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铜链接专题:算力需求高增,高速铜互联持续发展,看好相关产业链投资机会

信息技术2024-05-29侯宾、姚久花长城证券肖***
铜链接专题:算力需求高增,高速铜互联持续发展,看好相关产业链投资机会

英伟达采用铜缆连接方案,业绩超预期带动AI算力产业发展。此前英伟达GTC 2024大会上,公司重磅推出新一代AI计算平台Blackwell以及新的超级计算机的机架规模设计GB200 NVL72。为了保障传输效率以及高计算量和吞吐率带来的能耗问题,英伟达在GB200 NVL72中采用5000根铜缆(共计2英里长)连接GPU,并且采用液冷冷却设计,使得整体成本和能耗降低25倍。5月23日,英伟达发布FY25Q1财报,一季度业绩超前期指引,创下季度营收历史新高。FY25Q1英伟达产生营收260亿美元,YoY+262%;产生净利润148.8亿美元,YoY+628%;毛利率达78.4%,业绩全面超FY24年报指引。对于下一季度发展,英伟达继续保持积极预期。同时,英伟达还发布了1拆10的股票分割计划,增加授权普通股数量;并且宣布将季度现金股息提高150%,普通股每股从0.04美元提升至0.1美元,FY25Q1共支付股息9800万美元,不断提振市场信心。 以太网速率持续提升,高速铜互联方案不断升级。自PCle3.0以来,标准协议升级速度不断提升,现在已朝着PCle6.0时代演进,未来PCleGen6.0数据速率从32GT/s翻倍至64GT/s,吞吐量在大多数情况下超过两倍。物理网络链路随着SerDes速率的快速提升面临更多的技术挑战,高速铜缆、AOC及光模块可满足不同场景需求。无源铜缆DAC相比AOC更具失效率低的优势,在网络链路接入层较多的场景下更稳定,同时成本更低。根据《下一代数据中心高速铜缆白皮书》显示,单根25G DAC价格仅为25G AOC价格的1/3~1/4。对应以太网速率朝800G和1.6T发展,端口速率也从单通道56Gbps向112Gbps演进,甚至发展至224Gbps,网络设备的IO接口也由400G向800G升级,导致链路损耗急剧增加,使得无源铜缆IO模块的传输距离越来越短。根据QYResearch预测,到2029年,全球高速直连铜电缆市场的总规模预计将跃升至17亿美元的高度,标志着高速铜缆技术正迈入大规模应用的繁荣阶段。我们认为,伴随以太网速率朝800G、1.6T升级,Serder速率由56G向112G甚至224G演进,铜缆传输速率也将朝着224Gbps发展。高速铜互联将带动铜缆线缆、连接器等相关产业链受益,看好产业链长期发展机会。 市场回顾:本周(2024年5月20日-2024年5月24日,下同)通信(申万)指数下跌2.89%;沪深300指数下跌2.08%,行业跑输大盘0.81pp。 重点推荐(已覆盖):淳中科技、鼎通科技、新亚电子、深南电路、中际旭创、天孚通信、中国移动、中国电信、中国联通、中兴通讯、紫光股份、工业富联、共进股份、三旺通信、美格智能、瑞可达、崇达技术、腾景科技、经纬恒润、德赛西威、中科创达、和而泰、朗特智能。 建议关注的标的:连接器:鼎通科技,瑞可达;线缆:新亚电子;运营商:中国移动、中国电信、中国联通;主设备商&服务器:浪潮信息、紫光股份、星网锐捷、中科曙光;光模块:新易盛、华工科技、剑桥科技、博创科技; 光器件:太辰光;光芯片:仕佳光子、源杰科技;IDC:润建股份、英维克、佳力图、申菱环境、数据港;卫星互联网:震有科技、海格通信、中科星图; PCB:兴森科技、沪电股份、深南电路、兴森科技、世运电路、崇达技术; 掩膜版:路维光电、清溢光电;算力模组:美格智能、移远通信、广和通; 工业互联网:工业富联、三旺通信;域控制器:经纬恒润、华阳集团、德赛西威、均胜电子、朗特智能、和而泰、拓邦股份;操作系统/软件:中科创达、光庭信息;MR产业链:蓝特科技、兆威机电、领益制造、鹏鼎控股、长盈精密。 