個(gè) 200mm 及以下晶圓廠。晶圓廠的投建,晶圓產(chǎn)能的擴(kuò)充帶來(lái)半導(dǎo)體材料需求持續(xù)增長(zhǎng),繼 2021 年市場(chǎng)規(guī)模創(chuàng)新高后,SEMI 預(yù)計(jì) 2022 年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模將同比再增長(zhǎng) 7%, 其中晶圓制造材料 2022 年有望同比增長(zhǎng) 8.4%,封裝材料增長(zhǎng) 3.9%。中國(guó)大陸半導(dǎo)體材料市場(chǎng)全球占比逐步提升。根據(jù) EET Asia,強(qiáng)勁的下游需求及晶圓產(chǎn) 能的擴(kuò)張驅(qū)動(dòng) 2021 年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng) 15.9%達(dá)到 643 億美金新高。 其中晶圓制造材料和封裝材料市場(chǎng)規(guī)模分別為 404 億美金和 239 億美金,同比增長(zhǎng) 15.5% 和 16.5%。晶圓制造環(huán)節(jié)中的硅片、化學(xué)品、CMP 和光掩膜環(huán)節(jié)是增速最快的幾大領(lǐng)域。分地域來(lái)看,中國(guó)大陸半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模近幾年在全球的占比持續(xù)提升,2021 年占全 球比重提升至 18.6%,已成為僅次于中國(guó)臺(tái)灣省的全球第二大區(qū)域。

半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化率仍待轉(zhuǎn)化。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策大力扶持和國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)等 利好條件下,特別是國(guó)家“02 專(zhuān)項(xiàng)”等專(zhuān)業(yè)化科研項(xiàng)目的培育下,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域 將涌現(xiàn)更多具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的公司和產(chǎn)品,在更多關(guān)鍵半導(dǎo)體材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代, 打破國(guó)外廠商的壟斷。半導(dǎo)體芯片制造工藝半導(dǎo)體將原始半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變成半導(dǎo)體芯片, 每個(gè)工藝制程都需要電子化學(xué)品,半導(dǎo)體芯片造過(guò)就是物理和化學(xué)的反應(yīng)過(guò)程,半導(dǎo)體 材料的應(yīng)用決定了摩爾定律的持續(xù)推進(jìn),決定芯片是否將持續(xù)縮小線寬。目前我國(guó)不同 半導(dǎo)體制造材料的技術(shù)水平不等,但整體與國(guó)外差距較大,存在巨大的國(guó)產(chǎn)替代空間。 各類(lèi)材料持續(xù)持續(xù)突破,業(yè)績(jī)佐證國(guó)產(chǎn)替代正式開(kāi)幕。隨著半導(dǎo)體市場(chǎng)晶圓代工的持續(xù) 擴(kuò)產(chǎn),對(duì)于晶圓制造中不可缺失的基礎(chǔ)材料將會(huì)有著非常大的需求拉動(dòng),而在此階段我 們可以看到隨著技術(shù)及工藝的推進(jìn)以及中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)鏈逐步的完善,在材料領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi) 始涌現(xiàn)出各類(lèi)已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)及供應(yīng)的廠商。2.3 零部件:供不應(yīng)求,市場(chǎng)空間超 500 億美金2022 年全球半導(dǎo)體零部件市場(chǎng)規(guī)?;虺^(guò) 500 億美金。