2024年科技能源行业专题研究：算力基础设施的三大投资机会

摘要：关注数据基础设施的三大投资机会

在 AI 大模型相关算力需求快速增加的推动下，我们认为，1）AI 相关的半导体，2）数据中 心和数据中心内的服务器、交换机等硬件设备，3）连接数据中心之间的通信基础设施，以 及 4）数据中心用电相关市场都有望实现快速增长。

AI 服务器是数据基础设施的核心载体，一台 AI 服务器主要包括 CPU、GPU、HBM 等半导 体器件和 PCB、载板等电子元器件。同时，驱动 AI 服务器需要消耗大量的能源，例如，一 台最新的英伟达 NV72 耗能高达 120kw（1rack=18tray=36 颗 GB200，GB200 的功耗最高 可达 2700W），相当于超 1000 台家电冰箱同时运行总能耗。

麦肯锡 2024 年 3 月发布的《McKinsey on Semiconductors》预测 2024 年全球服务器将达 能耗 70Gigawatt，其中 AI 服务器占比为 15%，而在出货量和算力提升的双重驱动下，预 计到 2030 年整体服务器能耗 390Gigawatt，对应年复合增速达 33%，AI 服务器占比将提 升至 70%。

我们看好以下三大投资机会： 1） 半导体：HPC 市场需求将推动 2030 年半导体市场规模突破万亿美金，关注数字中心芯 片、存储、设备等半导体领域投资机会； 2） 能源：AI 的尽头是能源，2030 年全球数据中心用电量规模将达到约 2.2 万亿度电，为 2022 年的 3.6 倍，看好配套设备、核电等发展机遇； 3） 服务器等硬件：数据中心将成为 AI 模型时代的稀缺资源，服务器作为核心载体将迎来 快速增长，关注 PCB、封装基板、散热、光模块、光芯片、光器件等有增量机遇的板 块。

我们与市场不同

我们对数据中心建设提速过程中核心受益环节进行更加全面梳理。数据中心是 AI 时代的稀 缺资源，AI 对算力需求的拉动直接带动数据中心建设规模增长加速。在此背景下，我们认 为半导体、服务器以及数据中心其他硬件等均将直接受益。1）半导体：台积电预测全球半 导体市场有望从 2023 年的 5200 亿美金成长到 2030 年的 1 万亿美金，其中 HPC 市场需求 为主要驱动力，占比将达到 40%，我们核心看好数字芯片、HBM 以及半导体设备等环节持 续受益。2）数据中心及数据中心硬件：数据中心容量持续提升，直接带动服务器及 PCB、 封装基板等硬件需求增加，除此之外，我们认为数据中心架构正加速往高性能、低能耗等 方向优化升级，进一步推动封装基板、散热、光模块、光芯片、光器件等环节迎来结构性 增量机遇。 相较市场对 AI 受益产业链环节研究主要聚焦在半导体及数据中心硬件领域，我们进一步提 出 AI 发展将带来远超预期的电力需求，亟需能源方面突破，数据中心供配电、热管理以及 清洁能源等产业链相关环节将核心受益。AI 对电力的影响主要体现在三个方面：总量超预 期，需求高质量，配套设备高成长。从而带来：1）数据中心供配电与热管理设备质量与价 值量共同提升，市场空间有望快速打开利好各环节龙头企业；2）稳定、不间断、清洁的能 源逐步供不应求，短期着眼存量核电，中长期放眼氢基能源与核电小堆。特别地，我们认 为核电作为高度稳定与清洁的能源，与数据中心具备很好的匹配性，看好全球核电需求回 暖下核电建设提速，以及铀矿供给侧的刚性带来的铀矿价格的持续提升。

投资机会#1：把握 2030 年半导体市场 1 万亿美元的投资机会

台积电预测全球半导体市场有望从 2023 年的 5250 亿美金成长到 2030 年的 1 万亿美金（近 1 倍的增长，9.6% CAGR），关注数字芯片、存储和设备领域的投资机会。其中台积电认为 到 2030 年，HPC（高性能计算）市场将取代智能手机成为最大的细分市场，贡献 40%的 比例；智能手机也将继续贡献 30%的市场；电动化和智能化将推动汽车市场贡献 15%的市 场；IoT 将贡献 10%的市场。数据中心、汽车等领域有望实现快速增长，建议关注数字芯 片、存储和半导体设备领域的投资机会。

分应用领域来看，根据 IDC 的数据，我们看到 2030 年较 2023 年全球半导体市场增量主要 由消费、数据中心、物联网和存储市场贡献，分别达到 1040 亿美元、1660 亿美元、632 亿美元和 531 亿美元。

分半导体品类来看，根据 IDC 数据，2030 年较 2023 年全球半导体市场增量主要由 ASIC、 存储、光电子等贡献，分别达到 2070 亿美元、1391 亿美元和 283 亿美元。

