《通信行业2025年年度策略之AI篇:训练转向推理释放更多产业机遇国产AI迎发力加速元年-241228(34页).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通信行业2025年年度策略之AI篇:训练转向推理释放更多产业机遇国产AI迎发力加速元年-241228(34页).pdf(34页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 Table_Info1 通信通信 Table_Date 发布时间:发布时间:2024-12-28 Table_Invest 优于大势优于大势 上次评级:优于大势 Table_PicQuote 历史收益率曲线 Table_Trend 涨跌幅(%)1M 3M 12M 绝对收益 9%26%39%相对收益 7%19%20%Table_Market 行业数据 成分股数量(只)126 总市值(亿)24501 流通市值(亿)11541 市盈率(倍)25.62 市净率(倍)2.88 成分股总营收(亿)24353 成分股总净利润(亿)1937 成分股资
2、产负债率(%)41.17 相关报告 AI 时代光模块需求景气不减,上游光芯片&光器件大有可为-20241206 通信行业深度:UQD 液冷遗珠,液冷零部件出海先行者-20241119 Table_Author 证券分析师:要文强证券分析师:要文强 执业证书编号:S0550523010004 13552769350 yao_ 证券分析师:刘云坤证券分析师:刘云坤 执业证书编号:S0550524050001 15611880589 研究助理:陈建森研究助理:陈建森 执业证书编号:S0550123040013 13391134419 Table_Title 证券研究报告/行业深度报告 训练转向推理释
3、放更多产业机遇,国产训练转向推理释放更多产业机遇,国产 AI 迎发力加速元年迎发力加速元年 通信行业 2025 年年度策略之 AI 篇 报报告摘要:告摘要:Table_Summary 核心底层逻辑:核心底层逻辑:推理兴起带来的产业链各环节推理兴起带来的产业链各环节连接方式连接方式重塑重塑。据 TIRIAS research 预测,未来推理算力占比将达到 95%,训练算力 5%。IDC 预测,未来 5 年国内训练、推理算力年复合增速分别为 50%和 190%,2028 年推理算力规模将超过训练算力。算力向推理侧转移云厂商将更多采用自研 ASIC 芯片,自主采购需求及自组网占比将提升,光模块、AE
4、C、PCIE等诸多连接环节迎来变化,此外中国 AI 产业也开始崛起,属于国产算力的军备竞赛正式开始。互连基座之光:互连基座之光:云厂商自主采购提升也驱动光模块市场在云厂商自主采购提升也驱动光模块市场在 2025 年仍然年仍然保持高速增长保持高速增长。据 LC 数据,2024 年 AI 集群用以太网光模块市场规模将翻倍,2025 年和 2026 年保持强劲增长。2026 年 4100G 光模块市场规模将达到 40 亿美元,8100G 光模块市场规模将超过 70 亿美元。2029年,1.6T、3.2T、LPO 及 CPO 产品合计销售规模将达到 100 亿美元。推理需求增长后,推理网络建设不再受英
5、伟达打包方案掣肘的谷歌、Meta、亚马逊等 CSP 厂商独立采购需求从 2025 年开始将显著增长,B300 同样释放极大采购自主权,同样的钱买更多的算力成为 2025 年主旋律。互连基座之铜:互连基座之铜:推理推理自组网需求增加将带来自组网需求增加将带来 Scale Out 网络网络 AEC 用量增用量增加以及加以及 Scale Up 网络网络 PCIe 应用增加。应用增加。推理追求低延迟和高吞吐,CSP自组网趋势下以 UALink 为代表的 Scale Up 协议(基于 PCIE)和 UEC为代表的 Scale Out 协议(以太网)渗透加速,私有协议(IB、NVLink)转到更开放协议(
6、以太网、PCIE),客户采购自主权提升(交换机、光模块、铜缆),第一层互连场景下通过增加 retimer 芯片扩展传输距离的 AEC凭借可靠性稳定性高、功耗及成本低有望被广泛使用。柜内连接方面,PCIE 将成为 NVLink 及 NVSwitch 的替代品。算力配套百花齐放,国产电源迎来量价齐升发展机遇。算力配套百花齐放,国产电源迎来量价齐升发展机遇。AI 数据中心算力需求日益膨胀,面对能耗攀升与热量管理的要求,液冷凭借出色的热控效能与巨大的节能潜力成为 AI 数据中心未来必选项。液冷渗透率提升将同步带动 UQD 快接头市场增长。预计 2023-2025 年我国 IDC 液冷连接器市场的规模分
7、别为 1.08/2.05/4.37 亿元,未来伴随着液冷系统的渗透率持续提升,UQD 市场规模有望实现快速增长。电源方面,AI 服务器的功率及电源需求较普通服务器高出 6-8 倍,要求高功率密度&高转换率,台湾厂商由于先发优势占据了大部分市场份额,大陆电源厂商凭借成本控制、服务能力优势,有望在未来迅速抢占市场份额。推荐关注:推荐关注:光模块、铜互连、AEC、硅光&CPO、液冷及电源等细分赛道方向上的相关标的。风险提示:风险提示:新产品技术路线进度推迟新产品技术路线进度推迟、行业竞争加剧行业竞争加剧、AI 应用不及预期。应用不及预期。Table_CompanyFinance-30%-20%-10
8、%0%10%20%30%40%50%通信沪深300 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 2/34 通信通信/行业深度行业深度 目录目录 1.光互连:光互连:推理需求增加大厂自主采购话语权提升,推动推理需求增加大厂自主采购话语权提升,推动 25 年可插拔依然年可插拔依然高需求,硅光方案渗透率快速提升高需求,硅光方案渗透率快速提升.4 1.1.光模块:下游需求维持高景气,CX8 网卡升级助力 1.6T 光模块放量.4 1.2.光芯片:EML 供需缺口仍存,1.6T 硅光方案将成为主流.8 1.3.CPO&OI/O:数据中心光互连未来发展方向,产业侧&技术侧不断成熟.11 2.
9、铜互连:英伟达铜互连:英伟达 GB200 铜缆方案引发连接方式变革,推理时代铜缆方案引发连接方式变革,推理时代 AISC 崛起崛起CSP 厂话语权增加带动厂话语权增加带动 AEC 用量增长用量增长.14 2.1.英伟达 GB200 铜互连方案带动数据中心铜连接需求增长.14 2.2.AEC 将成为云厂商自组网首选方案,.16 3.液冷:高功率高集成化机柜带来新增量液冷:高功率高集成化机柜带来新增量.18 3.1.数据中心新核心解决方案.18 3.2.需求叠加政策,液冷服务器市场规模快速增长.21 3.3.UQD:液冷零部件出海先行者.22 4.电源:电源:AI 时代用电需求大幅提升,电源环节有
10、望量价齐升时代用电需求大幅提升,电源环节有望量价齐升.25 4.1.算力需求带动用电需求大幅上升.25 4.2.AI 服务器电源多方面性能改善.29 4.3.台资企业占据服务器电源主导,国内企业加速追赶.29 5.核心逻辑及推荐方向核心逻辑及推荐方向.31 6.风险提示风险提示.32 图表目录图表目录 图图 1:2024 年北美互联网厂商资本支出增长显著年北美互联网厂商资本支出增长显著.4 图图 2:以太网光模块季度销售额(百万美元):以太网光模块季度销售额(百万美元).5 图图 3:2022-2026 年光模块市场细分增速预测年光模块市场细分增速预测.5 图图 4:AI 用以太网光模块市场用
11、以太网光模块市场 2024 年翻倍,年翻倍,25-26 年持续强劲增长年持续强劲增长.6 图图 5:AI 用以太网光模块市场用以太网光模块市场 2024 年翻倍,年翻倍,25-26 年持续强劲增长年持续强劲增长.6 图图 6:数据中心交换芯片吞吐量不断提升,带动光模块速率不断迭代:数据中心交换芯片吞吐量不断提升,带动光模块速率不断迭代.7 图图 7:英伟达:英伟达 ConnectX-8 网卡网卡.7 图图 8:英伟达:英伟达 Quantum-X800 Q3400-RA 4U 交换机交换机.7 图图 9:光芯片种类示意图:光芯片种类示意图.8 图图 10:全球光芯片市场规模预测(亿元):全球光芯
12、片市场规模预测(亿元).8 图图 11:硅光方案示例:集成接收、调制、光耦合等功能单元:硅光方案示例:集成接收、调制、光耦合等功能单元.9 图图 12:硅光方案在光芯片中渗透率将显著提升:硅光方案在光芯片中渗透率将显著提升.9 sZsZnWnWzWzWoPaQbP7NpNqQoMqMeRnMoMlOoNqR8OrRuNuOnRmMuOmMsP 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 3/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 13:2029 年硅光芯片市场将达到年硅光芯片市场将达到 30 亿美元亿美元.10 图图 14:CPO 比可插拔式光模块节省比可插拔式光模块节省 25%