根據(jù)富創(chuàng)精密招股書(shū)及國(guó)內(nèi)外 半導(dǎo)體設(shè)備廠商公開(kāi)披露信息,設(shè)備成本構(gòu)成中通常原材料(不同類(lèi)型的精密零部件產(chǎn) 品)占比 90%以上為原材料,考慮國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備公司毛利率通常在 40%-45%左右, 則全部精密零部件市場(chǎng)約為全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模的 50%-55%。根據(jù) SEMI,2021 年 全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 1025 億美金,預(yù)計(jì) 2022 年進(jìn)一步提升 14.7%至 1175 億 美金。若按零部件占設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模的 50%測(cè)算,則 2022 年全球半導(dǎo)體零部件市場(chǎng)規(guī)模 或超過(guò) 500 億美金。 根據(jù) SEMI,2019-2021 年中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷(xiāo)售額占全球的平均比重為 25.9%,若 以此作為大陸零部件市場(chǎng)占全球的比重進(jìn)行測(cè)算,則 2022 年中國(guó)大陸零部件市場(chǎng)規(guī)模 為 152 億美金。富創(chuàng)精密在招股書(shū)中采用了成本占比法測(cè)算精密零部件市場(chǎng)空間,公司根據(jù)不同類(lèi)型設(shè) 備 2020 年公布的市場(chǎng)規(guī)模,以及國(guó)內(nèi)代表性公司披露的原材料成本,和精密零部件在 成本中的占比,并考慮設(shè)備廠商毛利率水平,累加得到公司主要產(chǎn)品的全球市場(chǎng)規(guī)模約 160 億美金。歐洲企業(yè)引領(lǐng)真空系統(tǒng)行業(yè)。根據(jù) SEMI,2020 年半導(dǎo)體全球真空子系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為 27 億美金,約占關(guān)鍵子系統(tǒng)的 22.1%。真空子系統(tǒng)主要包括真空泵、壓力表和真空閥。目 前市場(chǎng)被歐洲及日本企業(yè)占據(jù),歐洲廠商份額超過(guò) 60%且有持續(xù)提升的趨勢(shì),其中 Edwards,Pfeiffer,VAT Valve 三家占全球份額的 55%,日本廠商份額約 22%。

刻蝕、沉積需求驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)高增速。SEMI 測(cè)算電源系統(tǒng)占半導(dǎo)體關(guān)鍵子系統(tǒng)的從 2016 年的 9.8%提升至 2021 年的 13%,從量?jī)r(jià)角度來(lái)看,平均每個(gè)反應(yīng)腔需要的射頻電源 系統(tǒng)數(shù)量持續(xù)增加,同時(shí)下游對(duì)以高頻為代表的高端電源子系統(tǒng)需求增加帶來(lái)平均價(jià)質(zhì) 量的增加。多重曝光及 3D NAND 層數(shù)不斷增加,帶來(lái)了對(duì)刻蝕、沉積步驟的需求提升, 以 3D NAND 為例,時(shí)間更長(zhǎng)、更復(fù)雜的刻蝕步驟對(duì)電源系統(tǒng)解決方案的需求也在不斷 提升。從下游應(yīng)用來(lái)看,電源系統(tǒng)中 71%的需求來(lái)源于刻蝕設(shè)備。2020 年中國(guó)晶圓廠前道設(shè)備零部件采購(gòu)額超過(guò) 10 億美金。根據(jù)芯謀研究,2020 年中 國(guó)大陸晶圓廠 8 英寸和 12 英寸前道設(shè)備零部件采購(gòu)金額超過(guò) 10 億美金。其中不含海外 廠商在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)線,中國(guó)內(nèi)資晶圓廠采購(gòu)金額約 4.3 億美金。