数字芯片：英伟达垄断地位短期或难以撼动

根据华泰统计，2023 年全球数据中心用数字芯片市场规模达 832 亿美元，同比增长 53.1%。 同期，PC 和第三方手机基带芯片市场分别为 506 亿美元和 308 亿美元。数据中心已经超 过 PC 和手机的总和，成为数字芯片的最大终端市场。其中，AI 加速芯片为主要增长驱动 力，英伟达在数据中心用数字芯片市场份额自 1Q23 以来呈快速提升态势。

趋势#1：英伟达发挥在 CUDA 上的生态优势和芯片架构上的优势，或不断扩大份额。根据 华泰统计，1Q24 英伟达在数据中心用数字芯片上的份额已经提升到 62%。6 月 2 日，英伟 达在 Computex 2024 大会上发布了至 2027 年的芯片路线图，GPU 迭代周期由 2 年缩短到 1 年，走类似英特尔的 Tick-Tock 模式（一年工艺一年架构），预计 25/26/27 年分别发布 Blackwell Ultra、新一代 Rubin 架构 GPU 及 Rubin Ultra 三款产品，继续扩大对 AMD 和 Intel 的技术优势。

英伟达践行“Buy More Save More”让算力成本指数级下降。训练芯片来看，如果选取英 伟达最新三代数据中心 GPU（ A100、H100 与 B200），来对比其单位算力成本 （RMB/TFLOPS，此处采用 FP16 算力，价格采用当前市场均价），我们看到 H100 相较 A100 单位算力成本下降约 80%，B200 相较 A100 下降约 90%，推理芯片来看，根据英伟 达官网信息，T4 推理芯片相较 CPU 在云服务方面的年度成本更低。对于视频处理场景， 假设典型工作负载下每分钟上传到平台的视频时长为 500 小时，并假设使用 Amazon EC2 G4 的一年预留定价，如果采用 CPU 作为匹配的硬件，年度成本将达到 3.17 亿美元，而采 用 T4 的年度成本仅为 0.67 亿美元，几乎为采用 CPU 的 1/5。单位算力成本的快速下降为 模型的广泛推广和应用奠定了基础。我们认为后续架构的升级将代替制程进步成为成本下 降的重要方向。

趋势#2：谷歌、微软等云厂商亦加速投入芯片自研。目前主要的合作包括，1）谷歌与博通 合作负责谷歌 TPU 的物理设计，同时还负责协助在台积电的芯片代工业务；2）博通不仅 参与了谷歌每一代 TPU 处理器的设计，还与 Meta、苹果等公司达成合作；3）联发科在 2023 年峰会上宣布与 Meta 合作，为未来的 AR 眼镜开发定制芯片。4）据路透社与彭博 2024 年 2 月报道，英伟达也正在建立一个专注于为云计算、AI 等领域设计 ASIC 专用芯片的新 业务部门。我们认为随着 AI 芯片市场竞争趋于白热化，厂商之前的合作将变得更加频繁。

HBM：AI 成为存储市场增长新动力

AI 相关需求推动 DRAM 市场快速增长。根据 IDC 数据，受存储价格大幅下降影响，2023 年全球 DRAM 市场规模下滑 36%至 520 亿美元，NAND 市场规模下滑 35%至 373 亿美元。 随着手机、PC 等终端产品的单机容量提升与需求复苏，AI 催化 HBM、企业级 SSD 需求快 速增长，IDC 预计 24 年全球 DRAM 市场规模增长 55%至 805 亿美元，NAND 市场规模增 长 65%至 617 亿美元。

AI 算力需求推动 HBM 加速落地，DRAM 芯片从 2D 走向 3D。当存储器访问速度跟不上处 理器数据处理速度时，存储器访问速度将构成运算速度的主要瓶颈，即出现“存储墙”问 题，而在 AI 训练为代表的高速运算下，“存储墙”问题将更加显著。从而为解决高速运算 下，存储器传输速率受限于 DDR SDRAM 带宽而无法同步成长的问题，高带宽存储器（HighBandwidth Memory，HBM）应运而生，其革命性传输效率是让核心运算元件充分发挥效能 的关键。HBM 通过使用硅通孔（TSV）垂直堆叠多个 DRAM，将 DRAM 芯片从 2D 结构 变为 3D 结构，可显著提升数据处理速度。这一突破性存储器解决方案采用了先进的 SiP 封 装方法，通过 DRAM 中的数千个微孔将上下芯片垂直互连。得益于这一封装工艺，HBM 产 品的性能有所提高，同时尺寸有所减小。

AI 驱动之下，HBM 规格与单芯片容量提升，成为 DRAM 市场规模提升的重要增长点。2023 年，HBM3 是市场主流，而随着海力士、美光和三星在 1H24 量产 HBM3e，在 2H24 出货， 2024 年 HBM3e 将成为市场主流。除 HBM 规格提升之外，单芯片容量提升显著：英伟达 H100 搭载 80GB HBM3，GH200 搭载 141GB HBM3e，B100 与 GB200（单颗 GPU）搭 载 192GB HBM3e。对于 HBM3e，目前 SK 海力士依旧是主要供应商，与美光都已通过英 伟达验证，开始出货；而三星则仍在英伟达验证过程之中。

