《通信行業英偉達GTC 2025硬件技術拆解(GenAl系列深度之52暨AI硬件深度之2):工程優化思維下重點關注PCB、硅光、液冷等產業機會!-250326(20頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《通信行業英偉達GTC 2025硬件技術拆解(GenAl系列深度之52暨AI硬件深度之2):工程優化思維下重點關注PCB、硅光、液冷等產業機會!-250326(20頁).pdf(20頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、行業及產業 行業研究/行業深度 證券研究報告 通信 2025 年 03 月 26 日 工程優化思維下,重點關注 PCB、硅光、液冷等產業機會!看好英偉達 GTC 2025 硬件技術拆解(GenAl 系列深度之 52 暨 AI 硬件深度之 2)相關研究-證券分析師 李國盛 A0230521080003 楊海晏 A0230518070003 林起賢 A0230519060002 研究支持 陳俊兆 A0230124100001 聯系人 陳力揚(8621)23297818 本期投資提示:GTC 2025 整體符合預期,維持算力敘事邏輯。核心敘事邏輯如下:1)算法優化、強化學習等模型架構演變實質推動訓推
2、所需 token 數量激增,“Scaling law”仍成立。2)資本開支持續,云廠商已采購 360 萬個 Blackwell 芯片,預計 2028 年數據中心資本支出規模突破 1 萬億美元。3)AI 進一步演進,從 GenAI 逐步向 AI Agent、物理 AI過渡,每一輪均有新架構與新機會。硬件邊際變化,從芯片到網絡一一拆解:1)芯片層級:單封裝集成復雜度先顯著提升。Blackwell Ultra 基于臺積電 4NP 制程,采用雙 GPU die CoWoS-L 封裝;集成 8 塊 12-Hi HBM3E;FP4 算力達到至 15PFLOPS。Rubin Ultra 升級至臺積電 3NP
3、 制程,采用 4 個 GPU die+4 個 IO 芯粒的CoWoS-L 封裝;顯存升級至 16 塊 16-Hi HBM4E。Rubin Ultra 可能采用 2 個硅中介層,以避免使用單個過大的硅中介層,并且需要大尺寸 ABF 基板。2)裝聯層級:靈活度提高,PCB 價值量有望提升。Socket 將芯片固定并連接到主板上,GPU 可以方便地插入/拔出 Socket 插座,便于后續硬件的組裝、維護和升級。此外,伴隨 AI 服務器 PCB 延續高頻高速、高精密度、高集成化等發展趨勢,高多層、HDI、封裝基板的滲透率和價值量有望持續提升。3)機架層級:Compute tray 豎置,PCB 板正交
4、互聯替代銅纜連接。Compute tray由橫置改為豎置,單機柜可容納 576 張芯片,組網單元將升級至 144 張芯片,機架總功率將達 600kW,超高密度下機架將采用液冷方案。同時,新的機架架構或將廣泛使用 PCB 板方案,也即 Compute Tray 和 Switch tray 基于 PCB 板實現正交互聯。4)組網層級:CPO 堅定落子。IB 及以太網架構下 CPO 硅光交換機亮相,預計分別于25H2 及 26H2 上市。以 Quantum-X CPO 交換機為例,單臺交換機內含 4 張Quantum-X800 ASIC(交換機芯片),單芯片連接 6 個光學組件(可插拔),單組件內連
5、接 3 個 1.6T 硅光引擎,每個硅光引擎采用 8 個 200Gb/s 微環調制器(MRM),相比光模塊方案可實現 3.5 倍功耗降低。交換機芯片亦采用冷板液冷散熱。5)超級電容:解決 AIDC 的電力尖峰問題,在高功率機架中的必要性進一步確認。超級電容具備“削峰+備用電源”兩大功能,國內廠商江海股份同時具備 LIC 與 EDLC 兩條技術路線,后續有望進入英偉達供應鏈。相關標的:芯片/裝聯層級,中芯國際、長電科技、甬矽電子;深南電路、興森科技(ABF),勝宏科技、滬電股份(HDI/高多層),景旺電子,和林微納(探針);江波龍、德明利(SSD)。組網層級,關注中際旭創、光迅科技、華工科技(硅
6、光),源杰科技、太辰光(光源)。供電、液冷等基礎設施層級,關注英維克、科華數據、川環科技、銀輪股份(液冷),麥格米特(服務器電源),江海股份(超級電容)。風險提示:1)不同系統架構演進導致上游需求變化;2)模型算法影響硬件需求量級。請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第2頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 1GTC 2025 硬件邊際變化拆解.41.1 芯片層級:單封裝集成復雜度顯著提升.4 1.2 裝聯層級:靈活度提高,有望提振 PCB 價值量.5 1.3 機架層級:密度提升,或采用 PCB 板正交互聯方案.7 1.4 組網層級:CP
7、O 堅定落子.8 1.5 超級電容:解決 AIDC 的電力尖峰問題,在高功率機架中的必要性進一步確認.12 2算力密度提升,連接/熱管理/供電是核心方向.133相關標的與風險提示.18目錄 wUnZnNtMyQxOqNtNbRdN9PmOmMoMqNlOpPnOeRtRtM9PpPzQwMtRqRxNoMtR 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第3頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 圖表目錄 圖 1:Rubin Ultra 采用 4 個 GPU die+4 個 IO 芯粒的 CoWoS-L 封裝,封裝面積大幅增加.5 圖 2:Oberon 機柜級 GB300 引入 SXM P
