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1、请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容20232023年年0303月月2323日日国信通信国信通信 云基建云基建专题专题(二)(二)AI加速发展下,云基建产业新趋势加速发展下,云基建产业新趋势证券研究报告证券研究报告|证券分析师:马成龙S0980518100002行业研究行业研究 深度报告深度报告 通信通信 通信设备通信设备投资评级:超配(维持评级)投资评级:超配(维持评级)证券分析师:付晓钦S0980520120003请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容投资摘要投资摘要AIAI等新应用场景的出现,有望成为未来云基建投资的重要推动力等新应用场景的出现,有望成为未来云基建投资的重要
2、推动力。云基建作为算力底座持续受益于数据流量的增长,AI等新应用场景的出现有望推动行业新一波的建设周期,叠加传统投资动能的底部复苏,我们未来云基建行业将会呈现总量增长叠加技术等级持续升级的趋势。AIAI大模型所需要的基础算力投资将大大增加。大模型所需要的基础算力投资将大大增加。根据微软等前期对大模型的基础设施投入,从体量上看,单台GPU服务器(内配8张A100GPU卡)及套网络等产品整体造价有望达到170万元以上;以微软提出的针对chatGPT 4.0版本看,训练所需约2.4万片A100GPU,对应约3千台GPU服务器(内含8张GPU卡),参考目前产品价值量,我们测算上述上大模型训练的前期投资
3、规模总计有望接近50亿元(含数据中心基础设施投资)。服务器环节为价值弹性最高环节;网络设备和光模块受益于速率升级,温控设备随着液冷的渗透率提升在机电设备总投入占比有望进一步提升。在在AIAI带动下,我们认为云基建产业链有望呈现以下趋势:带动下,我们认为云基建产业链有望呈现以下趋势:数据中心:数据中心:智算中心和超算中心占比有望进一步提升、在大模型训练需求下,有望带动西部数据中心需求及上架率提升;服务器:服务器:AI服务器加速出货,占比有望快速提升;网络架构:网络架构:IP网络加速向IPV6升级,高速IB网络占比进一步提升(200G及以上加速普及),内外部网络互联加速;光模块:光模块:高速光模块
4、占比进一步提升,数据中心内部800G光模块产品升级提速。基础设施:基础设施:智算/超算中心单机柜功率进一步提升至15KW及以上,直流供电和高功率UPS占比进一步提升;温控环节液冷渗透率快速提升,数据数据中心液冷产品大大增加了后期运维的支出和维护成本(定期做腐蚀、密封性、可靠性等检测),相较于国外企业,国产品牌在服务响应效率、中心液冷产品大大增加了后期运维的支出和维护成本(定期做腐蚀、密封性、可靠性等检测),相较于国外企业,国产品牌在服务响应效率、产品设计灵活度、运维服务等方面更具有优势,预计国内温控厂商未来有望占据国内液冷市场主要份额(未考虑冷却液环节)。产品设计灵活度、运维服务等方面更具有优
5、势,预计国内温控厂商未来有望占据国内液冷市场主要份额(未考虑冷却液环节)。综合以上分析,重点推荐国内综合以上分析,重点推荐国内ICTICT领先企业【浪潮信息】、【锐捷网络】、【紫光股份】、【中兴通讯】、【菲菱科思】、领先企业【浪潮信息】、【锐捷网络】、【紫光股份】、【中兴通讯】、【菲菱科思】、IDCIDC温控企业【英维温控企业【英维克】、【申菱环境】;克】、【申菱环境】;IDCIDC电源端企业:【科华数据】、【科士达】第三方【奥飞数据】;建议关注:【同飞股份】、【佳力图】。电源端企业:【科华数据】、【科士达】第三方【奥飞数据】;建议关注:【同飞股份】、【佳力图】。aVaVbZeU8XbUeUb
6、Z7NbPaQmOrRnPnOiNnNsReRpNmPbRrQzRwMsQqQuOrQtP请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容重点推荐公司盈利预测及估值重点推荐公司盈利预测及估值综合以上分析,重点推荐国内综合以上分析,重点推荐国内ICTICT领先企业【浪潮信息】、【锐捷网络】、【紫光股份】、【菲菱科思】、领先企业【浪潮信息】、【锐捷网络】、【紫光股份】、【菲菱科思】、IDCIDC温控企业:温控企业:【英维克】、【申菱环境】、【英维克】、【申菱环境】、IDCIDC电源端企业:【科华数据】、【科士达】;电源端企业:【科华数据】、【科士达】;第三方第三方IDCIDC企业【奥飞数据】、【光环新
7、网】企业【奥飞数据】、【光环新网】建议关注、【同飞股份】、【佳力图】。建议关注、【同飞股份】、【佳力图】。表1:重点公司盈利预测及估值(截至0321)公司公司公司公司收盘价收盘价/元元总市值总市值/亿元亿元EPSPEPB投资投资代码代码名称名称20212022E2023E2024E20212022E2023E2024E评级评级000977.SZ 浪潮信息35.27516.251.381.862.392.7425.619.014.812.93.3买入000938.SZ 紫光股份25.10717.880.390.961.201.4764.426.120.917.12.3买入301165.SZ 锐捷
8、网络45.70259.660.230.971.311.68198.747.134.927.26.2买入301191.SZ 菲菱科思102.0054.414.223.935.266.8024.225.919.415.03.5买入000063.SZ 中兴通讯31.401,405.152.311.632.702.7013.619.311.611.62.62.6买入002837.SZ英维克31.00134.730.610.60 0.811.10 50.851.738.328.27.0增持301018.SZ 申菱环境36.6487.940.580.991.441.9963.237.025.418.45.