产能方面，根据 Trendforce 预计，2023、2024 年 HBM 占 DRAM 总产能分别为 2%、5%， 2025 年占比将超过 10%。产值方面，HBM 相较 DDR5 价差大约五倍，2023、2024 年 HBM 占 DRAM 总产值分别为 8%、21%，2025 年占比将超过 30%。

半导体设备：生成式 AI 带动下先进封装相关设备需求高增

全球半导体设备市场，2025 年有望实现 17.7%高速增长。根据 SEMI，2023 年全球半导体 设备市场规模同比下降 6.1%至 1009 亿美元，其中晶圆制造设备市场规模为 905.9 亿美元， 测试设备市场规模为 63.2 亿美元，封装设备市场规模为 39.9 亿美元。分区域来看，中国区 需求强劲，销售额同比增长 29%，占比提升至 36.3%。SEMI 预计 2024 年将是过渡年，2025 年前后道设备均将迎来强劲增长，全球设备市场规模将同比增长 17.7%达到 1240 亿美元的 历史新高，其中晶圆制造设备、封装设备和测试设备将分别同比增长 17.8%、20.2%、16.9%。 展望未来，生成式 AI 主要带来以下两大发展机会。

前道设备：关注刻蚀，沉积，光刻、电镀等机会

先进封装与传统封装工艺流程最大的区别在于增加了 TSV、Bumping 等中道制程，相关设 备需求增长，主要包括 PVD 或 CVD 等薄膜沉积设备、涂胶显影设备、光刻机、刻蚀机、 电镀机等，如 TSV 需要硅刻蚀钻孔、需要 PVD 来制作种子铜层，Bumping 则需要增加涂 胶显影、光刻、刻蚀等环节来制作更精细的间距。相关布局公司包括应用材料、拉姆研究、 尼康、佳能、TEL 等。

后道设备：关注先进封装设备的产业机会

贴片、研磨、塑封、测试等关键先进封测设备的需求增长，相关布局公司包括 Besi、Hanmi、 DISCO、Towa、爱德万等。我们认为以下后道设备环节市场规模将在生成式 AI 需求驱动 下迎来快速增长：1）贴片：AI/HPC 芯片对于芯片键合精度和效率要求不断提升，且采用 Chiplet 架构的芯片数量快速增长，这将带来贴片设备量价齐升，相关布局公司包括 ASMPT、 Besi、K&S、Hanmi、Shibaura 等；2）研磨：随着 HBM 从 HBM2 升级至目前的 HBM3E， 以及进一步升级至未来的 HBM4，芯片堆叠层数不断增加，这将显著拉动背面减薄设备用 量，相关布局公司包括 DISCO、东京精密等；3）塑封：HBM 和 AI 芯片对于散热要求较高、 芯片系统体积较传统芯片更大，这将使得塑封设备量价齐升，相关布局公司包括 Towa、 Yamada 等；4）AI 和 HBM 对于测试复杂度和难度要求显著提升，测试机市场规模也有望 快速增长，相关布局公司包括爱德万和泰瑞达等。

投资机会#2：AI 的尽头是能源，看好配套电网设备、核电等发展 机遇

AI 或将成为电力需求增长的重要驱动力

我们预计美国 AI 电力的需求 2030 年将会达到 6500-1.2 万亿度之间，是其 2022 年 1700 亿度数据中心用电量的 4-7 倍，对美国的整体用电量拉动作用显著，是美国电力增长的核 心驱动。根据华泰能源转型组此前报告（《能源转型-AI发展对电力存在哪些影响与机遇？》， 20240324），美国 2022 年数据中心用电量占美国电力需求约 4%1，对应约 1500-1700 亿 度电左右，在基准与乐观情景下，预期美国至 2030 年用电量将分别达到 6500 亿度电/1.2 万亿度电，2024-2030 年，平均每年将带来约 600/1200 亿度的用电增量，以 2022 年的 4 万亿度电为基准，平均的用电增量拉动幅度达到 1%以上。而美国 2012-2023 年用电量 CAGR 仅 0.25%，AI 用电增量将有望成为美国电力增长的核心驱动力。

