20240218_国金证券_电子行业深度研究:PCB全年定调修复性增长建议关注高速通信高景气和载板国产化_22页.pdf
敬请参阅最后一页特别声明 1 PCB 全年定调修复性增长,预 计同比增幅回到 4%水平。2023 年的 PCB 行业看似成长与周期共举,实际上主旋律 是周期,根据 CPCA 引用数据,2023 年全 球 PCB 产值 下滑 幅度 达 到 15.0%,是自 2001 年以来最大的同比降幅、甚至超 过了2009 年金融危机下同比下滑幅度 14.5%,可见 2023 年全球 PCB 虽有创新但也抵挡不了整个行业所面临的周期压 力。我们认为 2023 年是充分消化需求疲软状态的一年,经过这一整年的调整后周期压力将得到释放,2024 年将 成为 修复的一年,我们看到 IDC 对智能手机、PC、服务器等关键领域的出货量预期在 2024 年会迎来一个修复性成长,中 汽协对中国汽车销量也提出 3%的增速预期。在这样的基本需求的修复下,PCB 行业也有望能够迎来修复,根据 CPCA 引用数据预测,2024 年全球 PCB 产值同比有望恢复增长、增幅有望达到 4.1%。1 月因节前备货需求高增,同比增长指向需求正在恢 复。因2 月春节假期长达一周多时间,部分客户会存在订单 前置的行为,即把部分 2 月份的订单前置到1 月,PCB 产业 链 1 月营收所体现的景气度节奏被备货打乱,有一定程度 的失真,但我 们从 铜箔 同比-19%、电子 玻纤 布同 比+4%、覆铜 板同 比+40%、PCB 同比+11%的情况可以看到行业需求是有 所好转的,进一步考虑到上一年春节发生在 1 月底、订单前置行为发生在 12 月的情况下,我们对比 2022 年 12 月加2023年 1 月的双月数据和 2023 年 12 月加 2024 年 1 月的双月数据,观察到铜箔同比-18%、电子玻纤布同比+15%、覆 铜板同比+2%、PCB 同比-6%,再结 合下 游分 不同 领域 的双 月营 收同 比数 据,我们 认为 1 月数据确实反映了一部分备货需求,但消费类产品同比降幅收窄、服务器/汽车需求同比真实转正 的事实也意味着整个产业链正在修复。高速通信:云计算/AI 致高景气,服务器&交换机升级打开高端 PCB 空间。在 AI 和平台升级趋势下,服务器和交 换机PCB 迎增长:1)根据 CPCA 引用 数据,预计 2027 年服务器 PCB 市场空间将达到 135 亿美 元,相 对 2023 年 82 亿美 元市场规模仍有 65%的扩容空间;2)我们 根据 IDC 的交换机市场数据,结合锐捷网络、三旺通信招股说明书所披露的电路板在原材料的占比,按照“PCB/交换机市场=PCB/交换机原材料*交换机原材料/交换机营业成本*(1-交换机厂商毛利率)”公式,我们 计算 可得 PCB 占交换机市场比例约为 3%(锐捷网络平均值为 4%,三旺 通信 平均 值 为 2%,二者 平 均为3%),我 们计 算可 得至 2027 年全球 400G 及以下端口速率的交换机 PCB 市场为 14.9 亿美 元,考虑 到 IDC 未披露 800G及以上端口速率的远期市场规模,我们认为交换机 PCB 远期市场还将更为广阔。封装基板是封装材 料中重要的组成部分,先进封装带动 快速增长。封装基板作为 1 级封装和 2 级封 装之 间的 连 接层,在先进封装成本占比达到 50%(以典型的 FCBGA 为例),在 先进 封装 快速 发展 的背 景下,预 计 至 2027 年全 球封 装 基板市场空间将达到 200 亿美元。全球封装基板主要由海外厂商垄断,特别是技术难度较高的半加成法/改进 型半 加 成法难见国内厂商身影,我们按照 2022 年国内已上市的两大封装基板厂商营收数据测算,全球封装基板市场国产化 率仅个位数,可见国产化率低、国产替代空间大。我们认为 2023 年是充分消化需求疲软状态的一年,经过这一整年的调整后周期压力将得到释放,2024 年将 成为 修复的一 年,根据 CPCA 引用 数据 预测,2024 年全 球 PCB 产值同比有望恢复增长、增幅有望达 到 4.1%。周期 压力 一旦 缓 解,我们认为 PCB 的成长性也将凸显。细分领域方面,我们仍然看好高速通信所带来的的高端 PCB 板扩容和封装基板 国产替代机会,建议关注沪电股份、生益电子、兴森科技、生益科技、联瑞新材等公司。需求修复不及预期;高端产品推出进度不及预期;竞争加剧。