9、7买入数据来源:WIND,国信证券经济研究所整理及预测请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容AIAI加速超算加速超算/智算中心发展趋势智算中心发展趋势0101ChatGPT场景下智算中心投资测算0202高密算力下ICT及机电设备发展趋势0303IDC行业周期趋势回顾0404目录目录投资建议0505请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 2:AI等等新应用场景成为未来的增长动力新应用场景成为未来的增长动力资料来源:AI开发者大会,国信证券经济研究所整理图图 1:移动互联网、线上流量增长带动第一波:移动互联网、线上流量增长带动第一波IDC蓬勃发展红利蓬勃发展红利资料来源:C114通
10、信网,国信证券经济研究所整理AIGCAIGC等新场景等新场景:有望成为新一轮的云基建建设驱动力:有望成为新一轮的云基建建设驱动力AIGCAIGC等新应用场景的出现,成为未来云基建投资的重要推动力。等新应用场景的出现,成为未来云基建投资的重要推动力。数据中心作为流量的基石,算力的重要载体,核心受益于算力和流量的扩张,近十年行业经历了几轮快速的发展增长,分别受益于移动互联网、疫情带来的线上流量增长等;随着AI等新应用场景的出现,为行业赋予了新的增长动能,有望带动行业新一轮建设升级。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容AIAI:无人机、自言语言处理以及计算机视觉为主要应用场景:无人机、自言语
11、言处理以及计算机视觉为主要应用场景人工智能主要利用数字计算机或者由数字计算机控制的机器,模拟、延伸和扩展人类的智能,感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术和应用系统AI的核心技术主要包含:深度学习(DL)、计算机视觉(CV)、自然语言处理(NLP)和数据挖掘(DM)等,AI目前主要的应用场景包括:医疗、无人机、自然语言处理和计算机视觉与图像处理等。图3:AI技术行业渗透情况 图4:AI技术主要应用场景 资料来源:AI开发者大会、国信证券经济研究所整理 资料来源:AI开发者大会,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容ChatGPTChatGPT:基于:
12、基于NLPNLP的大模型训练的大模型训练ChatGPTChatGPT:基于自然语言处理(:基于自然语言处理(NLPNLP)下的)下的AIAI大模型,大模型,产品能够通过大算力、大规模训练数据突破AI瓶颈,通过理解和学习人类的语言来进行对话,实现聊天交流、撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码,写论文等任务。ChatGPT引入新技术RLHF(Reinforcement Learning with Human Feedback,即基于人类反馈的强化学习)进一步提升了人工智能模型的产出和人类的常识、认知、需求、价值观保持一致,促进了利用人工智能进行内容创作、提升内容生产效率与丰富度。图5:ChatGP
13、T工作原理图 图6:ChatGPT工作原理图 资料来源:OpenAI、国信证券经济研究所整理 资料来源:OpenAI,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容AIAI投资投资:海外巨头布局,国内有望迎来加速:海外巨头布局,国内有望迎来加速ChatGPT&AI等应用推出衍生出大模型算力的需求:全球全球OpenAIOpenAI推出的最新推出的最新ChatGPTChatGPT模型参数已经超过模型参数已经超过17501750亿个。亿个。在美国,OpenAI、谷歌、微软、脸书等机构形成了GPT-3、Switch Transformer、MT-NLG等千亿或万亿参数量的大模型。表1:
14、海外企业布局对AI产品的布局公司名称AI产品布局情况微软微软早在2019年,微软就对OpenAI进行了高达10亿美元的投资,并获得了GPT(ChatGPT早期模型)的独家授权,而与此同时,OpenAI同意从“谷歌云”转向“微软云”。2021年,微软再次进行投资,推出OpenAI与自有产品深度集成的新工具(如GitHub Copilot)。而后在今年1月23日微软又宣布向OpenAI追加数十亿美元的投资,且于2月2日宣布旗下所有产品将全线整全线整合合ChatGPT,包括且不限于Bing搜索引擎、包含Word、PPT、Excel的Office全家桶、Azure云服务、Teams聊天程序等。谷歌尽管
15、被微软后来居上,但是谷歌早在2013年就开始研究AI聊天机器人,于2016年出资6亿美元收购了英国人工智能公司DeepMind。2017年时谷歌已实现了重大的技术突破,推出了神经网络系统Transformer,并研发出了一款名叫Meena的聊天机器人,于2021年更名为LaMDA推出,但由于舆论争议谷歌取消了原本的发布安排。但是由于最近微软的步步紧逼,谷歌开始向AI方向倾斜,今年二月谷歌向ChatGPT的竞品公司的竞品公司Anthropic投资3亿美元,并计划于今年发布Sparrow内测版等一系列AI产品。亚马逊22年11月,亚马逊亚马逊已宣布将与AI制图平台Stability AI合作。资料
16、来源:公司公告,澎湃新闻,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容AIAI投资投资:海外巨头布局,国内有望迎来加速:海外巨头布局,国内有望迎来加速国内企业积极陆续布局国内企业积极陆续布局AIAI等应用场景投资,后续有望持续加大等应用场景投资,后续有望持续加大。在中国,浪潮、中科院、阿里达摩院等陆续推出源1.0、紫东太初、M6等。其中,浪潮“源1.0”巨量模型,参数量和数据集分别达到2457亿和50000GB,相比于美国GPT-3,源1.0参数集规模高40%,训练数据集规模领先近10倍。表2:国内企业布局对AI产品的布局公司名称AI产品简介百度百度2月7日晚,百度宣布即
17、将推出大模型新项目“文心一言文心一言”(ERNIE Bot),并透露首站将直接接入百度搜索。目前百度可能是国内最有实力推出类ChatGPT产品的科技公司。阿里2023年1月,阿里巴巴达摩院发布2023年十大科技趋势,其中多模态预训练大模型、生成式AI在列,阿里版聊天机器人ChatGPT正在研发中,目前处于内测阶段。在AI、大模型等ChatGPT所需的底层技术上,达摩院此前曾先后推出超越谷歌、微软的10万亿规模的M6大模型大模型、AI模型开源社区“魔搭”等。腾讯2022年4月21日,腾讯对外正式对外披露“混元混元”AI大模型大模型,该模型包含但不限于:计算机视觉、自然语言处理、多模态内容理解、文
18、案生成、文生视频等多个方向的超大规模AI智能模型。去年12月,腾讯又推出了国内首个低成本、可落地的NLP万亿大模型,并公布了大模型的训练方法最快用256张卡,1天内就能训练完成,成本直接降至原来的1/8。今年2月9日,腾讯表示目前在ChatGPT相关方向上已有布局,专项研究也在有序推进。京东2月10日,京东正式宣布,京东云旗下言犀人工智能应用平台将整合过往产业实践和技术积累,推出产业版ChatGPT:ChatJD,并公布ChatJD的落地应用路线图“125”计划。ChatJD将以“125”计划作为落地应用路线图,包含一个平台、两个领域、五个应用。网易2月8日,网易有道对外表示,该公司未来或将推