AI 发展对数据中心的拉动将从美国扩散至整体发达国家区域，同时对中国也将成为重要电 力增长的一个驱动力之一。随着大模型训练环节对模型的优化，我们看到从应用层面，或 逐步迎来进一步的爆发。一方面 ChatGPT 4o 或将带动基于 GPT 的应用/产品的推广，另一 方面，Sora 等以视频等更为复杂的场景进行交互的应用，虽然在训练层面的算力需求变化 不大，但是推理层面的算力需求则较普通的文本/音频等交互模式大幅增长。这都将带动基 于 AI 的应用，即推理侧算力需求的扩散。与训练侧可以远离客户不同，推理侧的响应速率 要求使得算力需要贴近用户，这也将使得 AI 数据中心将进一步扩散到整体发达国家区域。 根据信通院数据，2022 年全球的算力分布相对平均，美国，中国，其它区域各占 3 成左右。 我们测算，数据中心全球的用电量规模，将于 2025 年达到约 1.1 万亿度电，至 2030 年达 到约 2.2 万亿度电。占全球发电量的比重将由 2022 年的约 2.1%提升至 2025 年的 3.5%。 美国缺电的紧迫性或拉动美国全电力体系投资增长。电网层面，相较于 2021-2023 年由工 业化与电网老化替代所驱动的电网投资增长，2024 年之后，我们认为美国电网的扩容需求 将在缺电的背景下提速，老化替代与强化的需求也将延续增长。电力设备层面我们看到美 国变压器的交期，价格依旧在高位，海外一线企业 1Q24 的新增订单维持高增速。电源层 面，类似于中国 2021 年缺电后 2022 年火电建设的提速，我们认为美国也有望迎来可控装 机类电源装机增长的提速。全球范围内，我们观察到火电/气电/核电等可控装机类发电装备 订单 2023 年均恢复了较高的增长。

AI 数据中心配套设备质量与价值量共增长

数据中心电气及热管理相关的设备受益 AI 算力的高增长，将迎来高质量增长。着眼于数据 中心核心的供配电与热管理相关的装备，我们认为 1）在 AI 算力的增长带动下，AI 专用数 据中心的建设将显著提速，2）AI 数据中心能量密度与用能质量要求显著高于传统数据中心，带动热管理、传统供配电设备的产品要求迭代，质量要求提升，价值量增长。根据我们此 前报告（《能源转型-AI 发展对电力存在哪些影响与机遇？》， 20240324），结论性来看： 1. 我们测算中国/美国数据中心核心服务器累计名义功率 2022 为 34GW/20GW，受益于 AI 驱动的数据中心建设提速，中长期供配电与热管理相关设备市场空间将快速增长。 A. 基准情景：2030 年将增长至 116/76GW，2030 年增量功率达到 14/8.7GW，对 应配套装备的市场空间分别达到 250/268 亿美元，合计市场空间是 2022 年的 3 倍，2022 年到 2030E CAGR 达到 14%。 B. 乐观情景：2030 年将增长至 251/163GW，2030 年增量功率达到 44/25GW，对 应配套装备的市场空间分别达到 783/768 亿美元，合计市场空间是 2022 年的 9 倍，2022 年到 2030E CAGR 达到 31%。 2. 根据维谛（Vertiv）指引，传统/AI 数据中心配套单 MW 核心 IT 设备的相关装备价值 量分别达到 2.5-3 百万美元与 3-3.5 百万美元，供配电占约 1/3，热管理占约 1/3，机 柜、软件服务占 1/3。 3. 我们认为 AI 数据中心的供配电与热管理设备相较于传统数据中心，对产品功率密度， 质量稳定性要求更为严苛，准入门槛提升，更利于行业头部企业。

电源侧质量与清洁并重，海外存量核电受益，氢能与小堆迎来成长空间

根据我们此前报告（《能源转型-AI 发展对电力存在哪些影响与机遇？》， 20240324）的测 算，从总量角度，以 2022 年的用电量为基准，基准情景下中/美 2030 年的数据中心用电量 将达到总用电量的 12/18%，乐观情景下则将达到总用电量的 20%/31%。结构来看，由于 数据中心区域分布并不均衡，以及 AI 需求下对电能质量的要求明显提升，将形成两方面的 电力紧缺可能性，带来结构性的投资机遇。

1. 区域性缺电风险存在提升的可能性，特别是北美。美国目前数据中心主要分布于加州、 德州、弗吉尼亚（Virginia）州等。其中，弗吉尼亚州因其电价低、营商环境好、光纤 网络便利，拥有全球约 35%的超大规模数据中心（Hyperscale datacenter），是美国 最重要的数据中心集中区域。我们估算到 2025/30 年弗州数据中心用电需求占比将达 到当前州内全部用电量的 43%、89%（vs 当前：21%），或可能形成区域性缺电。乐 观情景下，按同样假设，弗州数据中心用电需求将达到 2022 年总用电量水平的 1.63 倍，缺电风险进一步提升。 2. 高质量的稳定电源或供不应求，北美短期核电最为受益。以 H100 SXM 与 A30 作为 GPU 为对比，考虑一个数据中心包含 5000 台服务器，每台服务器中包含 8 个 GPU。 数据中心服务器总价值量将相差近 6.4 倍，其中使用 H100 SXM 数据中心的服务器总 价值量将达到 16 亿美金以上。耗电量上则将相差 4 倍，数据中心供应配电与热管理设 备的价值量占比由 18%下降至 13%。同时，AI 数据中心的用能负载率也较高（训练在 特定时间内可达 100%）。综上原因，将使得数据中心对于电能的可靠性、连续性有更 高的要求。虽然供配电系统可以平抑一定的波动，但发电电源本身的电能质量，也开 始得到进一步的重视。我们认为： A. 稳定性电源相较于非稳定电源，在 AI 数据中心的电力应用上，有望获得溢价。 B. 结合清洁性的要求，短期兼备稳定/不间断/清洁要求的电源主要为核电，远期氢 能与小堆或成为重要的补充性稳定基荷能源与备用电源。 3. AI 作为重要的电力增长驱动，也将带动稳定的基荷电源具备增量的装机成长空间，并 驱动基荷性的新型电源迎来市场化的机遇。优质的发电装备企业迎来新的成长周期。 AI 数据中心在用电质量要求上，将进一步高于传统数据中心，特别是对电能稳定性，以及 电能不间断性的要求。虽然说通过 UPS、备电等供配电系统的优化，可以将市电进行优化， 但考虑到极高的价值量与潜在的波动性带来的损失，我们认为优质的发电电源，也将成为 AI 数据中心重要的选择一环。