行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 内容目录 一、PCB 全年定调修复性增长,预计同比增幅回到 4%水平.5 二、1 月因节前备货需求高增,同比增长指向需求正在恢复.6 三、高速通信:云计算/AI 致高景气,服务器&交换机升级打开高端 PCB 空间.9 3.1、云计算/AI 致高速通信呈高景气.9 3.2、AI 对算力提出高要求,硬件和组网设计变化导致 PCB 价值量提升.10 3.3、数据量持续增长使得网络设备保持升级节奏.12 四、先进 封装发展契机已现,封装基板作为主要材料有望迎来国产替代.15 4.1、先进封装发展契机已现,六年复合增速将达到 9.8%.15 4.2、封装基板占 FCBGA 50%成本,国产化率仅个位数.17 五、投资建议.19 六、风险提示.20 6.1、需求修复不及预期.20 6.2、高端产品推出进度不及预期.20 6.3、竞争加剧.20 图表目录 图表 1:全球智能手机出货量同比增速预期.5 图表 2:全球 PC 出货量同比增速预期.5 图表 3:全球服务器出货量同比增速预期.5 图表 4:中国汽车销量同比增速预测.5 图表 5:全球 PCB 产值同比变化幅度.6 图表 6:台系 PCB 产业链之铜箔月度营收环比增速.6 图表 7:台系 PCB 产业链之玻纤布月度营收环比增速.6 图表 8:台系 PCB 产业链之覆铜板月度营收环比增速.7 图表 9:台系 PCB 产业 链 之 PCB 月度营收环比增速.7 图表 10:台系 PCB 厂商 1 月营收环比增速(分下游领域).7 图表 11:台系 PCB 产业链之铜箔月度营收同比增速.8 图表 12:台系 PCB 产业链之玻纤布月度营收同比增速.8 图表 13:台系 PCB 产业链之覆铜板月度营收同比增速.8 图表 14:台系 PCB 产业 链 之 PCB 月度营收同比增速.8 图表 15:台系 PCB 产业链双月营收同比增速.8 图表 16:台系 PCB 厂商 1 月营收同比增速(分下游领域).9 1ZCXuNtOtQqRoQmPmRqPmN9PbP7NsQpPsQmQfQmMtRjMmNuN8OrRwONZpMpMMYmNpM行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 3 图表 17:台系 PCB 厂商双月营收同比增速(分下游领域).9 图表 18:20182023E PCB 细分领域复合增速.9 图表 19:全球云计算市场规模及增速.9 图表 20:海外四大云计算厂商资本开支(十亿美元).10 图表 21:国内三大云计算厂商资本开支(亿美元).10 图表 22:海外四大云计算厂商资本开支预期增幅.10 图表 23:国内三大云计算厂商资本开支预期增幅.10 图表 24:谷歌推出 Gemini 1.5.10 图表 25:OpenAI 主页介绍文生视频模型 Sora.10 图表 26:AI 服务器出货量增速显著更高.11 图表 27:AI 对算力提出更高要求.11 图表 28:AI 服务器相对传统服务器多了 GPU 层.11 图表 29:AI 服务器所用 PCB 和 CCL 规格.12 图表 30:各类服务器单机 PCB 价值量对比(元,不含载板).12 图表 31:交换机中 PCB 组成 结构(以 华 为 CloudEngine S16700-8 为例).12 图表 32:英伟达 DGX A100 SuperPOD 网络架构.12 图表 33:全球移动网络数据流量.13 图表 34:Intel 和 AMD 在 2023 年推出 PCIE 5.0 平台芯片.13 图表 35:PCIE 总线标准对应单链路带宽(GB/s).13 图表 36:全球交换机商用芯片市场格局.13 图表 37:博通交换芯片研发历程.13 图表 38:PCIE 总线升级导致 PCB 层数提升.14 图表 39:PCIE 总线升级导致覆铜板材料升级.14 图表 40:根据锐捷网络数据计算 PCB 占交换机市场比例.14 图表 41:根据三旺通信数据计算 PCB 占交换机市场比例.14 图表 42:全球服务器 PCB 市场空间(亿美元).14 图表 43:全球交换机 PCB 市场空间(十亿美元,未考 虑 800G 及以上交换机).14 图表 44:从英伟达 GPU 的快速上量可知当前先进封装已经发展至第五阶段.15 图表 45:UCIe 成员组成.16 图表 46:我国小芯片互联连标准的逻辑接口示意图.16 图表 47:产业中应用先进封装的规模化方案.16 图表 48:各大厂商在 2.5D/3D 技术中的布局.17 图表 49:全球先进封装市场规模(十亿美元).17 图表 50:20212027 年全球先进封装细分市场复合增速.17 图表 51:封装基板在 