13、-30%功耗功耗.11 图图 15:云数据中心光模块功耗将呈指数级增长:云数据中心光模块功耗将呈指数级增长.11 图图 16:CPO 相比可插拔式光模块可节省相比可插拔式光模块可节省 25%-30%功耗功耗.11 图图 17:Ayar Labs 光光 I/O 方案结构示意方案结构示意.12 图图 18:Ayar Labs 光光 I/O 方案示意图方案示意图.12 图图 19:博通三代:博通三代 CPO 方案图方案图.12 图图 20:台积电:台积电 CPO 路线图路线图.12 图图 21:2033 年年 CPO&OI/O 市场空间将达到市场空间将达到 26 亿美元亿美元.13 图图 22:GB
14、200 NVL72 架构架构.14 图图 23:英伟达英伟达 GB200 NVL72 示意图示意图.15 图图 24:英伟达:英伟达 GB200 NVL36 方案方案.15 图图 25:英伟达英伟达 GB200 NVL72NVswitch 到到 Blackwell 芯片互连架构芯片互连架构.15 图图 26:英伟达:英伟达 GB200 NVSwitch Tray 采用采用 overpass 跳线跳线.15 图图 27:DAC、ACC、AEC 与与 AOC 比较:比较:AOC 成本最高传输距离最长,成本最高传输距离最长,AEC 可实现可实现 5m 场景稳定传输场景稳定传输 16 图图 28:AI
15、 应用爆发,应用爆发,AI 算力资源向推理端倾斜算力资源向推理端倾斜.16 图图 29:在在 Scale UP 网络下带宽、延迟要求更高网络下带宽、延迟要求更高.17 图图 30:2029 年全球高速线缆市场规模达年全球高速线缆市场规模达 67 亿美金亿美金.17 图图 31:2019 年至年至 2023 年我国在用数据中心机架规模年我国在用数据中心机架规模.18 图图 32:数据中心能耗结构数据中心能耗结构.19 图图 33:液冷:液冷&风冷风冷 PUE 对比对比.19 图图 34:传统风冷技术与液冷技术原理对比传统风冷技术与液冷技术原理对比.20 图图 35:液冷液冷&风冷风冷 CPU 空
16、闲和空闲和 184W 压力测试对比压力测试对比.20 图图 36:液冷液冷&风冷风冷 VRM 空闲和空闲和 184W 压力测试对比压力测试对比.20 图图 37:2022-2027 年中国液冷服务器市场规模年中国液冷服务器市场规模.21 图图 38:2023 年数据中心实际年数据中心实际 PUE 对比政策要求对比政策要求 PUE.21 图图 39:UQD 主要优势及作用主要优势及作用.22 图图 40:2019-2025 年中国服务器出货量预测趋势图年中国服务器出货量预测趋势图.23 图图 41:UQD 2023-2025 年市场规模测算年市场规模测算.24 图图 42:服务器能耗结构服务器能
17、耗结构.25 图图 43:NVIDIA 不同芯片功率对比不同芯片功率对比.26 图图 44:DGX A100 服务器服务器.27 图图 45:DGX H100/H200 服务器服务器.27 图图 46:GB200 NVL72.27 图图 47:AI 数据中心新增数据中心新增 AI 服务器所带来的新增能耗服务器所带来的新增能耗.28 图图 48:高盛有关数据中心的能源需求预测高盛有关数据中心的能源需求预测.28 图图 49:AI 服务器电源功率密度发展趋趋势服务器电源功率密度发展趋趋势.29 图图 50:全球电源市场格局全球电源市场格局.30 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及
18、说明 4/34 通信通信/行业深度行业深度 1.光光互连互连:推理需求增加大厂自主采购话语权提升,推动推理需求增加大厂自主采购话语权提升,推动 25年可插拔依然高需求,硅光年可插拔依然高需求,硅光方案方案渗透率快速提升渗透率快速提升 1.1.光模块:下游需求维持高景气,CX8 网卡升级助力 1.6T 光模块放量 2024 年北美云厂商资本开支维持年北美云厂商资本开支维持快速快速增长增长且且 AI 投资意愿高,投资意愿高,光模块光模块下游需求持续下游需求持续高景气。高景气。2024 年,Alphabet、亚马逊、苹果、Meta 和微软的支出明显高于 2023 年,在 2024 年第三季度五家公司
19、合计支出总额同比增长 59%,且大部分投资都将用于人工智能基础设施:服务器、数据中心和网络设备,也包括也包括其中用到的其中用到的光连接光连接(光(光模块、光芯片等)模块、光芯片等)。从从海外大厂支出来看海外大厂支出来看,微软 25 财年的资本开支指引高于 24 年;谷歌预计后续每个季度资本开支都高于 120 亿美元;亚马逊预计 24 年全年开支 750亿美元,25 年将更高,主要用于支持 AWS 和生成式 AI;Meta 将 24 年全年资本开支从 350-400 亿美元区间上调至 370-400 亿美元区间,25 年将显著增长以支持 AI 建设;苹果称将持续对 AI 项目进行资本投资。图图
20、1:2024 年北美互联网厂商资本支出增长显著年北美互联网厂商资本支出增长显著 数据来源:C114、LightCounting、东北证券 大厂资本开支不断增加促使大厂资本开支不断增加促使光模块公司出货量持续高增,市场规模保持高速增长。光模块公司出货量持续高增,市场规模保持高速增长。受海内外云厂商等对于 AI 方面投入持续增加,2024 年中际旭创、新易盛等头部光模块公司营收利润保持翻倍以上同比增长,市场规模持续攀升。据 LightCounting 数据,2024 年二季度全球领先光模块供应商总销售额超 30 亿美元,较上年同期增长超 10 亿美元,其中以太网光模块因对 400G 和 800G
21、的强劲需求而同比增长 100%。根据公司定期报告披露数据,截至 2024 年第三季度,我国光模块头部厂商中际旭创/新易盛/天孚通信(光引擎)分别实现营业收入 173.13 亿元/51.30 亿元/23.95 亿元,同比增速分别达到 146.26%/145.82%/98.55%,基本均实现翻倍及以上增长,头部公司显著受益 AI 需求提升。LightCounting 预计 2024 年全球以太网光模块市场规模将增长 60%,25 年将维持这一高增速。此外,2024 年无线前传和 AOC 市场增速将显著加快。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 5/34 通信通信/行业深度行业深
22、度 图图 2:以太网光模块季度销售额(百万美元):以太网光模块季度销售额(百万美元)数据来源:LightCounting、东北证券 图图 3:2022-2026 年光模块市场细分增速预测年光模块市场细分增速预测 数据来源:LightCounting、东北证券 光模块需求量持续增加的背后逻辑:推理兴起后大厂自主采购比例提升。光模块需求量持续增加的背后逻辑:推理兴起后大厂自主采购比例提升。据 Light Counting 数据,AI 集群用以太网光模块市场规模 2024 年将翻倍,并将在 2025 年和2026 年保持强劲增长。因 4100G 和 8100G 光模块需求太过旺盛,LightCoun
23、ting预计 4100G 光模块市场规模在 2026 年将达到 40 亿美元,8100G 光模块市场规模在 2026 年将超过 70 亿美元。到 2029 年,1.6T、3.2T、LPO 及 CPO 产品合计销售规模将达到 100 亿美元。推理需求增长后,推理网络建设不再受英伟达打包方案推理需求增长后,推理网络建设不再受英伟达打包方案掣肘的掣肘的谷歌、谷歌、Meta、亚马逊等、亚马逊等 CSP 厂商独立采购需求从厂商独立采购需求从 2025 年开始年开始将将显著增长,显著增长,成为以太网光模块市场主要驱动力。成为以太网光模块市场主要驱动力。英伟达作为 IB 网络主要倡导方,在 23 年起也开始
24、推出以太网网络连接方案,以太网作为更加开放、通用的协议标准,未来在 AI集群尤其是 CSP 厂基于自研 ASIC 芯片建设的数据中心中应用将不断增加。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 6/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 4:AI 用以太网光模块市场用以太网光模块市场 2024 年翻倍,年翻倍,25-26 年持续强劲增长年持续强劲增长 数据来源:LightCounting、东北证券 2025 年年光模块速率进一步迭代升级,光模块速率进一步迭代升级,1.6T 方案有望方案有望出货上量出货上量。2024 年 3 月 18 日英伟达 GTC 开发者大会上发布了全新 Bl