8、uck 設計.6 圖 3:Socket 提供可拆卸的模塊設計,底座有密集的 pin 針腳,用于將芯片固定并連接到主板.6 圖 4:Rubin Ultra NVL576 機架架構產生重大變化.7 圖 5:計算單元與連接單元通過 PCB 板實現正交互聯.8 圖 6:英偉達展示兩款 CPO 芯片.9 圖 7:微環調制器(MRM)原理示意圖.9 圖 8:英偉達發布三款硅光交換機.10 圖 9:單個可插拔光學組件連接 3 個 1.6T 硅光引擎.11 圖 10:光引擎內采用 200Gb/s MRM.11 圖 11:Quantum-X CPO 交換機外部接口.11 圖 12:采用 LIC 鋰超容方案的 P
9、ower Capacitance Shelf.12 圖 13:硅光的產業爆發點已經到來.13 圖 14:硅光的滲透將改變光通信產業鏈的分工與價值分布.14 圖 15:左側英偉達 H100 集群熱負載在 350kW 以上,而右側 1 個 GB200 NVL72機柜功率就可達 120kW,GB300 機柜功率更高.15 圖 16:英偉達單 GPU 芯片功耗超過 2kW.16 圖 17:英偉達單臺服務器功耗已超 10kW.16 圖 18:Vertiv 最新預測,未來單機柜能耗或將達到 MW 級.16 圖 19:從傳統供電技術到巴拿馬電源技術的轉變.17 表 1:英偉達 AI GPU 路線圖與單芯片技
10、術規格.4 表 2:英偉達 Socket 模組、PCB 相關受益公司.7 表 3:臺達電源相關產品.12 表 4:相關重點上市公司估值表.18 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第4頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 1GTC 2025 硬件邊際變化拆解 1.1 芯片層級:單封裝集成復雜度顯著提升 Blackwell Ultra/Rubin/Rubin Ultra 單封裝算力躍遷,依托于制程、HBM、封裝復雜度以及能耗的提升。GB300 Blackwell Ultra(25H2E):基于臺積電 4NP 制程,采用雙 GPU die CoWoS-L 封裝;集成 8 塊 12-H
11、i HBM3E,顯存容量由 GB200 的 192GB 提升 50%至288GB,帶寬維持在 8TB/s 不變;熱設計功耗從 GB200 的 1.2kW 增加至 1.4kW?;诖?,FP4 算力提升 50%至 15 PFLOPS。B300:采用單 GPU die CoWoS-L 封裝;集成 4 塊 HBM3E,顯存容量 144GB,帶寬 4TB/s;FP4 算力為 4.6 PFLOPS。VR200 Rubin(2026E):制程升級至臺積電 3NP,采用雙 GPU die 結合雙 IO 芯粒的 CoWoS-L 封裝;集成 8 塊 12-Hi HBM4,顯存容量 288GB(較 GB300 保持
12、不變),帶寬提升至 13TB/s;熱設計功耗提升至 1.8kW。Rubin 的 FP4 算力提升至 50 PFLOPS,原因在于晶體管密度提升、合封 IO 釋放出的晶圓面積、功耗預算提升、計算核心的擴展。表 1:英偉達 AI GPU 路線圖與單芯片技術規格 年份 2022 2023 2024 2024 2025 2026 2027 架構平臺 Hopper Blackwell Rubin 加速器型號 H100(SXM)H200 B200/GB200 GB300(Ultra)B300 VR200 VR300(Ultra)熱設計功耗(W)700 700 700/1200 1400 600 1800
13、3600 工藝制程 4N 4NP N3P(3NP)封裝 die 構成 1 x Reticle Sized GPU 2x Reticle Sized GPU 2x Reticle Sized GPU+2x I/O chiplet 4x Reticle Sized GPU+4x I/O chiplet 單個封裝 FP4 算力(PFLOPS)4(折算)10 15 4.6 50 100 HBM 80GB HBM3 141GB HBM3E 192GB HBM3E 288GB HBM3E 144GB HBM3E 288GB HBM4E 1024GB HBM4E HBM 堆棧數量 5 6 8 8 4 8 1
14、6 HBM 帶寬 3.35TB/s 4.8TB/s 8TB/s 8TB/s 4TB/s 13TB/s 32TB/s 封裝技術 CoWoS-S CoWoS-L CoWoS-L SerDes 單向速率(Gb/s)112G 224G 224G 448G CPU 平臺 Grace Vera 資料來源:Semianalysis(半導體咨詢機構),申萬宏源研究 VR300 Rubin Ultra(2027E):同樣基于臺積電 3NP 制程,封裝復雜度翻倍,采用 4 個 GPU die+4 個 IO 芯粒的 CoWoS-L 封裝;顯存升級至 16 塊 16-Hi HBM4E,每 行業深度 請務必仔細閱讀正文