FCBGA 封装制造成本中占 据 50%的比例.18 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 4 图表 52:先进封装带动封装基板成长超越其他 PCB 类型.18 图表 53:2022 年 FC 类型基板同比增速显著更高.18 图表 54:20222027 年封装基板预期复合增速高于其他.18 图表 55:预计 2027 年全球封装基板规模达 到 200 亿美元.18 图表 56:半加成法封装基板市场格局.19 图表 57:改进型半加成法封装基板市场格局.19 图表 58:国内两大封装基板厂商市占率合计 3%.19 图表 59:重点公司估值情况(行情数据取自 2024 年 2 月 8 日收盘价).20 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 5 2023 年对于科技行业来说可谓是“多事之秋”,一方面 AI 大爆发为科技行业带来了快速增长 的希 冀,另一 方面 消费 疲弱 导致 整个 科技 行业 深陷 周期 泥潭,PCB 作为“电 子元 器件之母”,同样呈现“冰火两重天”的局面,即 2023 年 与 AI 相关的厂商订单饱满而其他厂商 稼动率持续低位。不过我们认为,2023 年的 PCB 行业看似成长与周期共举,实际上主旋律 是周 期,根据 CPCA 引用数据,2023 年全球 PCB 产值下滑幅度达到 15.0%,是 自 2001年以来最大的同比降幅、甚至超过了 2009 年金融危机下同比下滑幅度 14.5%,可见 2023年全球 PCB 虽有创新但也抵挡不了整个行业所面临的周期压力。理清当前周期和成长的关系成为了合理预期未来发展节奏的关键问题,我们 认为 只有 周期问题得到解决,PCB 行业的成长性才会更好 地 体现出来。我们认为 2023 年是充分消化需求 疲软状态 的一年,经过 这 一整年的 调整 后周期压力将得到释放,2024 年将 成为 修复 的一年,我们看到 IDC 对智能手机、PC、服务器等关键领域的出货量预期在 2024 年会迎来一个修复性成长,中汽协对中国汽车销量也提 出 3%的增速预期。在这样的基 本需求的修复下,PCB 行业也有望能够迎来修复,根据 CPCA 引用数据预测,2024 年全球 PCB 产值同比有望 恢复增长、增幅有望达到 4.1%。周期压力一旦缓解,我们认为 PCB 的成长性也将凸显,这将更有利于有成长领域布局的厂商走出增长逻辑,投资锚点也将更 加 明确。因此,本文 将在预期 2024 年 PCB 行业定调修复的背景下,首先 通过跟踪行业景气度状况来观察行业修复节奏,以期确认周期压力已得到充分释放,再在此基础上为市场明晰当前PCB 行业存在的成长 投资机会。图表1:全 球 智 能手 机出 货量 同比 增速 预期 图表2:全球 PC 出货 量同 比增 速预 期 来源:IDC(2023 年 12 月 19 日预测),国金证券研究所 来源:IDC(2024 年 1 月 31 日),国金证券研究所 图表3:全 球 服 务器 出货 量同 比增 速预 期 图表4:中 国 汽 车销 量同 比增 速预 测 来源:IDC(2023 年 12 月 15 日),国金证券研究所 来源:中汽协,国金证券研究所-14%-12%-10%-8%-6%-4%-2%0%2%4%6%2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E-20%-15%-10%-5%0%5%10%2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E0%2%4%6%8%10%12%14%2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E预计至2030年中国汽车销 量潜在 增速保 持23%行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 6 图表5:全球 PCB 产值 同 比变 化幅 度 来源:CPCA 历史数据,国金证券研究所 高频数据跟踪是判断周期节奏的重要手段,我们可以通过观察台系 PCB 产业链的月度营收变化情况来观测行业周期节奏的变化。首先从环比来看景气度的连续性,我们发现在 12 月 PCB 产业链需求有所弱化的情况下,1月景气度环比有所修复,除 铜箔环比-14%下跌外,电子玻纤布环比+7%、覆 铜 板环 比+4%、PCB 环比+10%,下游主要是 服务器(环比+32%)、电脑(环 比+16%)、汽车(环比+12%)等领域表现较为突出。