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新材料行业研究:AI算力以及5.5G演进,带动高频高速材料发展

有色金属2023-12-09王明辉、陈屹国金证券健***
新材料行业研究:AI算力以及5.5G演进,带动高频高速材料发展

投资逻辑 AI服务器和X86服务器升级将带动M6+覆铜板需求提升,对应电子树脂将受益。电子树脂是覆铜板重要的原材料, 占覆铜板生产成本的比重约为25-30%,其中双马BMI树脂和PPO树脂是M6+覆铜板最常用的两种主体树脂。未来AI服务器发展和X86服务器升级对覆铜板高速、高效传输要求更高,这将带动M6+以上覆铜板使用,在M6+以上覆铜板中,双马BMI树脂和PPO树脂需求量将大幅增加。根据IDC数据,2023-2025年全球服务器出货量预计为1493万台、1626万台和1763万台,随着英伟达和AMD芯片的出货量提升,我们假设2023-2025年AI服务器出货量为46万台、 95万台、164万台,则其中普通服务器出货量为1447万台、1531万台和1599万台,同样地,普通服务器升级亦将拉动M6+覆铜板需求。通过测算,我们预计2023-2025年,双马BMI树脂需求量为837吨、1749吨、2607吨,PPO需求量为2155吨、3717吨、5233吨。 随着通信技术的演进,LCP材料的需求量将持续增加。LCP全称液晶聚合物(LiquidCrystalPolymer),兼具低介 电损耗和可加工性能,并且能够满足挠性线路的材料要求,产业内对于LCP材料最著名的商业化使用即为苹果手机内连接天线。随着5.5G通信技术、汽车智能化的迅速发展以及数据中心、云计算的需求快速增长,数据传输带宽及容量呈几何级数增加,其对各类电子产品的信号传输速率和传输损耗的要求都显著提高,LCP材料需求将大规模上升。LCP是目前在进行推广的5.5G基站中的天线材料,同时考虑到毫米波基站建设后,手机LCP天线或者LCP传输线的使用趋势,我们认为LCP的市场规模将不断增长。 投资建议与估值 电子树脂是高速覆铜板的重要材料,LCP则是未来5.5G基站、手机天线演进的重要材料。我们认为,伴随则AI服务 器、5.5G基站、手机天线等下游需求的增长以及国内厂家的技术升级,相关公司将迎来发展机遇,我们推荐东材科技、普利特、圣泉集团。东材科技:目前公司拥有特种环氧树脂产能约7.5万吨,高频高速树脂5200吨(其中双马BMI 树脂3700吨),酚醛树脂11万吨,公司特种环氧树脂主要供应覆铜板客户,逐步弥补高性能树脂在国内市场的供应缺口,公司双马BMI树脂供应台系知名客户,出货量将充分受益于全球AI服务器增长。普利特:公司具备LCP树脂、 LCP膜、LCP纤维产业链,LCP材料未来将充分受益于全球5.5G/6G高频材料的新增需求。公司对LCP业务具有完全自主知识产权,根据公司公告,公司树脂及纤维已实现批量供货,LCP薄膜部分产品已通过下游测试认可,目前,公司具有2000吨LCP树脂聚合产能、5000吨LCP共混改性产能,300万平方米LCP薄膜产能、以及150吨(200D)LCP 纤维产能,目前在金山工厂实施技改再扩大2000吨树脂生产能力。圣泉集团:公司是酚醛树脂的龙头企业,其中电 子级酚醛树脂处于龙头地位,目前公司拥有PPO树脂产能300吨,根据公司公告,公司后续拟扩产1000吨PPO树脂,公司未来业绩将充分受益于PPO树脂放量。 风险提示 原材料价格上行;需求不及预期;中高端树脂研发不及预期;国产替代进程不及预期。 