15、之后的各項信息披露與聲明 第5頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 個堆疊有 16 層 32Gb DRAM 核心芯片,單封裝容量達到 1TB,帶寬 32TB/s;熱設計功耗 3.6kW。相應地,FP4 算力提升至 100 PFLOPS。Rubin Ultra 可能采用 2 個硅中介層,以避免使用單個過大的硅中介層(可能達 8 倍掩膜版面積),并且需要大尺寸 ABF 基板。圖 1:Rubin Ultra 采用 4 個 GPU die+4 個 IO 芯粒的 CoWoS-L 封裝,封裝面積大幅增加 資料來源:Semianalysis(半導體咨詢機構),申萬宏源研究 1.2 裝聯層級:靈活度提高,有望提振
16、 PCB 價值量 GB300/B300 單 GPU 的 PCB 含量有望增長。Oberon 形態:此前 GB200 基于單個 Bianca 板,包括 2 個 Blackwell GPU、1 個Grace CPU、512GB 的 LPDDR5X 以及集成在單個 PCB 上的電壓調節模塊 VRM。出于提高供應鏈靈活度的考慮,GB300 將不再提供整個 Bianca 板,而是將計算核心 GPU 和CPU 分解為 B300 GPU SXM Socket 模塊、Grace CPU BGA 封裝,客戶可自行采購計算板上的 HMC、DDR 等其余元器件。因此,新增的 B300 SXM Socket 模塊以及
17、Reference 板有望增加 PCB 的用量面積。HGX 形態:B300 NVL16 將替代 HGX B200,每個 SXM 模塊集成 2 個 B300 GPU,共 8 個 SXM 模塊集成在 UBB 板上。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第6頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 圖 2:Oberon 機柜級 GB300 引入 SXM Puck 設計 資料來源:Semianalysis(半導體咨詢機構),申萬宏源研究 Socket 插槽模塊提升可維護性、供應鏈靈活度、計算板制造良率。目前的 GB200 芯片是由臺積電在生產出芯片后采用 SMT 直接將芯片焊在 Bianca
18、板上,芯片不能直接從板上拆下來,也沒有引腳。Socket 將芯片固定并連接到主板上,相比傳統的 SMT 方式,GPU 可以方便地插入/拔出 Socket 插座,便于后續硬件的組裝、維護和升級。此外,Socket 設計帶來的組裝靈活性增強市場適配性,可以降低對單一廠商生產能力的依賴。同時可優化計算板制造的良率。圖 3:Socket 提供可拆卸的模塊設計,底座有密集的 pin 針腳,用于將芯片固定并連接到主板 資料來源:Premio(ODM/OEM 方案商),申萬宏源研究 PCB 裝聯層級靈活度的提高,本質上適應單芯片集成復雜度的提升。隨著 AI 服務器PCB 延續高頻高速、高精密度、高集成化等發
19、展趨勢,高多層、HDI、封裝基板的滲透率和價值量有望持續提升。根據 Prismark 2024Q4 報告,18 層及以上的高多層板、HDI 板、封裝基板 2024-2029E 預期復合增速預計保持相對較高水平,分別為 15.7%、6.4%、7.4%。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第7頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 表 2:英偉達 Socket 模組、PCB 相關受益公司 相關公司 業務能力 滬電股份 支持 224Gbps 速率(102.4T 交換容量 1.6T 交換機)的產品主要技術已完成預研;OAM/UBB2.0 產品已批量出貨;GPU 類產品已通過 6 階 HDI
20、 的認證,準備量產;在網絡交換產品部分,800G 交換機已批量出貨。勝宏科技 公司高階 HDI 多年研發、技術及生產良率得到大客戶高度認可,目前多款高階HDI 產品已大批量生產,并持續交付。HLC 方面,公司具備 70 層高精密線路板的研發制造能力,在交換機、AI 服務器、高端通信領域與多家全球頂級客戶深度合作,與核心大客戶已有多款在研或量產產品。和林微納 公司半導體芯片測試探針主要覆蓋中高端制程。NVIDIA 作為公司重要客戶,公司緊跟其新品開發節奏,總體業務保持良好合作 資料來源:滬電股份 2024 年半年度報告,勝宏科技投資者關系活動記錄表(20240913)、和林維納交易所互動平臺信息
21、,申萬宏源研究 1.3 機架層級:密度提升,或采用 PCB 板正交互聯方案 正面:豎置 Compute tray,功率密度進一步增加。英偉達 GTC 2025 Keynote 上披露的 Rubin Ultra NVL576 的 Kyber 機架架構,與 GB300 NVL72 有顯著不同。形態上,Compute tray 由橫置改為豎置,單排豎置 18 個 Compute tray,每個 Compute tray中包含 1 個 Rubin GPU(實際 4 張芯片)和 1 個 Vera CPU。兩排一組,每組實際 144張芯片,整個機架一共 4 組,因此,在 Kyber 機架架構下,單機柜可容