北美互联网与云巨头同时在电力供给上追求清洁性。根据 BNEF 数据，以 2022 年统计为 例，美国清洁能源购电协议（PPA）的头部买家均为北美互联网与云巨头，其中前四大买 家包括 Amazon、Meta、Google、Microsoft，其分别在 2022 年单年采购了 10.9、2.6、1.6、 1.3GW 的清洁能源 PPA（风电+光伏），上述 TOP4 企业合计 16.4GW 的采购量占到北美 2022 年清洁能源 PPA 总签订规模的~70%。

结合稳定、不间断、清洁性，目前可选的发电侧电源相对有限，北美以核电为主。供给基 本无增长，需求高增长下，供需不匹配可能会加速 AI数据中心对存量北美核电的资源对接。 1. 当前美国核电贡献全部发电量~18%，短期内无新增机组、存量机组陆续延寿。美国目 前在运核电站 96.95GW/94 座，2022 年实现发电量 769.5TWh，贡献美国发电量的 18%。美国核电建设高峰主要系 1970-80 年代，因此目前在运核电机组加权平均寿命 达到 42 年。1979 年三里岛核事故后美国核电新机组审批冻结 30 余年，直至 2012 年 小规模重启核准了三座新增核电站，并已陆续于 2016 年、2023 年、2024 年投产。目 前美国无已核准待建/在建核电项目，考虑到美国新核电机组需要 4~6 年审批+6~8 年 建设周期，在未来十年内美国新增核电机组能见度较低。存量机组则可以再到寿前申 请延寿（基准寿命 40 年，可申请 40 年延寿至 60 年，以及 60 年延寿至 80 年），申请 周期一般在 2-3 年。 2. AI 数据中心对存量核电的资源对接提速。包括：1）2023 年 1 月 Talen Energy 旗下 Cumulus Data 的首个 48 兆瓦数据中心由宾夕法尼亚州东北部 2.5 GW 的萨斯奎哈纳 核电站直接供电；Amazon 后续于 2024 年 3 月收购了该项目并计划将数据中心规模扩 大至 475MW 及以上。2）Dominion Energy 于 2023 年 1 月宣布计划在康涅狄格州中 部的米尔斯通核电站附近建造一个数据中心园区。美国最大核电上市运营商 CEG 在其 业绩演示材料中亦传达了数据中心需求有望给其核电电力带来额外价值创造的预期。

中长期来看，从增量角度出发，分布式、清洁性、高稳定的发电电源的发展看核电小堆与 氢基发电。 1. 数据中心需求和技术进步带来 SMR（小型模块化机组）的建设热情。Green Energy Partner GEP 提交申请位于弗吉尼亚州萨里的核动力数据中心园区获批，该基地将采 用小型模块化核反应堆。2022 年美国核电监管委员会（NRC）批准了一项决定允许 SMR 建设在相对人口密集区的决定，并于 2023 年批准了首个 SMR 堆型设计（来自 NuScale）。NRC 预计到 2029 年会看到不少于 25 座 SMR 核电站的建设申请，且美 国第一个 SMR 小堆有望于 2029 年投产。相关行业参与者包括 GE、Nuscale 等。 2. 氢基燃料电池、小型氢气轮机是远期清洁基荷电源的又一选项。氢基燃料电池、小型 氢气轮机同样具备小型模块化、清洁稳定、分布式灵活等适配数据中心（尤其是边缘 数据中心）用电需求的特征。一方面，如美国 Bloom Energy 的 SOFC 燃料电池模式， 当前通过天然气重整供给燃料电池进行发电，从而为客户提供全天候（7 天/24 小时全 在线）的稳定电力供应，服务于包括美国、韩国的公用事业、数据中心、农业、制造 业等多个行业的客户。未来通过绿氢替代天然气亦具备技术基础、关键看绿氢平价节 奏。根据 BloomEnergy 4Q23 业绩展示材料披露 ，截止 2023 年末公司在手订单约 120 亿美金，折合约 3GW 规模。另一方面，GE 子公司 GE Vernova 针对数据中心场 景主推 30MW 级 Aero 系列燃气轮机，且未来计划持续通过燃机掺绿氢替代以降低机 组的碳排放强度。