中國(guó)晶圓廠采購(gòu)的設(shè)備零 部件主要包括石英(Quartz)、射頻發(fā)生器(RF Generator)、各種泵(Pump)等,分別 占零部件采購(gòu)金額的比重≥10%。此外各種閥門(mén)(Valve)、吸盤(pán)(Chuck)、反應(yīng)腔噴淋 頭(Shower Head)、邊緣環(huán)(Edge Ring)等零部件的采購(gòu)占比也較高。 如果以 2020 年全球 192 億美金的市場(chǎng)規(guī)模為基礎(chǔ),中國(guó)的 10 億美金采購(gòu)額占全球的不 到 5%,我們認(rèn)為主要是因?yàn)閲?guó)內(nèi)設(shè)備廠商正處于持續(xù)研發(fā)突破,產(chǎn)品初步起量階段, 也因此隨著國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商的放量,未來(lái)國(guó)內(nèi)零部件需求預(yù)計(jì)會(huì)快速增長(zhǎng)。全球前十大關(guān)鍵子系統(tǒng)供應(yīng)商市占率自 2010 年起始終維持在約 50%。2000-2010 年 伴隨收購(gòu)并購(gòu),行業(yè)持續(xù)整合,全球關(guān)鍵子系統(tǒng)前十大廠商的合計(jì)份額逐步提升,2010 年以來(lái)前十大家的份額始終維持在 50%左右的水平。2020 年,蔡司仍占據(jù)第一位置, 受益于對(duì)射頻電源子系統(tǒng)的強(qiáng)勁需求,MKS 超過(guò) Edwards 躍居第二。
三、邊際改善,拐點(diǎn)已至
3.1 存儲(chǔ):供需改善,價(jià)格觸底3.1.1 DRAM:周期輪動(dòng),價(jià)格底部2022 年供需位元差加大,供大于求困局未破。根據(jù) TrendForce,2023 年 DRAM 市場(chǎng)需 求位元成長(zhǎng)率為 8.3%,系近年來(lái)首次低于 10%,遠(yuǎn)低于供給位元成長(zhǎng)的 14.1%。因此 2023 年的 DRAM 市場(chǎng)在供過(guò)于求的情勢(shì)或愈演愈烈,供大于求仍是當(dāng)前困局。下游需求疲軟,DRAM 市場(chǎng)規(guī)模連續(xù)多季度萎縮。2022 年疲弱的經(jīng)濟(jì)狀況和高通脹率 降低了全球范圍內(nèi)個(gè)人電腦、智能手機(jī)和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品的需求,DRAM 需求也因此 下降。預(yù)計(jì) 2022 年下半年 DRAM 銷(xiāo)售額將下降 40%至 293 億美元,而 2022 年上半年 銷(xiāo)售額達(dá) 490 億美元。同時(shí),根據(jù) CFM 閃存市場(chǎng),三季度存儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模環(huán)比大跌 29.72% 至 177.64 億美元,創(chuàng) 10 個(gè)季度新低,預(yù)計(jì) 2022 年 Q4 市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步環(huán)比下跌。
2022 年 Q4 多廠商業(yè)績(jī)下行,行業(yè)平均下跌達(dá) 30%。三星:2022 年 Q4,DRAM 銷(xiāo)售收入達(dá) 54.05 億美元,環(huán)比減少 23.6%,市場(chǎng)份額為 44.5%。DRAM Bit 出貨量環(huán)比高個(gè)位數(shù)增長(zhǎng),ASP 環(huán)比下跌超 30%。 SK 海力士:2022 年 Q4,DRAM 收入達(dá) 34.07 億美元,環(huán)比減少 35.3%,DRAM 出貨量 環(huán)比持平,ASP 下跌超 30%。 美光:2022 年 Q4,DRAM 收入為 28.29 億美元,環(huán)比下跌 41.2%,DRAM Bit 出貨量環(huán) 比下降約 25%,DRAM ASP 環(huán)比減少 20%以上。 南亞科技:2022 年 Q4,DRAM 收入環(huán)比減少 30.3%至 2.53 億美元。 華邦電子:2022 年 Q4,DRAM 收入環(huán)比減少 29.8%至 1.06 億美元。