图表6:台系 PCB 产业 链 之铜 箔月 度营 收环 比增 速 图表7:台系 PCB 产业 链 之玻 纤布 月度 营收 环比 增速 来源:Wind,国金证券研究所 来源:Wind,国金证券研究所-30%-20%-10%0%10%20%30%19951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020202120222023E2024F-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%台系铜箔-月度营收-MoM-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%台系玻纤布-月度营收-MoM行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 7 图表8:台系 PCB 产业 链 之覆 铜板 月度 营收 环比 增速 图表9:台系 PCB 产业链之 PCB 月度营收环比增速 来源:Wind,国金证券研究所 来源:Wind,国金证券研究所 图表10:台系 PCB 厂商 1 月营收环比增速(分下游领域)来源:Wind,国金证券研究所 因 2 月春节 假期长达一周多时间,部分 客户 会存 在订 单前 置的 行为,即把 部分 2 月份的订单前置到1 月,PCB 产业链1 月营收所体现的景气度 节奏被备货打乱,有一定程度的失真,但 我们 从铜箔同比-19%、电子玻纤布同比+4%、覆铜板同比+40%、PCB 同比+11%的情况可以看到行业需求是有所好转的,进一 步考虑到上一年春节发生在 1 月底、订单 前置 行为 发生在 12 月的 情况 下,我们 对比 2022 年 12 月加 2023 年 1 月的 双月 数据 和 2023 年 12 月加2024 年 1 月的双月数据,观察到 铜箔同比-18%、电子玻纤布同比+15%、覆铜板同比+2%、PCB 同比-6%,再结合下游分不同领域的双月营收同比数据,我们认为 1 月数据确实反映了一部分备货需求,但消费类产品同比降幅收窄、服务器/汽车需求同比真实 转正的事实也意味着整个产业链正 在修复。-10%-5%0%5%10%15%台系CCL-月度营收-MoM-15%-10%-5%0%5%10%15%台系PCB-月度营收-MoM0%5%10%15%20%25%30%35%消费电子 电脑 服务器 汽车 半导体最新-MoM行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 8 图表11:台系 PCB 产业 链 之铜 箔月 度营 收同 比增 速 图表12:台系 PCB 产业 链 之玻 纤布 月度 营收 同比 增速 来源:Wind,国金证券研究所 来源:Wind,国金证券研究所 图表13:台系 PCB 产业 链 之覆 铜板 月度 营收 同比 增速 图表14:台系 PCB 产业链之 PCB 月度营收同比增速 来源:Wind,国金证券研究所 来源:Wind,国金证券研究所 图表15:台系 PCB 产业 链 双月 营收 同比 增速 来源:Wind,国金证券研究所-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%台系铜箔-月度营收-YoY-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%台系玻纤布-月度营收-YoY-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%台系CCL-月度营收-YoY-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%台系PCB-月度营收-YoY-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%铜箔 玻纤布CCL PCBDec-23&Jan-24 YoY行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 9 图表16:台系 PCB 厂商 1 月营收同比增速(分下游领域)图表17:台系 PCB 厂商 双月营收同比增速(分 下游 领域)来源:Wind,国金证券研究所 来源:Wind,国金证券研究所 综合来看,我们认为行业在当前的时间节点 已经显现出修复的迹象,我们给予 PCB 行业逐季改善、全年同比正增长较高置信度。