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电子行业:算力新需求下的投资机遇-230505(36页).pdf

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电子行业:算力新需求下的投资机遇-230505(36页).pdf

1、分析师:胡杨分析师:胡杨 S00日期:日期:2023年年5月月5日日华安证券研究所算力新需求下的投资机遇算力新需求下的投资机遇证券研究报告证券研究报告2华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所敬请参阅末页重要声明及评级说明 主要观点主要观点AI算力需求放量下算力需求放量下,从从BOM表看电子产业链机会表看电子产业链机会ChatGPT用户数量惊人的增速,叠加模型能力的持续提升,模型对算力的需求持续扩张,AI算力需求增长趋势确定。我们预计全球AI服务器出货量将于2027年增长至77万台,CAGR达30%。从AI服务器BOM表的拆解中可以看到,主要

2、受益方向包括GPU、存储、PCB以及电源管理类模拟芯片等IC载板或为载板或为PCB单机价值增量中最大赢家单机价值增量中最大赢家,关注格局更佳的关注格局更佳的ABF载板细分领域载板细分领域按照单颗价格100美金计算,AI服务器IC载板在PCB单机价值量中占比高达46%。此外,由于GPU算力要求的提高,OAM与UBB等GPU板组中的核心部件对PCB板等级要求对应提高,单位面积价格大幅上涨,高层板厂商受益。IC载板行业既有出货量的长期成长性,也有供需影响下的价格周期波动。而GPU等高性能芯片使用的ABF载板在该周期成长赛道中拥有足够大的占比和更好的竞争格局,国产替代的时间节点更早,投资机会更为确定存

3、储周期筑底中存储周期筑底中,供给端收缩明显供给端收缩明显,需求端需求端HBM贡献边际增量贡献边际增量历史复盘,存储厂商毛利率与存储行业周期同步,当前处于周期底部。供给端主要IDM玩家同步缩减资本开支,降低稼动率;需求端手机尽管边际复苏偏弱,但单机存储用量有望随去库存周期推进而重新提高;服务器则或在23Q2逐步见底。新需求维度,AI服务器DDR需求远高于普通服务器,到27年将贡献28亿美金需求增量;而AI服务器的HBM需求更为旺盛,有望在27年贡献新需求45亿美金。供给控制下,需求端的复苏有望提高周期拐点的确定性设备是算力的基石设备是算力的基石,光刻机受限下多重曝光工艺需求增加光刻机受限下多重曝

4、光工艺需求增加,驱动设备需求进一步放量驱动设备需求进一步放量半导体下行周期中代工厂稼动率结构分化,先进制程需求受AI影响稼动率仍在高位。受地缘政治影响,国内或通过多重曝光等工艺解决先进制程需求问题,带来涂胶显影、刻蚀、沉积等设备使用量的提升。结合其他产线扩产加速,我们认为国内扩产预期22年同比下滑-5%,好于市场的悲观预期的-15%。23年仍处于国产化率从20%提升到30%的放量期。因此,23年仍是半导体设备公司的投资窗口期建议关注:兴森科技建议关注:兴森科技、华正新材华正新材、深南电路深南电路、沪电股份沪电股份、兆易创新兆易创新、北京君正北京君正、东芯股份东芯股份、芯源微芯源微、中微公司中微

5、公司、华海清科华海清科、拓荆科技拓荆科技风险提示:风险提示:1)整体下游需求复苏不及预期;2)AI需求增量边际贡献低于预期4WkZ2ViYdUBVjW2VkW8ZaQcM6MsQmMmOtQlOmMmRjMqQxP9PrRoONZmMnPxNoPzQ3华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所敬请参阅末页重要声明及评级说明 主要公司财务情况汇总主要公司财务情况汇总资料来源:Wind,华安证券研究所整理市值市值(亿元)(亿元)净利润(亿元)净利润(亿元)PEFY22业绩回顾(亿元)业绩回顾(亿元)2023E2024E2025E2023E2024E2025E营业收入营业

6、收入YoY归母净利润归母净利润YoY毛利率毛利率净利率净利率ROEPCB兴森科技2404.926.809.9048.835.324.253.546.23%5.26-15.42%28.66%9.10%8.04%华正新材370.982.493.7637.814.89.832.86-9.23%0.36-84.85%12.98%1.24%2.15%深南电路39617.6621.2624.6522.418.616.1139.920.36%16.4010.75%25.52%11.72%13.39%沪电股份38616.0418.0720.4324.121.418.983.3612.37%13.6228.03

7、%30.28%16.33%16.47%存储兆易创新69913.2819.6626.4152.635.626.581.30-4.47%20.53-12.16%47.66%25.25%13.52%北京君正3978.2310.6613.7748.237.228.854.122.61%7.89-14.79%38.56%14.39%7.03%东芯股份1352.63.916.1851.934.521.811.461.03%1.85-29.17%40.58%18.97%4.72%设备芯源微2442.623.95.8493.162.641.813.8567.12%2.00158.77%38.40%14.45%

8、9.50%中微公司105214.2618.0822.2673.858.247.347.4052.50%11.7015.66%45.74%24.64%7.55%华海清科3827.439.9612.9851.438.429.416.49104.86%5.02152.98%47.72%30.42%10.47%拓荆科技4965.428.0810.9591.561.445.317.06125.02%3.69438.09%49.27%21.35%9.93%4华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所目录目录1总 量 与总 量 与 B O M 表:算 力 新 需 求 下 的 供

9、应 链 机 会 概 览表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览2I C 载 板:载 板:P C B 单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家3存 储:周 期 底 部 下,存 储:周 期 底 部 下,H B M 带 来 需 求 端 边 际 增 量带 来 需 求 端 边 际 增 量4设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘5新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器新 电 源 解 决 方 案 机 会:多

10、 相 控 制 器/D r m o s/芯 片 电 感芯 片 电 感5华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所ChatGPT用户数量增速惊人:用户数量增速惊人:ChatGPT用户量仅用5天就触及百万用户,约2个月时间完成了月活1亿用户的积累,渗透速度已初现加速态势模型能力持续提升:模型能力持续提升:3月15日凌晨,OpenAI正式推出GPT-4文本生成AI系统。GPT-4是多模态模型,输入可以是文字,还可以是图像,输出形式为文本。相比GPT-3.5,GPT-4更可靠、更有创意,对于更细微的指令的处理能力更强。在各种专业测试和学术基准上,GPT-4与人类水平相当。它通

11、过了模拟律师考试,且分数在应试者的前10%左右(GPT-3.5的得分在倒数10%左右)伴随模型升级伴随模型升级,算力需求持续提高:算力需求持续提高:2010年之前,训练算力的增长率符合摩尔定律,约每20个月翻一番;2010年深度学习来临,训练算力的增长率大幅度提升,大约每6个月翻一番;2015年末,随着许多公司开始开发大规模的机器学习模型,对训练算力的要求提高了10到100倍敬请参阅末页重要声明及评级说明 AI需求持续增加带来算力需求放量需求持续增加带来算力需求放量ChatGPT用户数量暴增用户数量暴增资料来源:TRTWorld,CSDN,华安证券研究所ChatGPT 4相较相较ChatGPT