19、出ChatGPT同源技术产品,应用场景围绕在线教育。浪潮2021年9月“源源1.0”大模型正式发布,2022年3月,基于“源1.0”大模型研发了对话、问答、翻译和古文四个技能模型。截至目前,“源1.0”大模型通用能力上,尤其在用户意图理解方面,与ChatGPT还存在差距,“源1.0”大模型表现的能力距通用智能的差距也较大,存在短期内无法大规模落地行业应用的风险。3602月6日,360明确表态,计划尽快推出类ChatGPT技术的demo版产品。2月8日晚,360发布公告称,目前公司的类ChatGPT技术的各项指标只能达到略强于GPT-2的水平,与当前的ChatGPT相比尚有代差的落后。资料来源:
20、公司公告,澎湃新闻,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容AIAI加速下加速下IDCIDC产业趋势:智算产业趋势:智算/超算超算数据中心占比有望进一步提升数据中心占比有望进一步提升随着随着AIAI、ChatGPTChatGPT等大模型场景的发展,未来我国超算等大模型场景的发展,未来我国超算/智算中心的占比有望进一步提升:智算中心的占比有望进一步提升:智能计算中心:智能计算中心:服务于人工智能的数据计算中心,服务于人工智能的数据计算中心,包括人工智能、机器学习、深度学习等需求,以 GPU 等AI 训练芯片为主,为 AI 计算提供更大的计算规模和更快的计算速度,以提升单
21、位时间单位能耗下的运算能力及质量为核心诉求;超算中心:超算中心:为集中放置的超级计算机(由通用或专用的高性能硬件和软件组成的,为处理复杂的数据、算法和应用等提供算力的高性能计算平台提供运行环境的建筑场所)设备提供运行环境的场所。1-4KW25%5-9KW46%10-19KW13%其它16%图7:国内不同功率数据中心占比 资料来源:Uptime Institute Intelligence,国信经济研究所整理表表3:不同类型数据中心对比:不同类型数据中心对比云数据中心云数据中心智算中心智算中心超算中心超算中心建设目的向科研人员和科学计算场景提供支撑服务AI相关的产业化和政府治理智能化科学计算等场
22、景支撑服务主要应用领域云计算AI相关场景,如知识图谱、自然语言识别、智能制造、自动驾驶、智慧农业等基础科学研究、工业制造、模拟仿真、气象环境、天文地理等主要投资主体互联网、运营商等AI企业政府、企业主要芯片类型CPUCPU+AI 芯片CPU+GPU芯片平均功率等级4-8KW9-15KW15KW资料来源:智算中心规划建设指南,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容我国目前建成的智算中心超过我国目前建成的智算中心超过2020个,未来比例有望进一步提升个,未来比例有望进一步提升截至2021年底,我国在用数据中心机架总规模达 520 万标准机架,在用数据中心服务器规模1900万
23、台,算力总规模超过 140 EFLOPS,其中在用超大型和大型数据中心超过 450个,智算中心超过,智算中心超过2020个个,投资主体包括云厂商、,投资主体包括云厂商、AIAI企业、政府等,典型的数据中心案例包括:企业、政府等,典型的数据中心案例包括:阿里云张北超级智算中心阿里云张北超级智算中心可提供可提供12EFLOPS12EFLOPS(每秒(每秒12001200亿亿次浮点运算)亿亿次浮点运算)AIAI算力,算力,将超过谷歌的9 EFLOPS和特斯拉的1.8 EFLOPS,成为全球最大的智算中心,可为AI大模型训练、自动驾驶、空间地理等人工智能探索应用提供强大的智能算力服务;商汤商汤“新一代
24、人工智能计算与赋能平台新一代人工智能计算与赋能平台”临港超算中心临港超算中心总算力规模超过总算力规模超过 3700PFLOPS 3700PFLOPS。总投资金额超过 50 亿元人民币,一期将安置5000个等效8000W 的机柜。算力中心建成并投入使用后,可同时接入850万路视频,1天即可完成 23600 年时长的视频处理工作;南京智算中心南京智算中心已运营已运营AIAI计算能力达每秒计算能力达每秒8080亿亿次(亿亿次(AIAI算力远超传统数据中心提供的基础算力供给),算力远超传统数据中心提供的基础算力供给),采用浪潮AI服务器算力机组,搭载寒武纪思元270 和思元290智能芯片及加速卡。1
25、小时可完成100亿张图像识别、300万小时语音翻译或1万公里的自动驾驶AI 数据处理任务。图8:阿里云智算中心 资料来源:Uptime Institute Intelligence,国信经济研究所整理图9:阿里云智算中心 资料来源:Uptime Institute Intelligence,国信经济研究所整理图10:南京智算中心 资料来源:中国新闻网,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容产业趋势产业趋势:西部为大模型计算提供更强电力支持,上架率有望提升:西部为大模型计算提供更强电力支持,上架率有望提升存量存量IDCIDC主要分布在华东、华南、华北等更贴近用户侧的地区。
26、主要分布在华东、华南、华北等更贴近用户侧的地区。考虑到传统的IDC主要为移动互联网,(游戏、短视频、直播等)提供算力支撑,主要以贴近用户侧,降低延迟为主。根据CDCC统计,2021年,国内华南、华北、华东地区存量机柜数占比超过80%,国内算力资源的分配在地域上呈现以东部为中心,地区分布不均衡的特点。AIAI等大模型算力的增长,为提升西部地区机柜上架率提供了良好的应用场景,有助于带动西部数据中心发展。等大模型算力的增长,为提升西部地区机柜上架率提供了良好的应用场景,有助于带动西部数据中心发展。考虑到未来超算等场景对于电力的大量需求消耗情况,西部更能够经济性的满足算力所需的电力资源等,随着AI等场
27、景的发展,有助于进一步带动西部地区IDC行业发展,提升上架率水平。图11:国内存量机柜热力图分布 图12:各区域机柜总数占比情况 资料来源:CDCC,戴德梁行,国信经济研究所整理 资料来源:CDCC,戴德梁行,国信经济研究所整理华北26%华东30%华南24%西南9%华中6%西北3%东北2%请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容AI加速超算、智算中心发展0101ChatGPTChatGPT场景下智算中心投资趋势测算场景下智算中心投资趋势测算0202高密算力下ICT及机电设备发展趋势0303IDC行业周期趋势回顾0404目录目录投资建议0505请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容大模