风险提示:市场竞争加剧风险;关键技术突破不及预期风险;下游需求不及预期风险;原材料价格波动风险。 1.近一周行情表现 本周(2024年5月20日-2024年5月24日,下同)通信(申万)指数下跌2.89%; 沪深300指数下跌2.08%,行业跑输大盘0.81pp。 图表1:本周通信行业涨跌幅前5个股 图表2:本周通信行业涨跌幅后5个股 在TMT各子板块:电子、通信、传媒以及计算机中,通信周涨跌幅居第一位。 图表3:TMT各子行业涨跌幅对比(截至2024年5月24日) 通信板块最新估值(市盈率为历史TTM_整体法,并剔除负值)为18.64倍,位于TMT各行业第四位。 图表4:TMT各子行业历史市盈率比较(各年份数据取自当年12月31日) 2.本周专题解析 2.1英伟达发布铜缆连接方案,最新业绩超预期带动AI算力发展 5月23日,英伟达发布FY25Q1财报,一季度业绩超前期指引,创下季度营收历史新高。 FY25Q1英伟达产生营收260亿美元,YoY+262%;产生净利润148.8亿美元,YoY+628%; 毛利率达78.4%,业绩全面超FY24年报指引。对于下一季度发展,英伟达继续保持积极预期,FY25Q2收入指引达280亿美元,上下浮动2%;GAAP和NonGAAP口径下毛利率预计为74.8%和75.5%,上下浮动0.5%。同时,英伟达还发布了1拆10的股票分割计划,增加授权普通股数量;并且宣布将季度现金股息提高150%,普通股每股从0.04美元提升至0.1美元,FY25Q1共支付股息9800万美元,不断提振市场信心。 在先前3月19日英伟达GTC 2024大会上,公司也重磅推出新一代AI计算平台Blackwell以及新的超级计算机的机架规模设计GB200 NVL72。GB200芯片通过NVLink-Chip-to-Chip(C2C)接口连接两个高性能NVIDIA Blackwell Tensor Core GPU和NVID IA Grace CPU,而GB200 NVL72包含18个计算节点,共计36个GraceCPU和72个BlackwellGPU。为了保障传输效率以及高计算量和吞吐率带来的能耗问题,英伟达在GB200 NVL72中采用5000根铜缆(共计2英里长)连接GPU,并且采用液冷冷却设计,使得整体成本和能耗降低25倍。 图表5:英伟达GB200 NVL72铜缆连接示意图 2 3 资料来源 :英伟达FY25Q1 CFO发言以及财务简表 资料来源 :英伟达GTC 2024黄仁勋发言视频 我们认为,英伟达对AI发展及自身业绩的积极预期,将带动市场对算力产业发展的信心。 国内AI算力产业链核心企业也将加快产品布局与建设步伐,以铜互联、光模块、PCB、连接器等核心部件厂商或将借力英伟达的服务器产品升级创新与AI建设布局,加快自身技术发展及业绩提升,长期受益于行业发展。 2.2算力需求高增,带宽传输速率不断升级 目前生成式AI发展浪潮不减,全球AI大模型不断出新。根据机器之心、OpenAI研究表明,自2012年以来,人工智能训练任务中的算力需求规模呈现指数级增长。大模型计算以及相应的应用对算力基础设施、传输速率、传输时间要求较高,摩尔定律下算力需求每18个月翻一倍,而此前OpenAI研究表明已发展为3.5个月翻一倍,人们对算力需求的需求增长以超千倍速度提升。 图表6:2012-2019年人工智能计算算力需求增长 数据中心作为算力基础设施的核心,伴随全球计算量的提升,也将不断驱动数据中心建设进程。根据Synergy Research数据显示,由于人工智能带来的核心驱动力,全球预计将额外建造120-130个超大规模数据中心,并且随着计算密度的加速增长,全球数据中心数量或将持续增长。 4 5 资料来源 :机器之心媒体官方公众号 资料来源 :大数据在线官方公众号 、SynergyResearchGroup 图表7:全球数据中心数量增长情况以及分地区容量分布 2013年PCle问世以来,不断提升带宽通道传输效率。作为CPU和计算机子系统之间的通信协议,PCle已经成为全球最广泛、可扩展性最强的互连协议。