12、 3.5具有效果表现具有效果表现新模型需要更高的计算量新模型需要更高的计算量6华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所敬请参阅末页重要声明及评级说明 我们预计全球我们预计全球AI服务器出货量将于服务器出货量将于2027年增长至年增长至77万台,万台,20232027年年AI服务器需求量服务器需求量CAGR约约30%资料来源:华安证券研究所整理训练阶段训练阶段2023E2024E2025E2026E2027E模型个数(个)1520253035模型参数(亿)30003000300030003000训练集大小(亿tokens)49904990499049904990每个

13、参数每token需要的FLOPs66666总训练计算量(Flops)1.35E+251.796E+252.246E+252.695E+253.144E+25总训练计算量(TFlops)1.35E+13 1.80E+13 2.25E+13 2.69E+13 3.14E+13训练时长(秒)2.59E+06 2.59E+06 2.59E+06 2.59E+06 2.59E+06英伟达A100训练算力(FP16,TFLOPS)3312GPU算力利用率40%40%40%40%40%GPU需求(万张)4.16 5.55 6.94 8.33 9.72 AI服务器需求(万台,8路GPU)

14、0.52 0.69 0.87 1.04 1.21 推理阶段推理阶段2023E2024E2025E2026E2027E网站单日访问次数(亿)40526888114每次访问所进行对话来回的次数22222每次处理的问答所需的token数量(个)500500500500500模型参数量(亿)30003000300030003000每个token所需的FLOPs22222总推理计算量(FLOPs)2.4E+24 3.12E+244.056E+245.273E+246.855E+24总推理计算量(TFLOPs)2.4E+12 3.12E+124.056E+125.273E+126.855E+12英伟达T4

15、推理算力(FP16,TFLOPS)6565656565GPU算力利用率40%40%40%40%40%推理时长(秒)8640086400864008640086400GPU需求(万张)106.84 138.89 180.56 234.72 305.14 AI服务器需求(万台,4路GPU)26.71 34.72 45.14 58.68 76.28 总计总计2023E2024E2025E2026E2027EGPU需求(万张)111 144 187 243 315 AI服务器需求(万台)27 35 46 60 77 总训练计算量训练时长 x GPU可提供的算力 x GPU算力利用率=模型个数 x 单个

16、模型所需计算量训练时长 x GPU可提供的算力 x GPU算力利用率=模型个数 x(模型参数 x 训练集大小 x 单个token所需运算次数)训练时长 x GPU可提供的算力 x GPU算力利用率=训练阶段所需训练阶段所需GPUGPU数量数量总推理计算量推理时长 x GPU可提供的算力 x GPU算力利用率=模型个数 x 单个模型所需计算量推理时长 x GPU可提供的算力 x GPU算力利用率=模型个数 x(模型参数 x 训练集大小 x 单个token所需运算次数)推理时长 x GPU可提供的算力 x GPU算力利用率=推理阶段所需推理阶段所需GPUGPU数量数量注:黄底为假设基于现有部分宣布

17、将使用AI大模型的公司数量进行假设,假设每家公司使用1个模型。根据我们统计,截至23年4月,已宣布推出AI模型的公司包括阿里、商汤、腾讯、百度、华为、Google、Microsoft等至少15家。假设未来越来越多的科技公司将推出AI模型20年发布的GPT-3拥有1750亿参数,22年谷歌大部的PaLM拥有5400亿参数。取二者折中,假设23年AI模型平均参数约3000亿根据Cornell大学所发布的论文Language Models are Few-Shot Learners,其作者在训练模型时使用的数据集合计约4990亿tokens,假设目前企业所使用的训练集与其持平根据OpenAI官网数据

18、,每参数每token的训练成本通常约6 FLOPs1TFLOPs=1012FLOPs假设训练需要30天,30天=30天*24小时*60分钟*60秒=2.59*(106)秒官网参数根据Virtaitech,GPU算力利用率通常在1030%。但英伟达联合发布的论文中表示通过使用训练的并行技术可以将A100 GPU算力利用率优化到52%,因此,取折中,假设GPU算力约40%根据英伟达,NVIDIA DGX-1(英伟达所推出首个专为数据中心中的企业打造的AI系统)配备了8个英伟达A100 GPU。假设每台AI服务器搭载一个NVIDIA DGX-1系统,则每台AI服务器需要8个英伟达A100 GPU根据

19、Semrush,2023年3月全球网页访问次数最大的是Google,23年3月Google每天访问次数约37.63亿次。由于不止Google一家推出AI模型,因此,假设23年网站单日访问次数约40亿并逐年增长假设每次用户在访问时需要与AI进行2次问答来回才能得到想要的结果在英语语境下,一般1000个token等于750个单词。假设每次处理的问答字数约375个单词(即500个token)20年发布的GPT-3拥有1750亿参数,22年谷歌大部的PaLM拥有5400亿参数。取二者折中,假设23年AI模型平均参数约3000亿根据OpenAI官网数据,每参数每token的推理成本通常约2 FLOPs官

20、网参数根据Virtaitech,GPU算力利用率通常在1030%。但英伟达联合发布的论文中表示通过使用训练的并行技术可以将A100 GPU算力利用率优化到52%,因此,取折中,假设GPU算力约40%假设推理需要花一天,1天=1天*24小时*60分钟*60秒=86400秒根据英伟达,NVIDIA DGX Work Station配备了4个GPU,假设推理阶段每台AI服务器搭载的系统与NVIDIA DGX Work Station类似,均需搭载4颗GPU7华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所XXXXXX主要受益方向:主要受益方向:GPU、存储、PCB、电源及部分电

21、源管理类模拟芯片由于存储相关的DRAM以HBM模式封装于GPU中,价值量核算到GPU分项,DRAM实际增量更高;同理,GPU使用的IC载板核算在GPU中,其巨大的增量使得PCB行业受益程度比BOM表表观增量更为可观敬请参阅末页重要声明及评级说明 拆解拆解AI服务器服务器BOM表寻求产业链受益方向表寻求产业链受益方向资料来源:华安证券研究所整理通用服务器AI服务器训练型A800AI服务器推理型T4CPUGPU通用服务器AI服务器训练型A800AI服务器推理型T4内存硬盘RAID卡通用服务器AI服务器训练型A800AI服务器推理型T4网卡PCB板通用服务器AI服务器训练型A800AI服务器推理型T

22、4电源价值量变化价值量变化65333元元907444元元229934元元合计价值量合计价值量通用服务器AI服务器训练型A800AI服务器推理型T4风冷通用服务器AI服务器训练型A800AI服务器推理型T4多相控制器+DrMOS连接器机箱8华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所目录目录1总 量 与总 量 与 B O M 表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览2I C 载 板:载 板:P C B 单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视

23、的 大 赢 家3存 储:周 期 底 部 下,存 储:周 期 底 部 下,H B M 带 来 需 求 端 边 际 增 量带 来 需 求 端 边 际 增 量4设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘5新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器/D r m o s/芯 片 电 感芯 片 电 感9华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所以英伟达DGX A100服务器为例,整机PCB按照价值量进行粗分,主要由C

24、PU母版组和GPU板组构成。其中,前者价值量占比19%;后者占比高达79%。GPU板组是相对普通服务器的主要增量GPU板组的结构:板组的结构:UBB底板上承载8块GPU加速卡和6颗NVSwitch芯片;每块GPU加速卡需要一块承载板OAM,同时,承载的GPU芯片本身也需要对应的IC载板,共8颗;同理,每颗NVSwitch芯片各需要一块对应的IC载板,共6颗CPU母板组结构:母板组结构:CPU母版价值量主要集中在主板以及CPU载板,其他功能性配板包括内存卡、网卡、拓展卡、存储操作系统驱动板等。其中,以内存卡和网卡的面积相对较大敬请参阅末页重要声明及评级说明 AI服务器服务器PCB板结构分析板结构

