电子AI系列报告之PCB：AI算力需求增长，服务器PCB厂商受益

行业研究|动态跟踪 看好（维持） AI系列报告之PCB：AI算力需求增长，服务器PCB厂商受益 电子行业 国家/地区中国 行业电子行业 报告发布日期2023年04月07日 核心观点 AI服务器有望加速增长。根据TrendForce，在自动驾驶汽车、AIoT与边缘运算等新兴应用的带领下，自2018年起诸多大型云端业者开始大量投入AI相关的设备建 设，预计2022年搭载GPGPU（GeneralPurposeGPU）的AI服务器年出货量占整体服务器比重近1%，而2023年ChatGPT相关应用有望再度刺激AI相关领域，预计2023年出货量增长率可达8%，2022-2026年复合成长率将达10.8%。2022年北美四大CSP（云服务提供商）Google、AWS、Meta、Microsoft的AI服务器采购占比合计66.2%，而中国近年来随着国产化进程加速，AI建设浪潮升温，字节跳动的采购量最大，年采购占比达6.2%，其次则是腾讯、阿里巴巴与百度，分别约为2.3%、1.5%与1.5%。 服务器PCB性能要求高，单机价值量持续上升。高端服务器所用PCB一般要求具有高层数、高纵横比、高密度和高传输速度，常规服务器一般层数在8-24层，板厚 2-4mm，厚径比最高达到15:1；高端服务器层数为28-46层，板厚4-5mm，厚径比最高达到20:1。服务器产品具有高电气性能和高可靠性，在高端服务器中的应用主要包括背板、高层数线卡、HDI卡、GF卡等。目前，目前普遍使用的PCIe4.0接口的传输速率为16Gbps，服务器PCB层数为12-16层。随着服务器平台升级到PCIe5.0，传输速率达到36Gbps，PCB的层数将达到18层以上，层数的提高也会带来板厚的升级，从12层板的2毫米逐渐升级到3毫米以上。此外，信号频率越高，PCB传输损耗越大，服务器PCB产品的材料亦会从低损耗材料升级为超低损耗材料。PCle5.0要求CCL材料升级到VeryLowLoss等级，为了满足高速高频，减少信号在传输过程中的介质损耗，介电常数Dk、介质损耗因子Df进一步下降。根据Prismark数据，2021年全球服务器领域PCB市场规模为78.04亿美元，预计2026年达到132.94亿美元，复合增长率为11.2%。服务器PCB单机价值量有望由 2021年的576美元上升到2026年的705美元。 国内厂商产品符合要求，有望深度受益。目前沪电股份、深南电路、生益电子等国内PCB厂商已具备相关技术能力，产品最高层数可达到40层，PCB龙头鹏鼎控股在高阶HDI领域有深厚技术积累和显著优势，同时积极扩张服务器PCB产能，有望 受益于AI技术升级带来的算力需求增长。 投资建议与投资标的 建议关注沪电股份、深南电路、鹏鼎控股、生益电子、胜宏科技、崇达技术等具备相关技术和产品的服务器PCB标的。 风险提示 下游服务器市场规模增长不及预期；客户拓展不及预期。 蒯剑021-63325888*8514 kuaijian@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514050005香港证监会牌照：BPT856 李庭旭litingxu@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522090002 杨宇轩yangyuxuan@orientsec.com.cn韩潇锐hanxiaorui@orientsec.com.cn张释文zhangshiwen@orientsec.com.cn薛宏伟xuehongwei@orientsec.com.cn 算力需求提升，光芯片正扬帆 2023-03-26 荷兰光刻机禁运细则落地，看好半导体设 2023-03-13 备国产化加速特斯拉新动态促进行业发展 2023-03-09 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 AI服务器有望加速增长 根据TrendForce，在自动驾驶汽车、AIoT与边缘运算等新兴应用的带领下，自2018年起诸多大型云端业者开始大量投入AI相关的设备建设，预计2022年搭载GPGPU（GeneralPurposeGPU）的AI服务器年出货量占整体服务器比重近1%，而2023年ChatGPT相关应用有望再度刺激AI相关领域，预计2023年出货量增长率可达8%，2022-2026年复合成长率将达10.8%。2022年北美四大CSP（云服务提供商）Google、AWS、Meta、Microsoft的AI服务器采购占比合计66.2%，而中国近年来随着国产化进程加速，AI建设浪潮升温，字节跳动的采购量最大，年采购占比达6.2%，其次则是腾讯、阿里巴巴与百度，分别约为2.3%、1.5%与1.5%。 图1：2022-2023E全球AI服务器出货量（千台）图2：2022CSP厂商AI服务器采购量占比 MicrosoftGoogleMetaAWSByteDanceOthers 全球AI服务器出货量（千台） 22% 19% 6% 17% 14% 16% 250 200 150 100 50 0 20222023E2024E2025E2026E 数据来源：TrendForce、东方证券研究所数据来源：TrendForce、东方证券研究所 服务器PCB性能要求高，单机价值量持续上升 随着5G、云计算、AI、大数据等的发展，对服务器算力的要求越来越高，高速、大容量、云计算、高性能的服务器的需求将越来越大，高端服务器所用PCB一般要求具有高层数、高纵横比、高密度和高传输速度，常规服务器一般层数在8-24层，板厚2-4mm，厚径比最高达到15:1；高端服务器层数为28-46层，板厚4-5mm，厚径比最高达到20:1。服务器产品具有高电气性能和高可靠性，在高端服务器中的应用主要包括背板、高层数线卡、HDI卡、GF卡等。