电子行业AIGC发展给电子带来的投资机遇：AI服务器拆解，产业链核心受益梳理

证券研究报告2023年04月07日 AI服务器拆解，产业链核心受益梳理 ——AIGC发展给电子带来的投资机遇 中泰电子王芳团队 分析师：王芳 执业证书编号：S0740521120002 分析师：李雪峰 执业证书编号：S0740522080004 分析师：杨旭 执业证书编号：S0740521120001 1 类别 可支持的CPU数量 CPU配臵方式 单路 1 小型企业：1～2路处理器；中型企业：2～4路处理器；大型企业：4～8路处理器 双路 2 四路 4 多路 多个 服务器是数字经济发展的基础要素之一 服务器按CPU体系架构分类：可分成x86架构和非x86架构。x86架构服务器又称CISC（复杂指令集）架构服务器，是采用Intel或其他兼容x86指令集的CPU和Windows操作系统的服务器。非x86服务器使用RISC（精简指令集）或EPIC（并行指令代码），主要采用UNIX或其他操作系统。相比x86架构，非x86架构价格昂贵、体系封闭，但整体运行稳定性更好。 按处理器数量分类：可分成单路、双路、四路以及多路服务器。 按应用场景分类：可分成存储服务器、云服务器、AI服务器和边缘服务器等。 图表：服务器按CPU架构、处理器数量、应用场景分类 CPU架构 技术特点 优劣势 X86架构 CISC指令集，单核能力强，后向兼容历史指令集 优势：软件生态好，市占率高劣势：后向兼容历史包袱重、实现复杂、芯片面积大、功耗高、价格昂贵 非X86架构 ARM RISC指令集，重视低功耗设计、多核技术路线，追求能效比 优势：可拥有完整知识产权、芯片厂商多，够匹配数据中心发展趋势劣势：软件生态弱于X86 MIPS RISC指令集，小型化、低功耗，嵌入式设备使用较多 服务器领域生态较弱，市占率低，影响力逐步减弱 Power RISC指令集，单核能力强，追求极致可靠性，成本较高 技术及生态由IBM掌控，主要应用于金融行业，其他行业应用少 Alpha RISC处理器中最快，获得windowsNT支持 服务器领域生态较弱，市占率低，影响力正逐步减弱 类别 应用场景 存储服务 器 数据存储和调用应用程序、基于简单数据存储的应 用 云服务器 企业官网、多媒体、数据库、访问量波动较大的APP或网站 AI服务器 医学图像智能分析、人脸识别、语音识别、指纹识别、安全监控、零售预测、金融服务 边缘服务器 零售/金融/远程连接的“开箱即用云”、移动互联、通用用户场所设备、通用用户场所设备 来源：浪潮官网，戴尔官网，腾讯官网,中泰证券研究所3 国内AI服务器进入快速增长期 服务器按应用场景可分成存储服务器、云服务器、AI服务器和边缘服务器等。近年来，随着全球物联网、数据中心的快速发展，服务器需求量不断增长。据IDC数据显示，2021年全球服务器出货量达到1354万台，yoy+11%；2021年全球服务器市场规模达到992亿美元，yoy+9%。其中，大陆服务器出货量由229万台增长至391万台，CAGR+11%；市场规模由93亿美元增长至251亿美元，CAGR+22%，两项增速远超全球。 政策支持将推动国内AI服务器进入快速增长期。2023年中共中央、国务院印发《数字中国建设整体布局规划》，明确指出“夯实数字中国建设基础”，我们认为“数字基础设施”将拉动大数据中心、超算中心等基建建设，国内AI服务器规模有望迎来快速增长。 图表：2016-2021年全球服务器出货量（万台） 出货量（万台）yoy 图表：2016-2021年大陆服务器出货量（万台） 出货量（万台）yoy 1600 1400 1200 9551018 15.82% 117911741220 1353.9 18% 16% 14% 12% 450 400 350 35% 30% 25% 1000 800 600 400 200 0 6.60% -0.42% 3.92% 10.98% 10% 8% 6% 4% 2% 0% -2% 300 250 200 150 100 50 0 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% 201620172018201920202021 来源：IDC，腾讯官网,中泰证券研究所 201620172018201920202021 4 国内AI服务器进入快速增长期 AI服务器和通用型区别主要在于： 1）硬件架构：AI服务器是采用异构形式的服务器，根据应用的范围采用不同的组合方式，如CPU+GPU、CPU+TPU、CPU+其他的加速卡等。与普通的服务器的差别主要在大数据及云计算、人工智能等方面需要更大的内外存。 2）卡的数量：普通的GPU服务器一般是单卡或者双卡，AI服务器需要承担大量的计算，一般配置四块GPU卡以上，甚至 要搭建AI服务器集群。 3）独特设计：AI服务器由于有了多个GPU卡，需要针对性的对于系统结构、散热、拓扑等做专门的设计，才能满足AI服务器长期稳定运行的要求。 随着国内数字基础建设数据负载量的需求量不断上升，我国AI服务器市场保持较快增速。根据IDC数据，2022年大陆AI服务器出货量达28.4万台，预计到2027年达到65万台，CAGR为17.9%，按金额计算，2022年大陆AI服务器销售额为72.55亿美元，预计到2027年销售额将达到163.99亿美元，CAGR为17.7%。 