25、分析资料来源:ITHome、英伟达官网,华安证券研究所整理英伟达英伟达DGX A100 PCB价值量分布价值量分布GPU板组板组CPU母板组母板组其它其它英伟达英伟达DGX A100 CPU母板组母板组主板主板内存卡内存卡拓展卡拓展卡网卡板网卡板网卡板网卡板存储操作系统驱动板存储操作系统驱动板英伟达英伟达DGX A100 GPU板组板组OAMUBBGPU载板载板NVSwitchOAM10华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所载板价值量占比高:载板价值量占比高:GPU载板与CPU载板单价高达100美元/颗,单机按照8颗GPU,2颗CPU进行计算,合计在PCB单机价

26、值量中占比高达46%。考虑到GPU载板价值量占比37%为AI服务器相对普通服务器的纯增量,更凸显IC 载板在算力供应链中的重要性OAM与与UBB高单价印证高单价印证PCB需求等级提高:需求等级提高:GPU板组中的OAM与UBB面积大,其合计价值量与GPU载板接近。从单价来看,UBB高达132美金/平方英尺,价格是普通配件PCB板的6-10倍;而OAM板分中高端配置与高端配置,对应单价93160美金/平方英尺不等。具体对应的PCB板等级从M6升级大M8,层数从810层升级到1820层,带动价格持续提高PCB层数及型号都持续上升层数及型号都持续上升,主要原因主要原因是是AI运算的复杂性运算的复杂性

27、:高性能服务器通常具有更复杂的设计,需要处理更多的信号和电源路径,多层板有利于路径布局。更高的信号完整性要求方面,高层PCB板可以提供更多的屏蔽层,减少信号干扰和反射,在高速数据传输中提高信息传递质量。其他还有电源管理及散热需求,高层PCB板提供更多的电源平面和散热通道,更好实现电源分布和管理,并将热量传输到散热器。以及电磁兼容性的需求,多层PCB可以更好地控制电磁干扰和射频噪声,从而提高设备的EMC性能敬请参阅末页重要声明及评级说明 AI服务器服务器PCB板价值量分析板价值量分析IC载板或为最大赢家载板或为最大赢家英伟达英伟达DGX A100 PCB价值量拆解价值量拆解资料来源:华安证券研究

28、所整理GPU载板载板CPU载板载板GPU载板和载板和CPU载板的价值量占比载板的价值量占比11华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所纵观05年至今,载板行业出货量整体呈现持续增长的态势,主要驱动因素包括计算机和服务器带动的FCBGA载板放量,智能手机带动的FCCSP载板放量,以及模块化带来的基板需求增加等。未来,随着下游产品周期的放量以及芯片集成度不可逆的持续提高,载板行业将维持持续的增长态势。过去在10-15年智能手机爆发期,市场规模曾出现过负增长的阶段,主要是供需周期带来的价格波动影响。因此,行业的跟踪仍需关注供需情况变化敬请参阅末页重要声明及评级说明 载板

29、行业复盘载板行业复盘供需情况带来价格扰动,长期成长确定性高供需情况带来价格扰动,长期成长确定性高载板市场规模及出货量复盘载板市场规模及出货量复盘资料来源:Prismark,华安证券研究所价值(十亿美元)56.57.175.98.18.68.37.77.66.96.66.77.68.110.214.215.921.414.520.325.227.12636.539.138.338.745.1464952.756.266.669.378.482.8109.202040608052025200520062007200820092000

30、01920202021E2022F2026F价值数量2005-2010 CAAGR价值:10.2%数量:20.2%驱动因素:用于计算机和服务器的FCB GA内存基板2015-2020 CAAGR价值:8.0%数量:6.1%驱动因素:为智能手机开发的FCCSP基板FCBGA的减少PBGA的减少2010-2015 CAAGR价值:-3.1%数量:4.3%驱动因素:基板市场好转FCBGA&模块基板的加速发展从供过于求到供应紧张2020-2026 CAAGR价值:13.2%数量:7.9%基板市场未来驱动因素:用于高级2.5和3D封装的FCBGA新兴的AiP和SiP基板FCCSP和

31、内存基板的持续增长数量(百万美元)12华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所市场规模较大:市场规模较大:载板市场全球规模22年预计达约170亿美金,未来4年CAGR 5.8%。其中,以FC PGA/LGA/BGA载板(从基材分类角度属于ABF载板类)占比最大,占约90亿美金,未来四年CAGR 7.2%,最为可观。ABF载板的高速成长主要驱动力是高级2.5D和3D封装的持续成长带动,主要应用范畴为GPU/CPU/ASIC等。竞争格局良好:竞争格局良好:ABF载板由于生产集中在台湾(占比40%),日韩(占比50%)和德系厂家,生产环境需要80%无尘室,国产替代刚开始

32、,使得产品毛利率较高(40%左右,高阶可以做到80%)国内主要厂商投资进度:国内主要厂商投资进度:兴森科技ABF载板两期投资额度总额高达72亿元,珠海越亚35亿和深南电路60亿元投资含ABF和BT载板。相对而言,国内BT载板整体投资额度更大,进展更快;ABF载板格局与前景更优敬请参阅末页重要声明及评级说明 载板市场规模与国内进度载板市场规模与国内进度载板市场空间及增速(亿美元)载板市场空间及增速(亿美元)资料来源:Prismark,华安证券研究所整理46.1670.3391.65121.3221.1027.3828.6434.9721.9428.5530.9930.4312.6717.8420

33、.1027.630500202020212022E2026EFC PGA/LGA/BGAFCCSP/FC-DRAMWB PBGA/CSP/BOCModule101.88144.10171.39214.352022-2026 CAAGR 5.8%YoY18.8%YoY41.4%本土载板厂进度本土载板厂进度13华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所目录目录1总 量 与总 量 与 B O M 表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览2I C 载 板:载 板:P C B 单

34、 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家3存 储:周 期 底 部 下,存 储:周 期 底 部 下,H B M 带 来 需 求 端 边 际 增 量带 来 需 求 端 边 际 增 量4设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘5新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器/D r m o s/芯 片 电 感芯 片 电 感14华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券

35、研究所华安证券研究所通过对比存储厂商历史毛利率变化与存储芯片市场增速变化,我们发现,存储厂商毛利率与存储芯片周期波动一致。2022年,受下游市场需求疲软影响,存储厂商库存水位逐渐堆高,为应对库存问题,存储厂商纷纷选择通过降价以在一定程度上刺激库存的消耗。从当前毛利率来看,美光CY23Q1毛利率为-32.66%,同比下滑79.87pct,环比下滑54.52pct,已处于其历史低点;同时,美光预计其CY23Q1的库存将为峰值。此外,根据三星4月27日发布的公告,公司DS部门(含存储、逻辑和代工业务)营业亏损4.58万亿韩元,创近5年来最低敬请参阅末页重要声明及评级说明 盈利能力揭示存储行业当前处于