25、ackwell 平台系列产品,其中包括 Quantum X800 交换机、CX8 网卡和 Spectrum X800 交换机等方案。全新的 IB 交换机 Quantum-X800 是英伟达第一款采用 200G Serdes 的交换机产品,通过 72 个 OSFP 端口提供144 个 800G 端口,端口能力可达 115.2T。2025 年随着英伟达 200G Serdes 技术的完善推广和 CX8 网卡组网方案的推出,对配套的 AI 数据中心光模块速率需求升级到1.6T,2025 年将成为 1.6T 光模块上量的元年。1.6T 光模块产时代,具有技术优势、规模效应和成本控制能力的头部光模块企业
26、如中际旭创等将脱颖而出,有望在初期凭借领先的研发量产优势占据更大的市场份额,享受产品迭代初期的红利。图图 5:AI 用以太网光模块市场用以太网光模块市场 2024 年翻倍,年翻倍,25-26 年持续强劲增长年持续强劲增长 数据来源:Innolight、东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 7/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 6:数据中心交换芯片吞吐量不断提升,带动光模块速率不断迭代数据中心交换芯片吞吐量不断提升,带动光模块速率不断迭代 数据来源:IMT-2020、东北证券 图图 7:英伟达:英伟达 ConnectX-8 网卡网卡 图图 8:英伟达:英伟达
27、Quantum-X800 Q3400-RA 4U 交换机交换机 数据来源:Nvidia、东北证券 数据来源:Nvidia、东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 8/34 通信通信/行业深度行业深度 1.2.光芯片:EML 供需缺口仍存,1.6T 硅光方案将成为主流 2024 年全球光芯片市场规模有望增长超年全球光芯片市场规模有望增长超 50%。据和弦产业研究中心报告,2023 年全球光芯片市场规模约为 154 亿元人民币,较 2022 年下降 15%,主要源于接入网市场对光芯片需求和价格同步下降。在 AI 带动高速率光芯片持续需求下,预计 2024年全球光芯片市场
28、将迎来强劲复苏,市场规模增速有望超 50%。2023 年中国光芯片市场规模约 45 亿元人民币,较 2022 年下降约 21%。随着工业 PON 技术的普及和国内 AI 带动数通市场对于 100G/400G 光模块需求量增长,中国光芯片市场预计将迎来复苏。图图 9:光芯片种类示意图:光芯片种类示意图 数据来源:公司公告、东北证券 图图 10:全球光芯片市场规模预测(亿元):全球光芯片市场规模预测(亿元)数据来源:C&C、东北证券 光芯片供需仍存缺口,光芯片供需仍存缺口,新兴新兴光芯片厂商迎来光芯片厂商迎来发展发展机遇。机遇。2025 年亚马逊、微软、Meta等大厂 800G 光模块采购纷纷上量
29、,整体对 800G 光模块需求量将持续高增,同时英伟达和谷歌 1.6T 光模块方案将开始部署,对于 100G EML 芯片需求仍较为迫切。从供给来看,Lumentum 等传统大厂扩产速度较慢且扩产仍需一定时间进行设备采购及良率提升,预计 2025 年上半年光芯片环节仍存在供需紧张问题,源杰科技、索尔思光电、AOI 等新兴光芯片厂商有望把握住短期 100G EML 光芯片的供需缺口实现客户导入。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 9/34 通信通信/行业深度行业深度 硅光子产业链不断成熟,高速率场景下优势凸显硅光子产业链不断成熟,高速率场景下优势凸显,渗透率有望快速提升,渗
30、透率有望快速提升。传统可插拔光模块将电芯片、光芯片、透镜、对准组件和光纤端面等多种光学器件封装集成在一起。硅光模块采用先进的硅光子技术,使用 CMOS 工艺来开发和集成光器件,通过蚀刻和外延生长等微加工技术,精确制备出调制器、接收器等关键光电子器件。集成度更高,能耗更低,且光器件进一步集成、CW 光源可一拖二或一拖四光路光源可一拖二或一拖四光路,极大的节省了光芯片的成本,性价比高且在价值量高的高速光芯片场景下优势更加凸显。据 LightCounting 预测,基于硅光的光模块市场份额将从 2022 年的 24%增加到 2028 年的 44%。图图 11:硅光方案:硅光方案示例:集成接收、调制、
31、光耦合等功能单元示例:集成接收、调制、光耦合等功能单元 数据来源:Intel、东北证券 图图 12:硅光:硅光方案在光芯片中方案在光芯片中渗透率将显著提升渗透率将显著提升 数据来源:LightCounting、东北证券 2029 年硅光芯片市场规模将超年硅光芯片市场规模将超 30 亿美元,年复合增长率约亿美元,年复合增长率约 25%。LightCounting 预计,基于 GaAs 和 InP 的光模块的市场份额将逐步下降,硅光子(SiP)和铌酸锂薄膜(TFLN)光子集成电路的份额将有所上升,LPO 和 CPO 的采用也将促进 SiP 甚至 TFLN 器件的市场份额增长。硅光芯片的销售额将从
32、2023 年的 8亿美元增至2029 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 10/34 通信通信/行业深度行业深度 年的略高于 30 亿美元。采用 TFLN 调制器的 PIC 销售额将从现在的几乎零增长到2029 年的 7.5 亿美元。1.6T 可插拔光模块时代,硅光将成为主流。可插拔光模块时代,硅光将成为主流。图图 13:2029 年硅光芯片市场将达到年硅光芯片市场将达到 30 亿美元亿美元 数据来源:LightCounting、东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 11/34 通信通信/行业深度行业深度 1.3.CPO&OI/O:数据中心光
33、互连未来发展方向,产业侧&技术侧不断成熟 远期看,可插拔式光模块受限于能耗远期看,可插拔式光模块受限于能耗指数级增长,指数级增长,能够能够降低功耗降低功耗的的 CPO 将成为未将成为未来数据中心光通信领域重要发展方向来数据中心光通信领域重要发展方向。根据 Science 杂志文章Recalibrating global data center energy-use estimates 数据,全球数据中心能耗2010-2018年仅增长了8%,外推到 2022-2023 年仅增长 2%-3%,主要原因在于云厂商将算力从企业级数据中心向超大型数据中心转移提高效率、以及服务器级内存效率稳步提升。从能耗
34、分布来看,数据中心能源消耗主要来自于服务器和基础设施。随着数据中心 PUE 值降低及效能比提升,服务器电力消耗逐渐成为主要部分。存储消耗占比也有较大提升但占比较低,基础设施消耗占比逐渐下降。网络消耗占比一直处于较低水平,2012/2018/2022 年数据中心网络侧用电占比分别仅有 1%/2%/3%。随着 800G 等高速光模块渗透率提升,功耗将呈指数级增长,预计到 2028 年光学部分能耗在数据中心占比将超过 8%,传统可插拔式光模块进一步提速将受到功耗急剧增长限制,而 CPO相比可插拔光模块相比可插拔光模块能够能够实现实现 25%-30%的功耗节省的功耗节省。图图 14:CPO 比可插拔式
35、光模块节省比可插拔式光模块节省 25%-30%功耗功耗 图图 15:云数据中心光模块功耗云数据中心光模块功耗将将呈指数级增长呈指数级增长 数据来源:Science、东北证券 数据来源:LightCounting、东北证券 图图 16:CPO 相比可插拔式光模块可节省相比可插拔式光模块可节省 25%-30%功耗功耗 数据来源:LightCounting、东北证券 OIO 光学互连有望成为芯片间互连终极方案。光学互连有望成为芯片间互连终极方案。相比传统方案,OIO 具备高速的数据 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 12/34 通信通信/行业深度行业深度 传输速率,能够显著提
36、升芯片间的数据交互效率,满足如人工智能、大数据处理等对数据传输速度极为严苛的应用场景需求。此外,OIO 采用光传输,不受电磁干扰影响,有望成为芯片间互连的终极方案。Ayar Labs 的封装内 Optical I/O 解决方案消除了传统铜基系统中的瓶颈,实现了比传统互连(可插拔光模块+电气 Serdes)高 5 至 10 倍的带宽,延迟降低 10 倍,能源效率提高 4 至 8 倍,凭借极强的传输速率优势,OI/O 有望成为算力芯片需求不断迭代下芯片间互连的终极方案。图图 17:Ayar Labs 光光 I/O 方案结构示意方案结构示意 图图 18:Ayar Labs 光光 I/O 方案方案示意
