计算机行业专题研究报告:算力的强结构主线

  • 来源:国金证券
  • 发布时间:2026/09/14
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全球AI算力基础设施建设正进入结构性升级新阶段,NVIDIA从GB300到VeraRubin及RubinUltra的代际演进,推动了单机柜价值量中PCB、电源和光互联占比的显著提升。本报告深入剖析了算力硬件由“单芯片算力”向“全系统互联带宽”竞争转变的行业逻辑,指出即使云厂商资本开支增速趋缓,上述细分领域仍可依靠单位机柜价值量和CapEx占比提升获得独立成长斜率。PCB:机架级互联骨架的量价齐升报告指出,PCB角色已从芯片承载平台升格为承担高速互联、供电、散热和结构集成的系统级组件。VeraRubinNVL72引入PCB中板,减少传统线缆,连接复杂度前移至板级。据测算,VR200单机柜PCB价...

随着AI大模型训练与推理需求的爆发,算力基础设施正经历从单机向机柜、从单柜向POD的系统性演进。国金证券在最新专题研究报告中指出,即使未来云厂商资本开支(CapEx)增速趋缓,NVIDIA代际升级驱动的互联与电源结构性占比提升仍将是核心增长逻辑。当前海外云厂商资本开支尚未进入收缩阶段,微软预计FY2027资本开支继续同比增长,Meta将2026年资本开支指引收窄至1,300亿-1,450亿美元。值得关注的是资本开支的内部结构变化,AI基础设施由GB300 NVL72向Vera Rubin NVL72演进,单柜功率、scale-up计算域和网络带宽同步提升。

NVIDIA代际升级引领互联与电源价值量占比提升

从GB300到Vera Rubin,单柜PCB、光、电价值量继续提升。GB300 NVL72采用全液冷机柜级架构,单柜集成72颗Blackwell Ultra GPU和36颗Grace CPU,第五代NVLink将72颗GPU组织为一个scale-up计算域,单柜总带宽达到130TB/s。而Vera Rubin NVL72在保持相同GPU/CPU配置的同时,对机柜内部进行了重新设计,第六代NVLink将单GPU双向带宽提升至3.6TB/s,单柜scale-up带宽提升至260TB/s,较GB300翻倍。更高带宽、更密集器件与更复杂拓扑,直接增加了高速板、交换板、铜互联、电源分配和测试验证需求。

展望Rubin Ultra,Scale-up需求显著提升,机柜供电难度继续抬升。Vera Rubin Ultra NVL576计划采用两层全互联NVLink拓扑,将8个分别配置72颗Rubin Ultra GPU的MGX机柜连接成一个576-GPU计算域,并同时采用铜与直接光连接。Scale-up扩圈使互联增长快于GPU数量,当统一计算域跨越多个机柜后,链路距离、端口数、交换层级和故障管理复杂度同步提升,光连接开始进入过去以铜为主的scale-up网络。对于产业链而言,增量除在GPU翻倍之外,还有交换芯片、PCB背板、铜缆、连接器、光模块、光引擎和测试设备围绕更大计算域的共同扩容。

PCB升格为机架级高速互联骨架,量价提升带来历史性机遇

AI算力竞争正由“单芯片算力”转向“全系统互联带宽”。大模型推理尤其是Decode阶段对显存带宽和数据搬运效率高度敏感,HBM扩容、NVLink升级以及GPU集群规模扩大,使高速信号传输逐渐成为制约算力释放的关键环节。PCB因此不再只是芯片承载平台,而是同时承担高速互联、供电、散热和结构集成的系统级组件。

据第三方测算,VR200 NVL72单机柜PCB价值量约为11.67万美元,较GB300约+233%,增量来自板种增加及层数&材料&加工难度同步升级。计算托盘采用新的PCB中板,将两组Vera Rubin Superchip与前部ConnectX-9 SuperNIC、BlueField-4 DPU等模块连接起来,并减少托盘内部传统线缆和软管。连接需求没有消失,而是从分立线束前移到PCB、高速连接器、盲插接口和预集成环节。PCB既承担机械承载,也承担高速信号、电源分配与模块互联,价值量来源由“多几块板”升级为“更大面积、更高层数、更高材料等级和更低良率容忍度”。