22、納 576 張芯片,組網單元將升級至 144 張芯片,機架總功率將達 600kW。此外,超高密度下,Kyber 架構將采用液冷方案。圖 4:Rubin Ultra NVL576 機架架構產生重大變化 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第8頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 背面:PCB 板正交互聯或替代銅纜連接。由于密度進一步提升,銅纜連接方案難度增加,新的機架架構或將廣泛使用 PCB 板方案實現 scale up,也即背板上,Compute Tray和 Switch tray 基于 PCB 板實現正交互聯。材料方面,P
23、CB 板或采用 PTFE CCL(聚四氟乙烯覆銅箔層壓板)方案,該材料由聚四氟乙烯(PTFE)薄膜與銅箔通過精密層壓工藝結合而成,具備良好的高頻性能、電氣絕緣性能和熱穩定性。圖 5:計算單元與連接單元通過 PCB 板實現正交互聯 資料來源:Semi Vision(臺灣半導體研究機構),申萬宏源研究 1.4 組網層級:CPO 堅定落子 英偉達正式推出兩款 1.6T CPO 芯片,Spectrum-X 和 Quantum-X。NVIDIA 光子學團隊攜手產業伙伴推動 CPO(共封裝光學)聯合創新,推出首款采用微環調制器(MRM)1.6T 硅光 CPO 芯片,首個采用 TSMC 制程 3D 堆疊硅光
24、子引擎,搭載了高輸出功率激光器和直連光纖連接器。Spectrum-X 硅光 CPO 芯片將于 2025 年下半年商用,Quantum-X 硅光 CPO 芯片預計 2026 年下半年商用。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第9頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 圖 6:英偉達展示兩款 CPO 芯片 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究 核心技術突破:微環調制器(MRM)與臺積電 COUPE 工藝。英偉達此次發布的CPO 交換機芯片核心在于微環調制器(MRM)與 3D 堆疊光電集成技術的結合。MRM調制器,相比傳統馬赫曾德爾調制器(MZ),在 1.6Tbps 速
25、率下可節省 3.5 倍功耗。其200Gb/s 子通道設計通過微環諧振實現高效波長控制,降低光信號串擾,同時支持高密度集成(單片集成 1000 個光子器件)。圖 7:微環調制器(MRM)原理示意圖 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究 與合作伙伴共同打造 Photonics 交換系統平臺生態,實現共創研發。英偉達的新硅光平臺使用臺積電 COUPE(Compact Universal Photonic Engine)硅光平臺,將電芯片(Driver/TIA)與光芯片(PIC)通過 3D 垂直封裝集成,縮短電光路徑,提升信號完整性。根據臺積電 COUPE 技術路線圖未來有望實現 1
26、2.8T 傳輸速率。同時英偉達強調 NVIDIA 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第10頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 Photonics 是與鴻海、硅品、Coherent、康寧、Lumentum、SENKO、住友電工和天孚通信等全球企業合作共同建立的硅光生態系統,擁有穩定的供應鏈?;谏鲜鰞煽钚酒?,英偉達推出三款交換機產品。英偉達推出 Quantum 3450-LD(配有 144 個 800GB/s 端口,背板帶寬 115TB/s)、Spectrum SN6810(配有 128 個800GB/s 端口,背板帶寬 102.4TB/s)、Spectrum SN6800(配
27、有 512 個 800GB/s 端口,背板帶寬 409.6TB/s)三款交換機產品,均為液冷散熱。根據英偉達,此次發布的Photonics 交換機,相比未此前的傳統交換機將實現性能提升 3.5 倍、部署效率提升 1.3倍,同時帶來 10 倍以上的擴展彈性。圖 8:英偉達發布三款硅光交換機 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究 如何組網:Quantum-X800 ASIC+硅光引擎。以 Quantum-X CPO 交換機為例,單臺交換機內含 4 張 Quantum-X800 ASIC(交換機芯片),每張芯片連接 6 個光學組件(可插拔),單組件內連接 3 個 1.6T 硅光引擎
28、,每個硅光引擎皆采用 8 個 200Gb/s 微環調制器(MRM),相比光模塊方案可實現 3.5 倍功耗降低。光纖耦合采用臺積電的COUPE 方案。DRIVER/TIA 芯片采用臺積電 6nm 工藝制造,并通過 3D 堆疊的形式將電芯片 Flip chip 到光芯片表面,形成 3D 集成的光引擎。合計一張交換機芯片連接 18 個硅光引擎,吞吐量 28.8Tb/s。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第11頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 圖 9:單個可插拔光學組件連接 3 個 1.6T 硅光引擎 圖 10:光引擎內采用 200Gb/s MRM 資料來源:英偉達 GTC 202