37、图示意图 数据来源:Ayer Labs、东北证券 数据来源:Ayer Labs、东北证券 向向 CPO 及及 OIO 技术路线迈进过程中,先进封装将扮演重要角色。技术路线迈进过程中,先进封装将扮演重要角色。当前 CPO 以及OIO 仍处于产业早期发展萌芽期,但各家大厂如博通、台积电均已陆续推出 CPO 方案,CPO 技术难点在于封装封装和低损耗光线互联低损耗光线互联,封装企业如台积电已经走到台前,预计在光模块向预计在光模块向 CPO 演进的过程中先进封装将扮演重要角色演进的过程中先进封装将扮演重要角色,且因光互连的基础,且因光互连的基础是硅光,在硅光领域领先的厂商有望在是硅光,在硅光领域领先的
38、厂商有望在 CPO 时代取得一定优势。时代取得一定优势。图图 19:博通三代:博通三代 CPO 方案图方案图 数据来源:OCP、Broadcom、东北证券 图图 20:台积电:台积电 CPO 路线图路线图 数据来源:TSMC、东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 13/34 通信通信/行业深度行业深度 2033 年年 CPO 及及 OIO 市场规模将达到市场规模将达到 26 亿美元。亿美元。当前 CPO 及 OIO 市场仍处于早期探索发展阶段,市场空间有限,随着技术方案不断成熟,市场空间将快速增长。根据 Yole 预测,2022 年全球数据中心光学互连领域市场空间
39、约 3800 万美元,预计2028 年将达到 1.37 亿美元,2033 年将达到 26 亿美元。图图 21:2033 年年 CPO&OI/O 市场空间将达到市场空间将达到 26 亿美元亿美元 数据来源:Yole、东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 14/34 通信通信/行业深度行业深度 2.铜互连:铜互连:英伟达英伟达 GB200 铜铜缆缆方案引发方案引发连接方式连接方式变革变革,推理推理时代时代 AISC 崛起崛起 CSP 厂话语权增加带动厂话语权增加带动 AEC 用量增长用量增长 2.1.英伟达 GB200 铜互连方案带动数据中心铜连接需求增长 GB200
40、 采用铜背板互联方式,采用铜背板互联方式,AI 服务器柜内场景高速铜互联有望成为趋势。服务器柜内场景高速铜互联有望成为趋势。英伟达在 2024GTC 大会上发布 GB200 超级芯片以及 NVL72 机柜方案。其中 NVL72 机柜方案通过 Blackwell 和 Switch 芯片的铜连接使整个机柜变成一个超级 GPU。每个NVL72 机柜主体包含 18 个 compute tray 和 9 个 NVLINK Switch tray,每个 compute tray 中有 2 颗 GB200 超级芯片2 颗 B200 GPU+1 颗 Grace CPU。GB200 内部之间通过 NVLINK
41、C2C 连接。每台 NVLINK Switch 则由两颗 NVLink Switch4 芯片组成,每颗 B200 芯片通过 NVLink 共 1800GB/s 双向带宽连接到 18 颗 NVLink Switch上。B200 芯片与芯片与 NVLink Switch 的互联为的互联为高速铜缆互联主要应用场景。高速铜缆互联主要应用场景。图图 22:GB200 NVL72 架构架构 数据来源:Semianalysis、东北证券 NVL72 中中 NVSwitch 到到 Blackwell 及及 Overpass 跳线部分跳线部分采用采用铜缆方案创造铜连接铜缆方案创造铜连接增量。增量。NVL72 中
42、采用 NVSwitch 将机柜内的 72 颗 B200 高速连接起来形成一个整体。据 Semianalysis 分析,每个 BlackwellGPU 都连接到一个安费诺 Paladin HD 224G连接器,每个连接器有 72 个差分对(对应每颗 B200 900GB/s*8*2 的 NVLINK 收发带宽),连接到背板 Paladin 连接器后接下来使用了 Skew Clear EXD Gen2 电缆背板连接到 Switch tray 的 Paladin HD 背板连接器(每个连接器有 144 个差分对),再通过OverPass 跳线连接到 NVSwitch 芯片。请务必阅读正文后的声明及说
43、明请务必阅读正文后的声明及说明 15/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 23:英伟达英伟达 GB200 NVL72 示意图示意图 图图 24:英伟达英伟达 GB200 NVL36 方案方案 数据来源:Semianalysis、东北证券 数据来源:Semianalysis、东北证券 图图 25:英伟达英伟达 GB200 NVL72NVswitch 到到 Blackwell芯片互连架构芯片互连架构 图图 26:英伟达英伟达 GB200 NVSwitch Tray 采用采用 overpass跳线跳线 数据来源:Semianalysis、东北证券 数据来源:Semianalysis、东北证券 铜
44、互连具备成本、功耗优势,铜互连具备成本、功耗优势,NV 引领带动产业发展。引领带动产业发展。无源铜缆 DAC 相比 AOC 天然具备更加稳定、失效率低的优势。根据 ODCC 白皮书数据,单根 25G DAC 的价格仅为 25G AOC 的 1/3 至 1/4。高速铜缆,无论是 DAC 还是 AEC 相比 AOC 天然的稳定性优势和成本优势对数据中心内整体网络的稳定性和成本的影响非常显著。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 16/34 通信通信/行业深度行业深度 2.2.AEC 将成为云厂商自组网首选方案,AEC 有源电缆为高速互连时代下有源电缆为高速互连时代下 DAC 直
45、连铜缆的升级迭代。直连铜缆的升级迭代。早期高速铜缆一般指 DAC(Direct Attach Cable)即直连线缆或直连铜缆,是无源线缆。但是随着所需支持的传输速率的提升,铜缆的损耗过大而无法满足互连长度需求的时候,出现了 ACC(Active Copper Cable)即有源铜缆,其原理是在线缆 Rx 端加入一定能力的线性 Redriver 来提供信号的均衡和整形中继,延长端到端的传输距离。在 56G-PAM4链路需求到来之时,由于 PAM4 调制模式下较低的 SNR,当前 DAC 和 ACC 能支持的传输距离更有限,AEC(Active Electrical Cable)应运而生,其原理
46、是在线缆两端加入 CDR(时钟数据恢复)对电信号进行重新定时(Retimer)和重新驱动,补偿铜缆损耗能力比 ACC 更强,且可有效阻隔抖动(Jitter)的传递,支持的端到端连接距离比 AC 更长。整体来看,整体来看,AEC 可传输距离在铜缆中可传输距离在铜缆中支持传输距离支持传输距离最长。最长。图图 27:DAC、ACC、AEC 与与 AOC 比较:比较:AOC 成本最高传输距离最长,成本最高传输距离最长,AEC 可实现可实现 5m 场景稳定传输场景稳定传输 数据来源:东北证券 AI 应用爆发,未来算力开始强调推理端应用爆发,未来算力开始强调推理端。2024 年海内外 AI 应用端层出不穷
47、,国内走在前列的字节豆包大模型,5 月发布以来日均 tokens 从 1200 亿激增至 12 月 18 日的 4 万亿,AI 应用端正快速成长。算力侧,根据 IDC 预测,未来 5 年国内训练、推理算力年复合增速分别为超 50%和 190%,2028 年推理算力规模将超过训练算力。图图 28:AI 应用爆发,应用爆发,AI 算力资源向推理端倾斜算力资源向推理端倾斜 数据来源:字节、火山引擎、IDC、东北证券 特征800G直接连接电缆(DAC)800G有源铜缆(ACC)800G有源电缆(AEC)800G有源光缆(AOC)电缆材料铜铜铜光纤信号传输电电电光纤信号加工无equalizer均衡器re
48、timer带retimer的EO/OE转换电力需求0.2W/端口3W/端口10W/端口16W/端口最大距离可达2-3m5m5m最大100m带宽支持2x400 Gbps2x400 Gbps2x400 Gbps2x400 Gbps延迟(仅限于收发器)1ns10ns90ns100ns成本(估算)$柔韧性(弯曲半径)和重量(最大长度)25mm 700g25mm 1050g25mm 1030g20mm 800gEMI电磁干扰高敏感性EMI比DAC低低EMI对EMI免疫散热量(W)0.231016应用机架内,交换机到NIC机架内,交换机到NIC机架内,交换机到NIC或相邻机架交换机之间机架内或同一排机架内