3.1、云计算/AI 致 高速 通信 呈高 景气 近年来,高速通信驱动着 PCB 行业快速成长,从 20182019 年 5G 带动的高频无线和高速有线应用场景发展,再到 20202023 年的服务器升级和 AI 基建扩容,高速通信成为了继PC、智 能手 机之 后带 动 PCB 行 业在 新的 一轮 周期 快 速增 长的 主要 因素,数据 上体 现在20182022 年有线通信和服务器领域 PCB 产值复合增速显著高于其他细分领域,分别达到6.2%和 11.1%。展望 未来,我们 认为 由云 计算、AI 等需求驱动的高速通信仍处于高景气度状态,从下 游需 求展 望来 看,根据信通院引用的 Gartner 数据,云计 算市 场规 模在 未来 几年仍然有望保持在 18%以上的复合增速,同时根据 Bloomberg 对海 内外云计算厂商资本开支的预期可以想见云计算相关基础建设仍然在高景气阶段,加之当前 AI“军 备赛”正 如火如荼,高速通信产业链高速发展确定性强。图表18:20182023E PCB 细分 领 域复 合增 速 图表19:全 球 云 计算 市场 规模 及增 速 来源:CPCA 历年数据,国金证券研究所 来源:信通院云计算白皮书(2023 年),Gartner,国金证券研究所 0%10%20%30%40%50%60%70%80%消费电子 电脑 服务器 汽车 半导体最新-YoY-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%消费电子 电脑 服务器 汽车 半导体Dec-23&Jan-24 YoY-2.0%0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%0%5%10%15%20%25%30%35%02,0004,0006,0008,00010,00012,0002020 2021 2022 2023E 2024E 2025E 2026E全球云计算市场规模(亿美元,左轴)YoY(%,右轴)行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 10 图表20:海 外 四 大云 计算 厂商 资本 开支(十 亿美 元)图表21:国 内 三 大云 计算 厂商 资本 开支(亿 美元)来源:Bloomberg,国金证券研究所 来源:Bloomberg,国金证券研究所 图表22:海 外 四 大云 计算 厂商 资本 开支 预期 增幅 图表23:国 内 三 大云 计算 厂商 资本 开支 预期 增幅 来源:Bloomberg,国金证券研究所 来源:Bloomberg,国金证券研究所 图表24:谷歌推出Gemini 1.5 图表25:OpenAI 主页介绍文生视频模型 Sora 来源:谷歌博客社区,国金证券研究所 来源:OpenAI 官网,国金证券研究所 我们认为高速通信市场扩容主要来自两个方面的因素驱动,其一为 AI 对算力需求 提出了更多 的需 求,其二 数据 量持 续增 长带 来基 础建 设持 续升 级,这两 点充 分体 现在 服务 器和 交换机这两大关键设备上。3.2、AI 对算力提出高要求,硬件 和组网设计变化导致 PCB 价值 量提 升 随着人工智能的技术进步和应用开拓,各大厂商均在加快投入 AI 模型的训练和应用的开发,根据 IDC 统计,AI 服务器在近几年的增长逐步加快,显著高于服务器整体出货量水平。AI 因所涉及的参数量和计算量大幅增加,对网络算力也就提出了更高的 要求,落脚010203040506070亚马逊 微软 谷歌 Meta01020304050607080902012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023E2024E阿里巴巴 腾讯 百度-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%2023 2024E 2025E亚马逊 微软 谷歌 Meta-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%2022 2023E 2024E阿里巴巴 腾讯 百度行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 11 到硬件层面,作为芯片、走线的承载物的 PCB 也相应有所改变。图表26:AI 服 务器 出货 量增 速显 著更 高 图表27:AI 对 算力提出更高要求 来源:IDC,国金证券研究所 来源:百度智算中心网络架构白皮书,国金证券研究所 AI 为服务器 PCB 带来的增量主要来自硬件架构出现新增的部分和计算要求提升后对硬件性能也相应提升,具体来看:1)板子数量得以增加。