电力相关投资的公司层面，我们看好几大方向的投资机遇，包含基荷电源装备，海外主要 是燃气发电装备、电网装备。燃气发电装备领域全球 80%以上的市场份额由 GE Vernova， Siemens Energy 与日本三菱重工占据，是一个高壁垒的设备制造环节。从订单口径，我们 看到 Siemens Energy 重型机组的订单 FY21-23 逐年提升，FY 1H24 新增订单已达到 FY23 的 69%，维持增长趋势，GE Vernova 一季度的新增订单数量也较去年同期有显著 提升。 电网业务层面，Siemens Energy, Hitachi Energy 的在手订单交期均已超过 2 年。从国内行 业的角度，我们有望看到电网层面全球主网建设投资的共振，并受益于海外直流/特高压项 目承接/技术授权整体的供给瓶颈，国家电网体系有望迎来加速出海的机遇，相关国网系企 业包括平高电气、许继电气等。设备类出海企业也将继续受益全球电气设备的景气周期， 相关企业包括三星医疗、思源电气、金盘科技、华明装备、海兴电力等。

投资机会#3：把握数据中心架构变化的产业机会

数据中心：AI 模型时代的稀缺资源

AI 驱动之下，全球数据中心容量有望持续增长。根据 Cushman & Wakefield（戴德梁行） 2024 年 3 月的统计，目前全球运营中数据中心容量共计 33.6GW，其中托管容量 22.4GW， 云计算 9.6GW，戴德梁行预计目前已规划的全球新增容量约 44.6GW。分地区来看，美洲 和亚太地区是目前运营中数据中心容量最大的区域，分别达到 16.82GW 和 10.6GW，也是 计划新增容量大的区域，分别为 24.8GW 与 13.3GW，达到目前运营中容量的 1.5 倍、1.3 倍。EMEA 地区运营中数据中心容量 6.2GW，计划新增容量 6.5GW。 区域电力限制导致部分地区数据中心供应受限。由于近年来数据中心和其他大型能源用户 （如电动汽车充电基础设施、加密货币）的发展，造成电网容量紧张以及对相关碳排放的 担忧，部分地区对新建数据中心采取了严格的审查措施。例如，爱尔兰都柏林地区新建数 据中心与国家电网连接的暂停期被延长至 2028 年，目前对申请接入输电系统的新数据中心 进行逐个审查，审查的标准包括数据中心位置、电网容量是否受限、数据中心是否有能力 在现场自行发电以及数据中心是否有能力灵活地满足需求等等。新加坡 2019 年开始暂停批 准数据中心建设项目，2022 年取消禁令，邀请合规服务商申请新建数据中心，审核维度包 括资源利用效率、碳排放指标、经济价值贡献等等。

数据中心建设热潮持续，云厂商成为全球海底光缆建设最重要力量。伴随 AI 和数字化应用 持续渗透，全球数据中心建设热潮持续。为提升服务质量、降低租用国际海缆带宽成本， Google、Meta、微软和亚马逊等云服务提供商巨头积极投入参与海底光缆系统投资建设， 并已逐渐成为全球海底光缆建设重要力量。据 SubTelForum 数据，在 2022-2024 年投产的 海缆中，大型云服务厂商在跨大西洋海缆投资中占比为 89%，在跨太平洋海缆和拉美海缆 投资中占比均超过 60%。以谷歌为例，截止 2023 年 8 月，谷歌拥有或参建海缆系统数量 达 21 条，2024 年 1 月，谷歌宣布投资 4 亿美元与智利国有基础设施公司和法属波利尼西 亚邮电部合作建设连接智利、法属波利尼西亚和澳大利亚的 Humboldt 跨太平洋海底光缆系 统；2024 年 4 月，谷歌再次宣布投入 10 亿美元，与日本科技巨头 NEC 公司共同构建 Proa 和 Taihei 两条连接日本和美国的海底光缆。

服务器：把握架构变化的投资机会

根据 Gartner，2023 年全球服务器市场出货量为 1380 万台，较 2022 年有所下滑，主要是 2023 年通用服务器出货量大幅降低导致。而 AI 服务器继续保持较高增速的增长，2023 年 出货量为 60 万台，其中训练型 AI 服务器出货量达到 19.1 万台，占比 31%。预计到 2024 年，AI 服务器的整体出货量将达到 190 万台，训练型 AI 服务器出货量将达到 57.2 万台， 占比 30%。 根据麦肯锡 2024 年 3 月发布的《McKinsey on Semiconductors》，2024 年全球服务器能 耗 70Gigawatt，其中 AI 服务器占比 15%，预计到 2030 年整体服务器能耗 390Gigawatt， 其中 AI 服务器占比 70%。