36、周期底部的位置盈利能力揭示存储行业当前处于周期底部的位置存储厂商毛利率走势与存储周期同步存储厂商毛利率走势与存储周期同步资料来源:Wind、华经产业研究院、公司公告,华安证券研究所-50%0%50%100%14Q114Q315Q115Q316Q116Q317Q117Q318Q118Q319Q119Q320Q120Q321Q121Q322Q122Q323Q1华邦毛利率旺宏毛利率美光毛利率-50%0%50%100%20002020212022全球存储芯片市场同比增幅三星三星DS部门营业利润近部门营业利润近6年来首次亏损(万亿韩元)年来首次亏损(万亿韩元)

37、美光毛利率近年来首次为负美光毛利率近年来首次为负-10-50510152017Q117Q217Q317Q418Q118Q218Q318Q419Q119Q219Q319Q420Q120Q220Q320Q421Q121Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q1三星三星DS部门(含存储、逻辑和代工业务)部门(含存储、逻辑和代工业务)利润近年来首次为负利润近年来首次为负15华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所DRAM和NAND是最大的存储市场(根据市场规模,DRAM/NAND合计占存储市场的97%),三星、美光、SK海力士又是在这两个市场占据最大份额

38、的厂商2022年,由于市场需求疲软,美光与海力士纷纷计划削减23年的资本支出40%-50%不等,同时进行存储产品减产。三星虽未宣布削减其23年的资本支出,但已于23年4月宣布减产。我们认为,供给端的边际改善有望为夯实周期底部,减缓存储价格下降提供必要条件敬请参阅末页重要声明及评级说明 供给:边际改善,龙头厂商缩减资本开支并进减产供给:边际改善,龙头厂商缩减资本开支并进减产资料来源:DRAMExchange、CFM闪存市场,华安证券研究所DRAM和和NAND是最大的存储市场是最大的存储市场三星三星/美光美光/海力士是市占率最大的厂商海力士是市占率最大的厂商龙头厂商的减产和缩减资本开支规划龙头厂商

39、的减产和缩减资本开支规划DRAMNANDNOR其它其它0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%DRAM竞争格局NAND竞争格局其它美光SK海力士三星减少产出降低投资三星于23年4月宣布减产可能灵活调整2023年设备方面的资本支出SK海力士将围绕收益较低的存储产品进行减产2023年的投资规模从15至20万亿韩元减少50%以上美光减少20%的NAND Flash 和DRAM的晶圆产出2023年资本开支将减少到70-75亿美元(原120亿)。2024年也预期减少16华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所从下游应用来看,手机和服务器是在DRAM

40、和NAND市场中占比最大的应用DRAM角度,手机占比37%,服务器占比30%。NAND角度,手机占比39%,服务器与PC的SSD整体占比高达47%。因此,手机与服务器的需求恢复情况对存储芯片景气度有着较大的影响。而AI服务器对存储的新需求也会对整体需求改善有边际贡献敬请参阅末页重要声明及评级说明 需求:主要观察手机和服务器两大下游需求复苏情况需求:主要观察手机和服务器两大下游需求复苏情况DRAM下游应用占比下游应用占比资料来源:华经产业研究院、CFM闪存市场,华安证券研究所NAND下游应用占比下游应用占比0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%202020212022

41、SSD手机存储卡/UFD其他0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%20021手机服务器PC消费其它17华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所虽然目前手机出货量没有看到明显的增长,但Q1仍出货量同比跌幅环比略有收窄。随着经济逐渐复苏,手机需求将逐步好转。并且,手机单机DRAM和NAND容量的增长也在一定程度上能够冲抵手机的疲软需求:DRAM方面,2022年手机DRAM容量增长不足的主要原因在于手机品牌厂背负巨大的库存压力,导致新产品导入多以延用既有库存规格为主,限制手机用DRAM容量增长。但展望23年,随着手机库存

42、去化逐渐成效,以及受益于下一代iPhone规格容量升级带动,trendforce预计23年手机DRAM平均搭载容量同比增长6.7%,优于22年的3.9%NAND方面,为满足高像素拍摄需求,需要配置更大的储存容量,为智能手机单机NAND Flash搭载量提升带来基本动能。iPhone产品组合仍全线往更高容量靠拢;Android高端机种也跟进将512GB做为标准配备,中低端机种储存空间则随硬件规格持续升级而提高,因此单机容量仍有增长空间。据Trendforce预估,2023年智能手机NAND Flash单机搭载容量年成长仍能维持22.1%敬请参阅末页重要声明及评级说明 手机:出货量未见明显复苏,单

43、机容量提升是主要驱动要素手机:出货量未见明显复苏,单机容量提升是主要驱动要素智能手机单季度出货量(亿部)智能手机单季度出货量(亿部)资料来源:Canalys、Counterpoint、Trendforce、IDC、中国闪存市场,华安证券研究所单机单机DRAM容量逐年提升(容量逐年提升(GB)800美元以上高端手机的美元以上高端手机的NAND容量逐步增长容量逐步增长-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%0500300350400出货量同比0.01.02.03.04.05.06.07.0200222023E0%10%

44、20%30%40%50%60%70%80%90%100%128GB256GB512GB1TB+其他256GB以上容量占比逐渐增长以上容量占比逐渐增长18华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所虽然服务器厂商的库存去化尚未结束,但根据美光CY23Q1法说会,预计数据中心将于23Q2触底,且库存将于23年底达到相对健康的水平。英业达也在23年3月的法说会中表示,预计服务器第二季度、第三季度能见度有望提高,且库存水位已达到健康水平。因此,预计全球服务器出货量有望于23H2出现好转敬请参阅末页重要声明及评级说明 普通服务器:出货情况有望于普通服务器:出货情况有望于23H2

45、出现好转出现好转全球服务器出货量(万台)全球服务器出货量(万台)资料来源:Trendforce、Research and Markets,华安证券研究所0200400600800022023E2024E2025E2026E19华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所根据Trendforce,AI服务器所需DRAM容量相比普通服务器具有明显提升。根据我们测算,单个普通服务器所需DRAM(不含HBM)价格约1.24万元,单个训练型AI服务器和推理型AI服务器所需DRAM(不含HBM)价格均约2.48万元。基于我们此前对AI服

46、务器需求量的测算,我们预计27年AI服务器用DRAM(不含HBM)市场约27.82亿美元,20232027年市场规模CAGR约29.89%敬请参阅末页重要声明及评级说明 AI服务器带来的价值增量服务器带来的价值增量DDR:预计至:预计至27年市场规模约年市场规模约27.82亿美元,亿美元,20232027 CAGR约约29.89%AI服务器所需服务器所需DRAM容量(不含容量(不含HBM)远高于普通服务器)远高于普通服务器资料来源:Trendforce,华安证券研究所整理2023E2024E2025E2026E2027E训练端训练端AI服务器出货量(万台)0.52 0.69 0.87 1.04

47、 1.21 单台训练端AI服务器所使用的DRAM价格(万元/台)2.482.482.482.482.48训练端AI服务器DRAM市场规模(亿元)1.291.722.162.593.02推理端推理端AI服务器出货量(万台)26.71 34.72 45.14 58.68 76.28 单台推理端AI服务器所使用的DRAM价格(万元/台)2.482.482.482.482.48推理端AI服务器DRAM市场规模(亿元)66.35 86.25 112.13 145.76 189.49 合计AI服务器DRAM市场规模(亿元)67.64 87.97 114.28 148.35 192.51 合计AI服务器DR

