2023年ChatGPT如何改变算力基础器件分析 服务器产品关键元器件，产品结构多元化

PCB

PCB：服务器产品关键元器件，产品结构多元化

印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）作为电子产品的重要组成部分，是电子元器件连接的重要桥梁。PCB 是指在 通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板，其主要功能是提供机械支撑，便于插装、检查和测试，使各种电子 零组件形成预定电路的连接，起中继传输的作用。

PCB制造位于产业链中游，相对于上下游行业集中度较低，议价能力偏弱。据Prismark数据，PCB产业链上游为相关原材料， 主要包括铜箔、铜箔基板、玻纤布、树脂等，材料成本占比PCB成本约60%；下游主要包括通信设备、计算机、消费电子、汽 车电子、工业控制、航空航天等，其中通讯电子、计算机、汽车电子占比排名前三，合计占比超7成。

PCB产品可分为刚性板、柔性板、金属基板、HDI、封装基板。据Prismark数据，2021年全球PCB市场以多层板、柔性板和封 装基板为主，合计占比超70%；我国PCB市场主要以多层板、柔性板、HDI板为主，其中我国封装基板产值比重明显低于全球 水平，主要受限于PCB的高端制造技术落后于欧、美、日等发达国家。

中国已成全球PCB产业中心，市场规模持续扩张

宏观：中国已成为全球PCB中心，产值全球占比超50%。 1）全球：预计2021年全球PCB产值约为804亿美元，预计2026年约为1016亿美元，2021-2026年CAGR为4.8%； 2）中国：预计2021年中国PCB产值约为436亿美元，预计2026年约为546亿美元，2021-2026年CAGR为4.6%。

中观：受下游服务器升级、汽车等细分行业景气度高企拉动，PCB产值稳健增长。 1）服务器：2021年服务器用PCB全球产值预计为78亿美元，预计2026年达126亿美元，2021-2026年CAGR为10%； 2）汽车：2021年汽车用PCB全球产值预计为82亿美元，预计2026年达118亿美元，2021-2026年CAGR为7.5%。

ChatGPT加速IDC建设，推动百亿级服务器PCB市场持续扩张

IDC需求量激增→ 服务器出货量↑→ PCB需求↑

1）IDC：据科智咨询数据，2021我国IDC业务规模首次突破3000亿元，2024年预计超6000亿元，2021-2024年CAGR为26.7%。 2）服务器：据IDC数据，2021年我国服务器出货量391万台，yoy+11.7%，2025年预计为525万台，2021-2025年CAGR为7.7%。 3）服务器用PCB： 据Primark数据，2021年全球服务器用PCB 79亿美元，我国占全球PCB产值超50%，国内服务器用PCB数百亿元级市场，未来 规模将不断扩大。

IDC平台升级→ 高端PCB应用↑→ PCB 量价↑

1）8-16层 转为 以 18层以上 为主，每平方米价值量涨幅达219%。一般服务器PCB需求以6-16层板和封装基板为主，高端服务器PCB主板超16层、 背板超20层。

多相电源

多相控制器+DrMOS：大功率供电芯片核心

DrMOS：即Driver+MOSFET，集成两个MOSFET和一个MOSFET驱动器在一个封装 中。这种三合一封装的DrMOS使电源系统能够大幅提高功率密度、效率和热性能， 通过搭配多相控制器使用，可以在相同电压下增大电流，满足低压大功率应用需求。

多相控制器：DC-DC控制器是DC-DC转换器的组成部分，通过控制DC-DC转换器中 三极管的通断时长控制输出电压。多相（DC-DC）控制器可用于实现多相拓扑结构 的DC-DC转换器。