49、800G DAC、ACC、AEC和AOC比较 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 17/34 通信通信/行业深度行业深度 推理兴起推理兴起+大厂自研大厂自研 ASIC 芯片背景下,芯片背景下,CSP 厂商自主采购话语权增大,厂商自主采购话语权增大,AEC 为最为最优选择,且优选择,且 PCIE 有望崛起。有望崛起。推理端算力要求降低,自研 AISC 芯片便能够胜任,对于已经组建的万卡、十万卡集群来说,链路稳定性成为重中之重,铜缆方案 AEC天然具备可靠性优势且成本、功耗更低,为 CSP 厂商最优的互连方案。此外,CSP厂商采购话语权提升后可自主选择交换机、光模块、互连方式
50、等,柜内 PCIE 协议有望去替代英伟达的私有协议 NVLink,PCIE Swtich 有望替代 NV Swtich。此外,Scale Up 网络带宽更高,也意味着柜内高速互连技术需求进一步提升 图图 29:在在 Scale UP 网络下带宽、延迟要求更高网络下带宽、延迟要求更高 数据来源:东北证券 未来五年高速线缆市场有望翻三倍,未来五年高速线缆市场有望翻三倍,其中其中 AEC 凭借传输距离优势占比将更高。凭借传输距离优势占比将更高。随着大厂自研 ASIC 组网趋势,AI 数据中心对 AEC 需求带动 AEC 市场空间快速增长。而 DAC 由于无源不耗电,仍将是大多数据中心尤其非 AI 数
51、据中心选择的方案之一。根据Lightcounting 预测数据,到 2029 年全球高速线缆(DAC+ACC+AEC+AOC)市场规模将达到 67 亿美元。图图 30:2029 年全球高速线缆市场规模达年全球高速线缆市场规模达 67 亿美金亿美金 数据来源:Lightcounting、东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 18/34 通信通信/行业深度行业深度 3.液冷:液冷:高功率高集成化机柜带来新增量高功率高集成化机柜带来新增量 3.1.数据中心新核心解决方案 伴随算力需求伴随算力需求的不断提升,液冷已然成为数据中心的关键解决方案。的不断提升,液冷已然成为数据
52、中心的关键解决方案。在数字经济加速发展背景下,数据中心已然成为全球信息交互的核心基石。2019-2023 年,我国数据中心在用机架数量由 315 万架增长至 810 万架,CAGR 为 26.63%,截止 2024 年6 月底,我国在用数据中心机架数达到 830 万标准机架,算力总规模达到 246 亿flops,其中智能算力规模超过 76 亿 flops。面对日益膨胀的算力需求和存储需求,数据中心面临着能耗攀升与热量管理的严峻考验,因此,我们认为液体系统凭借其出色的热控效能与巨大的节能潜力,已然成为确保数据中心可持续发展的重要法宝。图图 31:2019 年至年至 2023 年我国在用数据中心机
53、架规模年我国在用数据中心机架规模 数据来源:工业和信息化部、东北证券 液冷液冷系统系统在散热效率、能耗降低、设备寿命延长以及环境适应性等方面具备显著优在散热效率、能耗降低、设备寿命延长以及环境适应性等方面具备显著优势势,因此取代风冷趋势已然定局。,因此取代风冷趋势已然定局。降低设备能耗,助力节能减碳:降低设备能耗,助力节能减碳:高效散热:高效散热:相比于风冷,液冷散热效率更高,有助于大幅提升数据中心的散热效率,从而实现降低能耗。液冷技术是利用液体作为冷却介质,其载热能力、导热能力以及强化对流换热系数均远超空气,约为 20 倍左右。降低能耗:降低能耗:液冷系统凭借着高效散热能力,数据中心可以采用
54、更高的服务器功率密度,同时保持较低的运行温度。这有助于降低数据中心的能源消耗,从而提高能源使用效率。据专业机构测算,液冷数据中心的电源使用效率(PUE)可降至 1.1 至 1.2 左右,显著低于风冷数据中心的 PUE 值。3154015206508100%5%10%15%20%25%30%35%010020030040050060070080090020192020202120222023机架规模(万台)YOY(%)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 19/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 32:数据中心能耗结构数据中心能耗结构 图图 33:液冷液冷&风冷风冷 PU
55、E 对比对比 数据来源:观研天下、东北证券 数据来源:东北证券 延长设备寿命,降低运维压力:延长设备寿命,降低运维压力:延长设备寿命:延长设备寿命:液冷技术能够显著地降低 CPU 的核心温度,进而有效延长服务器的运行寿命。依据芯片 10法则,及每当温度升高 10,电子元器件的寿命就会大约缩减一半。而采用液冷技术,可以使 CPU 的核心温度下降超过 10。除此之外,温度对电子产品的影响不仅限于寿命缩短,还会导致其他问题。例如,高温会导致材料间热应力不同造成的开裂、膨胀收缩变形、电参数变化以及温度变化产生的冷凝等问题。降低运维压力:降低运维压力:在液冷环境中,风扇的使用可以大幅减少甚至完全省去,这
56、不仅降低了噪音污染和灰尘积累,液冷系统能够更快速、有效地将芯片产生的大量热量传导到冷却系统,降低芯片温度,从而著减少了因过热而导致的故障率。举例来说,采用浸没式液冷技术的硬盘,其故障率相较于传统风冷技术要低大约 50%。环境适应性好,机架装机率高:环境适应性好,机架装机率高:环境要求低:环境要求低:液冷机柜对环境要求低,在较大温差区域部署仍可获得较稳定的 PUE。密度高:密度高:相比传统风冷机柜,液冷机柜的装机密度更高,是传统风冷机柜的约 34 倍,相同算力下节省机房面积约 75%。目前,大部分数据中心温控仍以风冷为主,但伴随着 AI 大规模发展,算力需求将大幅提升,未来数据中心将持续升级,芯
57、片和服务器功率将随之提升,风冷所提供的散热能力或将无法满足数据中心需求。因此,液冷将成为未来数据中心的核心系统。散热能耗43%IT设备能耗45%供配电能耗10%1.21.500.20.40.60.811.21.41.6液冷系统风冷系统 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 20/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 34:传统风冷技术与液冷技术原理对比传统风冷技术与液冷技术原理对比 数据来源:东北证券 图图 35:液冷液冷&风冷风冷 CPU 空闲和空闲和 184W 压力测试压力测试对对比比 图图 36:液冷液冷&风冷风冷 VRM 空闲和空闲和 184W 压力测试压力测试对
58、对比比 数据来源:WHITE PAPER:OPEN EDGESERVERS MEET、东北证券 数据来源:WHITE PAPER:OPEN EDGESERVERS MEET、东北证券 03039404239808786790102030405060708090100空闲+25+39+40+42液冷()风冷()426165666743707778740102030405060708090空闲+25+39+40+42液冷()风冷()请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 21/34 通信通信/行业深度行业深度 3.2.需求叠加政策,液冷服务器市场规模快速增长 随着数据中心对散热需
59、求的不断提升,随着数据中心对散热需求的不断提升,叠加叠加国家“双碳”政策的推动,液冷服务器国家“双碳”政策的推动,液冷服务器市场规模快速增长。市场规模快速增长。根据国际数据公司(IDC)的预测,我国液冷服务器市场规模将由 2022 年 10.1 亿美元增长至 2028 年 102 亿美元,CAGR 为 47.0%。图图 37:2022-2027 年中国液冷服务器市场规模年中国液冷服务器市场规模 数据来源:IDC、东北证券 双碳政策背景下,数据中心能耗要求愈发严格,从而促进液冷系统需求增长。双碳政策背景下,数据中心能耗要求愈发严格,从而促进液冷系统需求增长。自“双碳”目标被提出以来,国家和地方层
60、面纷纷出台相关政策,对数据中心的能效比 PUE,提出了更高的要求。根据工信部发布的 新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年),到 2023 年底,新建的大型及以上数据中心的 PUE 需降至 1.3 以下,其中东数西算枢纽节点及寒冷地区则力争降至 1.25 以下。对于北京、上海、广州、深圳等一线城市,对 PUE 的限制更为严格,北京和上海的 PUE 要求分别为 1.2/1.25。然而,2023 年数据中心的实际运行平均 PUE 为 1.48,与政策要求之间仍存在较大差距,这就需要采用更高效、节能的技术与设备来降低数据中心的能耗。在此背景下,液冷技术以其低 PUE(冷板式液冷技术 PU