48、AM市场规模(亿美元)9.77 12.71 16.51 21.44 27.82 ServerAI ServerFuture AI ServerAI服务器所需服务器所需DRAM容量(不含容量(不含HBM)市场规模测算(亿美元)市场规模测算(亿美元)注:黄底为假设05023E2024E2025E2026E2027ECAGR=29.89%500600GB1.21.7TB2.22.7TB20华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所HBM的高带宽更能满足的高带宽更能满足AI服务器的需求服务器的需求,已在云端高性能服务器领域成为高端已在云端高性能服务器领

49、域成为高端GPU的标配的标配,是是AI服务器所带来的全新增量服务器所带来的全新增量。AI服务器需要在短时间内处理大量数据,对高带宽需求大幅提升。而HBM(High Bandwidth Memory)的特点之一便是相比DDR/GDDR,可以以更高的效率实现更高的传输带宽,因此,HBM已成为高端GPU标配从结构上看,HBM属于3D结构,每个HBM封装内部都堆叠了多层DRAM die,因此,HBM的互联宽度相比采用2D结构的DDR更大。从传输位宽的角度来看,HBM的每层DRAM die是2个128bit通道,4层DRAM die高度的HBM内容总共就是1024bit位宽。作为对比,GDDR5内存每通

50、道位宽32bit,16通道则合计512bit,远低于HBM的位宽。而HBM现在已升级至HBM3,可堆叠的DRAM die层数进一步增加,在容量和速度方面又有了提升敬请参阅末页重要声明及评级说明 AI服务器带来的价值增量服务器带来的价值增量HBM:HBM已成为高端已成为高端GPU标配,是标配,是AI服务器所带来的全新增量服务器所带来的全新增量HBM是是AI服务器带来的全新增量服务器带来的全新增量资料来源:Trendforce、EDA学习、CSDN、Synopsys,华安证券研究所HBM采用采用3D结构,可堆叠更多结构,可堆叠更多DRAM die,可实现更小尺寸,可实现更小尺寸相比相比DDR等等2

51、D结构结构DRAM,HBM具有更高带宽具有更高带宽ServerAI ServerFuture AI Server320-640GB512-1024GBGDDR5HBMLPDDR4LPDDR5DDR4DDR5GDDR5HBM2结构2D2D2D2D2D3DMax I/F BW34GB/s51GB/s25.6GB/s51GB/s32GB/s307GB/s应用汽车,消费电子汽车,消费电子服务器,PC,消费电子 服务器,PC,消费电子图像图像,HPC21华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所根据yole,HBM单GB价格约10美元。基于Trendforce对于AI服务器所

52、需HBM容量的预测,结合我们对于AI服务器需求量的测算,我们预计27年AI服务器用HBM市场约45.28亿美元,20232027 CAGR约35.04%敬请参阅末页重要声明及评级说明 AI服务器带来的价值增量服务器带来的价值增量HBM:预计至:预计至27年市场规模约年市场规模约45.28亿美元,亿美元,20232027 CAGR约约35.04%全球全球HBM市场规模敏感性分析(亿美元)市场规模敏感性分析(亿美元)资料来源:华安证券研究所整理2023E2024E2025E2026E2027EAI服务器需求量(万台)27 35 46 60 77 单台AI服务器所需HBM用量(GB)50054058

53、0620660HBM单价(美元/GB)10.0 9.79.49.18.9合计HBM市场规模(亿美元)13.6218.5525.1133.7945.28基于推理端变量,对全球基于推理端变量,对全球AI服务器服务器(训练(训练+推理)用推理)用HBM市场规模所做市场规模所做的敏感性分析的敏感性分析推理端推理端-网站单日访问次数(亿次)网站单日访问次数(亿次)3035403550推理端推理端-每次访问所进每次访问所进行对话来回的次数行对话来回的次数(次)(次)15.276.106.946.108.61210.2811.9513.6211.9516.95315.2817.7920.2917.7925.

54、30420.2923.6326.9723.6333.65525.3029.4733.6529.4741.99注:黄底为假设全球全球HBM市场规模测算(亿美元)市场规模测算(亿美元)假设1:根据Trendforce,目前AI服务器平均所需HBM容量约320640GB,未来将提升至5121024GB,假设当前AI服务器搭载的容量约500GB,且逐年提升假设2:根据yole,HBM 23年单价约10美元/GB。假设因规模效应,成本逐渐下降CAGR=35.04%0023E2024E2025E2026E2027E22华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研

55、究所根据我们测算,全球服务器用DRAM市场规模将于27年增长至372.98亿美元,HBM将占其12%。若按照全球DRAM市场约700亿美元来估算,则27年AI服务器用HBM市场将占全球DRAM市场的6.5%。敬请参阅末页重要声明及评级说明 我们预计全球服务器用存储芯片市场规模将于我们预计全球服务器用存储芯片市场规模将于2027年达到年达到372.98亿美元,亿美元,HBM占其占其12%资料来源:华安证券研究所整理服务器用服务器用DRAM(不含(不含HBM)市场规模)市场规模2023E2024E2025E2026E2027E普通服务器普通服务器普通服务器出货量(万台)815

56、931671单台普通服务器所使用的DRAM价格(万元/台)1.241.241.241.241.24普通服务器DRAM市场规模(亿元)1713.711797.801885.851978.262075.19合计普通服务器DRAM市场规模(亿美元)247.65 259.80 272.52 285.88 299.88 AI服务器服务器训练端训练端AI服务器出货量(万台)0.52 0.69 0.87 1.04 1.21 单台训练端AI服务器所使用的DRAM价格(万元/台)2.482.482.482.482.48训练端AI服务器DRAM市场规模(亿元)1.291.722.162.593.02推理端推理端A

57、I服务器出货量(万台)26.71 34.72 45.14 58.68 76.28 单台推理端AI服务器所使用的DRAM价格(万元/台)2.482.482.482.482.48推理端AI服务器DRAM市场规模(亿元)66.35 86.25 112.13 145.76 189.49 合计AI服务器DRAM(不含HBM)市场规模(亿美元)9.77 12.71 16.51 21.44 27.82 合计服务器DRAM(不含HBM)市场规模(亿美元)257.42 272.51 289.04 307.31 327.70 服务器用服务器用HBM市场规模市场规模2023E2024E2025E2026E2027E

58、合计HBM市场规模(亿美元)13.6218.5525.1133.7945.28HBM占服务器占服务器DRAM市场市场2023E2024E2025E2026E2027E服务器DRAM市场规模(HBM+DDR)(亿美元)271.04 291.06 314.14 341.11 372.98 HBM占服务器DRAM(HBM+DDR)比5%6%8%10%12%HBM占占DRAM市场比例市场比例(按照全球(按照全球DRAM市场市场700亿美元来测算)亿美元来测算)1.9%2.7%3.6%4.8%6.5%注:黄底为假设基于Trendforce和Research and Markets对服务器出货量进行的预测

59、数据基于BOM表中的数据基于此前我们对于AI服务器的测算基于BOM表中的数据基于此前我们对于AI服务器的测算基于BOM表中的数据CAGR 8.31%CAGR 4.90%CAGR 29.89%CAGR 6.22%CAGR 35.04%23华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所2023年,随着经济的复苏,下游需求有望逐渐恢复。并且,受益于ChatGPT的出现所催生出对于HBM的全新需求,三星与SK海力士的HBM订单自2023年初以来大幅增加,叠加三星23年4月宣布的减产消息,我们认为,需求上的增长与供给上的减少将进一步造成供需差缩窄,进一步强化促进存储芯片景气度拐点