更高速互联需求牵引PTFE、mSAP、CoWoP等材料与工艺升级。单通道速率正沿112G、224G向448G演进,信号频率持续上移后,链路损耗的主要矛盾逐步由导体转向介质。材料端,PTFE有望成为突破M9性能边界的重要方向,其介电常数和介电损耗均优于M9材料。工艺端,mSAP通过超薄种子铜层、差分蚀刻和深紫外曝光,可将线宽/线距缩减至15-25μm,解决高密度互联问题。进一步看,CoWoP方案省去传统封装基板,将硅中介层及GPU/HBM直接集成在强化型PCB上,使PCB成为芯片封装的“最后一层”,但也对PCB精度和平整度提出了极高要求。

2026年8月台股PCB产业链月度营收全部落地,全产业链在7月高基数之上再度集体刷新年内新高。台光电、台燿、金像电、健鼎营收分别同比+129.85%/132.48%/76.39%/65.48%,验证AI PCB量价齐升与高端有效产能偏紧。产能为王趋势不改,头部厂商资本开支与产能储备竞赛白热化,率先锁定高端产能的头部厂商将持续独享量价齐升与份额集中的双重红利。

电力约束构成算力建设行业Beta,800VDC提供电源环节结构Alpha

美国能源部预计,AIDC用电占全美比重将由2023年的4.4%提高至2028年的6.7%~12%;NERC预计未来十年北美夏季峰值负荷+224GW,数据中心及数字经济是主要增量来源。当电力接入成为算力部署瓶颈,提高端到端供电效率即是在同一电力预算下增加可用算力。

英伟达正推动AIDC由传统415/480VAC设施配电向800VDC演进。其测算显示,800VDC相较415VAC可使相同导体规格输送能力+85%、铜需求-45%,端到端效率最高+5%,并支持100kW至1MW以上机柜。价值增量将由服务器电源模块扩展至电源柜、母线、DC/DC、功率器件、电容、储能和园区级配电。

功率密度提升首先增加电源容量与高压直流器件需求。服务器电源模块需要更高功率密度和转换效率,电源柜承担集中AC/DC转换,DC/DC模块负责800V向中低压转换,母排和连接器需要承受更高电压与电流。电容与储能由备选配置走向功率稳定的重要组成,Vera Rubin将机架级储能提高至Blackwell Ultra的约6倍,通过电容缓冲GPU同步负载变化。SST(固态变压器)是中压交流直接转换至低压直流的潜在核心设备,虽然目前仍处于规范演进阶段,但近期应关注800VDC电源柜、PSU、DC/DC、母排和机架级储能的率先放量。

光互联增量来自scale-out升级与scale-up扩圈的共振

AI网络可以分为scale-up和scale-out两层。Scale-up通过NVLink等高带宽、低时延互联,把同一计算域内的GPU组织为统一计算单元;scale-out则以InfiniBand或Ethernet连接不同服务器、机柜和计算域。二者并非替代关系:GPU性能越高、计算域越大,域内和域间需要搬运的数据都会增加。

近中期更准确的结构是“板内PCB、柜内铜为主、柜间光占比提升”,而非光对铜的单向替代。Vera Rubin NVL72机架背部包含约5,000根铜缆,短距离连接可由PCB和铜缆以较低功耗完成。但当NVL576跨8个机架运行时,高速铜连接需要增加retimer和信号调理,由此带来的功耗使光子技术成为更合适的跨柜方案。对应到产业链,scale-up光化将新增对硅光引擎、激光器、光纤与连接器、先进封装及测试环节的需求。

光模块检测设备国产替代进入量产与业绩兑现阶段。800G向1.6T升级后,单通道速率迈向200G级PAM4,测试带宽、精度、并行度和自动化要求同步提高。联讯仪器已推出面向1.6T光模块的65GHz采样示波器、120GBaud时钟恢复单元和1.6Tbps误码分析仪,并实现量产供货。2026年上半年,公司实现营业收入15.31亿元,同比增长209%;归母净利润5.67亿元,同比增长903%,综合毛利率提升至70.79%。这验证了国产测试设备在高速迭代背景下的强劲竞争力。

编辑:流星雨
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