61、E 低至 1.2 以下、浸没式液冷技术 PUE低至 1.1 以下,节能 20%-30%以上)等优势,将逐渐取代风冷模式。图图 38:2023 年数据中心实际年数据中心实际 PUE 对比政策要求对比政策要求 PUE 数据来源:IDC、东北证券 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%020406080100120202220232024E2025E2026E2027E2028E市场规摸(亿美元)YOY(%)1.31.481.21.251.31.351.41.451.5政策要求实际平均 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 22/34 通信通信/行业深度行业深
62、度 3.3.UQD:液冷零部件出海先行者 UQD 凭借其高效、安全、可靠等特性,已成为数据中心液冷系统核心零部件。凭借其高效、安全、可靠等特性,已成为数据中心液冷系统核心零部件。UQD系列快速接头是在开放计算项目 Open Compute Project(OCP)推动下,为实现数据中心液冷系统接头的无漏快速切换,而开发的一种全球性开放标准。其设计理念在于提供一种能够快速且无泄漏地进行连接的耦合器解决方案,专门服务于数据中心、超级计算机、互联网交换机等需要液冷技术处理的场景。其特点主要包括:1)双自动密封,无漏设计,安全可靠;2)推入式连接,单手操作,方便快捷;3)紧凑型设计,适合高密安装,节省
63、空间;4)OCP 标准规格,尺寸精确,完美互换。UQD 具备无泄漏、高流量、低流阻、热插拔等特点是数据中心高效运行和维护的关具备无泄漏、高流量、低流阻、热插拔等特点是数据中心高效运行和维护的关键。键。1)安全、无泄漏:安全、无泄漏:优质的快换接头具有良好的密封性能,能有效防止液体或气体在连接部位泄漏。这对于液冷系统的正常运行至关重要,因为电子元件离冷却液循环系统很近,容易因泄漏导致设备损坏或故障。2)高流量、低流阻:高流量、低流阻:确保冷却液在系统中顺畅流动,实现高效的热交换,有助于维持服务器等设备在高功率运行时的正常温度,保证设备的性能和稳定性。3)支持热插拔:支持热插拔:可以在不停止系统运
64、行的情况下进行连接或断开操作,这对于需要不间断运行的数据中心来说非常重要。图图 39:UQD 主要优势及作用主要优势及作用 安全无泄漏连接 UQD 接头能够提供安全、可靠的连接,有效防止液体泄漏,这对于液冷系统的正常运行至关重要,避免了因泄漏导致的设备损坏或故障 高流量、低流阻 UQD 接头可以确保冷却液在系统中顺畅流动,实现高效的热交换,有助于维持服务器等设备在高功率运行时的正常温度,保证设备的性能和稳定性 热插拔功能 UQD接头允许在不停止系统运行的情况下进行连接或断开操作,这对于需要24/7不间断运行的数据中心来说非常重要,减少了设备维护和升级时的停机时间,提高了系统的可用性 直观的视觉
65、标记 UQD 接头具有蓝色和红色的回路可视标记,让操作者能够轻松识别进水和出水回路,提高了操作的便捷性 简便的自动连接方式 UQD 接头便于产品能集成于高密度系统,实现简单连接,非常适合数据中心和超级计算机的机架系统或服务器插槽 遵循开放标准 随着越来越多的连接器遵循 OCP(Open Compute Project,开放计算项目)的开放标准,UQD 确保了不同供应商之间的互操作性和兼容性,同时促进了行业内的创新和标准化 数据来源:东北证券 目前北美占据快速接头市场主要份额,国内企业伴随技术突破成功跻身目前北美占据快速接头市场主要份额,国内企业伴随技术突破成功跻身 UQD 市场。市场。据 Co
66、gnitive Market Research 的数据显示,北美地区在快速接头市场中占据了主要份额,其次是欧洲,而亚太地区的市场份额相对较小。快速接头的主要玩家主要包括 Parker、Eaton、Staubli、Festo 等公司。目前,国内具备液冷快接头产品的生产能力的公司有:强瑞技术、高澜股份、毅昌科技、溯联股份、英维克、中航光电等企业。目前市场上快速接头的短缺,国内厂商有望快速崛起,打入海外供应链。目前市场上快速接头的短缺,国内厂商有望快速崛起,打入海外供应链。市场 UQD 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 23/34 通信通信/行业深度行业深度 短缺主要系供应速
67、度跟不上需求的增长。需求方面:需求方面:近年,各大数据中心对于液冷服务器的渗透率持续提升,例如英伟达Blackwell 系列芯片的出货量增加,推动了市场对液冷技术的需求。据 Digtimes 的报道,由于 UQD(快速接头)的供应紧张,液冷 AI 服务器的出货受到了限制,英伟达的 Blackwell GB200 服务器可能要推迟到 2024 年底或 2025 年才能开始大规模生产。同时,有 ODM 厂商透露,目前液冷技术的普及率正在持续上升,随着英伟达Blackwell 系列芯片出货量的增加,市场对液冷技术的接受度也将提高。快接头与服务器具备 1:1 的数量对应关系,即一台液冷服务器匹配一对快
68、接头。因此,高功率AI 服务器出货量的持续增长进一步带动了 UQD 组件需求的同步增长。由于液冷 AI服务器中使用的 UQD 快速接头出现短缺,价格有较大幅度的上涨,单价从 40 美元飙升至 60 美元。供给方面:供给方面:1)欧美供应商的产能相对固定,且他们对于扩张产能的意愿有限。2)快速接头作为系统中漏液渗液的高发环节,采购商对其质量控制非常严格,且相关的测试和认证过程都需要一定的时间。UQD 市场规模持续增长,专家机构预测市场规模持续增长,专家机构预测 2030 年有望达到年有望达到 33 亿美元。亿美元。通常来说,UQD 与服务器具备 1:1 的数量对应关系,即一台液冷服务器匹配一对
69、UQD,未来伴随高功率服务器出货提升,UQD 投用量有望持续增加,据 Rationalstat 预测到 2030年 UQD 市场规模有望达到 33 亿美元。我们的测算:我们的测算:根据万创投行的估算,考虑到 2023 年至 2025 年数据中心机架数量的年增长率超过 20%,结合 IDC 预测数据,预计 2023-2025 年我国服务器的出货数量分别为 449/455/546 万台,3 年液冷系统的渗透率分别为 5%/10%/20%,由于每台服务器需要使用 1 对液冷快接头,结合万创投行的测算,2023 年至 2025 年液冷快接头的单价分别为 480 元/对、450 元/对和 400 元/对
70、。基于这些假设,我们可以计算出 2023-2025 年我国 IDC 液冷连接器市场的规模分别为 1.08/2.05/4.37 亿元。虽然现在 UQD 的市场规模还相对较小,但增速很快,未来伴随着液冷系统的渗透率持续提升,UQD 市场规模有望实现快速增长。图图 40:2019-2025 年中国服务器出货量预测趋势图年中国服务器出货量预测趋势图 数据来源:IDC、东北证券 3193504124224494555465%10%20%00.050.10.150.20.250100200300400500600201920202021202220232024E2025E出货量(万台)液冷系统渗透率 请务
71、必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 24/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 41:UQD 2023-2025 年市场规模测算年市场规模测算 数据来源:IDC、东北证券 1.082.054.3790%113%0%20%40%60%80%100%120%00.511.522.533.544.5520232024E2025EUQD市场规模(亿元)YOY 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 25/34 通信通信/行业深度行业深度 4.电源:电源:AI 时代用电需求大幅提升,电源时代用电需求大幅提升,电源环节有望量价齐升环节有望量价齐升 4.1.算力需求带动
72、用电需求大幅上升 服务器功率是指服务器在运行时消耗的电能,其大小受到多种因素的影响:服务器功率是指服务器在运行时消耗的电能,其大小受到多种因素的影响:CPU:作为服务器的核心组件,不同型号、核心数量和频率的 CPU 功耗差异较大,约为 220W-270W。GPU:在需要图形处理或加速计算的服务器中,GPU 功耗不容小觑。例如,英伟达的 A100 GPU 功耗为 300W-400W 左右,而更高级的 H100 GPU 功耗则更高。内存:内存:内存模块的数量、类型和频率都会影响服务器的功率。一般来说,DDR4内存单条功耗在 5W-10W 左右,DDR5 内存功耗相对更高。硬盘:硬盘:硬盘驱动器(H