28、型训练算力需求测算大模型训练算力需求测算根据openAI披露,ChatGPT 3.0版本模型参数已达1750亿,2023年3月发布的GPT-4.0版本模型参数较4.0进一步跃升,未来随着算力场景的增长,模型所需的算力有望呈现持续加速增长态势。表5:GhatGPT 3.0模型所需算力投入测算总参数/亿总算力/PF-days单芯片算力/TFlops运算时长/天平均亿字节所需算力1750364012529,120 2.08数据来源:OpenAI、(单芯片算力参考英伟达V100芯片)表4:ChatGPT训练模型特点及参数值情况推出时间模型参数/亿特点初代GPT2018年1.2通过无标签数据生成语言模型
29、,运用一些与有监督任务无关的NLP任务中,半监督学习,先用无监督学习的预训练GPT 2.02019年15可进行多任务学习,在数据量足够丰富且容量足够大时,通过训练语言模型完成有监督学习任务,架构相同,使用了更大的数据集WebTextGPT 3.02020年1750投入较为庞大的参数,引入“in-context learning”,模型输出性能持续提升,推理和理解能力有待进一步提升ChatGPT2023年-CPT-42023年3月较3.0版本大幅增加数据来源:OpenAI,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图13:NVIDA GPU配置(A100卡;NV SWITCH
30、)图14:NVIDA GPU配置(10个 HDR 200G IB网卡;2块CPU;15TNVMe SSD固态硬盘)资料来源:NVIDA,国信经济研究所整理 资料来源:NVIDA,国信经济研究所整理超算超算/智算模型投资成本测算智算模型投资成本测算单台单台GPUGPU及配套及配套未来大模型的参数训练主要通过GPU完成,以NVIDIA DGX A100 基础架构通用系统举例,单台GPU配置包括:从算力上看:产品配置8个英伟达A100GPU,320GHNM2 GPU存储、6个第二代NV Switch、2块64核AMD CPU、2TB内存,并针对 NVIDIA CUDA-X 软件和整套端到端 NVID
31、IA 数据中心解决方案进行全面优化。同时,产品提供高速网络连接选项,进一步提高可扩展性提升响应速度,系统配置NVIDIA ConnectX-7 InfiniBand 或以太网网卡,双向带宽峰值为 500 GB/s图15:NVIDA GPU配置(HDR高速网络)资料来源:NVIDA,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图16:中国科大瀚海20超级计算系统网络拓扑图 表6:中国科大瀚海20超级计算系统主要配置 资料来源:中国科大,国信经济研究所整理 资料来源:中国科大,国信经济研究所整理超算超算/智算模型投资成本测算智算模型投资成本测算以国内某超算中心举例以国内某超算中心
32、举例以中国科大瀚海20超级计算系统为例,系统内配置共752个节点,含30640颗CPU核心、20块NVidia Tesla V100 GPU卡、16块NVIDIA A100 Tensor Core GPU卡及60块华为Atlas AI卡(内含2个GPU计算节点,包含双V100 GPU计算节点,以及八A100 GPU计算节点):系统理论峰值双精度浮点计算能力达2.69千万亿次/秒(2.69Pflops,CPU:2.38PFlops,GPU:0.311PFlops);Atlas AI计算能力:3840 TOPS INT8+15360T FLOPS FP16:请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有
33、内容超算超算/智算模型投资成本测算智算模型投资成本测算以以单台单台GPUGPU及配套测算及配套测算参考英伟达AI数据中心建设的单元结构,结合目前市场上对于上述产品的报价情况,我们测算,单台GPU节点(内含8张A100加速卡、双核CPU),叠加其配套的网络、存储、光模块以及机电暖通设备等,单台单台GPUGPU服务器(内配服务器(内配8 8张张A100GPUA100GPU卡)及配套网络等产品整体价值量有望达卡)及配套网络等产品整体价值量有望达到到170170万元以上。万元以上。(具体支出情况仍以公司实际投资金额为主,上述结果仅作为测算参考,在规模效应以及产品价格变动下,上述产品的总造价以及各环节占
34、比仍有可能发生变化)表7:以单8卡单GUP计算节点测算对应投资成本产品产品数量数量性能描述性能描述单价单价/万元万元总成本总成本/万元万元总功耗总功耗/KW服务器环节:服务器环节:GPU卡8英伟达 A00 GPU(含8片A100显卡)12965.6 CPU2Intel Xeon Scale 6248240.2 存储115T SSD固态硬盘4.14.10.8 网络网络 高速网卡10200G加速卡1101.0 IB交换机1200G Infiniband高速网络10100.5 核心交换机0.25800G端口2050.7 路由安全等设备-11.0 光模块光模块20200G0.48其它200G、800G
35、等用于各端口之间互联-1小计小计128 9 IDC基础设施基础设施成本成本 12KW按照平均单KW机电成本4万元来测算446.0 2.7 合计合计174 12 数据来源:NVIDA、中国科学技术大学、京东商城、公司公告、国信经济研究所整理及测算(*以上测算结果为参考数据中心平均建设结果、以及目前市场相关产品的综合报价测算得出,具体的情况仍以公司实际披露的建设成本为准)请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图17:英伟达针对AI训练提出的SuperPod解决方案资料来源:中国科大,国信经济研究所整理超算超算/智算模型投资成本测算智算模型投资成本测算以微软以微软大模型投入测算举例大模型投入测
36、算举例以微软提出的针对chatGPT 4.0版本的训练成本来看,训练所需约2.4万片A100GPU,对应约3千台GPU服务器(内含8张GPU卡),参考前表假设,我们测算上述大模型训练的投资规模测算,初始投资规模总计有望接近50亿元其中服务器环节总投资规模超过33亿元,网络等设备投资超过55亿元(不含光模块),假设设备采用冷散热,机电暖通及基建端总投资有望接近10亿元。表8:微软采购&设备成本测算产品数量/个单价/万元总成本/万元总功耗/KW服务器环节:服务器环节:GPU卡2400012288,000 16,800 CPU6000212,000 600 存储30004.112,300 0.8 高
37、速网卡30000130,000 1.0 网络网络 IB交换机30001030,000 0.5 核心交换机10002020,000 0.7 路由安全等设备若干5,000 1.0 光模块光模块300000.412,000 若干-1407,300 407,300 17,403 17,403 IDC基础设施成本22623.96 490,495.8 5,220.9 497,796 497,796 22,624 22,624 数据来源:NVIDA、微软、京东商城、公司公告、国信经济研究所整理及测算(*以上测算结果为参考数据中心平均建设结果、以及目前市场相关产品的综合报价测算得出,具体的情况仍以公司实际披露