内容目录 一、AI服务器发展将带动覆铜板材料环节的创新4 1.1AI服务器发展和普通服务器升级带动M6+以上覆铜板使用4 1.2在M6+以上覆铜板中,双马BMI树脂和PPO树脂需求量将大幅增加6 二、通信技术向5.5G演进,推动LCP材料应用及发展9 2.1通信基站进入升级周期9 2.2基站向5.5G演进,天线、滤波器、PCB等环节都有望受益13 2.3基站升级将催生LCP材料创新应用14 三、投资建议16 3.1东材科技16 3.2普利特17 3.3圣泉集团18 风险提示19 图表目录 图表1:覆铜板的主要应用4 图表2:MEGTRON系列传输损耗性能排名4 图表3:MEGTRON系列应用领域4 图表4:GPU产品拆解–NvidiaDGXA100板5 图表5:PCIe5.0的速度是PCIe4.0的两倍5 图表6:PCIE5.0服务器,M6+覆铜板成为标配5 图表7:覆铜板剖面图6 图表8:覆铜板成本构成6 图表9:电子树脂配方体系不断发展6 图表10:UBB板的基本构成7 图表11:OAM板的基本构成7 图表12:GPU板组和CPU主板对于树脂的消耗量7 图表13:服务器升级至PCIE5.0,单台服务器对于双马BMI或者PPO消耗量测算8 图表14:双马BMI树脂需求量测算8 图表15:PPO树脂需求量测算8 图表16:双马BMI树脂供应商情况9 图表17:PPO竞争格局9 图表18:4G&5G基站架构10 图表19:中国5G基站渗透率持续提升(万个)10 图表20:政策支持5.5G发展11 图表21:5.5G网络关键特征11 图表22:5.5G节奏和标准明确12 图表23:5.5G已具备收编所有物联的能力12 图表24:全球5G基础设施算出预测(百万美元)13 图表25:射频架构13 图表26:LCP在5.5G中的应用14 图表27:LCP材料在基站和移动终端的应用14 图表28:LCP产业链格局16 图表29:公司依托技术延伸新材料业务16 图表30:营业收入(百万元)及增速17 图表31:归母净利润(百万元)及增速17 图表32:普利特业务架构17 图表33:营业收入(百万元)及增速18 图表34:归母净利润(百万元)及增速18 图表35:公司产业链结构图18 图表36:公司营业收入(百万元)及增速19 图表37:公司归母净利润(百万元)及增速19 图表38:大庆秸秆综合利用项目原材料和主要产品情况19 一、AI服务器发展将带动覆铜板材料环节的创新 1.1AI服务器发展和普通服务器升级带动M6+以上覆铜板使用 高速数据传输对覆铜板材料的电性能提出了新的要求。覆铜板材料本身在电场作用下存在一定的能量耗散,会造成信息传输过程中的信号损失,不利于信息的高速传输。其中,最为关心的是电性能中的Dk与Df(介电常数和介质损耗因子),尤其Df指标。 主要应用 损耗分类 信号速率 覆铜板电性能等级 核心路由器/交换机 超低损耗 28/56Gbps Df=0.002-0.006 服务器、交换机/路由器 低损耗 10Gbps Df=0.006-0.009 工作站计算机、服务器 中等损耗 2.5Gbps Df=0.009-0.012 智能手机、平板电脑、计算机 标准损耗 1Gbps Df>0.012 图表1:覆铜板的主要应用 来源:Prismark,国金证券研究所 松下电工Megtron系列为高速覆铜板领域分级标杆,历年发布的不同等级高速覆铜板依次为Megtron2、Megtron4、Megtron6、Megtron8等(简称为M2、M4、M6、M8)。覆铜板业内其他厂商会发布基本技术等级处于同一水平的对标产品,逐渐形成了覆铜板M2-M4- M6-M8的演化路径。 图表2:MEGTRON系列传输损耗性能排名 来源:panasonic官网,国金证券研究所 属性 应用领域 MEGTRON4/4S 高Tg和低Dk 服务器、测量仪器、路由器和网络设备AI服务器 MEGTRON6 低介电损耗因数、低传输损耗和高耐热性 MEGTRON8 业界最低传输损耗的多层电路板材料 路由器、交换机、高端AI服务器 图表3:MEGTRON系列应用领域 来源:panasonic官网,国金证券研究所 AI服务器我们瞄准英伟达DGXA100和DGXH100两款具有标杆性产品力的产品进行分析,我们首先从DGXA100出发来观测具有产品力的AI服务器的基本架构。 从功能性的角度,我们认为AI服务器的PCB价值量计算可以归纳为三个部分,其一是AI服务器最为核心的GPU板组,其二是所有服务器都必备的CPU母板组,最后是风扇、硬盘、电源板块等配件组。