此外，用于服务器产品的超高层板过于庞大且厚重，针对如此大片的精密运算板材进行耐高温、耐撞击的保护，所耗费的成本也较大，因此直接采用HDI板将运算核心缩小化成为最佳选择，从而会为HDI板带来巨大市场需求。 图3：服务器中的PCB应用图4：服务器PCB主要性能指标 名称 常规服务器PCB 高端服务器PCB 层数 8-24层 28-46层 板厚、厚径比 板厚2mm-5mm，厚径比最高达到15:1 板厚4-5mm，厚径比最高达到20：1 尺寸 200mm-530mm 材料 高速材料 特殊工艺 深微盲孔工艺、N+N机械盲孔工艺、分级金手指、高厚径比设计、1000小时的CAF测试要求、多种材料混压、多种背钻工艺 电性能 要求 阻抗公差+/-8%、插损管控0.05db/inch 数据来源：广合科技招股书、东方证券研究所数据来源：生益电子招股书、东方证券研究所 PCB是服务器的重要组成部件，是承载服务器运行的关键材料。服务器出货量的大幅增长也使得服务器PCB市场规模迅速扩容，成为PCB市场中复合增长率最快的下游细分市场。AI模型需要越来越多的计算能力来管理越来越大的数据量，数据洪流对端、边、云的冲击将推动网络、计算技术进入新一轮高速创新期，并推动数据中心朝更高速数据传输标准发展，以强化数据中心基础设施的运算、网络、储存及安全管理的处理效能，这将加速400Gbps和更高速度的数据中心交换机的采用以及服务器产品的更新换代，相关的路由器、数据存储、AI加速计算服务器产品也有望高速成长，催生对大尺寸、高层数、高阶HDI以及高频高速PCB产品的强劲需求，并对其技术层次和品质提出更高的要求。根据Prismark数据，2021年全球服务器领域PCB市场规模为78.04亿美元，预计2026年达到132.94亿美元，复合增长率为11.2%。服务器PCB单机价值量有望由2021年的576美元上升到2026年的705美元。 图5：全球服务器/数据存储PCB产值（亿美元）图6：服务器PCB单机价值量（美元） 140 120 100 80 60 40 20 0 全球服务器/数据存储PCB产值（亿美元）YoY 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 20182019202020212022E2026E 800 700 600 500 400 300 200 100 0 服务器PCB单机价值量（美元）YoY 705 576 613 482 409 423 20182019202020212022E2026E 25% 20% 15% 10% 5% 0% 数据来源：Prismark、东方证券研究所数据来源：Prismark、IDC、东方证券研究所 目前，目前普遍使用的PCIe4.0接口的传输速率为16Gbps，服务器PCB层数为12-16层。随着服务器平台升级到PCIe5.0，传输速率达到36Gbps，PCB的层数将达到18层以上，层数的提高也会带来板厚的升级，从12层板的2毫米逐渐升级到3毫米以上。此外，信号频率越高，PCB传输损耗越大，服务器PCB产品的材料亦会从低损耗材料升级为超低损耗材料。PCle5.0要求CCL材料升级到VeryLowLoss等级，为了满足高速高频，减少信号在传输过程中的介质损耗，介电常数Dk、介质损耗因子Df进一步下降，将进一步提升服务器PCB的价值量。 表1：服务器升级要求PCB板层数及介质损耗因子标准 总线标准 服务器平台 传输速度 PCB层数 介电损耗级别 相对应Df值 PCle3.0 Purely、Whitley 8Gbps 8-12 M2（MidLoss） 0.014-0.02 PCle4.0 Whitley 16Gbps 12-16 M4（LowLoss） 0.008-0.014 PCle5.0 EagleStream 36Gbps >16 M6（VeryLowLoss） <0.008 数据来源：立鼎产业研究网、东方证券研究所 国内厂商产品符合要求，有望深度受益 目前沪电股份、深南电路、生益电子等国内PCB厂商已具备相关技术能力，产品最高层数可达到40层，PCB龙头鹏鼎控股在高阶HDI领域有深厚技术积累和显著优势，同时积极扩张服务器PCB产能，有望受益于AI技术升级带来的算力需求增长。 表2：服务器PCB板主要厂商技术水平（截至2023年3月） 层数 特殊工艺 其他 沪电股份 背板最高64层线卡最高40层HDI最高34层服务器PCB最高34层 材料混压、金手指、分段金手指、背钻等 服务器、高性能计算机等的背板、线板、POFV已具备EagleStream服务器PCB产品的批量生产能力 深南电路 背板量产68层，样品120层 材料混压、局部混压、金手指、局部厚铜、埋入式芯片/分立器件/平面电容电阻 背板、高速多层板已具备EagleStream服务器PCB产品的批量生产能力 生益电子 背板最高56层HDI最高30层服务器板最高40层 POFV（VIPPO），混压、局部混压、长短/分级/分段金手指，侧壁金属化，N+N结构，双面压接机械盲孔，局部厚铜，Semi-flex等 应用于IBM、AMD、华为、新华三和浪潮信息等的高端服务器、超级计算机 崇达技术 服务器主板最高16层AI服务器PCB28层 背钻、金手指（长短、全包、分段），低损耗材料（铜箔、油墨、药水） 应用于中兴通讯、新华三等的RISC服务器、X86服务器、存储设备、GPU、广域路由器等的主板、卡板 胜宏科技 多层板最高36层HDI最高20层 - 显卡业务占公司营收12%，部分PCB产品已向下游服务器相关领域客户供货 鹏鼎控股 - - 和客户共同开发AI服务器产品，高阶HDI产品优势显著，有望和大股东鸿海集团形成协同效应 数据来源：公司官网、东方证券研究所整理 投资建议 建议关注沪电股份(002463，未评级)、深南电路(002916，未评级)、鹏鼎控股(002938，买入)、生益电子(688183，未评级)、胜宏科技(3004