38、的建设成本为准)请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容投资成本对比分析:投资成本对比分析:传统数据中心传统数据中心VSVS超算超算/智算数据中心智算数据中心我们以6KW云计算数据中心机柜建设成本造价对比分析8台GPU所对应的AI服务器,初期建设成本如下:对于标准6KW服务器机柜,假设在80%上架率情况下,对应服务器端的投资约35万元,产品采用风冷方式散热,平均投资为60万元(含服务器),其中ICT设备环节整体占比超过50%,基建及机电环节占比约40以上%;对于未来GPU算力,服务器环节价值量快速提升,预计服务器占总价值量比例有望进一步提升。图 18:传统数据中心设备成本拆分(按设备类型)
39、资料来源:CDCC,公司公告,国信证券经济研究所整理机电16%温控7%装修&土建15%服务器53%网络设备3%其它6%机电温控装修&土建服务器(包含GPU服务器)网络设备其它图 18:超算数据中心设备成本拆分(含服务器)(按设备类型)资料来源:CDCC,公司公告,国信证券经济研究所整理(其中部分假设为根据产品价格及需求比例测算得到)请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容AI加速超算、智算中心发展0101ChatGPT场景下智算中心投资测算0202高密算力下高密算力下ICTICT及机电设备发展趋势及机电设备发展趋势0303IDC行业周期趋势回顾0404目录目录投资建议0505请务必阅读正文
40、之后的免责声明及其项下所有内容网络设备网络设备华为中兴通讯中兴通讯(000063.SZ)紫光股份紫光股份(000938.SZ)锐捷网络锐捷网络(301165.SZ)烽火通信烽火通信(604498.SH)菲菱科思菲菱科思(300731.SZ)共进股份共进股份 (603118.SH)剑桥科技 (603083.SZ)产业链全景图产业链全景图上游:芯片上游:芯片&基础设施基础设施中游:中游:ICT设备设备&光模块光模块下游:光传输下游:光传输&IDC&应用应用服务器芯片CPUIntel、AMD海光信息(002158.SZ)龙芯中科(600619.SH)GPU英伟达、AMD景嘉微、避仞科技寒武纪、摩尔线
41、程龙芯中科、海光信息网络芯片交换机芯片思科Cisco、博通Broadcom美满电子、瑞昱盛科网络(A21678)光芯片源杰科技仕佳光子长光华芯机电暖通UPS科华数据科华数据(002335.SZ)科士达科士达(002518.SZ)温控英维克英维克(002837.SZ)申菱环境申菱环境(301018.SZ)同飞股份同飞股份(300990.SZ)佳力图、依米康、高澜股份佳力图、依米康、高澜股份服务器服务器浪潮信息浪潮信息(002837)紫光股份紫光股份(000938.SZ)中科曙光中科曙光(300249.SZ)工业富联(601138.SH)戴尔惠普光模块光模块天孚通信天孚通信(300394.SZ)中
42、际旭创中际旭创 (300308.SZ)新易盛新易盛(300502.SZ)华工科技华工科技 (000988.SZ)博创科技博创科技(300548)博通集成(博通集成(603068)光库科技光库科技(300990)剑桥科技(603083.SZ)光纤光缆光纤光缆长飞光纤长飞光纤中天科技中天科技亨通光电亨通光电烽火通信特发信息特发信息永鼎股份永鼎股份鼎通互联鼎通互联 杭电股份杭电股份音视频接口应用等音视频接口应用等亿联网络视源股份金山办公金山云汤姆猫运营商运营商中国移动中国电信中国联通互联网厂商互联网厂商阿里巴巴腾讯百度字节跳动第三方第三方IDC万国数据万国数据世纪互联世纪互联润泽科技润泽科技宝信软件
43、奥飞数据奥飞数据秦淮数据秦淮数据光环新网光环新网 数据港数据港请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图20:数据中心内通信产品 图21:GPU和CPU的核心对比 资料来源:CSDN、国信证券经济研究所整理 资料来源:NVIDIA CUDA,国信证券经济研究所整理,*Control是控制器,ALU是算数逻辑单元,Cache是CPU内部缓存,DRAM是内存,国信经济研究所整理算力芯片趋势:超算算力芯片趋势:超算/智算中心智算中心GPUGPU算力有望成为主流算力有望成为主流在高算力场景下在高算力场景下GPUGPU为核心的为核心的AIAI服务器占比快速提升。服务器占比快速提升。传统的通用服务器主
44、要依靠CPU完成计算功能,CPU作为服务器的中央处理器,可用于广泛应用场景的计算程序执行等,是通用服务器的核心。GPUGPU具有超强的计算能力、具有超强的计算能力、具有较强的并发能力和强大的多任务处理功能。(通用服务器并没有加显卡)用GPU来大大加速那些CPU不是很擅长的浮点运算,可以满足3D图形应用程序、视频解码、深度学习、科学计算等要求。随着AI、大模型等应用场景的快速提升,GPU服务器占比有望持续提升。强劲的算数逻辑单强劲的算数逻辑单元:元:减少运行延迟复杂控制器:复杂控制器:p分支预测来减少分支延迟p数据推进来减少数据延迟大缓存:大缓存:将长延迟的存储访问转换为低延迟的缓存访问高效能算
45、数逻辑单高效能算数逻辑单元:元:大量长延迟但高度流水线化的单元实现高吞吐需要大量线程来承需要大量线程来承受高延迟:受高延迟:p逻辑线程化p线程状态小缓存:小缓存:提高存储吞吐量简单控制器:简单控制器:p没有分支预测p没有数据推进(GPU是显卡的处理器)是显卡的处理器)请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容算力芯片趋势:芯片功耗实现数倍增长算力芯片趋势:芯片功耗实现数倍增长GPUGPU芯片算力和功耗较芯片算力和功耗较CPUCPU明显提升。明显提升。对比普通的云计算及通用服务器主要以CPU芯片为主,平均功耗为100-300W/芯片,超算数据中心中,主要以GPU、DPU、FPGA等异构加速芯片
46、为主,以英伟达V100芯片为例,GPU平均功耗可以达到400-700W,按照目前主流使用的GPU超算服务器(内含8个V100加速卡),单台服务器功耗可以达到单台服务器功耗可以达到3-6KW3-6KW。实际总算力实际总算力=单芯片性能单芯片性能X X芯片数量芯片数量X X宏观算力(利用率)宏观算力(利用率)表9:常用CPU/GPU芯片对比种类种类服务器芯片服务器芯片算力算力/TFlops功耗功耗/W平均售价平均售价/元元产品型号产品型号类型类型主要厂家主要厂家FP64FP32BF16通用服务器芯片Intel i9系列CPUIntel35-1505000-12000Intel i7系列CPUInt
47、el35-125Intel W9系列CPUIntel300/350Intel W7系列CPUIntel270/300AI服务器芯片英伟达TeslaV100GPU英伟达7.815.712530060000A100GPU英伟达9.719.531240080000H100 SXM5GPU英伟达305001000700H100 PcleGPU英伟达2448800350数据来源:公司官网、Intel、英伟达,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容服务器趋势:服务器趋势:AIAI服务器增长提速,占比持续提升服务器增长提速,占比持续提升pAIAI服务器服务器:通常搭载GPU、FP