庫(kù)存端,以美光各季庫(kù)存進(jìn)行追蹤,自 2021 年 Q1 開(kāi)始,公司庫(kù)存逐步進(jìn)入下降通道, 至 2021 年 Q4 達(dá)到底部。自此開(kāi)始,受下游需求疲軟影響,公司庫(kù)存水位逐步增加,至 2023Q1,公司庫(kù)存水位已達(dá)近三年最高點(diǎn),為 81.29 億美元,環(huán)比 2022 年 Q4 增幅超 22%。高庫(kù)存水位下,各廠商去庫(kù)存壓力迫在眉睫,同時(shí)疊加需求疲軟,直接導(dǎo)致 DRAM 市場(chǎng)產(chǎn)品價(jià)格大幅下跌。供需對(duì)峙下,存儲(chǔ)廠商唯有降價(jià)。根據(jù) Trendforce,2023 年 Q1 下游各領(lǐng)域產(chǎn)品價(jià)格均 有超過(guò) 10%的下降。目前來(lái)看,PC 制造商仍有 9 至 13 周的 DRAM 庫(kù)存等待消化,但移 動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域的庫(kù)存水平相對(duì)健康,不過(guò)定價(jià)仍預(yù)計(jì)要下降 10-15%。由于消費(fèi)者對(duì) DRAM 的需求低迷,供應(yīng)商將銷(xiāo)售的目光投向了服務(wù)器方面,然而這卻導(dǎo)致服務(wù)器 DRAM 庫(kù)存 的大量堆積。考慮到 DRAM 主流產(chǎn)品和利基產(chǎn)品的定位、單價(jià)和格局等不盡相同,我們對(duì) DRAM 價(jià)格 分主流產(chǎn)品和利基產(chǎn)品兩大類(lèi)進(jìn)行跟蹤。 主流產(chǎn)品:現(xiàn)貨和合約價(jià)均下跌。 合約價(jià):以 DDR4 8Gb 1Gx8 2133Mbps(基于 8G 存儲(chǔ))為例,在經(jīng)歷 2022 年 10 月 份合約平均價(jià)穩(wěn)定后,至 2023 年 1 月價(jià)格進(jìn)一步下跌至 1.81 美元,月度環(huán)比跌幅 約 22%。 現(xiàn)貨價(jià):以 DDR4 16G (2G*8) 2666 Mbps 和 DDR4 8G (1G*8) 2666 Mbps 為例, 整體下跌趨勢(shì)延續(xù)已久,進(jìn)入 2023 年主流現(xiàn)貨平均價(jià)跌幅趨緩,但仍未見(jiàn)反彈。截 至 2023 年 4 月 6 日,以上所述的 16GB 和 8GB 產(chǎn)品現(xiàn)貨價(jià)格分別為 3.21 美元和 1.65 美元。現(xiàn)貨價(jià):我們以 DDR3 4Gb 512Mx8 1600MHz 產(chǎn)品為例,現(xiàn)貨價(jià)格已至上一輪周期底部, 利基市場(chǎng)主要面向存儲(chǔ)速度性能不太高的市場(chǎng),上一輪 DDR3 周期價(jià)格上行系三星、海 力士等龍頭廠商為準(zhǔn)備利潤(rùn)更高的 DDR5 生產(chǎn),逐步淘汰 DDR3 產(chǎn)能,導(dǎo)致 DDR3 短期 內(nèi)供需失衡所致。同樣,在本輪的 DDR3 價(jià)格下行周期中,三星放緩 line13 的 DDR3 產(chǎn) 能轉(zhuǎn)換至 CIS,也給供給端帶來(lái)更多壓力。本輪底部區(qū)間,在行業(yè)面臨寒冬,下游需求疲 軟,供給過(guò)剩的背景下,價(jià)格反彈壓力較大。

3.1.2 NAND Flash:供需修復(fù),價(jià)格有望逐步企穩(wěn)NAND Flash 寡頭地位逐步增強(qiáng),根據(jù) Trendforce 數(shù)據(jù)顯示,CR6 包括三星、鎧俠、西部 數(shù)據(jù)、美光、英特爾、海力士總體市場(chǎng)規(guī)模占比約 99%,其中三星、鎧俠、西部數(shù)據(jù)三 家行業(yè)龍頭,約占比 70%的市場(chǎng)份額,在市場(chǎng)上有較大的影響力。根據(jù) Trendforce 數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)受益于下游新增需求的快速發(fā)展,NAND Flash 的需 求量也會(huì)有增長(zhǎng)趨勢(shì)。從行業(yè)供給格局來(lái)看,三星依舊占領(lǐng)較大的市場(chǎng)份額,但還未形 成絕對(duì)的寡頭地位,且國(guó)內(nèi)公司長(zhǎng)江儲(chǔ)存也將持續(xù)發(fā)展,有望進(jìn)一步提升市場(chǎng)份額。