60、到来的确定性第三方角度,根据Trendforce,预计DRAM价格跌幅将于23Q2开始收窄敬请参阅末页重要声明及评级说明“AI服务器带来的新增量服务器带来的新增量+厂商减产”有望进一步促进供需平衡,市场预计存储芯片价格跌幅将于厂商减产”有望进一步促进供需平衡,市场预计存储芯片价格跌幅将于23Q2开始收窄开始收窄市场预计市场预计DRAM价格跌幅将于价格跌幅将于23Q2收窄收窄资料来源:Trendforce,华安证券研究所23Q1E23Q2FPC DRAMDDR4:down 15-20%DDR5:down 18-23%Blended ASP:down 15-20%DDR4:down 8-13%DD

61、R5:down 10-15%Blended ASP:down 10-15%Server DRAMDDR4:down 20-25%DDR5:down 23-28%Blended ASP:down 20-25%DDR4:down 13-18%DDR5:down 15-20%Blended ASP:down 13-18%Mobile DRAMDown 13-18%Down 10-15%Graphics DRAMDown 18-23%Down 10-15%Consumer DRAMDown 18-23%Down 10-15%合计合计 DRAMDown 20%Down 10-15%24华安研究华安研究

62、拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所DRAM现货价同比增幅现货价同比增幅-400%-200%0%200%400%600%800%1000%2015/7/312016/7/312017/7/312018/7/312019/7/312020/7/312021/7/312022/7/31DDR3 4GB 512M*8DDR3 4GB 256M*16DDR3 2GB 256M*8DDR3 2GB 128M*16从DRAM现货价格走势来看,DRAM现货价格走势与股价呈一定关联性,走势相似。当现货价格跌幅开始收窄时,股价便开始筑底反弹;当现货价格实现上涨时,股价也会同步上涨;在价格涨幅边际

63、弱化时股价开始见顶此外,DRAM/NAND厂商的价格走势与NOR厂商方向一致但幅度有所差异。因此,随着DRAM现货价格跌幅收窄,预计存储板块也将逐步复苏,迎来投资机会敬请参阅末页重要声明及评级说明 DRAM合约价格与股价走势相似,价格收窄意味着存储板块投资机会有望到来合约价格与股价走势相似,价格收窄意味着存储板块投资机会有望到来资料来源:Wind,华安证券研究所05015/7/312016/7/312017/7/312018/7/312019/7/312020/7/312021/7/312022/7/31美光(美元)旺宏(新台币)华邦(新台币)存储厂商股价存储厂商股价跌幅

64、跌幅开始开始收窄收窄价格跌幅开始变为涨幅价格跌幅开始变为涨幅价格开始下跌价格开始下跌跌幅开始收窄跌幅开始收窄价格跌幅开始变为涨幅价格跌幅开始变为涨幅价格开始下跌价格开始下跌涨跌幅涨跌幅=0%=0%涨跌幅涨跌幅=0%=0%涨跌幅涨跌幅=0%=0%涨跌幅涨跌幅=0%=0%25华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所目录目录1总 量 与总 量 与 B O M 表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览2I C 载 板:载 板:P C B 单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家单 机

65、 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家3存 储:周 期 底 部 下,存 储:周 期 底 部 下,H B M 带 来 需 求 端 边 际 增 量带 来 需 求 端 边 际 增 量4设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘5新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器/D r m o s/芯 片 电 感芯 片 电 感26华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所以GPU,CPU,FPGA,ASIC为

66、代表的算力芯片,极大程度上仰仗14/7nm以下先进制程的晶圆产能,在全球半导体周期并未明显转好的前提下,14nm及以下制程产能仍然维持着相对紧张,如台积电高雄工厂28nm制程扩产暂停同时将转为先进制程。国内来看,主流fab厂的产能利用率仍在下降通道中(22年Q4中芯国际产能利用率不足80%),但中芯南方等14/28nm节点产线依然维持着相对较高的稼动率算力芯片中,SOC,CPU,GPU等芯片对于先进制程工艺的需求较高,AI加速到来,算力需求在云端,边缘端以及终端多环节同步激增,台积电的几大重点客户英伟达,Intel,苹果等对应了大量的先进制程算力需求,而随着国际环境的复杂而随着国际环境的复杂,

67、国内国内AI芯片公司在上游环节受到限制芯片公司在上游环节受到限制,大陆算力芯片需要很大陆算力芯片需要很大程度上依靠国产大程度上依靠国产fab产能和工艺产能和工艺。因此因此,晶圆厂工艺配合国产设备将为国产算力芯片公司提供坚实的基础晶圆厂工艺配合国产设备将为国产算力芯片公司提供坚实的基础敬请参阅末页重要声明及评级说明 晶圆厂工艺与半导体设备是支撑算力的地基晶圆厂工艺与半导体设备是支撑算力的地基资料来源:台积电财报,各公司官网,华安证券研究所5nm7nm16nm20nm28nm40/45nm65nm90nm90nm以上以上台积电台积电7nm以下制程已经占据以下制程已经占据50%以上收入构成(以上收入

68、构成(23Q1)国内算力国内算力GPU制程等参数与英伟达制程等参数与英伟达A100对比对比厂商厂商英伟达英伟达海光信息海光信息摩尔线程摩尔线程壁仞科技壁仞科技天教智芯天教智芯型号A100深算一号MTT S3000壁砺100P天垓100制程7nm7nm FinFETNA7nm7nm核心数目691240964096NANA时钟频率0.77-141GH215-1.7GH21.9GH2NANA显存客量40GB/80GB32G832G864GB32G8显存类型HBM2eHBM2GDDR6HBM2EDRAM HBM2FP32 运算性能19.5 TFLOPSNA15.2 TFLOP5240TFLOPS(峰值

69、)37 TFLOPS总线接口PCle 4.0 x16PCle Gen4 X 16PCle Gen5 x16PCle 5.0 X16PCle Gen4.0 x 16TDP250W350Ws35W450-55W250W27华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所算力芯片以及各类终端对于芯片性能需求的大幅提升,国内在光刻机波长精度受限的情况下国内在光刻机波长精度受限的情况下,光刻多重曝光技术带来了新的技术解决方案光刻多重曝光技术带来了新的技术解决方案。先利用浸没式光刻机形成节距较大的线条,再利用侧墙图形转移的方式形成1/2节距的线条,该技术适合线条排列规则的图形层,如F

70、inFET工艺中的Fin或后段金属线条。光刻多重曝光技术通常需要反复进行涂胶光刻显影刻蚀等工艺流程,因此光刻多重曝光技术的发展大大增加了浸没式DUV光刻机,涂胶显影机,刻蚀机,薄膜沉积等设备的潜在需求对于国产先进工艺来说,光源波长为193nm的DUV光刻机搭配浸没式技术是海外可以供应的最先进机台,根据光刻机瑞利公式,DUV理论上用来制造28nm线宽芯片,而通过多重曝光技术,实际可以做到7nm的极限线宽,多重曝光如果广泛应用,将同步扩大中国市场对浸没式光刻机,涂胶显影机,刻蚀机,薄膜设备的需求敬请参阅末页重要声明及评级说明 新需求:多重曝光与先进制程带来设备需求增加新需求:多重曝光与先进制程带来