73、DD)和固态硬盘(SSD)等存储设备也会消耗一定的功率。普通的机械硬盘功耗在 10W-15W 左右,而企业级的高性能 SSD 功耗可能在 5W-10W 之间。网络接口卡(网络接口卡(NIC)和交换机等网络设备:)和交换机等网络设备:一般每张网卡的功耗在 5W-10W 左右。服务器实际运行负载:服务器实际运行负载:当服务器处于高负载状态,处理大量数据、运行复杂的计算任务或同时服务多个用户时,各个硬件组件的使用率上升,功率也会相应增加。相反,在低负载或空闲状态下,服务器功率则会降低。服务器的散热系统:服务器的散热系统:需要消耗一定的功率来维持服务器的正常工作温度。风冷散热系统中的风扇需要不断转动来
74、带走热量,其功率一般在几十瓦到上百瓦不等,具体取决于风扇的数量和尺寸。液冷散热系统虽然散热效果更好,但冷却液的循环泵也需要消耗一定的电力。冷却系统占数据中心总电力消耗的 40%,是仅次于服务器本身的第二大电力消耗来源。AI 和高性能计算的发展导致数据中心的芯片、服务器和机架配置越来越密集,这种高密集度需要更强大的冷却系统来确保设备能在安全的温度范围内运行,以维持系统的性能和可靠性。图图 42:服务器能耗结构服务器能耗结构 数据来源:观研天下、东北证券 算力计算效率需求大幅提升,高性能导致功耗上升。算力计算效率需求大幅提升,高性能导致功耗上升。随着 AI 大模型的不断更新发展,计算效率得到提升,
75、AI 大模型已然具备复杂的数据处理能力和深度学习能力。散热能耗43%IT设备能耗45%供配电能耗10%请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 26/34 通信通信/行业深度行业深度 但高性能往往意味着高功耗,AI 服务器的核心处理器,包括 CPU、GPU、NPU、ASIC、FPGA 等,以及内存、网络通信等芯片元器件的性能和功耗水平都在提升。相比于传统的普通服务器,AI 服务器的功率高出将近 6-8 倍,电源的需求也将同步提升 6-8 倍。通用型服务器通常只需要 2 颗 800W 服务器电源,而 AI 服务器的电源需求为 4 颗 1800W 高功率电源,服务器能耗成本从 31
76、00 元直接飙升到 12400 元,约为 3 倍。NVIDIA 芯片的更新迭代,功耗持续增长。芯片的更新迭代,功耗持续增长。通过对比 2024 年 NVDIA 发布的基于Blackwell 架构的 B200/GB200 芯片和先前的产品,包括 H100/H200/B100 等,NVIDIA 芯片随着不断更新,额定功率呈现持续增长趋势。B200/GB200 的功率分别为 1000W/2700W,相较 H100/H200/B100 700W 的功率呈现大幅增长。图图 43:NVIDIA 不同芯片功率对比不同芯片功率对比 数据来源:英伟达官网、东北证券 NVIDIA 根据不同芯片构建的服务器所需电源
77、功率持续增长。根据不同芯片构建的服务器所需电源功率持续增长。通过对比 NVIDIA 基于不同芯片所构建服务器,可以发现服务器所需电源功率伴随更新升级持续增长,今年 GTC 发布的基于 GB200 芯片的 NVL72 架构所需功率相较上一代产品提升了 6倍左右。DGX A100 服务器的功率:服务器的功率:DGX A100 服务器的额定功率为 8 个单元,每个单元需要 3KW 的功率,总计 24KW。DGX H100/H200 服务器的功率:服务器的功率:DGX H100/H200 服务器的额定功率为 8 个单元,每个单元需要 3.3KW 的功率,总计 26.4KW。NVL72 架构的功率:架构
78、的功率:NVL72 机架的功耗大约为 120KW,考虑冗余后,总功率可达到 198KW。40070070070010002700050010001500200025003000A100H100H200B100B200GB200功率(W)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 27/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 44:DGX A100 服务器服务器 图图 45:DGX H100/H200 服务器服务器 数据来源:英伟达官网,东北证券 数据来源:英伟达官网,东北证券 图图 46:GB200 NVL72 数据来源:英伟达官网,东北证券 AI 技术能耗远高于传统互联网服务,
79、单次技术能耗远高于传统互联网服务,单次 ChatGPT 查询所需电力为谷歌搜索的查询所需电力为谷歌搜索的10 倍,数据中心电力需求快速增长。倍,数据中心电力需求快速增长。随着人工智能(AI)大模型的迅猛发展,全球数据中心的电力消耗正以前所未有的速度增长。数字化转型和云服务的快速部署进一步推动了这一趋势。元宇宙、增强现实和虚拟现实等行业趋势将继续消耗超出地球可持续生产的能源。AI NPU 服务器市场规模的不断扩大,带来了对核心处理器,包括 CPU、GPU、ASIC、FPGA 等,以及内存、网络通信等芯片元器件性能和功耗水平的双重提升。在能耗方面,AI 服务器的功率较普通服务器高出 6-8 倍,电
80、源需求也将同步提升 6-8 倍。从历史数据来看,数据中心的电力消耗相对稳定,2015-2019 年间,尽管数据中心的工作负载增加了近两倍,但年度电力消耗量却保持在大约 200 太瓦时的相对稳定水平。这种稳定主要得益于数据中心在能源使用效率上的持续提升。由于 AI 技术与传统互联网服务在能源消耗上的本质区别,从 2020 年开始,这一趋势发生了根本性变化,数据中心的能源需求开始显著增长。高盛集团研究部门预测,到 2030 年,全球数据中心的用电需求将激增 160%。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 28/34 通信通信/行业深度行业深度 图图 47:AI 数据中心新增数据
81、中心新增 AI 服务器所带来的新增能耗服务器所带来的新增能耗 数据来源:Gartner、东北证券 大型大型 AI 模型对计算资源和能源的需求日益增长,这在全球数据中心的电力消耗中模型对计算资源和能源的需求日益增长,这在全球数据中心的电力消耗中表现得尤为明显。表现得尤为明显。计算资源和能源消耗增长:计算资源和能源消耗增长:随着 AI 技术的进步,尤其是大型 AI 模型的发展,训练和推理所需的计算资源和能源消耗达到了空前的水平。全球数据中心电力消耗占比提升:全球数据中心电力消耗占比提升:Gartner 的分析指出,新一代超大规模数据中心的建设带来了巨大的电力需求,这种需求增长速度可能超过公用事业提
82、供商扩大供电规模的速度。数据中心电力需求增长:数据中心电力需求增长:据统计,目前全球数据中心的耗电量占全球总用电量的 1-2%,但预计到 2030 年这一比例可能上升至 3-4%。发达国家电力消耗增长明显:发达国家电力消耗增长明显:特别是在发达国家,如美国,数据中心的电力消耗增长尤为显著。据预测,到 2030 年,数据中心的用电量可能从目前的 3%上升到 8%,这将推动美国电力需求以近 25 年来最快的速度增长。图图 48:高盛有关数据中心的能源需求预测高盛有关数据中心的能源需求预测 数据来源:高盛、东北证券 0100200300400500600202220232024E2025E2026E
83、2027E新增能耗(TWh)请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 29/34 通信通信/行业深度行业深度 4.2.AI 服务器电源多方面性能改善 AI 服务器电源服务器电源随着功率需求的持续增长,随着功率需求的持续增长,高功率密度和高转换效率高功率密度和高转换效率成为重要特质。成为重要特质。由于对于计算能力的需求不断提升,服务器电源需要在有限空间内提供更多功率,高功率密度&高转换率可以有效满足 AI 服务器在处理大量数据和执行复杂计算任务时对电源的高标准要求。功率需求方面功率需求方面:AI 训练过程中使用的 GPU 和 TPU 等加速器虽然擅长处理重复性和密集型计算任务,但
84、它们的高耗电特性导致整体功率需求激增。以英伟达的 DGX 系列超级计算机为例,DGX-1 配备了 8 个 Tesla P100 GPU,每个 GPU 拥有 21.2 TeraFLOP 的算力,整个系统需要 3200W 的功率;而 DGX-2 则内置了 16 个 Tesla V100 GPU,每个 GPU 的算力达到 2 petaFLOP,系统总功率需求高达 10kW。功率密度方面:功率密度方面:AI 服务器电源必须适配标准机架,并随着计算需求的增长而增加电源功率。高功率密度的电源可以在有限的空间内提供更多的电力,从而支持更多的计算硬件。例如,H100 服务器机架需要 10.2KW 的功率,而