可大幅提升功率：通过多相控制器和DrMOS模块的组合使用，将多个降压电路的输 出并联使用，从而输出数百安培到数千安培的电流；

降低散热，优化能耗：后级电路使用更小体积和更高功率密度的DrMOS，从而造就 效率较高的转换器，在同等功率下有效降低系统发热量；

提升性能：相较于传统拓扑结构的DC-DC转换器，可有效降低输入纹波电流、输出 纹波电压以及总的RFI（射频干扰）特征值；

简化电源设计：通过集成模块化的方式，多相转换器有助于最大限度地减少外部组件 数目，进而简化电源设计及制造过程。

ChatGPT拉动数据中心供电芯片需求

我国数据中心和相关服务业业务收入保持连续增长的趋势。海量数据流量带动数据中心需 求高速增长，网络视频、电子商务业务呈现繁荣景象，同时受疫情影响，远程教育、远程 办公、科技防疫的兴起带来流量爆发，我国数据中心市场收入节节攀升，2021年总市场收 入已达到1500亿元。

服务器及PC等领域CPU,GPU供电多为多项电源，即多项控制器加 DrMOS形式，目前仅MPS，英飞凌等海外厂商具有成熟方案，是国产 替代深水区。

有效提高服务器的用电效率。数据中心服务器使用传统方式进行功率 输送效率达不到100%（腾讯云计算系统效率设计理论值在80%左右）， 而且会产生大量的热量。而使用基于多相控制器+DrMOS技术的新型架 构可以大幅极高系统效率。

光芯片

光芯片：高速数据传输网络的核心之一

光芯片是高速数据传输网络的核心之一。光芯片系实现光电信号转 换的基础元件，其性能直接决定了光通信系统的传输效率。光芯片 可以进一步组装加工成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模 块实现广泛应用。

从产业链角度看，光芯片与其他基础构件（电芯片、结构件、辅料等） 构成光通信产业上游，产业中游为光器件，包括光组件与光模块，产 业下游组装成系统设备，最终应用于电信市场，如光纤接入、4G/5G 移动通信网络，云计算、互联网厂商数据中心等领域。

光通信产业链中，组件可分为光无源组件和光有源组件。光无源组件主要包括光 隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光背板等；光有源组件主要包括光发射 组件、光接收组件、光调制器等。光芯片加工封装为光发射组件（TOSA）及光 接收组件（ROSA），再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。 光芯片的性能直接决定光模块的传输速率，是光通信产业链的核心之一。

ChatGPT推动数据传输需求提升

ChatGPT推动数据中心数量大幅增长，光芯片重要性突显。数字经济推动 数据中心的快速发展，应用数据处理集中在数据中心进行，使得数据流量 迅速增长，而数据中心需内部处理的数据流量远大于需向外传输的数据流 量，使得数据处理复杂度不断提高。 光通信技术在数据中心领域得到广泛的应用，极大程度提高了其计算能力 和数据交换能力。光模块是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核心 部件，2019年全球数据中心光模块市场规模为35.04亿美元。

内存接口

内存接口：CPU与外部沟通的桥梁

服务器主要由CPU、内存、硬盘、RAID卡、网卡组成，配合电源、主板、机箱等基础硬件以提供信息服务。其中，最重要的部分是CPU和内存， CPU对数据进行逻辑运算，内存进行数据存储管理。

内存是CPU与外部沟通的桥梁，对服务器影响非常大。DIMM（Dual Inline Memory Module，双列直插内存模组）俗称“内存条”。在服务器领 域，目前使用的内存条类型（DIMM）主要有三种：UDIMM、RDIMM和LRDIMM，其中RDIMM和LRDIMM是服务器的主流内存模组内存模组 （也叫“内存条”）主要分为RDIMM、LRDIMM、UDIMM和SODIMM。其中RDIMM、LRDIMM主要用于服务器内存模组，UDIMM和 SODIMM主要用于普通台式机和笔记本。

DDR5升级带动内存接口及其配套芯片数量增加

内存标准升级带动内存接口及其配套芯片数量增加。在DDR4世代和DDR5初期，内存接口芯片只用于服务器内存模组（RDIMM、 LRDIMM）。内存接口芯片按功能可以分为寄存缓冲器（RCD）和数据缓冲器（DB）。在DDR5世代，LRDIMM的国际标准从全缓 冲”1+9“架构演化为“1+10”架构，与DDR4相比增加了1颗DB。