2022 年 10 月 26 日,存儲(chǔ)芯片大廠鎧俠(Kioxia)和西部數(shù)據(jù)(Western Digital)在日本慶祝 位于四日市最先進(jìn)制程晶圓廠 Fab7 完工。此 Fab7 晶圓廠第一期的總投資約為 1 萬(wàn)億日 元(約合人民幣 487.97 億元),具備生產(chǎn)第六代 162 層 NAND Flash 閃存和未來(lái)更先進(jìn) 3D NAND Flash 閃存的能力,計(jì)劃于 2023 年初開(kāi)始出貨 162 層 NAND Flash 閃存。頭部廠 商已正逐步覆蓋 3D NAND 236 及 256 層甚至更高疊層工藝制程,持續(xù)技術(shù)迭代更新。NAND Flash 需求端受到全球人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)海量數(shù)據(jù)處理,其市場(chǎng)規(guī)模正快速增 長(zhǎng)。而 NAND Flash 主要覆蓋的下游應(yīng)用設(shè)備為手機(jī)、服務(wù)器、PC 及車(chē)載工控等,我們 認(rèn)為,手機(jī)及 3C 產(chǎn)品的儲(chǔ)存容量和硬盤(pán)搭載率提升將推動(dòng) NAND Flash 需求量持續(xù)增 高。對(duì)于服務(wù)器設(shè)備,云端儲(chǔ)存及處理數(shù)據(jù)場(chǎng)景越發(fā)增長(zhǎng),服務(wù)器需求量及單設(shè)備搭載 量同樣推動(dòng) NAND Flash 市場(chǎng)的需求量提升。除此傳統(tǒng)需求領(lǐng)域外,隨著車(chē)載智能化的 逐步提升,車(chē)載 NAND Flash 市場(chǎng)也有望迎來(lái)高速增長(zhǎng)。1)手機(jī)及傳統(tǒng) 3C 產(chǎn)品,NAND 單機(jī)搭載量提升近十年,智能手機(jī)作為成熟市場(chǎng),每年全球手機(jī)出貨維持在 11 至 13 億部左右,保持穩(wěn) 定波動(dòng)。而隨手機(jī)智能化水平越發(fā)提升,其攝影攝像功能、高清顯示功能及各類(lèi)多功能 軟件所消耗的儲(chǔ)存空間持續(xù)增長(zhǎng),用戶(hù)對(duì)于手機(jī)的儲(chǔ)存空間越發(fā)增加。智能手機(jī)市場(chǎng)對(duì) 應(yīng) Flash 市場(chǎng)的增長(zhǎng)邏輯,主要來(lái)源于單機(jī)搭載量的持續(xù)提升。根據(jù) Counterpoint 數(shù)據(jù)顯示,2020 年智能手機(jī) NAND 閃存平均容量首次突破 100GB 大 關(guān)。在 iOS 和 Android 手機(jī)中有所不同。在 iOS 手機(jī)中,2020 年第四季度的平均 NAND 容量達(dá)到 140.9GB,而同期 Android 手機(jī)的平均容量為 95.7GB。Android 手機(jī)的平均容 量在過(guò)去幾年中一直在快速增長(zhǎng)。2020 年 iOS 和 Android 手機(jī)的平均容量分別增長(zhǎng)了 5.6%和 20.5%。同時(shí)根據(jù) Trendforce 數(shù)據(jù)顯示,預(yù)估 2023 年智能手機(jī) NAND Flash 單 機(jī)搭載容量年成長(zhǎng)仍能維持 22.1%。我們認(rèn)為,IPhone 產(chǎn)品組合仍全線往更高容量 1TB 靠攏;Android 高端機(jī)種也跟進(jìn)將 512GB 做為標(biāo)準(zhǔn)配備,中低端機(jī)儲(chǔ)存空間則隨硬件規(guī) 格持續(xù)升級(jí)而提高,因此整體平均容量仍有增長(zhǎng)空間。