48、GA、ASIC等加速芯片,利用CPU与加速芯片的组合可以满足高吞吐量互联的需求。目前针对目前针对chatgptchatgpt这种模型训这种模型训练大部分选择练大部分选择GPUGPU。20212021年全球年全球AIAI服务器市场规模为服务器市场规模为156156亿美元亿美元,预计到2025年全球AI智能服务器市场将达到288亿美元,5年CAGR达到18.8%。20212021年中国年中国AIAI服务器行业市场规模为服务器行业市场规模为5050亿美元(亿美元(350350亿元)亿元)图22:2018-2023国内AI服务器市场规模及增速 图23:2021年国内AI服务器竞争格局 资料来源:华经产
49、业研究院、国信证券经济研究所整理 资料来源:IDC,国信经济研究所整理0%10%20%30%40%50%60%70%0 10 20 30 40 50 60 70 80 2018201920202021E2022E2023E市场规模(亿美元)增速浪潮信息52%宁畅8%新华三8%华为8%安擎7%宝德5%其他12%请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容服务器趋势:服务器趋势:AIAI服务器增长提速,占比持续提升服务器增长提速,占比持续提升x86x86服务器服务器:采用CISC架构处理器,大多数CPU厂商(如AMD,Intel)生产的就是这种处理器。x86服务器价格便宜、兼容性好,在现在的服务器
50、市场里,主要用在中小企业和非关键业务中。20212021年全球年全球x86x86服务器市场规模为服务器市场规模为893893亿美元亿美元,占服务器总销售额的91%。20212021年中国年中国x86x86服务器行业市场规模为服务器行业市场规模为241241亿美元(亿美元(16871687亿元),占服亿元),占服务器总销售额的务器总销售额的96.7%96.7%。图24:2015-2021国内x86服务器市场规模及增速 图25:2021年国内x86服务器竞争格局 资料来源:华经产业研究院、国信证券经济研究所整理 资料来源:IDC,国信经济研究所整理浪潮,32%新华三,17%华为,6%联想,8%戴尔
51、,8%ZTE,3%其他,26%0%10%20%30%40%50%60%0.0050.00100.00150.00200.00250.002015201620172018201920202021市场规模(亿美元)增速请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容服务器厂商综合对比服务器厂商综合对比服务器业务简介服务器业务简介核心产品核心产品2021营收营收/亿元亿元客户客户浪潮信息采用JDM模式实现全运营链周期定制化;占据中国AI、边缘计算服务器市场第一。NF5260M6:前后IO架构灵活多变,满足多种部署需求670.48 主要为互联网厂商(阿里、腾讯、百度等);运营商、政企客户;2021年前五大
52、客户占比22.8%华为受美国制裁、芯片短缺等因素影响,华为于2021年退出超聚变,仅剩非x86服务器业务。TaiShan服务器:基于鲲鹏处理器及Arm架构-主要为互联网厂商;运营商、政企客户;2021年前五大客户占比22.8%超聚变华为退出后,超聚变仍凭借技术积累和创新在x86服务器市场站稳脚跟。FusionServer 2288H V6:配置灵活,适用场景广泛-互联网厂商;运营商;政企客户紫光股份(新华三)拥有自研+惠普双品牌:HPE服务器产品和技术服务中国独家提供商;中国刀片服务器销售额蝉联第一。H3C UniServer R4900 G5:刷新SPECvirt测试世界记录新华三:443.
53、51主要为互联网厂商(腾讯);运营商、政企客户(尤其医疗行业);2021年前五大客户占比21%中兴通讯聚焦运营商客户;拥有强大产品研发能力,同时提供Intel/AMD/海光/飞腾等多种平台。R5300 G4X两路服务器:刷新SPEC CPU性能测试世界记录1145.22 主要为运营商;互联网厂商、政企客户;2021年前五大客户占比60.4%联想集团(联想北京)重点布局互联网客户,全球供应链全面响应客户需求,海外客户占比 70%。ThinkServer SR V2系列:经过NCTC严苛测试,成功挑战极端环境716.18(USD)主要为海外及互联网厂商;运营商、政企客户;2021/2022年前五大
54、客户占比少于21%中科曙光协同AMD、寒武纪布局海光自研芯片,强力支撑服务器业务。L620-G35:基于龙芯最新一代处理器112.00 运营商、政企客户;2021年前五大客户占比62.24%中科可控受美国制裁影响,中科曙光于2019年退出中科可控,中科可控集采中标能力仍不俗。R3240H0服务器:基于海光芯片,全新差异化单路设计-主要为运营商;政企客户烽火通信(烽火超微)2016年与美国超微共同出资设立烽火超微,开始涉猎服务器市场。FitServer R7800 V5:采用业界独有的刀片式结构设计263.15 主要为运营商;政企客户;2021年前五大客户占比6.48%同方股份联合华为鲲鹏,同方
55、服务器2020年国内销量涨幅位列行业第一。超强R628:自主研发,业内顶级扩展能力284.56 主要为运营商;政企客户;2021年前五大客户占比16.16%宁畅重点发展GPU服务器,位列中国区GPU及加速服务器市场第二。X660 G45:专为深度学习训练开发的高性能计算平台-主要为互联网厂商;运营商;政企客户数据来源:同花顺,IDC,各公司官网及公告,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容内部算力网络:以超大规模、超高带宽、超低时延网络为主内部算力网络:以超大规模、超高带宽、超低时延网络为主智算中心内部对于网络的高带宽、超低时延、超高可靠性提出了更高的要求。智算中心
56、内部对于网络的高带宽、超低时延、超高可靠性提出了更高的要求。智算中心主要以AI训练模型为主,要求不同的节点之前有更强的资源供给弹性,是智算中心扩展性和算力提升的关键。智算中心在算力上将算力资源全面解耦,以追求计算、存储资源极致的弹性供给和利用,并将池化算力资源基础上提供基于CPU、GPU、存储之间高效连接的网络体系,以满足强大的资源网络扩张趋势,因此,因此,在超算和智算网络中心,相较于传统的数据中心网络有望呈现采取新的网络拓扑设计、推进高效在超算和智算网络中心,相较于传统的数据中心网络有望呈现采取新的网络拓扑设计、推进高效IPv6IPv6演进、采用新型演进、采用新型IBIB网络、加大智算网络、
57、加大智算中心内部互联、加强端网协同等趋势。中心内部互联、加强端网协同等趋势。图26:池化总线级智算中心网络 图27:端网协同的下一代高性能网络体系 资料来源:新一代智算中心网络白皮书、国信证券经济研究所整理 资料来源:新一代智算中心网络白皮书,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容算力网络趋势一:直连网络架构加快推行算力网络趋势一:直连网络架构加快推行目前智算中心通常以采用目前智算中心通常以采用直连网络架构为主。直连网络架构为主。左图所示为传统的数据中心网络架构图,左上为直连网络拓扑架构图(即每一级服务器连接需要经过“核心交换机-各层级交换机”,以10万台节点集群举