AI 服务器是专门用于 AI 模型训练和推理的设备,相较传统服务会增加更多的矩阵计算的功能,传统的 CPU 核心能够分配给计算的部分不多,因此AI 服务器需要在传统 CPU 的基础上增加 GPU 来支持更多的矩阵运算功能,架构上就会多出 GPU 层,从而就会从以往的1 块主板(CPU 母板)为 主变 为 2 块主板(CPU 模板和 GPU 模组 板),单机 PCB 板的数量首先得到增加。从英伟达 DGX AI 服务器产品可以看 到,整个 架构 分成 了GPU Board Tray、Motherboard Tray 和配 件组,其 中GPU Board Tray 里面会新增加速卡板(OAM)和模组板(UBB),PCB 使用量显著提升。2)除了板子数量增加之外,PCB 板性能也要求提升。由于 AI 设备所面临的数据量和传输速率要求显著提升,GPU 高速运算部分之间连接带宽也得到了显著提升,对比传统服务器运用 PCIE 总线标准的单链路带宽和英伟达 在 AI 服务器中采用的 NVLink 的单链路带宽,可以发现 AI 服务器中带宽显著提升,并且从实践的角度各大厂商在设计过程中还会通过增加链路数来提升总带宽,而根据前述内容,带宽的增加会带来数据量的提升,而数据量的提升会对 PCB 板的层数、所用 CCL 材料等级提出更高的要求,PCB 整体的性能得到显著的提高。3)I/O 数量增加引入 HDI 的产品设计。GPU 算力性能高,要想不浪费 GPU 本身的算力性能,就需 要增 加 GPU 对外连接的通道数和连接的效率,因此各类 GPU 整体硬件方案集成度都相对以往 CPU 更高,对应 的 PCB 就会 往 HDI 的形 式转 变,以英 伟达 DGX 系列产品为 例,其 A100、H100、GH200 以及即将在 2024 年发布的 B100 产品的加速卡均采用HDI 工艺制造。图表28:AI 服 务器 相对 传统 服务 器多 了 GPU 层 来源:华为官网,英伟达官网及相关技术文件,国金证券研究所-20%-10%0%10%20%30%40%2019 2020 2021 2022 2023H1AI 服务器出货量-YoY 全球服务器出货量-YoY=GPU层CPU层配件传统服务器AI服务器=CPU 层配件CPU主板行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 12 在这样的趋势下,AI 服务器的增长将显著带动 PCB 的价值量提升,我们通过拆解普通服务器(以华为 2288H 为例)、英 伟达 DGX A100、英伟达 DGX H100 的 PCB 板组成架构,最终计算得到普通服务器的 PCB 价值量为 1125 元,而以 英伟 达 DGX AI 服务器为代表的设备PCB 价值量达到 700010000 元,并且 英伟 达 的 AI 服务器产品仍在升级迭代中(2024 年即将发布 B100 产品),可 见 AI 服务器的增长为服务器 PCB 价值量提升提供强劲动力。图表29:AI 服 务器 所用PCB 和 CCL 规格 图表30:各类服务器单机 PCB 价值 量对 比(元,不含 载板)来源:联茂,国金证券研究所 来源:国金证券往期报告AI 服务器中到底需要多少 PCB,国金证券研究所 AI 为交换机 PCB 带来的增量主要体现在胖树架构被应用 到 AI 训练 网络 中,这样 的网 络架构设置必然意味着整个网络的总带宽是较大的,因为胖树架构存在三层网络、无收敛带宽的特征使得每层网络的带宽都保持一样大,这相较有一定收敛比的叶脊网络,整个网络的硬件 配置 性能 会 更高;并且 我 们从 英 伟达 DGX H100 SuperPOD 推荐的 NVIDIA Quantum QM9700 Switch 的参 数可 知,网络 节点 中的 单点 设备 已经 应用 单 端口 400G、总吞 吐 量51.2Tb/s 的高性能交换机,可见整个 AI 训练网络的配置总带宽将显著高于普通网络,PCB作为承载数据传输和交换的物理硬件,其整体价值量 随总带宽的提升而提升的趋势明确。图表31:交换机中PCB 组 成结 构(以华 为CloudEngine S16700-8 为例)图表32:英伟达 DGX A100 SuperPOD 网络架构 来源:华为 官网,国金证券研究所 来源:英伟达官网,国金证券研究所 3.3、数据 量持 续 增长 使得 网络 设备 保持 升级 节奏 随着互联网在日常生活中的渗透,数据流量仍然保持持续增长的态势,在这样的背景下网络设备也将面临持续的升级换代,我们观察到服务器和交换机均已到了下一 代际 渗透率加速提升的关键点,具体来看:1)服务器平台升级至 PCIE GEN 5.0。