2024 年 3 月 29 日，英伟达发布新一代架构 GB200 并推出 GB200 NVL72 服务器。对比 H100 机架式服务器，主要的变化是：1)平台从 HGX 升级为 MGX；2)CPU 从 8 个 x86 架 构的核心替换为 36 个 Arm 架构的核心，GPU 从 32 个 H100 核心升级为 72 个 B200 核心； 3）散热系统从风冷升级为液冷。

ODM 厂商在整体服务器出货量中份额占比超过 30%，富士康份额持续提升。2023Q1-Q4， ODM 出货量在整体服务器中占比 37.8/36.4/36.0/32.5%，为云厂商服务器主要合作伙伴。 全球主要服务器 ODM 生产商为富士康、英业达、广达、纬颖四家，2023 年随着在 AI 服务 器领域布局充分，富士康在 ODM 市场中份额持续提升。 服务器品牌竞争格局较分散，Dell 企业端地位稳固，超微凭借 AI 服务器份额有所提升。以 2023Q4 为例，戴尔/浪潮/HPE/超微/联想市占率分别为 11.7/8.2/6.7/6.0/4.8%，分列前五， 服务器品牌竞争格局较分散。其中 Dell 凭借在企业端长期布局，市占率近 5 年维持全球品 牌第一，超微电脑因在 AI 服务器布局较早，份额环比提升 2pp。

散热：从风冷向液冷升级

据 Dell'Oro Group 数据，2028 年数据中心热管理市场规模（风冷+液冷）将达 120 亿美元， 23-28 年 CAGR 为 14%，届时液冷规模将达 36 亿美元，占热管理支出的近 1/3，对比目前 仅 1/10。

目前液冷方案分为冷板式液冷、喷淋式液冷和浸没式液冷三类。其中冷板液冷成熟度较高， 为主流方案，原因为传统数据中心对原有基础设施的改造成本和难度较大。在方案选择上， 单机柜功率在 10kW-100kW 以内可采用冷板液冷；单机柜功率超过 100kW 则更适合相变 浸没液冷。未来随着处理密集型计算应用增长，冷板液冷作为短线方案或率先放量，而浸 没液冷作为未来方向或将长期受益。

目前众多芯片厂商均布局液冷方案：鸿佰科技于 GTC 2024 推出了英伟达 GB200 NVL72 液冷解决方案，其具备 1300kW 的散热能力，包含液对气的 side car 和液对液 CDU 两类。 Vertiv 成为英伟达顾问合作伙伴后，也针对 GB200 NVL72 推出 AIGC 水冷散热方案。 GB200 NVL72 服务器液冷散热器主要由冷却板，冷却液分配装置, 分歧管, RDHx/风扇和 快接头组成： 1) 冷却板：液冷系统中的关键部件，通常由高导热性能的材料制成，如铜或铝。它与发热 元件直接接触，以高效地将热量传递给流经其上的冷却液。该零部件主要供应商为AVC， 酷冷至尊，JetCool 等。 2) 冷却液分配装置（Coolant Distribution Unit, CDU）：CDU 负责将冷却液均匀分配到系 统中的各个部分。它控制冷却液的流量和压力，确保整个系统内冷却液的均匀分布和有 效循环。该零部件主要供应商为 AVC，酷冷至尊，Nidec 等。 3) 歧管（Manifold）：分歧管用于将冷却液分配到多个通道或冷却板中，以实现更广泛的 热交换。该零部件主要供应商为 AVC，酷冷至尊，高力科技等。 4) 快接头：快接头是一种快速连接和断开冷却系统管路的装置，便于安装、维护和升级。 该零部件主要供应商为 CPC，史陶比尔等。 5) RDHx/风扇：用于优化空气流动和散热效率。该零部件主要供应商为 AVC，Nidec 等。

互联：光连接与铜连接共存共进

AI 推动光模块、光芯片、高速线缆等市场规模快速增长。根据 LightCounting 数据，2023 年全球光模块市场规模达 106 亿美金，在大型云服务厂商对更高数据速率光模块需求拉动 下，2028 年有望增长至 233 亿美金，对应年复合增速达 17%。光模块市场规模快速增长同 步带动光芯片、光器件等需求提升。此外，在数据中心能耗攀升、建设成本高企背景下， 铜互联凭借高散热效率、低功耗、低成本方面等优势在短距离传输场景应用受到关注，英 伟达在 GTC 2024 发布的 GB200 NVL72 大机柜内便大量采用铜连接方案。但由于铜缆在 长距离传输中速度和稳定性不及光纤，因此铜连接及光连接将应用于不同场景，共同推动 数据中心通信网络的发展。LightCounting 预计 2028 年全球 AOC（有源光缆）、DAC（无 源直连铜缆）以及 AEC（有源电缆）高速线缆市场规模将从 2023 年的 12 亿美元增长至 28 亿美元，对应年复合增速达 18.5%，其中 DAC 和 AEC 年复合增速分别为 25%/45%。