58、例,传统的CLOS网络架构需要部署四级CLOS组网,跨越7级跳交换机;智算中心通过直连网络架构能够缩减转发跳跃次数,降低时延,提升网络响应速度。智算中心通过直连网络架构能够缩减转发跳跃次数,降低时延,提升网络响应速度。如左下图所示,在智算中心网络中,通过采用直连的网络方式,能够将10万个节点的跳转次数最少减少至3条,并实现动态的网络带宽利用。核心观点:未来在新型网络架构下,智算核心观点:未来在新型网络架构下,智算/超算中心网络内部交换机总量有望优化(主要以降低低速率交换机跳转次数为主),高速交换机超算中心网络内部交换机总量有望优化(主要以降低低速率交换机跳转次数为主),高速交换机占比进一步提升
59、。占比进一步提升。图28:CLOS 和直连拓扑组网架构 图29:数据中心LAN网络架构 资料来源:新一代智算中心网络白皮书、国信证券经济研究所整理 资料来源:千家综合布线网,国信证券经济研究所整理图30:数据中心LAN二层网络架构 资料来源:千家综合布线网,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容算力网络趋势二:高效能算力网络趋势二:高效能IPV6IPV6演进,算力互联加大演进,算力互联加大智算中心将持续推进高效能智算中心将持续推进高效能IPV6IPV6技术演进。技术演进。随着AI训练集群内节点数提升以及所需的IP地址数量提高,智算中心内部资源虚拟化比例进一步提升,采用高
60、效能的VxLAN IPV6技术能够进一步提升多租户及跨 TOR 的子网内IP地址互通能力,以及封装转发效能;算力互联进一步提升可扩展性。算力互联进一步提升可扩展性。为了发挥算力集群效应,提升算力的灵活可扩展性,未来GPU服务器之间以及和外部网络之间的互联将会进一步增加,高速互联的网络架构需求提升。图31:高能效 IPv6 转发能效对比图 图32:英伟达GPU服务器架构 资料来源:新一代智算中心网络白皮书、国信证券经济研究所整理 资料来源:新一代智算中心网络白皮书,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容算力网络趋势三:随着算力升级,算力网络趋势三:随着算力升级,IBI
61、B网络占比有望进一步提升网络占比有望进一步提升智算/超算中心内部根据网络带宽计算能力的需求可以采用IP或者IB网络,网络架构上包括互联网络、计算网络、高速传输网络、存储网络和内部运维网络等。其中,计算网络、高速传输网络、存储网络可以采用二层或者一层架构。随着算力和带宽流量的增长,未来高带宽场景下有望进一步向随着算力和带宽流量的增长,未来高带宽场景下有望进一步向IBIB网络升级。网络升级。图33:瀚海20超级计算系统网络拓扑图资料来源:瀚海20超级计算系统、国信证券经济研究所整理表10:超算/智算中心网络与布线要求项目项目S1S1S2S2网络架构宜采用IB网络,可采用IP网络可采用IB网络,宜采
62、用IP网络计算网络、高速传输网络和存储网络传输速率40Gb/s10Gb/s资料来源:超级计算数据中心设计要求,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容高速算力网络:高速算力网络:InfinibandInfiniband高速网络高速网络Infiniband网络(网络(IB网络):网络):是指通过一套中心 Infiniband 交换机在存储、网络以及服务器等设备之间建立一个单一的连接链路,通过通过中心中心 Infiniband 交换机来控制流量,能够降低硬件设备间数据流量拥塞交换机来控制流量,能够降低硬件设备间数据流量拥塞,有效解决传统 I/O结构的通信传输瓶颈,还能与远
63、程存储设备和网络设备相连接,是高算力网络主流架构;图34:传统的以太网网络架构(10G)(左)对比IB网络架构(右)资料来源:基于高性能计算Infini.CAE仿真应用的研究与实践、国信证券经济研究所整理表11:10G Ethernet网络与FDR IB网络特性对比项目项目10G Ethernet10G EthernetFDR IBFDR IB网络传输性能/G1056网络编码效率8/10位64/66位PCI-E编码效率PCI-E 2.0 8/10位PCI-E 3.0 128/130位资料来源:基于高性能计算Infini.CAE仿真应用的研究与实践、国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责
64、声明及其项下所有内容图35:东西部网络联动有望进一步加强 图36:中国互联网骨干直联点与超大规模数据中心分布图(2018年)资料来源:CDCC,国信经济研究所整理 资料来源:中国商业评论,戴德梁行研究部,国信经济研究所整理算力网络趋势四:推进算力网络趋势四:推进“东数西算东数西算”工程,全国高速网络建设提速工程,全国高速网络建设提速西部提供大模型计算,东部开发应用场景,全国高速直流网络有望加速西部提供大模型计算,东部开发应用场景,全国高速直流网络有望加速。随着未来多算力协同场景的出现,未来的算力将不仅仅集中于单一数据中心中,新型数据中心的智能连接系统有望加速;根据我国互联网骨干直联点与超大规模
65、数据中心分布地图规划,我国现在目前已经具备数条成熟的东西线、南北线光网络架构,根据“东数西算”机构规划,为了满足西部节点的算力高效的向东部输送,在东西节点之间仍需要建设高速直连的光网络,有望带动运营商传输网络端投资进一步增长。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容国内网络设备格局:华为、中兴、新华三、锐捷占据主要地位国内网络设备格局:华为、中兴、新华三、锐捷占据主要地位公司简介公司简介主营产品主营产品国内外收入占比国内外收入占比核心客户核心客户2021年营收年营收华为全球领先的ICT基础设施和智能终端提供商,19.5 万员工遍及 170 多个国家和地区,为全球 30 多亿人口提供服务。运
66、营商业务(44.2%):无线网络、全光网络、智能IP网络、云核心网、多样性计算和数据存储;消费者业务(38.2%):智能手机、电脑、智能穿戴、智能屏等终端产品;企业业务(16.1%):智能云网、智简全光网、数据中心、数据存储、5GtoB、可信赖服务等产品和解决方案。国内64.9%;国外35.1%运营商、消费者、政企客户华为:6368亿元中兴通讯中国最大的通信设备上市公司,业务覆盖了全球160多个国家和地区,服务全球 1/4 以上的人口,是全球四大主流通信设备供应商之一。运营商业务(66.11%):无线网络、有线网络、核心网、电信软件系统与解决方案;消费者业务(22.47%):智能手机、路由器等
67、终端产品;政企业务(11.42%):通讯网络、物联网、大数据、云计算等相关的ICT产品。国内68.7%;国外31.3%运营商、政企客户;2021年前五大客户占比60.4%中兴通讯:1145亿元紫光股份(新华三)国内 ICT 龙头企业,定位“云网边端芯”全栈式产品及服务提供商。主要是由新华三、紫光数码、紫光软件三家子公司组成。网络、计算、云、安全等产品线;新华三主要产品包括交换机、WLAN、企业级路由器等国内96.7%;国外3.3%运营商、互联网厂商、政企客户;2021年前五大客户占比21%紫光股份:676.4亿元新华三:443.5亿元锐捷网络锐捷网络(星网锐捷)(星网锐捷)国内国内领先领先IC