Intel 已经在 2023 年推 出了 搭 配 PCIE 5.0 的平台Eagle Stream 平台,对应代号为 Sapphire Rapids 和 Emerald Rapids 的芯片,预计2024 年还将推出搭载PCIE 5.0 的新平台Birch Stream,对应 芯片 代号Granite Rapids;AMD 于 2022 年底和 2023 年已经推出搭配 PCIE 5.0 的 Genoa 和 Bergamo 芯片,对应Zen 4 平台,预计2024 年还将推出搭载PCIE 5.0 的新 平 台Zen 5,对应 芯片 代号Turin。010002000300040005000600070008000900010000普通服务器(2288H V6)英伟达DGX A100 英伟达DGX H100接口板接口板主控单元板接口板交换单元板爆破图接口板主控单元板交换单元板(与接口板垂直相插)行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 13 可见自 2022 年底 到 2024 年服务器主板平台均处于全面升级至 PCIE 5.0 平台的趋势中。2)交换机芯片 51.2T 已有多家主流厂商推出。我们观察到主流厂商在 20222023 年都分别 推 出 了 单芯 片 交 换容 量 达 到 51.2T 的 交换 芯 片,如 思 科 在 2023 年 6 月发 布SiliconOne G200、博通在 2022 年 8 月推出 Tomhawk5、美 满 在 2023 年 3 月推出Teralynx10、英伟 达分 别推 出针 对以 太网 的 Spectrum-4 和针 对 IB 网的 QM9700,可见交换机供给端正在全面迈向 51.2T 的高性能产品,有望倒逼需求应用端升级。图表33:全球移动 网络 数据 流 量 来源:联茂,爱立信,国金证券研究所 图表34:Intel 和 AMD 在 2023 年推出 PCIE 5.0 平台芯片 图表35:PCIE 总线标准对应单链路带宽(GB/s)来源:联茂,国金证券研究所 来源:Intel,国金证券研究所 图表36:全 球 交 换机 商用 芯片 市场 格局 图表37:博 通 交 换芯 片研 发历 程 来源:裕太微招股说明书,国金证券研究所 来源:百度智算中心网络架构白皮书,国金证券研究所 0.250.51240.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5PCIE Gen 1 PCIE Gen 2 PCIE Gen 3 PCIE Gen 4 PCIE Gen 528%22%19%14%8%6%3%博通美满瑞昱德州仪器高通微芯其他行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 14 在这样的升级变化下,设备中 PCB 所承载的链路带宽都会有所增加,从而使得 PCB 的规格提升,根据 产业 链情 况,服务 器 PCIE GEN 5.0 将采用 1620 层 PCB 板、Very Low Loss/Ultra Low Loss 覆铜板方案,交换机 51.2T 速率的交换单元板将会采 用 3440 层 PCB 板、Super Ultra Low Loss 覆铜板方案,这将会打开高端 PCB 和覆铜板的空间。图表38:PCIE 总线升级导致 PCB 层数 提 升 图表39:PCIE 总线升级导致覆铜板材料升级 来源:联茂,国金证券研究所 来源:联茂,国金证券研究所 综合来看,在 AI 和平台升级趋势下,服务器和交换机这两大高速通信重要硬件设备将会为 PCB 板打开新的增长空间:1)根据 CPCA 引用数据,预计 2027 年服务器 PCB 市场空间将达到 135 亿美元,相对 2023 年 82 亿美元市场规模仍 有 65%的扩容空间;2)我们根据IDC 的交换机市场数据,结合锐捷网络、三旺通信招股说明书所披露的电路板在原材料的占比,按照“PCB/交换 机 市场=PCB/交 换机 原材 料*交换 机原 材料/交换 机营 业成 本*(1-交换机厂商毛利率)”公式,我们计算可得 PCB 占交换机市场比例约为 3%(锐捷网络平均值为 4%,三旺通信平均值 为 2%,二者平均为 3%),我 们计 算可 得至 2027 年全球 400G 及以下端口速率的交换机 PCB 市场为 14.9 亿美 元,考虑 到 IDC 未披 露 800G 及以上端口速率的远期市场规模,因此我们认为交换机 PCB 远期市场还将更为广阔。