29、5 會議,申萬宏源研究 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究 外部連接方面,Quantum-X CPO 交換機端口搭載 144 個 MPO 光纖接口,每個接口內 8 根單模光纖,總帶寬 800G,共計 1152 根單模光纖。外置光源(ELS)方面,共有18 個外置光源模塊,單個外置光源搭載 8 個激光器(即 200 毫瓦 CW-DFB),共計 144個激光器,搭配自動溫控技術保障波長穩定性,降低光源故障率。單臺交換機總吞吐量達115Tb/s。圖 11:Quantum-X CPO 交換機外部接口 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正
30、文之后的各項信息披露與聲明 第12頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 1.5 超級電容:解決 AIDC 的電力尖峰問題,在高功率機架中的必要性進一步確認 核心電源參展商臺達電在其官網公布產品 Power Capacitance Shelf,該機架中采用 LIC 鋰超容方案。LIC 是新一代超級電容產品,在設計上結合了鋰離子電池(LIB)與傳統雙電層超級電容(EDLC)的特點。表 3:臺達電源相關產品 臺達公布產品 具體細節 19 72kW 800V HVDC PowerShelf 72kw Power shelf 集成了兩個 36kw 的 PSU,具備 800V 高壓輸出與98%超高效率 Pow
31、er Capacitance Shelf 其中,鋰離子電容器(LIC)可提供高功率密度和長保持時間(15 秒/20kW 負載)穩定供電 資料來源:臺達官網,申萬宏源研究 超級電容具備“削峰+備用電源”兩大功能,國內廠商江海股份同時具備 LIC 與EDLC 兩條技術路線,后續有望進入英偉達供應鏈。超級電容是一種將電能儲存在電場中的電子元器件,能像普通電容器一樣快速 充放電,瞬時提供大功率補償,同時能量密度顯著高于普通電容器。圖 12:采用 LIC 鋰超容方案的 Power Capacitance Shelf 資料來源:臺達官網,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明
32、第13頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 2算力密度提升,連接/熱管理/供電是核心方向(一)從 ICT 基礎架構的角度看,光網絡和芯片層面的光互聯是優化架構設計的長期方向。從傳統 CPU 為核心的通算主機,到 GPU 服務器,再到 Nvidia 的“NVL”/華為的“Atlas 超節點”機柜級方案,以及萬卡/十萬卡集群ICT 系統的復雜度正在迅速提升。傳統光通信網絡,在集成度、速率、成本、功耗、性能等諸多方面均達到瓶頸。結合英偉達 CPO 產業路徑,網絡連接的重要產業節點是硅光。圖 13:硅光的產業爆發點已經到來 資料來源:英特爾,Ayar Labs(硅光芯片公司)申萬宏源研究 硅光并非局限于傳
33、統通信領域,已經滲透至芯片與 ICT 系統設計的環節。Nvidia 為例,算力/網絡產品的迭代,已充分考慮在芯片、設備互聯的場景引入光學,未來延伸至硅光。例如 Nvidia 的核心設計 NVLink:在 IB/以太網等基礎上,專門用于點對點高速互聯,多個 GPU 之間或 GPU 與其他設備(如 CPU、內存等)之間的通信。相比傳統 PCIe,傳輸速度更高且延遲更低。第五代 NVLink 總帶寬達 1.8TB/s,為 PCIe Gen5 帶寬的 14倍,且升級速度遠高快于傳統接口。過去英偉達 NVLink 和 GPU 直連,主要基于電通道傳輸。此前英偉達設計 DGX H100 服務器,曾在 GP
34、U 板卡側引入 18 個光通信接口,配合 NVSwitch 交換芯片進行對外連接;當前 GB200 NVL72 系統亦是代表。對比之下,光電共封裝的方案在相當的成本水平下,功耗低于線纜、密度高于 PCB、長度與 AOC 等相當;核心是可顯著提升集成度、突破算力集群的網絡瓶頸。硅光模塊、2.5D/3D 封裝+光學 chip to chip 的連接,是英偉達算力系統的發展方向。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第14頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 同時從海外其他科技巨頭的技術布局,也可以驗證光連接的產業趨勢。博通作為網絡/ASIC/光芯片巨頭,是硅光/CPO+芯片設計領域的風
35、向標。博通擁有完整、領先且稀缺的 SerDes-交換芯片-NIC-DSP-光通信產品線。Serdes 速度提升至200Gb 后,電 IO 成為帶寬和容量瓶頸,必然要求光學與 ASIC 共封裝。此前推出第一代25.6T CPO switch 產品;當前迭代第二代 51.2T CPO switch 產品(TH5-Bailly),電芯片集成 TIA 和 driver,硅光芯片集成調制器和探測器,高密度光纖接口,FOWLP 封裝。據 HC2024 演講,博通計劃 CPO ASIC 交換帶寬(收發)在 2025 年達到 12.8Tb、2028年達到 102.4Tb。Ayar Labs(HPE、Intel
36、、Nvidia 等合作/投資)在光學 IO 領域深度布局。OFC 2023,公司發布雙向 4 Tbps 方案,SuperNova 光源+TeraPHY 光學 I/O(TeraPHY 可直接從 ASIC/CPU/FPGA 封裝中驅動幾十 Tbps 的帶寬,可承載 8 個光通道,相當于 x8 PCIe。OFC 2024,公司進一步迭代發布雙向 16 Tbps 帶寬方案,第二代 SuperNova。上述方案不僅引用在以太網/InfiniBand,未來可能應用于 NVLink/Infinity Fabric 等場景。我們認為,硅光的滲透將改變光通信產業鏈的分工與價值分布,對通信產業鏈產生深刻影響。硅光