71、设备需求增加光刻光刻-刻蚀两步骤重复(刻蚀两步骤重复(Lam researchLam research)资料来源:LAM RESEARCH,华安证券研究所多重曝光技术图解多重曝光技术图解-获得更小线宽(获得更小线宽(Lam researchLam research)28华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所算力2022年10月7日美国BIS新规扩大半导体设备进出口限制范围后,对大陆半导体上游产业链影响较大。虽然28nm以上不受制裁的产线占据fab厂的大多数,但是存储厂商,中芯京城等偏先进制程的fab厂进度出现延缓但随着2023年初各大厂商对国产设备工艺平台的持续

72、推进,以及2022年以来二三线晶圆厂扩产的加速,我们测算了部分厂商进度推延状态下的前道设备市场状况。虽然制裁确实影响了2022年的扩产幅度,但2023年fab扩产实际同比下滑程度并不明显,而随着23年下半年中芯京城等fab扩产招标的开启,24年大陆晶圆厂资本开支将会同比提升1.2022年相较于制裁前的乐观预期扩产需求下滑了约20%2.2023年相较于2022年同比预计下滑约5%以内3.中芯多个项目同时开工,预计2023年的资本开支将有很大一部分投入到土地建设工程上,24年之后随着周期反转整体,以及前期土地建设的完成,多个产线同时扩产迎接下一波上行周期,预计设备投入将会在24年之后大幅度回暖4.

73、四大厂预计将是未来大陆60%-70%的产能贡献,也是80%以上的资本开支贡献敬请参阅末页重要声明及评级说明 需求端:晶圆厂扩产受地缘政治冲击可控需求端:晶圆厂扩产受地缘政治冲击可控资料来源:XXXXXXX,华安证券研究所晶圆厂内资晶圆厂内资尺寸尺寸产线产线现有产能现有产能总规划产能总规划产能22新增新增23新增新增24新增新增中芯国际12寸中芯北方91020012寸中芯北京5.2600012寸中芯京城 21011312寸中芯东方01000212寸中芯深圳0402212寸中芯西青01000012寸中芯南方2.571108寸中芯上海11.513.50008寸中芯深圳770008寸中芯天津11.51

74、53.5008寸中芯绍兴7.5162.5338寸中芯宁波1.58222长江存储12寸长存一期101000012寸长存二期0202 04 00合肥长鑫12寸长鑫一期71222112寸长鑫二期012进度延缓2312寸长鑫北京310000合肥晶合集成12寸晶合一期121200012寸晶合二期025003华虹半导体12寸ICRD一期2200012寸ICRD二期1211012寸ICRD三期0400212寸华虹无锡6.59.51208寸上海fab1-317.817.8000其他厂商12寸121088寸1210512寸增量寸增量2021248寸增量寸增量201510约当约当8寸寸6562.256429华安研

75、究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所除了大陆市场自身状况以外,全球半导体市场需求也受到了周期性因素的扰动。从资本开支的角度看,2022年末全球部分重要企业均下调了投入预期,台积电将其2022年资本支出从400-440亿美元降至约360亿美元。SK海力士预计故决定削减明年资本支出50%以上,并对收益较低的存储产品进行减产。美光因需求下滑,放慢生产速度并削减资本支出,预计 2023 会计年度资本支出将减少约 80 亿美元,即至少减少 30%,晶圆厂设备支出减少 50%SEMI对对2023年全球年全球fab扩产趋势给出了较为悲观的预期扩产趋势给出了较为悲观的预期:其预计,

76、2023年中国大陆地区扩产量约减少47%,全球fab扩产量将同比减少15%。但根据我们测算将好于市场预期:但根据我们测算将好于市场预期:2022年以来二三线晶圆厂(中小fab)扩产的加速,2023年fab扩产实际同比下滑程度并不明显(约同比下滑5%以内),而随着23年下半年中芯京城等fab扩产招标的开启,24年大陆晶圆厂资本开支将会同比提升敬请参阅末页重要声明及评级说明 需求端:“需求端:“-15%VS-5%”,中国大陆,中国大陆fab厂扩产或好于市场悲观预期厂扩产或好于市场悲观预期资料来源:semi,华安证券研究所各地区各地区fab扩产变动幅度扩产变动幅度20222023E2024E美国22

77、%3%43%中国-6%-47%41%欧洲&中东140%19%14%日本-11%-14%55%韩国-11%-25%59%SE Asia17%-15%42%中国台湾20%6%6%合计合计6%-15%31%SEMI预计中国大陆地区预计中国大陆地区23年扩产量减少约年扩产量减少约47%,但根据我们测算,但根据我们测算,23年年FAB扩产实际同比下滑约在扩产实际同比下滑约在5%以内以内30华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所2022年,国产设备国产化率持续增加,根据我们测算,2022年整体国产化率达到16%。离子注入,涂胶显影处在国产化起量的第一年:这两类设备出货量在2

78、1/22两年从零到一的突破的同时,订单量也迅速攀升,具备基数低,国产化率提升快的特点,预计23年订单层面和出货量层面仍然将保持较快增长,国产化率覆盖度有望迅速提升刻蚀机和薄膜设备的整体国产化率均在10%-15%之间。光刻机,刻蚀机,薄膜设备是三类最主要的前道设备环节,这几类设备体量大,分别占据前道设备资本开支20%以上市场空间。国产设备正在匹配不同薄膜材料的刻蚀和沉积工艺,并在28nm/14nm的环节逐步提高覆盖度,在部分细分领域如EPI,ALD等领域逐步补全产品品类,长期替代空间依旧广阔热处理设备,清洗设备,CMP设备等环节国产化覆盖率较高。热处理(各类炉管)及清洗设备国产化率在30-40%

79、左右光刻机核心设备是国产化能力相对薄弱的环节,目前上海微已有i-line/90nm光刻机,以及后道先进封装光刻机的出货,但我国28nm国产光刻机量产仍需时间。展望2023,除去光刻机的国产化率正在从20%的节点上向上提升,24年随着存储线的拉通国产化率有望较23年加速提升敬请参阅末页重要声明及评级说明 供给端:设备的供给端:设备的2023仍处于国产化率仍处于国产化率20%到到30%的快速放量期的快速放量期资料来源:公开资料整理,华安证券研究所1000300(单位:亿美元)(单位:亿元)半导体设备半导体设备分类分类占比占比全球市场规模全球市场规模国内市场规模国内市场规模 国产体量国产体量 国产化

80、率国产化率光刻机20%200420-1%刻蚀设备22%2204625412%ICP11%105220.53014%CCP11%105220.52411%薄膜沉积设备22%2204625311%PECVD7%72.6152.461812%溅射PVD4%41.887.781315%管式CVD3%26.455.4459%ALD2%24.250.82510%LPCVD2%24.250.82510%EPI1%8.818.4810%MOCVD1%6.613.86751%ECD/ECP镀铜1%6.613.860.54%其他1%6.613.86214%量测设备10%10021073%清洗设备6%6012650

81、40%涂胶显影4%3573.53.55%热处理3%2552.52038%离子注入10%10021052%CMP3%2552.51427%其他2%1531.51548%16%20%按照稳态市场空间计算的国产化率按照稳态市场空间计算的国产化率晶圆制造前端设备 1010亿美元总国产化率总国产化率国产化(除光刻机)国产化(除光刻机)注:统计为2022预估销售额,从订单增速来看,预计23年整体国产化率会提高到25%以上31华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所目录目录1总 量 与总 量 与 B O M 表:算 力 新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览表:算 力