在DDR5世代，由于电源管理从主板移动到内存模组上，内存模组配套芯片增加了1颗PMIC。根据JEDEC组织的定义，服务器 内存模组RDIMM、LRDIMM上需要配置1颗SPD芯片、1颗PMIC芯片和2颗TS芯片；普通台式机、笔记本电脑的内存模组UDIMM、 SODIMM上，需要配置1颗SPD芯片和1颗PMIC芯片。

ChatGPT催生高算力需求，推动内存接口芯片市场持续增长

全球服务器内存接口芯片需求量=全球服务器出货量*单个服务器CPU数量*单个CPU对应的内存条数*内存接口使用比例（1:1）。 ChatGPT催生高算力需求，2021年全球服务器出货量1354万台，同比增长10.98%，长期看好成长趋势。 单个服务器CPU数量=单路服务器占比*1+双路服务器占比*2+4路服务器占比*4+8路服务器占比*8。由于x86处理器销量占比超过97%且公司 的服务器平台产品兼容X86架构，因此根据x86服务器的各类产品结构计算CPU需求。双路服务器占比88.8%；单路、4路服务器合计占比超 10%；8路以上服务器较少，占比未超过1%。 目前一般单CPU需要搭载6个内存条。DDR4世代，单个CPU对应8-12个内存通道，而DDR5世代预计将有12-16个内存通道，每个内存通道可连 接2个内存条。随着内存插槽上限和应用需求提升，单个CPU的内存条用量会持续增长。

存储芯片

ChatGPT催生软件定义存储

智能制造领域ChatGPT带来的数字化智能化变革呼唤海量数据便捷持久化存储。数据正在成为制造领域重要的生产要素。智能 制造企业的研发设计、生产运营乃至产品运行正在全面走向数字化和智能化，例如一辆汽车上有1.5亿行代码，而对一辆智能 网联车的数据处理和动作控制更是要求毫秒级时延，这些都驱动智能制造企业的业务系统处在持续升级和扩展当中。海量数据 的存储、分析与实时性响应，对企业存储系统的扩展性、便捷性和可靠性提出了更加苛刻的要求。

SDS/HCI在智能制造领域应用步伐持续加快。中国信息通信研究院对国内主流存储厂商的调研显示，2017-2021年五年间中国 制造业SDS/HCI出货容量在14个主要行业中占比为4.9%，五年间出货容量复合增长率达88.8%，2021年出货容量达到2017年的 12.7倍。

存储芯片：在软件定义下的新催化

软件定义存储崛起为数据基础设施领域关键技术之一。存储设施是数据资源存放的最终物理载体，是国家、行业、企业一切数 据资源的“家园”和“保险箱”，因此是数据基础设施中的核心部件。当前，存储技术架构在业务需求变迁、硬件能力提升、 网络技术升级等多重因素作用下向软件定义架构演进，软件定义存储崛起为数据基础设施领域的关键技术之一。SDS与分布式 存储的根本区别在于“硬件解耦”。

存储软件是SDS架构的价值核心。SDS在架构上包含存储硬件和存储软件两个子集。在存储硬件层面，SDS可部署在低成本的 标准商用存储服务器上，含存储介质、处理器平台和操作系统等组成部分，一般采用分布式部署架构，3个节点起步。在存储 软件层面，分布式存储软件运行在存储硬件的标准操作系统之上，对存储节点、网络进行配置和管理，对内进行数据管理，对 外提供存储服务。从数据类型划分又包括文件存储、对象存储、块存储三种不同的存储软件类型。由于SDS的技术本质更多地 是由存储软件来驱动并控制标准化的存储硬件资源，因此存储软件是SDS架构的核心。

编辑：荣耀2020