37、技術的核心在于解決光電集成的問題。由于硅材料是間接帶隙半導體(不同于 III-V 族材料是直接帶隙),其光源性能與 III-V 激光器相比差距巨大,導致硅難以作為有源材料。因此目前成熟方案是硅光芯片集成 III-V 族材料,集成是瓶頸。這也導致硅光產業鏈與傳統光通信截然不同。目前除 Intel 等少數廠商采用全垂直整合外,產業鏈的趨勢是芯片設計與代工分工,最后光模塊/終端芯片廠商封裝。隨著硅光市場規模逐漸擴大,光模塊廠商也在通過自研/并購切入硅光設計領域。同時部分無源器件廠商也將深度參與 CPO 的產業路徑。圖 14:硅光的滲透將改變光通信產業鏈的分工與價值分布 資料來源:申萬宏源研究 行業深
38、度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第15頁 共20頁 簡單金融 成就夢想(二)AI 訓推重構算網架構,大模型參數量的增速顯著大于 GPU 內存增速,華為與英偉達的方案演進均表明:高集成度+大內存+多 GPU 的系統更適配大模型訓推。因此,為應對 AIDC 機柜的芯片密度顯著提升,傳統散熱向高效液冷演進是必然。圖 15:左側英偉達 H100 集群熱負載在 350kW 以上,而右側 1 個 GB200 NVL72 機柜功率就可達120kW,GB300 機柜功率更高 資料來源:英偉達產品文檔,申萬宏源研究 我們認為,AI 拉動的算力革命背景下,液冷作為能源基石,產業鏈將迅速放量。1)I
39、CT 角度系統角度看,算力網絡的產業框架中,液冷不可或缺,且當前場景、路徑已明確。2)經濟性角度看,此前我們已經測算,“東數西算”背景下,算力與電力匹配是現實剛需,液冷是高效熱管理必由之路;同時全周期視角下拆分 AIDC 的 Capex、Opex,我們發現在功率密度迅速提升的情形下,液冷滲透的經濟性充分顯現。液冷核心是將冷源、熱源緊密耦合,因此系統級能力重要。傳統風冷更多著眼于“散熱”,冷、熱源在場景、供應商等維度均割裂。因此熱源側的核心產品(VC、3D VC、熱管等),冷源側的核心產品(傳統空調、蒸發冷等),供應商差異巨大。而液冷是“鏈條式”系統,價值在于拉近冷、熱源距離,熱量傳導連貫,需同
40、時具備冷、熱處理的技術能力,并了解 ICT 架構。同時風、液混合方案也需要綜合能力。(三)“算力盡頭是電力”,保障電力供應+提升送電效率是 AIDC 行業核心挑戰之一。IDC/AIDC 作為高耗能行業,算力與電力匹配是現實需求。自下而上來看,由于 GPU芯片功耗不斷提升,單臺 AI 服務器以及單機柜功率持續提高。據 Vertiv 預測,以能耗為單位,2023-2029 年全球新增智算中心總負載將達 100GW,每年新增約 13-20GW。在這一趨勢下,如何保障電力供應、如何提升送電效率,是 IDC 行業核心挑戰之一。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第16頁 共20頁 簡單
41、金融 成就夢想 IDC 電力接入(交流 UPS 方案):層次分明,備電體系成熟。通過市電或高壓降壓后接入的中壓電,配備柴油發電機形成冗余。當中壓電力供給中斷時,ATS 將切換為柴油發電機供給電力。柴油發電機通常需要 60 秒才能啟動并達到滿負荷,在切換形成的時間差內,ATS 下游配備的 UPS 可通過逆變轉換的方法向負載短時間內繼續供應交流電,且響應時間通常低于 10 毫秒,足夠發電機開啟(一分鐘內)并避免臨時停電,保障對 IT 設備的持續供電。圖 16:英偉達單 GPU 芯片功耗超過 2kW 圖 17:英偉達單臺服務器功耗已超 10kW 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究
42、 資料來源:英偉達 GTC 2025 會議,申萬宏源研究 圖 18:Vertiv 最新預測,未來單機柜能耗或將達到 MW 級 資料來源:Vertiv 維諦技術,申萬宏源研究 此外,機柜內可嵌入 BBU(備用電池單元,Battery Backup Unit)作為類 UPS 的備電方案,通??晒╇姅捣昼?。相較 UPS 需要“交流-直流-交流”的轉化過程,BBU 直接輸出直流電,可直接為 IT 設備供電。由于采用鋰電池,相較 UPS 其部署/配置更為靈活。400700700100070010002700050010001500200025003000A100H100H200 GH200 B100B2
43、00 GB200TGP(W)6.510.210.210.214.30246810121416HGX A100 HGX H100 HGX H200 HGX B100 HGX B200總功耗(kW)行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第17頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 IDC 電力架構:規模/成本平衡下,系統逐步簡化。伴隨機柜功率密度提升,供配電所需空間也在不斷加大,需簡化配電架構設計以提升系統利用率。DR/RR 架構均在 2N 基礎上有所簡化,并提升單位面積供電效率,以傳統 2N 架構為基準,單位面積下,DR 架構算力提升 33%,RR 架構算力提升 50%。HVDC:輸電