全球 PC 市場(chǎng)(包括筆電、桌面 PC、工作站等)在 2020-2021 年期間迎來(lái)強(qiáng)換機(jī)周期且 居家辦公刺激需求端提前消費(fèi),根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2021 年全球 PC 出貨量達(dá) 3.46 億臺(tái)。2022 年需求迎來(lái)疲軟態(tài)勢(shì),根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè),2022 年整體出貨量將下滑至 2.93 億臺(tái),同比降低 15.2%。 另外,由于消費(fèi)市場(chǎng)需求減緩,教育市場(chǎng)也獲基本滿(mǎn)足,及因經(jīng)濟(jì)狀況弱化同樣使商用 市場(chǎng)需求遭到擠壓。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè),預(yù)計(jì) 2023 年全球 PC 市場(chǎng)將進(jìn)一步萎縮。PC 加上平板電腦的整體市場(chǎng)預(yù)估 2023 年下降 2.6%,預(yù)計(jì)在 2024 年恢復(fù)成長(zhǎng)。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù),由于 2020-2021 年受到居家辦公的提前消費(fèi)影響,平板電腦(包括二合 一的可拆卸式平板在內(nèi))市場(chǎng)在 2020/2021 年出貨量達(dá)到 1.65/1.69 億部,同比增長(zhǎng) 13.8%/2.4%。但隨 2022 年消費(fèi)逐步疲軟,根據(jù) IDC 數(shù)據(jù),2022 年全球出貨量同比下 滑 3.6%至 1.63 億臺(tái)。PC 及移動(dòng)平板電腦作為存量市場(chǎng),整體年度出貨量波動(dòng)不大,基本維持億部的出貨量。 近些年隨電腦固態(tài)硬盤(pán)替代傳統(tǒng)硬盤(pán)趨勢(shì)及單機(jī)儲(chǔ)存量提升,其中SSD搭載率有所提升。 據(jù)中國(guó)閃存市場(chǎng) ChinaFlashMarket 數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)到 2018 年 SSD 240GB 價(jià)格與 1TB HDD 同價(jià)的,在筆記本電腦上的搭載率將達(dá)到 52%。到 2019 年 SSD 480GB 價(jià)格與 1TB HDD 同價(jià)的時(shí)候,在筆記本電腦上的搭載率將達(dá)到 65%以上。另外,消費(fèi)類(lèi) SSD 在零售渠道 市場(chǎng)每個(gè)月也有 200 萬(wàn)片硬盤(pán)升級(jí) SSD 的出貨量。2)AI 帶動(dòng)服務(wù)器及云端數(shù)據(jù)儲(chǔ)存有望快速放量,進(jìn)一步推動(dòng) NAND Flash 需求云計(jì)算時(shí)代市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),云儲(chǔ)存、云計(jì)算的數(shù)據(jù)量不斷提高。在數(shù)字化時(shí)代的發(fā)展 下,隨工作量的云上遷移和云本地應(yīng)用的加速開(kāi)發(fā),在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷迭代升級(jí)的 背景下,全球數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)顯示,全球數(shù)據(jù)儲(chǔ)量由 2016 年的 16ZB 增長(zhǎng)至 2021 年的 54ZB,復(fù)合年均增長(zhǎng)率為 27.5%,隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展, 預(yù)計(jì) 2022 年全球數(shù)據(jù)儲(chǔ)量將達(dá) 61ZB。

根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù),云數(shù)據(jù)及企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存需求將在 2026 年達(dá)到 5255 億每 GB 當(dāng)量, 2021 年至 2026 年,CAGR 將達(dá)到 33.0%。3)車(chē)載 NAND Flash 有望受汽車(chē)智能化持續(xù)增長(zhǎng)2022 年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量突破千萬(wàn)。