GPU板组的PCB主要是由4个部分组成,GPU载板、NVSwitch、OAM、UBB。目前英伟达服务器的UBB部分主要用台光890K覆铜板,而OAM部分用台光528K(对应松下M6+)覆铜板。树脂方面,PPO可以满足更低的Df需求,双马BMI提供压合以及辅料等需求,根据台光电子官网以及产业链调研,台光电子528K覆铜板主体树脂以双马BMI树脂为主,而890K(对应松下M7+)覆铜板主体树脂以PPO为主,双马BMI树脂为辅。 图表4:GPU产品拆解–NvidiaDGXA100板 来源:英伟达官网,国金证券研究所 普通服务器迭代升级使总线标准从PCIe4.0升级至PCIe5.0,进而提高服务器高多层PCB需求,高速覆铜板市场有望进一步增长。PCI-Express(peripheralcomponentinterconnectexpress)是一种高速串行计算机扩展总线标准,PCIe5.0有望升级为服务器PCB市场的主流,PCIe接口通常用于将高性能外围设备连接到用户计算机,最常见的例子是GPU显卡,因为现代游戏、科学、工程和机器学习应用程序涉及处理大量数据。PCIe5.0最重要的一个特性是速度,PCIe5.0的速度是PCIe4.0的两倍。 PCle版本 发布年份 传输速率 吞吐量/通道 x16吞吐量 1.0 2003 2.5GT/秒 250 MB/秒 4.0GB/秒 2.0 2007 5.0GT/秒 500MB/秒 8.0GB/秒 3.0 2010 8.0GT/秒 1.0GB/秒 16.0GB/秒 4.0 2017 16.0GT/秒 2.0GB/秒 32.0GB/秒 5.0 2019 32.0GT/秒 4.0GB/秒 64.0GB/秒 图表5:PCIe5.0的速度是PCIe4.0的两倍 来源:51CTO,国金证券研究所 高效传输要求更多层高速覆铜板。提高传输效率需要高效的走线布局和更多层的高速覆铜板,进而降低信号间的干扰程度,普通服务器迭代后高速覆铜板的层数将得到较大幅度的提高。根据行业数据,PCIe4.0服务器如IntelWhitley和AMDZen3的覆铜板在12-16层,而PCIe5.0服务器如IntelEagleStream和AMDZen4的覆铜板用料在16-20层,预期未来普通服务器将大量采用PCIe5.0总线配置,通信行业对更多层覆铜板需求进一步提升。PCIe5.0单通道需要的速率4Gb/s,对应8通道需要的传输速率为32Gb/s。在这样的传输性能要求上,需要更高等级的覆铜板进行支持,M6+以上高速覆铜板将成为标配。 图表6:PCIE5.0服务器,M6+覆铜板成为标配 来源:联茂电子官网,国金证券研究所 1.2在M6+以上覆铜板中,双马BMI树脂和PPO树脂需求量将大幅增加 覆铜板是将玻璃纤维布或其它增强材料浸以树脂,一面或双面覆以铜箔并经热压制成的板状材料。以玻璃纤维布基覆铜板为例,其主要原料为铜箔、纤维布、树脂,分别占成本的42%、19%和26%。从成本占比来说,电子树脂占覆铜板生产成本的比重约为25-30%,在当前迅速发展的高速高频覆铜板中,电子树脂所占的成本比重将进一步提高。 3.5%2.7% 6.5% 42.1% 19.1% 26.1% 铜箔树脂玻钎布制造人工其他原料 图表7:覆铜板剖面图图表8:覆铜板成本构成 来源:金安国际招股书,国金证券研究所来源:南亚新材招股说明书,国金证券研究所 树脂的类型、含量和固化程度等因素也会影响到介质特性。一般而言,为了降低介质损耗,需要选择低介电常数、低损耗因子、均匀固化的树脂,目前,常用的树脂类型有环氧树脂(EP)、聚酰亚胺树脂(PI)、聚苯醚树脂(PPO)、双马BMI树脂等。 图表9:电子树脂配方体系不断发展 来源:同于新材招股书,国金证券研究所 下面,我们详细测算AI服务器以及普通服务器升级对双马BMI树脂和PPO树脂需求量的拉动量。 (1)AI服务器PPO消耗量和双马BMI树脂消耗量。单台服务器PPO消耗量等于单平方米PP片