44、效率更進一步,巴拿馬電源等技術革新、高電壓傳輸要求或加速其滲透。整流模塊將輸入的交流電(如 380V AC)轉換成高壓直流電(如 240V DC),通過直流配電單元分配給 IT 設備,同時為蓄電池充電。由于 IT 設備直接使用高壓直流電進行工作,無需額外的逆變環節,系統效率有所提高。一方面,傳統的 HVDC 系統通常采用較低的輸入電壓(如 380V),而巴拿馬電源可實現從中壓 10KV AC 直轉 240V DC,取代了傳統架構從中壓引入到直流輸出之間的眾多中間設備,讓供電傳輸一步到位,更加高效和可靠。據阿里數據,巴拿馬電源與傳統 IDC供電方案相比,功率模塊效率達 98.5%,能減少 40%
45、的設備數量。另一方面,遠期超高密度的算力集群,對于供電容量及效率需求更強,或直接切向400V 直流?;诠雀?OCP 內容,采用 HVDC 方案端到端送電效率將超 96%,而 UPS交流方案約為 93.63%。且由于 HVDC 大量節省了轉換設備數量,智算中心內布局與架構設計也將更加靈活。圖 19:從傳統供電技術到巴拿馬電源技術的轉變 資料來源:ODCC巴拿馬供電技術白皮書,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第18頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 3相關標的與風險提示 相關標的:芯片/裝聯層級,中芯國際、長電科技、甬矽電子;深南電路、興森科技(ABF),勝宏科
46、技、滬電股份(HDI/高多層),景旺電子,和林微納(探針);江波龍、德明利(SSD)。組網層級,關注中際旭創、光迅科技、華工科技(硅光),源杰科技、太辰光(光源)。供電、液冷等基礎設施層級,關注英維克、科華數據、川環科技、銀輪股份(液冷),麥格米特(服務器電源),江海股份(超級電容)。表 4:相關重點上市公司估值表 證券代碼 證券簡稱 2025/3/25 Wind 一致預期凈利潤(億元)PE 收盤價(元)總市值(億元)2024E 2025E 2026E 2024E 2025E 2026E 688981.SH 中芯國際 89.87 7,172.65 36.99 52.79 65.57 193.9
47、 135.9 109.4 600584.SH 長電科技 36.01 644.37 17.46 26.71 33.43 36.9 24.1 19.3 688362.SH 甬矽電子 29.77 121.58 0.67 2.10 3.78 181.5 57.8 32.2 002916.SZ 深南電路 127.94 656.18 18.78 25.44 30.84 34.9 25.8 21.3 002436.SZ 興森科技 12.44 210.19-1.85 1.81 3.86-116.2 54.4 300476.SZ 勝宏科技 84.71 730.78 11.61 25.62 33.43 62.9
48、28.5 21.9 002463.SZ 滬電股份 33.98 651.78 25.87 34.12 41.37 25.2 19.1 15.8 688661.SH 和林微納 45.91 53.64-0.09 1.08 1.91-49.7 28.1 301308.SZ 江波龍 94.50 393.10 4.99 7.18 10.53 78.8 54.7-001309.SZ 德明利 125.50 203.02 3.81 6.15 8.91 53.3 33.0 22.8 300308.SZ 中際旭創 102.00 1,126.79 51.71 89.28 110.06 21.8 12.6 10.2 0
49、02281.SZ 光迅科技 45.80 363.47 7.90 11.41 14.73 46.0 31.8 24.7 000988.SZ 華工科技 41.61 418.39 13.35 17.20 21.80 31.3 24.3 19.2 688498.SH 源杰科技 121.67 104.57-0.06 1.33 2.06-78.4 50.7 300570.SZ 太辰光 83.22 189.01 2.55 4.08 5.66 74.0 46.4 33.4 002837.SZ 英維克 41.12 305.86 5.43 7.32 9.52 56.3 41.8 32.1 002335.SZ 科華
50、數據 43.88 202.54 4.42 6.64 8.18 45.8 30.5 24.8 300547.SZ 川環科技 34.70 75.27 2.10 2.69 3.47 35.9 28.0 21.7 002126.SZ 銀輪股份 27.26 227.51 8.44 11.24 14.06 27.0 20.2 16.2 002851.SZ 麥格米特 56.61 308.87 5.93 8.48 11.46 52.1 36.4 26.9 002484.SZ 江海股份 20.73 176.31 7.27 9.05 10.84 24.3 19.5 16.3 資料來源:Wind,申萬宏源研究 注:
51、業績預測值取自 wind 一致預期;中芯國際、深南電路、勝宏科技、滬電股份、中際旭創、源杰科技、江波龍、和林微納、甬矽電子 2024 年業績為已發快報/年報數據;興森科技 2024 年盈利預測取業績預告區間中值。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第19頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 風險提示:1)芯片與系統的技術演進速度幾乎是歷史最快,同時也意味著演進方向可能多元化,科技大廠定制芯片的需求也說明了這一點。同時,實踐中訓練、推理的硬件方案也可能與參考架構不同。不同的系統架構和網絡實踐,可能會影響網絡器件、設備等的長期需求。2)大模型算法的發展方向,例如參數量的變化、模型設計