85、NVL72 机架的功率需求更是高达 120KW,需要配备 198KW 的电源模块。AI 服务器电源的功率密度可以达到 100W/立方英寸,远超普通服务器电源的 50W/立方英寸。转换效率方面:转换效率方面:功率密度和效率是紧密耦合的。功率密度越高,通常意味着电源转换效率越高,从而减少能量损耗和散热需求,有助于提高整个服务器系统的能效比。AI 服务器电源需要达到 97.5%-98%的高效率,相比于传统服务器电源的 96%效率,这一高标准有助于减少能量损耗,并支持高功率密度 GPU 的稳定运行。图图 49:AI 服务器电源功率密度发展趋趋势服务器电源功率密度发展趋趋势 数据来源:芝能科技、东北证券
86、 4.3.台资企业占据服务器电源主导,国内企业加速追赶 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 30/34 通信通信/行业深度行业深度 目前台资企业占据了全球电源显著的市场份额目前台资企业占据了全球电源显著的市场份额,约为,约为 75%-80%。据 MTC 数据显示,在全世界前 16 大电源厂商中,中国台湾地区厂商占据了 7 席,其中,台达电子位居首位,市占率约为 69%;光宝科技紧随其后排名第二,市占率约为 15%-20%。中国大陆企业中,仅有麦格米特和欧陆通跻身榜单。中国大陆的电源厂商凭借在成本控制和服务能力方面的优势,正逐渐在全球电源市中国大陆的电源厂商凭借在成本控制和
87、服务能力方面的优势,正逐渐在全球电源市场中占据更重要的位置。场中占据更重要的位置。根据中国电源学会的数据,中国大陆电源厂商在开关电源领域具有明显的竞争力,有望在未来快速提升市场份额。台湾厂商由于较早进入市场,技术积累丰富,目前占据了市场的大部分份额。然而,中国大陆电源厂商在成本控制、服务能力方面的优势,有望在未来迅速抢占市场份额。此外,中国大陆电源行业的市场化程度较高,呈现完全竞争的市场格局,这为中国大陆厂商提供了进一步发展和扩张的机会。随着技术的不断进步和市场需求的增长,中国大陆电源厂商有望在全球电源市场中扮演更加重要的角色。图图 50:全球电源市场格局全球电源市场格局 数据来源:MTC、东
88、北证券 请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 31/34 通信通信/行业深度行业深度 5.核心逻辑及推荐方向核心逻辑及推荐方向 我们认为我们认为 2025 年年 AI 产业主要有两个比较大的变化:推理兴起带来的产业链各环节产业主要有两个比较大的变化:推理兴起带来的产业链各环节重塑以及国内以字节豆包大模型为代表的国产重塑以及国内以字节豆包大模型为代表的国产AI的崛起。的崛起。推理侧,云厂商自研ASIC芯片用量提升,自组网需求增加将带来 Scale Out 网络 AEC 用量增加以及 Scale Up网络 PCIe 应用增加。此外光模块领域,云厂商自主采购提升也驱动光模块市场在
89、2025 年仍然保持高速增长,而 1.6T 时代硅光将成为主流方案,且硅光还是向下一代光互连技术 CPO 演进的必经之路,硅光领域先发厂商将具备领先卡位优势。国产国产AI 兴起侧:兴起侧:推理带来的另一个变化是相比于 AI 大模型的训练,AI 应用的重要性将越来越强。AI 时代所有应用终将倍重写,且 AI 应用是构成 AI 产业链生态的核心一环。相比 AI 训练侧在硬件 GPU 卡等方面的硬差距,中国打造应用的能力是世界顶尖的,有望在应用侧实现追赶甚至弯道超车,国产算力链条存在机会。因此,2025年我们建议关注 AI 算力向推理侧转移带来的新技术、新产品需求,聚焦 AI 产业链边际变化产生的新
90、市场需求上,如 AEC、PCIE、硅光、CPO、液冷、电源等方向。建议关注建议关注:算力基建算力基建(服务器、交换机等)(服务器、交换机等):中兴通讯、浪潮信息、紫光股份、锐捷网络等。光芯片:光芯片:源杰科技等。光模块光模块&CPO:中际旭创、新易盛、天孚通信、光迅科技、汇绿生态、腾景科技等。铜互连:铜互连:沃尔核材、宝胜股份等。AEC:兆龙互连、博创科技、瑞可达等。PCIE:金信诺等。液冷:液冷:英维克等 电源:电源:欧陆通等。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 32/34 通信通信/行业深度行业深度 6.风险提示风险提示 1)新产品新产品&技术路线进度技术路线进度推迟
91、风险。推迟风险。本文聚焦板块均位 AI 领域人们赛道,若新产品发布推迟或推广不及预期,将影响相关标的利润及估值水平。2)行业竞争加剧。行业竞争加剧。若上述赛道多家竞争者进入,将带来盈利能力以及毛利额压力。3)AI 发展不及预期。发展不及预期。若 AI 产业发展尤其应用端发展不及预期,将影响 AI 投入节奏,进而影响相关标的出货放量。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 33/34 通信通信/行业深度行业深度 研究研究团队团队简介:简介:Table_Introduction 要文强:东北证券通信行业首席分析师。格拉斯哥大学硕士,拥有 3 年军工、通信产业一级市场投资经验以及航
92、天产业从业经验,2020 年加入东北证券,担任军工行业分析师,2023 年担任通信行业首席分析师。执业证书编号:S0550523010004。刘云坤:伦敦政治经济学院风险与金融硕士,中央财经大学金融学本科。2022 年加入东北证券,现任东北证券通信行业分析师。陈建森:悉尼大学金融学硕士,新南威尔士大学经济学学士。曾就职于普华永道中天会计师事务所制造业组,2023 年加入东北证券,现任东北证券研究所通信组研究助理。重要重要声明声明 本报告由东北证券股份有限公司(以下称“本公司”)制作并仅向本公司客户发布,本公司不会因任何机构或个人接收到本报告而视其为本公司的当然客户。本公司具有中国证监会核准的证
93、券投资咨询业务资格。本报告中的信息均来源于公开资料,本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。报告中的内容和意见仅反映本公司于发布本报告当日的判断,不保证所包含的内容和意见不发生变化。本报告仅供参考,并不构成对所述证券买卖的出价或征价。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的证券买卖建议。本公司及其雇员不承诺投资者一定获利,不与投资者分享投资收益,在任何情况下,我公司及其雇员对任何人使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。本公司或其关联机构可能会持有本报告中涉及到的公司所发行的证券头寸并进行交易,并在法律许可的情况下不进行披露;可能为这些公司提供或争取提供
94、投资银行业务、财务顾问等相关服务。本报告版权归本公司所有。未经本公司书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的,须在本公司允许的范围内使用,并注明本报告的发布人和发布日期,提示使用本报告的风险。若本公司客户(以下称“该客户”)向第三方发送本报告,则由该客户独自为此发送行为负责。提醒通过此途径获得本报告的投资者注意,本公司不对通过此种途径获得本报告所引起的任何损失承担任何责任。分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,并在中国证券业协会注册登记为证券分析师。本报告遵循合规、客观、专业、审慎的制作原则,所采用数据、资
95、料的来源合法合规,文字阐述反映了作者的真实观点,报告结论未受任何第三方的授意或影响,特此声明。投资投资评级说明评级说明 股票 投资 评级 说明 买入 未来 6 个月内,股价涨幅超越市场基准 15%以上。投资评级中所涉及的市场基准:A 股市场以沪深 300 指数为市场基准,新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为市场基准;香港市场以摩根士丹利中国指数为市场基准;美国市场以纳斯达克综合指数或标普 500 指数为市场基准。增持 未来 6 个月内,股价涨幅超越市场基准 5%至 15%之间。中性 未来 6 个月内,股价涨幅介于市场基准-5%至 5%之间。减持 未来 6
96、 个月内,股价涨幅落后市场基准 5%至 15%之间。卖出 未来 6 个月内,股价涨幅落后市场基准 15%以上。行业 投资 评级 说明 优于大势 未来 6 个月内,行业指数的收益超越市场基准。同步大势 未来 6 个月内,行业指数的收益与市场基准持平。落后大势 未来 6 个月内,行业指数的收益落后于市场基准。请务必阅读正文后的声明及说明请务必阅读正文后的声明及说明 34/34 通信通信/行业深度行业深度 东北证券股份有限公司东北证券股份有限公司 地址地址 邮编邮编 中国吉林省长春市生态大街 6666 号 130119 中国北京市西城区锦什坊街 28 号恒奥中心 D 座 100033 中国上海市浦东新区杨高南路 799 号 200127 中国深圳市福田区福中三路 1006 号诺德中心 34D 518038 中国广东省广州市天河区冼村街道黄埔大道西 122 号之二星辉中心 15 楼 510630