图表：2019-2027年大陆AI服务器出货量图表：2019-2027年大陆AI服务器销售额 700 600 出货量（千台）YoY 650 603 515 427 353 284 231.423 145.957 79.318 90% 80% 18000 16000 销售额（百万美元）YoY 68.62% 16399.4 14692.7 80% 70% 500 400 70% 60% 50% 14000 12000 10000 8000 52.79% 7255.3 8987.2 12690.5 10721.6 60% 50% 40% 300 200 100 0 40% 30% 20% 10% 0% 6000 4000 2000 0 2091.6 3195.7 5388.7 34.64% 23.87% 19.30% 18.36%15.78% 30% 20% 11.6120%% 0% 20192020202120222023E2024E2025E2026E2027E 来源：IDC,中泰证券研究所 20192020202120222023E2024E2025E2026E2027E 5 互联网厂商是国内AI服务器主要下游 AI服务器下游主要由互联网和运营商占据主导。根据IDC数据，2022年中国AI服务器市场按销售额统计，互联网厂商占据 47.5%，运营商占比19.6%，其次通信、政府、制造、教育、金融分别占据8.6%、6.3%、5.1%、5%、3.8%。 图表：2022中国加速服务器市场份额（按销售额）图表：2022中国加速服务器市场份额（按出货量） InternetServicesTelecomGovernmentManufacturingEducationFinanceOthers 4% 4% 5% 5% 6% 47% 9% 20% Total$6693.2M InternetServicesGovernmentTelecomManufacturingEducationFinance0thers 4% 5% 4% 5% 6% 46% 7% 23% Total285K 来源：智通财经，Counterpoint，IDC，芯八哥，中泰证券研究所6 国产服务器厂商水平位于世界前列 中国在AI服务器水平位于世界前列。AI服务器采用CPU+加速芯片的架构形式，在进行模型的训练和推断时会更具有效率优势。与国外AI芯片厂商的垄断局面不同，中国AI服务器水平位于世界前列。据IDC数据，2022年中国AI服务器市场（按销售额），浪潮以46.6%份额占据首位，新华三、宁畅分别以11%和9%占据第二、第三名。 图表：2022年中国AI加速服务器市场份额（按出货量）图表：2022年中国AI加速服务器市场份额（按销售额） InspurKunQianNettrixEnginetechH3CPowerleaderHuaweiDellOthers InspurH3CNettrixEnginetechKunQianHuaweiPowerleaderSitonholyOthers 4% 8% 6% 37% 7% 8% 9% 10% 11% 2% 7% 5% 6% 6% 47% 7% 9% 11% 来源：智通财经，Counterpoint，IDC，芯八哥，中泰证券研究所7 各厂商AI服务器下游占比 来源：IDC，中泰证券研究所8 服务器是数字经济发展的基础要素之一 图表：2021/2022年大陆X86服务器终端应用变化（按出货量）（单位：千 2021 台202）2YoY 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 互联网通信服务金融政府制造业公用事业交通教育能源健康流通业媒体建筑 图表：2021/2022大陆X86服务器竞争格局变化（按出货量））（单位：千台） 20212022YoY 80% 57.60% 60 40 32.50% 15.50% 20 8.60% -2.40% -1.30% -8.70% 0% -7.50% -18% -11.70% -19.70% -2 -27.80% -25.30% -35.70% -4 -6 % % % 0% 0% 0% 400 200 10 80 000 56.10% 60 800 35.90% 600 7.50% -4% 4.50% 3.40% 400 -7.20% -16.40% 40 20 0% -2 200 -30.00% -26.00% -35.70% 0 -4 -6 10% 1% 1% % % 浪潮 来源：IDC，中泰证券研究所 新华三 超巨变 0% 0% 0% 戴尔联想中兴ODMDirectNetrix宝德烽火超微其他 9 4卡/8卡GPU服务器逐步成为主流 技术升级推动行业进步：服务器的升级迭代依赖于CPU、GPU、存储介质和网络接口等上游核心组件在性能上的提升。近年来，部分企业正积极提高自身服务器的性能，如浪潮服务器在设计上实现了多项技术创新和升级，可支持3组或4组CPUXGMI灵活互联配置；戴尔新一代DellPowerEdge服务器，提供了比PERC11高2倍、比PERC10高4倍的性能。 随大数据需求增长，4卡和8卡的AI加速服务器成为大客户的主流。云计算带动AI训练推理需求增长，22H1,A100的出货量表现突出，占据GPU服务器市场的44%，随大模型推出后下游需求火热，8卡高端GPU服务器份额有望持续增长。 图表：2022中国加速服务器市场份额（按销售额） （单位：百万美元） 4000 图表：各品牌AI加速服务器增长率（出货量，2022/2021） 236.0% 209.5% 178.2% 189.5% 150.5% 40.9% 23.1% 250.0% 3500 3000 2500 200.0% 150.0% 2000 1500 100.0% 1000 500 50.0% 0 8GPU4GPU20GPU2GPU16GPU7GPU10GPUOthers 0.0% 来源：智通财经，Counterpoint，IDC，芯八哥，中泰证券研究所10 英伟达占据AI服务器市场主要地位 图表：2022中国服务器AI芯片份额图表：大陆各类架构服务器份额（按销售额） NvidiaHuaweiOthers 5% 10% 85% 0.10%1.10% 9.30% $6693.2M 89.50% GPUNPUASICFP