根據(jù) Clean Technica 數(shù)據(jù),2022 年全球新能源 汽車(chē)銷(xiāo)量突破千萬(wàn)達(dá) 1009.12 萬(wàn)輛,占整體汽車(chē)市場(chǎng) 14%份額,其中比亞迪以 184.77 萬(wàn)輛的全年銷(xiāo)售數(shù)據(jù)獲得全球銷(xiāo)量冠軍。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),2023 年 1 月和 2 月我國(guó)新能源汽車(chē)月度銷(xiāo)量分別為 40.78 萬(wàn)輛和 52.49 萬(wàn)輛,由于 1-2 月為汽車(chē)銷(xiāo)量傳 統(tǒng)淡季,2023 年 1 月與 2 月銷(xiāo)量與 2022 年 12 月 81.38 萬(wàn)輛的月銷(xiāo)量相比仍有差距。 后續(xù)隨著汽車(chē)電動(dòng)化進(jìn)程不斷深化,我們認(rèn)為全球范圍內(nèi)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將會(huì)維持高速 增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。根據(jù) IDC 及 IHS 數(shù)據(jù)顯示,車(chē)用 DRAM 和 NAND 市場(chǎng)規(guī)模將從 2020 年的 20.4 億和 12.6 億,增長(zhǎng)到 2025 年的 85 億美元和 61 億美元,預(yù)計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率為 33%和 37%。 車(chē)規(guī)級(jí) NAND Flash 需要符合 AEC-Q100 等車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn),隨著汽車(chē)行業(yè)智能化、網(wǎng)聯(lián)化的 演進(jìn),與 SOTA(軟件在線升級(jí)),MaaS(出行即服務(wù))得以實(shí)現(xiàn),市場(chǎng)對(duì)車(chē)載存儲(chǔ)的程 序和處理的數(shù)據(jù)量提出更多的新需求。 車(chē)用存儲(chǔ)芯片規(guī)模成長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)因素,主要為三個(gè)方面,首先為智能座艙產(chǎn)生巨量數(shù)據(jù)交 互,其次是 ADAS 系統(tǒng)及車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)。隨著自動(dòng)駕駛的普及及自動(dòng)駕駛等級(jí)的提升 (L2~L5),會(huì)產(chǎn)生大量的道路和環(huán)境數(shù)據(jù),用于收集車(chē)輛運(yùn)行和周邊環(huán)境數(shù)據(jù)的各類(lèi)傳 感器也會(huì)越來(lái)越多,包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等,根據(jù)安全和功能需要對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理和保存,從而產(chǎn)生了大容量 NAND 存儲(chǔ)的需求。英特爾估計(jì),自動(dòng)駕駛汽車(chē) 每天將產(chǎn)生 4000GB 的數(shù)據(jù)量,即再低等級(jí)的自動(dòng)駕駛車(chē)輛也需要大量車(chē)載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 根據(jù) Semico Research 數(shù)據(jù)顯示,L1/L2 級(jí)別的自動(dòng)駕駛需要 8GB 的 NAND 容量,而 L3 為 256GB,到 L5 的時(shí)候需要 1TB,自動(dòng)駕駛技術(shù)升級(jí)對(duì) NAND 需求呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。價(jià)格端:環(huán)比下降收窄,價(jià)格將逐步企穩(wěn)考慮到 NAND Flash 主流產(chǎn)品和利基產(chǎn)品的定位、單價(jià)和格局等不盡相同,我們對(duì) NAND Flash 價(jià)格分主流產(chǎn)品和利基產(chǎn)品兩大類(lèi)進(jìn)行跟蹤。 