52、的變化等,也直接影響了底層的硬件架構設計,可能造成硬件需求的波動。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第20頁 共20頁 簡單金融 成就夢想 信息披露 證券分析師承諾 本報告署名分析師具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注冊為證券分析師,以勤勉的職業態度、專業審慎的研究方法,使用合法合規的信息,獨立、客觀地出具本報告,并對本報告的內容和觀點負責。本人不曾因,不因,也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。與公司有關的信息披露 本公司隸屬于申萬宏源證券有限公司。本公司經中國證券監督管理委員會核準,取得證券投資咨詢業務許可。本公司關聯機構在法
53、律許可情況下可能持有或交易本報告提到的投資標的,還可能為或爭取為這些標的提供投資銀行服務。本公司在知曉范圍內依法合規地履行披露義務??蛻艨赏ㄟ^ 索取有關披露資料或登錄 信息披露欄目查詢從業人員資質情況、靜默期安排及其他有關的信息披露。機構銷售團隊聯系人 華東組 茅炯 021- 銀行團隊 李慶 021- 華北組 肖霞 010- 華南組 張曉卓 華東創新團隊 朱曉藝 021- 華北創新團隊 潘燁明 股票投資評級說明 證券的投資評級:以報告日后的 6 個月內,證券相對于市場基準指數的漲跌幅為標準,定義如下:買入(Buy):相對強于市場表現 20以上;增持(Outperform):相對強于市場表現 5
54、20;中性(Neutral):相對市場表現在55之間波動;減持(Underperform):相對弱于市場表現 5以下。行業的投資評級:以報告日后的 6 個月內,行業相對于市場基準指數的漲跌幅為標準,定義如下:看好(Overweight):行業超越整體市場表現;中性(Neutral):行業與整體市場表現基本持平;看淡(Underweight):行業弱于整體市場表現。我們在此提醒您,不同證券研究機構采用不同的評級術語及評級標準。我們采用的是相對評級體系,表示投資的相對比重建議;投資者買入或者賣出證券的決定取決于個人的實際情況,比如當前的持倉結構以及其他需要考慮的因素。投資者應閱讀整篇報告,以獲取比
55、較完整的觀點與信息,不應僅僅依靠投資評級來推斷結論。申銀萬國使用自己的行業分類體系,如果您對我們的行業分類有興趣,可以向我們的銷售員索取。本報告采用的基準指數:滬深 300 指數 法律聲明 本報告由上海申銀萬國證券研究所有限公司(隸屬于申萬宏源證券有限公司,以下簡稱“本公司”)在中華人民共和國內地(香港、澳門、臺灣除外)發布,僅供本公司的客戶(包括合格的境外機構投資者等合法合規的客戶)使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的短信提示、電話推薦等只是研究觀點的簡要溝通,需以本公司網站刊載的完整報告為準,本公司接受客戶的后續問詢。本報告是基于已公開信息撰寫,但本公
56、司不保證該等信息的真實性、準確性或完整性。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會波動。在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告??蛻魬斂紤]到本公司可能存在可能影響本報告客觀性的利益沖突,不應視本報告為作出投資決策的惟一因素??蛻魬灾髯鞒鐾顿Y決策并自行承擔投資風險。本公司特別提示,本公司不會與任何客戶以任何形式分享證券投資收益或分擔證券投資損失,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證
57、券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本報告中所指的投資及服務可能不適合個別客戶,不構成客戶私人咨詢建議。本公司未確保本報告充分考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需要。本公司強烈建議客戶應考慮本報告的任何意見或建議是否符合其特定狀況,以及(若有必要)咨詢獨立投資顧問。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。市場有風險,投資需謹慎。若本報告的接收人非本公司的客戶,應在基于本報告作出任何投資決定或就本報告要求任何解釋前咨詢獨立投資顧問。本報告的版權歸本公司所有,屬于非公開資料。本公司對本報告保留一切權利。除非另有書面顯示,否則本報告中的所有材料的版權均屬本公司。未經本公司事先書面授權,本報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品,或再次分發給任何其他人,或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。所有本報告中使用的商標、服務標記及標記均為本公司的商標、服務標記及標記,未獲本公司同意,任何人均無權在任何情況下使用他們。