PCle一般保持3-4年的更迭速度,但自PCle3.0以来,标准协议升级速度不断提升,现在已朝着PCle6.0时代演进。MarvellPCleGen5.0每条通道的I/O带宽为32Gbps,而未来PCleGen6.0数据速率从32GT/s翻倍至64GT/s,吞吐量在大多数情况下超过两倍;其次,保持其兼容性,PCIe 6.0向后支持所有PCIe的标准;PCle 6.0 PHY IP必须为所有PCle 6.0数据速率提供出色的性能,所以从NRZ编码转换到PAM-4编码,以及由此带来的纠错影响,PAM-4适用于新Gen6 64GT/s。 图表8:PCle协议演进历程 资料来源 :半导体行业观察媒体官方公众号、Marvell官方公众号 2.3高速率互联快速发展,高速铜互联方案不断升级 数据中心物理网络链路从 1000M bps双绞线演进至4000Gbps以及800Gbps光互连的过程中,物理网络链路随着SerDes速率的快速提升面临更多的技术挑战。同时对于网络的高稳定性、高可用性、低时延等诉求越发强烈。高速无源铜缆、高速有源铜缆、AOC、光模块等物理互联技术针对不同部署和应用场景提供不同的解决方案。 图表9:高速铜缆及光缆连接分类 高速铜缆DAC是无源线缆,所能满足的传输长度有限,因此较多用于服务器内部的短距离传输场景中。无源铜缆DAC相比AOC更具失效率低的优势,在网络链路接入层较多的场景下更稳定,同时成本更低。根据《下一代数据中心高速铜缆白皮书》显示,单根25G DAC价格仅为25G AOC价格的1/3~1/4。 图表10:典型数据中心CLOS网络架构示意图 当前大型及超大型数据中心数量不断提升,IDC一体化设计升级,大大提升单机柜功率容量从而达到缩小服务器接入的垂直布线距离。机柜内服务器网络接入链路使用DAC即可满足需求,在25Gbps链路上,DAC可以满足覆盖 5m 以内的传输距离需求,ACC的传输距离最长达到7- 9m ,可满足机柜内和部分跨机柜互连。 根据IDC报告显示,目前主流数据中心网络连接采用以太网的占比超过95%,以太网连 7 8 资料来源 :《 下一代数据中心高速铜缆白皮书》 资料来源 :《 下一代数据中心高速铜缆白皮书》 接仍是主流连接方式。目前的以太网协议速度多为400G和800G为主,2019年400G以太网的部署起步;2023年,由于ChatGPT等技术的涌现,推动了400G甚至800G以太网的快速迭代和部署。据Dell’Oro的数据预测,2024年400G和800G以太网的部署将提速。未来,1.6T以太网将作为新一代连接标准,不断满足高带宽需求。 图表11:以太网协议速率演进图 对应以太网速率朝800G和1.6T发展,端口速率也从单通道56Gbps向112Gbps演进,甚至发展至224Gbps,网络设备的IO接口也由400G向800G升级,导致链路损耗急剧增加,使得无源铜缆IO模块的传输距离越来越短。因此,传输距离缩短、传输速率提升,带动铜缆及端口连接器朝着112G、224G产品技术发展。 图表12:国内数据中心服务器接入层链路技术发展趋势 相比于光模块或AOC,DAC以其集成方案互换性强作为优势,选用铜作为内部材质,具有良好的自然散热效果,达到节能环保要求。从成本端出发,铜缆价格较光纤便宜很多,采用DAC布线能够大大降低数据中心连接成本。由于DAC的功耗几乎为0,因此是数据中心提高能效的默认连接解决方案。对于人工智能集群来说,最大限度地降低功耗最为关键。英伟达的策略是尽可能多的部署DAC,只有在绝对必要时才使用光器件。 根据LightCounting表示,预计未来五年高速线缆的销售额将增长一倍多,到2028年将达到28亿美元。同时,LightCounting提高了对DAC的预测,因为新的100G SerDes是基于每通道100G设计,包括400G、800G和1.6T DAC,使无源铜缆的覆盖范围比预期的要长。预计随着200G SerDes在2024年底开始出货,将把DAC扩展