AI 加速光模块速率迭代周期，或开启光模块产业的“黄金时代”。云厂商在 2010s 逐步成 为以太网光模块市场最重要的客户群体，为产业带来了诸多深远的影响。随着 ChatGPT 以 及 AIGC 拉开 AI 时代新序幕，我们认为与云计算时代的相似点为：更大的东西向流量有望 带来高速率光模块需求的释放。AI 训练网络中 GPU 间通信流量的显著增长背景下，高速光 模块市场规模有望再上新台阶；而不同点包括： 1）AI 时代，高速光模块被大量部署在训练网络，由于训练网络不与用户侧发生直接连接， 带宽由端侧的工作负载、时延要求等因素决定，因此光模块的上量节奏更快；迭代周期方 面，随着英伟达 GPU 产品迭代周期的缩短，光模块速率升级周期预计提速。

2）竞争格局方面，在 AI 数据中心中，随着光模块的可靠性要求提高、迭代周期缩短，头 部厂商市场地位预计稳固。据 LightCounting 数据，2010 年全球光模块销售额前十大供应 商中，国产厂商仅有武汉电信器件一家上榜，而 2022 年上榜中国厂商达到 7 家，分别为旭 创（和 Coherent 并列第一）、华为海思（第四）、光迅科技（第五）、海信宽带（第六）、新 易盛（第七）、华工科技（第八）、索尔思（第十，被华西股份收购）；中国厂商在光组件和 光模块市场上份额从 2010 年的 15%上升至 2021 年的 50%。其中中际旭创排名自 2021 年 起与 II-VI（现 Coherent 公司）并列全球第一位。

PCB：英伟达新一代服务器青睐 HDI 方案

PCB 常被誉为“电子产品之母”，属于电子信息产品制造的基础产业，本身受宏观经济周期 性波动影响较大。2023 年，由于受到通货膨胀、地缘政治冲突加剧以及不确定性加剧的背 景下，全球经济发展增速放缓，PCB 产业的发展短期也因此面临压力，Prismark 测算全球 PCB 产值在 2023 年同比下降约 15%至 695 亿美元。但中长期来看，我们认为 AI、高速网 络和新能源汽车的强劲需求将继续支撑高多层高速板、高阶 HDI 以及封装基板等细分市场 的快速增长，并为 PCB 行业带来新一轮的成长周期，未来全球 PCB 行业产值仍将保持增 长趋势。根据 Prismark 的预测，2024-2028 年全球 PCB 产值年复合增长率约为 5.4%，而 中国 PCB 行业由于自身的产品结构以及部分产能转移至东南亚地区，Prismark 预测 2024-2028 年中国 PCB 产值年复合增长率约为 4.1%，略低于全球增长率，但中国仍将保 持行业的主导制造中心地位（2023 年占全球产值比重 54%）。

对于英伟达上一代服务器 DGX H100，其 PCB 结构主要包括主板、Switch Board、OAM 模组板以及 UBB 板。这其中主板、Switch Board 和 OAM 模组板均是高多层高速板，而 OAM 模组板为高阶 HDI 板。对于英伟达最新的 AI 服务器方案（NVL36/72），其 PCB 结构 跟目前市面上 AI 服务器有很大不同，主要包括两种核心板：1）Compute Tray 中的 OAM 模组板（NVL36/72 分别用 1/2 个 OAM 模组板，使用 HDI 工艺加工）；2）Swtich Tray 中 使用了 Switch Board（每个 Switch Tray 中都会用到一个 Switch Borad，使用 HDI 工艺加 工）。同时，NVL36/72 方案中也会用到一些副板，其 PCB/CCL 规格会低于两种核心板。

封装基板：玻璃基板或是高性能芯片发展的最优解

封装基板的出现源于早期的大规模集成芯片，随着晶体管数量增加，需要将它们连接到更 多的引脚上。经过半个多世纪的发展，封装基板的市场规模在2023年已经达到125亿美元， 其中以欣兴电子（2020 年全球市占率 15%），Ibiden（2020 年全球市占率 11%）等为代表 的日韩及中国台湾企业在这个市场占据了主导地位；而根据我们测算，中国大陆的兴森科 技和深南电路两家上市企业 2023 年在全球 IC 载板市场市占率合计仅有 4%，仍具备很大的 提升空间。

过去 20 多年，打造封装基板的主要材料是有机材料，但随着单个封装内晶体管和连线数量 的提升，有机基板正在接近物理极限，特别是它们的表面粗糙，会对精细电路的固有性能 产生负面影响；此外有机材料在芯片制造的过程中可能发生收缩或曲翘，导致芯片产生缺 陷。因此，近几年也出现了一些以“CoWoS”和“EMIB”为代表的先进封装技术，这些技 术能够实现超高密度的互连，但成本非常高，也没法完全解决有机基板的缺点。随着 AI 和 高性能电脑对计算能力和数据处理速度的需求日益增长，我们注意到 PCB 公司（例如：兴 森科技、三星电机）和算力芯片公司（例如：Intel、英伟达、AMD 等）从 2022 年开始都 在加速研究将玻璃基板来替代有机基板来提升信号传输性能和密集布线能力，继续推动摩 尔定律，满足以数据中心的算力需求。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）