图表40:根 据 锐 捷网 络数 据计 算 PCB 占交换机市场比例 图表41:根 据 三 旺通 信数 据计 算 PCB 占交换机市场比例 2019 2020 2021 2022H1 平均值 2017 2018 2019 2020H1 平均值 PCB/原材料 7%8%6%5%7%PCB/原材料 8%7%7%7%7%原材料/营业成本 94%95%94%94%94%原材料/营业成本 87%84%82%82%84%毛利率 38%35%34%34%35%毛利率 67%65%66%67%66%PCB/收入 4%5%4%3%4%PCB/收入 2%2%2%2%2%来源:锐捷网络招股说明书,Wind,国金证券研究所 来源:三旺通信招股说明书,Wind,国金证券研究所 图表42:全 球 服 务器 PCB 市场空间(亿美元)图表43:全 球 交 换机 PCB 市场空间(十亿美元,未考虑800G 及以上交换机)来源:CPCA 历年数据,国金证券研究所 来源:IDC,国金证券研究所 812 层1216层1620 层0510152025PCIE 3.0 PCIE 4.0 PCIE 5.0Df 0.015Df 0.009Df 0.006Df 0.0015PCIE 3.0 PCIE 4.0 PCIE 5.0Mid LossLow LossUltra Low LossVery Low Loss0204060801001201401602018 2019 2020 2021 2022 2023E 2027E65%的扩容空间0.000.200.400.600.801.001.201.401.602021 2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 15 4.1、先 进封 装发 展契 机已 现,六年 复合 增速 将达 到 9.8%2023 年宏观经济整体承压的情况下,AI 产业链景气度却快速攀升,全球 GPU 龙头厂商英伟达 2023 年前三季度营收同比增长 206%验证了需求的火爆,GPU 成为 了 2023 年炙手可热的“硬通 货”。从 产业 链关 系上 来讲,将 NVIDA A/H100 GPU 推上“硬通货”位置的主导因素除了需求以外,供给端限制亦是关键所在,其中台积电 CoWoS 产能受限更是让市场意识到先进封装所带来的“超越摩尔”趋势正在以超预期的速度打入商用市场,先进封装快速进入第五阶段。图表44:从英伟达GPU 的 快速 上量 可知 当前 先进 封装 已经 发展 至 第五 阶段 来源:拓璞产业研究院、上海北芯、深南电路招股说明书,国金证券研究所 尽管 先进封装 优势 明显,但过 去一 直受 制于 产业 客观 发展 因素,其一 是 Chiplet 互联标准不统 一,其二 是先 进封 装对 封装 行业 提出 了新 的技 术要 求,良率 和产 能受 限是 产业 规模 化发展的关键问题。随着产业的发展,这两大问题已经逐渐得到解决:1)Chiplet 标准正逐步形成。2022 年3 月,AMD、英特 尔、台积 电、三星、美光、微软、Meta、Google 等十余家半导体、互联网公司联合成立了 Chiplet 标准联盟,正式推出 Chiplet 高速互联标准 UCIe,为 Chiplet 开放提供了基础生态;2022 年 12 月,我国推出第一个原生 Chiplet 技术标准小芯片接口总线技术要求,同样对 Chiplet接口标准化起到推动作用。2)良率 和产能 问题 逐渐得到解决。随着英伟达、AMD、苹果、英特尔、赛灵思、华为等全球各领域顶尖芯片设计厂陆续推出 Chiplet 产品 方案,先进 封装 技术 已经 蔓延 至人工智能、智能驾驶、AR/VR、手机通信等多个领域,已有多个先进封装方案的产品达到几十万到上千万出货规模量级(如英伟达 GPU、苹果 M1、特斯 拉 Dojo 等),规模 化方案的出现表明产业上良率已经达到产业化 水平,并且 随着 量级 的提 升,产业 链中 先进封装产能也逐步释放(例如台积电 CoWoS 产能随 GPU 相关需求加速扩充),为先进封装发展奠定基础。国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究国金电子研究 国金电子研究国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究国金电子研究 国金电子研究国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金电子研究 国金