68、T应用方案提供商;主应用方案提供商;主要包括升腾咨询、锐捷网络、德要包括升腾咨询、锐捷网络、德明通讯等子品牌。明通讯等子品牌。企业级网络设备、网络终端、通讯设备、视频信息应用;企业级网络设备、网络终端、通讯设备、视频信息应用;锐捷网络主要产品包括交换机、路由器、锐捷网络主要产品包括交换机、路由器、WLAN、安全等、安全等国内国内86.5%;国外国外13.5%运营商、互联网厂商、运营商、互联网厂商、政企客户;政企客户;2021年前五大客户年前五大客户占比占比29.7%星网锐捷:星网锐捷:135.5亿亿元;元;锐捷网络:锐捷网络:91.9亿元亿元华为整体营收远超同业公司,业务覆盖面广,主要经营运营
69、商和消费者业务,并且在全球市场广泛布局。中兴通讯主要聚焦运营商市场,运营商业务占比超过65%。业务覆盖全球市场,前五大客户占比超过60%。新华三覆盖全ICT产品,其中服务器和交换机分别占比45%/28%,新华三借助紫光集团优势可以形成云、网、端、芯等全系列产品方案。锐捷网络优势在交换机,占其业务收入的一半以上。锐捷网络近些年开发的白盒交换机在互联网厂商占据较大优势,有望复制Arista成功表12:ICT设备厂商对比数据来源:各公司官网,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容光模块趋势:光模块趋势:CPOCPO(光电共封装)技术演变趋势(光电共封装)技术演变趋势随着电
70、口速率提升到112G,高速信号在PCB传输中的损耗随之增加,对PCB的设计难度、材料成本带来挑战,同时还需要在可插拔光模块和交换芯片之间的高速走线上增加更多的Retimer芯片,整机的运行功耗也将大幅提升。为了克服这些问题,CPO逐渐成为共识。CPO也就是将光模块不断向交换芯片靠近,缩短芯片和模块之间的走线距离,并逐步替代可插拔光模块,最终把交换芯片(或XPU)ASIC和光/电引擎(光收发器)共同封装在同一基板上,引擎尽量靠近ASIC,以最大程度地减少高速电通道损耗和阻抗不连续性,从而可以使用速度更快、功耗更低的片外I/O驱动器。目前目前CPOCPO还有许多亟待解决的关键技术问题需要突破,例如
71、如何选择光引擎的调制方案、如何进行架构光引擎内部器件间的封装以及如何实还有许多亟待解决的关键技术问题需要突破,例如如何选择光引擎的调制方案、如何进行架构光引擎内部器件间的封装以及如何实现量产可行的高耦合效率光源耦合。传统的基于像现量产可行的高耦合效率光源耦合。传统的基于像EMLEML、DML DML 等分立式光学引擎设计的一些方式,基本上不再能满足等分立式光学引擎设计的一些方式,基本上不再能满足Co-packaging Co-packaging 对空间对空间的一些要求。的一些要求。目前主流的目前主流的CPOCPO有两种技术方案和应用场景。一是基于有两种技术方案和应用场景。一是基于VCSEL V
72、CSEL 的多模方案,的多模方案,30m 30m 及以下距离,主要面向超算及及以下距离,主要面向超算及AIAI集群的短距光互联;二是基集群的短距光互联;二是基于硅光集成的单模方案,于硅光集成的单模方案,2 2 公里及以下距离,主要面向大型数据中心内部光互联。硅基方案具有无需气密封装、高带宽、易集成等优势。公里及以下距离,主要面向大型数据中心内部光互联。硅基方案具有无需气密封装、高带宽、易集成等优势。图37:数据中心LAN网络架构 图38:co-packaged 交换机图例 资料来源:光电行业趋势洞察报告,国信经济研究所整理 资料来源:光电行业趋势洞察报告,国信经济研究所整理请务必阅读正文之后的
73、免责声明及其项下所有内容光通信器件模块产业链一览光通信器件模块产业链一览板块板块证券代码证券代码证券简称证券简称公司简介公司简介光电芯片A22022.SH源杰科技国产优质光芯片公司,主营产品包括2.5G、10G和25G及更高速率激光器芯片系列产品688048.SH长光华芯高功率半导体激光芯片龙头,已形成由半导体激光芯片、器件、模块及直接半导体激光器构成的四大类、多系列产品矩阵688313.SH仕佳光子国产无源光芯片龙头,主营业务包括光芯片和器件、室内光缆和线缆材料三类业务300620.SZ光库科技铌酸锂调制器国产厂商,主营业务包括光纤激光器件、光通讯器件和铌酸锂调制器光器件300570.SZ太
74、辰光MTP/MPO光纤连接器领先厂商,主营产品包括陶瓷插芯、光纤连接器、耦合器、光纤光栅等光器件以及光传感监测系统300394.SZ天孚通信无源光器件平台型厂商,持续布局有源代工/封装及高速光引擎业务300408.SZ三环集团电子陶瓷一体化龙头,陶瓷插芯国产龙头002281.SZ光迅科技国产光器件领先企业,具备光芯片自制能力300548.SZ博创科技光电子器件领先企业,主营产品包括PLC分路器、PON光模块、波分复用器件等,下游应用市场以电信市场为主光学元件688195.SH腾景科技精密光学元件、光纤器件优质厂商,下游深耕光通信和光纤激光器002222.SZ福晶科技主营产品包括非线性光学晶体、
75、激光晶体、精密光学元件和激光器件等,广泛应用于激光、光通讯等工业领域603297.SH永新光学国产高端显微镜龙头,主营光学元组件和光学仪器产品,布局条码扫描及机器视觉镜头、车载光学、激光雷达等领域688167.SH炬光科技国产激光元器件领域领先企业,下游面向半导体设备、激光雷达、医疗美容等领域688127.SH蓝特光学精密光学元件优质厂商,产品包括光学棱镜、玻璃非球面和玻璃晶圆三大系列2382.HK舜宇光学科技全球光学龙头厂商,产品包括光学零件、光电产品和光学仪器光模块300308.SZ中际旭创国产光模块龙头,应用领域以北美数通市场为主300502.SZ新易盛国产光模块领先厂商000988.S
76、Z华工科技国产无线前传光模块领先厂商,主营业务包括激光设备、激光全息防伪产品、敏感元器件、光电器件系列产品等002281.SZ光迅科技国产光器件领先企业,具备光芯片自制能力603083.SH剑桥科技主营业务包括光接入终端、无线网络设备、光模块、工业物联网软硬件及解决方案002902.SZ铭普光磁光磁通信元器件厂商300548.SZ博创科技光电子器件领先企业,主营产品包括PLC分路器、PON光模块、波分复用器件等,下游应用市场以电信市场为主资料来源:Wind,国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容机电设备趋势一:直流电源供电要求有望提升机电设备趋势一:直流电源供电要求
77、有望提升超算超算/智算数据中心中高压直流备电比例有望进一步提升。智算数据中心中高压直流备电比例有望进一步提升。对比智算/超算数据中心相较于传统的数据中心,考虑到机柜功率密度和算力等级的大幅提升,我们分析,采用高压直流供电的模式占比会进一步提升,对于高压直流电源采购比例有望进一步提升。数据中心电力设备作为核心发动机,主要包括:1)配变电系统(包含1020KV配电柜、变压器、);2)备用电源系统:柴油发电机组;3)UPS电源系统:(交流UPS、直流UPS、输入/输出配电柜、蓄电池组)。传统数据中心建设中,柴油发电机组、电力用户站、UPS设备分别占到总成本的23%、20%、18%。我们认为随着算力密
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