主流價(jià)格:現(xiàn)貨價(jià)增長(zhǎng)后企穩(wěn),合約價(jià)自 2022 年 6 月開(kāi)始下跌。 現(xiàn)貨價(jià):以 MLC NAND Flash 64Gb(8Gx8)及 MLC NAND Flash 32Gb(4Gx8)為例, 經(jīng)歷 2022 年 4 月漲價(jià)后,價(jià)格逐步企穩(wěn)跌幅趨緩。截至 2023 年 4 月 7 日,以上兩款 64Gb 和 32Gb 價(jià)格分別為 3.85 美金和 2.14 美金。合約價(jià):以 MLC NAND Flash 128Gb(16Gx8)、MLC NAND Flash 64Gb(8Gx8)及 MLC NAND Flash 32Gb(4Gx8)三款為例,從 2021 年 7 月價(jià)格穩(wěn)定后,在 2022 年 6 月開(kāi)始 出現(xiàn)價(jià)格下降,截至 2023 年 2 月 24 日,以上三款合約價(jià)分別為 4.14/2.98/2.59 美金。3.2 模擬:庫(kù)存修復(fù),價(jià)格止跌模擬行業(yè)邊際改善。模擬料號(hào)整體 3 月跌幅收窄,部分料號(hào)價(jià)格回暖。預(yù)計(jì) Q2 價(jià)格進(jìn) 一步趨于穩(wěn)定。行業(yè)庫(kù)存持續(xù)去化,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在原廠及經(jīng)銷(xiāo)商庫(kù)存基本修復(fù)至正常水位。 大空間+高增速+低波動(dòng)優(yōu)質(zhì)賽道。IC insights 預(yù)測(cè) 2021~2026F 模擬 IC CAGR 為半導(dǎo) 體各品類(lèi)中最高,達(dá) 11.8%。WSTS 數(shù)據(jù)顯示,2012-2020 年模擬電路需求同比增速波 動(dòng)相較數(shù)字電路更小,成長(zhǎng)更具穩(wěn)定性。

分應(yīng)用領(lǐng)域:通訊設(shè)備占比巨大,汽車(chē)領(lǐng)域?yàn)榈诙髴?yīng)用領(lǐng)域。通訊設(shè)備占比最大,預(yù) 計(jì) 2022 年占比 37.5%,較 2018 年+0.9pct;汽車(chē)領(lǐng)域市場(chǎng)為第二大應(yīng)用領(lǐng)域,預(yù)計(jì) 2022 年占比 24.7%,較 2018 年+1.7pct;工業(yè)/電腦領(lǐng)域市場(chǎng)份額占比小幅降低,預(yù)計(jì) 2022 年較 2018 年分別變動(dòng)-1.1pct/-1.0pct 至 19.5%/6.5%;消費(fèi)電子/政府及軍用領(lǐng)域相對(duì) 穩(wěn)定,預(yù)計(jì) 2022 年較 2018 年分別變動(dòng)-0.2pct/-0.3pct 至 10.8%/1.0%。 分地區(qū):亞太地區(qū)模擬芯片需求較大,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)最為突出。2020 年,中國(guó)大陸為全球最 大模擬芯片市場(chǎng),占比 36%。消費(fèi)需求中高端市場(chǎng)仍然堅(jiān)挺,需求反彈國(guó)內(nèi)模擬 IC 公司更為受益。恩智浦 2022Q3 法 說(shuō)會(huì)表示需求下滑主要影響中低端安卓機(jī)型,高端需求仍然堅(jiān)挺,超寬帶、移動(dòng)支付等 新興功能仍在增長(zhǎng)。由于本土模擬 IC 公司的客戶(hù)結(jié)構(gòu)中安卓機(jī)型占比更高,因此本次周 期下行受到?jīng)_擊更大。未來(lái)若消費(fèi)需求反彈,國(guó)內(nèi)模擬 IC 公司將由量?jī)r(jià)齊跌轉(zhuǎn)向量?jī)r(jià)齊 升,營(yíng)收、業(yè)績(jī)和利潤(rùn)率都將迎來(lái)拐點(diǎn),下游消費(fèi)占比較高的模擬 IC 公司將貢獻(xiàn)較大的 業(yè)績(jī)彈性。(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息,請(qǐng)參閱報(bào)告原文。)精選報(bào)告來(lái)源:【未來(lái)智庫(kù)】?!告溄印?/strong>