82、新 需 求 下 的 供 应 链 机 会 概 览2I C 载 板:载 板:P C B 单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家单 机 价 值 量 中 容 易 忽 视 的 大 赢 家3存 储:周 期 底 部 下,存 储:周 期 底 部 下,H B M 带 来 需 求 端 边 际 增 量带 来 需 求 端 边 际 增 量4设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘设 备:超 市 场 悲 观 预 期 下 的 新 工 艺 需 求 挖 掘5新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器新 电 源 解 决 方 案 机 会:多 相 控 制 器/D r m o

83、s/芯 片 电 感芯 片 电 感32华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所多相多相BUCK电源是服务器用电源是服务器用CPU/GPU的最佳电源解决方案的最佳电源解决方案。随着大数据、云计算、人工智能概念的兴起,通信基站、数据中心等基础建设终端应用都需要功率更大的CPUGPU来支持更为强劲的算力需求。而普通单相BUCK电源难以满足CPU/GPU大负荷瞬间的大电流需求,会有过大的应力导致器件发热严重、使用寿命缩短、效率降低。而多相BUCK电源通过并联的方式,能够同时提供m个频率相同而初相位互异的电压的电源。多个相位并联在一起共用输入和输出电容,可以有效减少输出和出入

84、电容,在高负载电流下能提高热性能和效率,并且可以改善负载瞬态期间的过冲和下冲,因此被认为是这些应用场景的最佳解决方案DrMOS方案将驱动方案将驱动IC与功率与功率MOSFET集成集成,是目前常用的多相电源供电方案是目前常用的多相电源供电方案。目前,常说的多相电源包含控制器和DrMOS,是一种多路交错并联的同步BUCK拓扑。DrMOS将功率MOSFET和驱动IC集成在一个芯片中,采用芯片封装工艺,再内部优化功率回路和驱动回路,可以最大程度减少寄生电感和电容影响。使用DrMOS方案可以将功率回路和控制回路完全分开互不干扰,设计简洁灵活,系统更为紧凑可靠,更有利于数字电源的设计敬请参阅末页重要声明及

85、评级说明 服务器用服务器用CPU/GPU的最佳电源解决方案驱动多相控制器的最佳电源解决方案驱动多相控制器+DrMOS市场增长市场增长DrMOS集成了驱动集成了驱动IC和功率和功率MOSFET资料来源:TDK、芯源科技,华安证券研究所48V数据中心应用中的芯源系统产品框图数据中心应用中的芯源系统产品框图多相控制器多相控制器DrMOS多相电路的各电流波形多相电路的各电流波形DrMOSDrMOSDrMOS33华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所敬请参阅末页重要声明及评级说明 我们预计服务器用多相控制器我们预计服务器用多相控制器+DrMOS市场规模将于市场规模将于27

86、年达到年达到12.32亿美元,亿美元,20232027 CAGR约约6.21%资料来源:华安证券研究所整理单台单台AI服务器中服务器中GPU对应价值量对应价值量单个GPU对应的多相控制器+DrMOS价值量多相控制器一个GPU所需多相控制器数量(颗)1多相控制器单价(美元/颗)9一个GPU对应的多相控制器价值量(美元)9DrMOS一个GPU所对应的DrMOS数量16DrMOS单价(美元/颗)1.5一个GPU所对应的DrMOS价值量(美元)24一个GPU所对应的多相控制器+DrMOS价值量(美元)33训练端单台AI服务器所需GPU数量8单台AI服务器所用GPU对应的多相控制器+DrMOS价值量(美

87、元)264推理端单台AI服务器所需GPU数量4单台AI服务器所用GPU对应的多相控制器+DrMOS价值量(美元)132单台普通服务器中单台普通服务器中CPU对应价值量对应价值量多相控制器单台服务器用CPU所需的多相控制器相数(相)10单台服务器用DDR所需的多相控制器相数(相)10单台服务器所需多相控制器的相数(相)20多相控制器单价(美元/相)0.58单台普通服务器对应的多相控制器价值量(美元)11.6DrMOS单台普通服务器所对应的DrMOS电流(A)1300DrMOS单价(美元/10A)0.43单台普通服务器所对应的DrMOS价值量(美元)55.9单台普通服务器所对应的多相控制器+DrM

88、OS价值量(美元)67.5根据产业链调研,目前普通服务器2颗CPU通常合计需配十相以上的多相控制器根据英飞凌、MPS等厂商提供的解决方案,普通服务器中所需DDR通常合计需要十相左右的多相控制器根据TI所公布的多相控制器价格,多相控制器相数越高,平均单相的价格越小,目前TI的12相控制器单相价格约0.58美元,故假设多相控制器的单相价格也为0.58美元/相服务器用多相控制器服务器用多相控制器+DrMOS市场规模市场规模2023E2024E2025E2026E2027E普通服务器普通服务器普通服务器出货量(万台)815931671多相控制器+DrMOS单价(美元/台)67.5

89、67.567.567.567.5普通服务器多相控制器+DrMOS市场规模(亿美元)9.319.7710.2510.7511.28AI服务器服务器训练端训练端AI服务器出货量(万台)0.52 0.69 0.87 1.04 1.21 多相控制器+DrMOS价值量(美元/台)264264264264264训练端AI服务器用多相控制器+DrMOS市场规模(亿美元)0.0140.0180.0230.0270.032推理端推理端AI服务器出货量(万台)26.7134.7245.1458.6876.28多相控制器+DrMOS单价(美元/台)2132推理端AI服务器用多相控制器+DrMO

90、S市场规模(亿美元)0.350.460.600.771.01AI服务器用多相控制器+DrMOS市场规模(亿美元)0.37 0.48 0.62 0.80 1.04 服务器用多相控制器+DrMOS市场规模(亿美元)9.68 10.25 10.87 11.55 12.32 根据产业链调研,普通服务器CPU用DrMOS通常合计约1000A,DDR所需DrMOS安培数低于CPU,假设单台服务器所需DrMOS约1300A根据TI所公布的DrMOS价格,单颗DrMOS安培越高,单价越高,但其每10A的单价越低,目前70A的DrMOS中每10A的DrMOS单价约0.43美元,故假设DrMOS每10A单价约0.

91、43美元根据产业链调研,一颗GPU配一颗多相控制器V100需要1颗16相多相控制器,假设A100与V100类似,也需要一颗16相多相控制器。TI的8相控制器价格约7美元,12相价格约8美元,假设16相控制器单价约9美元一颗16相多相控制器需要配16颗DrMOS根据TI,一颗DrMOS单价约1.5美元假设一台训练型AI服务器需要8颗GPU假设一台推理型AI服务器需要4颗GPU注:黄底为假设服务器用多相控制器服务器用多相控制器+DrMOS市场规模市场规模0510152023E2024E2025E2026E2027E普通服务器AI服务器单位:亿美元CAGR=6.21%34华安研究华安研究 拓展投资价

92、值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所电感起到为芯片前端供电的作用,单台普通服务器所需芯片电感价值量约15美元。而AI服务器相较于普通服务器,增加了GPU用量,也带动了电感的需求量提升。以英伟达GM204芯片为例(用于PC),英伟达GPU至少需要6颗电感,假设AI服务器所用GPU所需的电感数量与GM204类似,则若AI服务器搭载4颗GPU,便需要增加至少24颗电感;若搭载8颗GPU,则需要增加至少48颗电感根据产业链调研,芯片电感根据工艺复杂程度、功率大小、重量等因素,单价在0.431.45美元/颗左右。因此,若AI服务器搭载4颗GPU,单台所需电感价值量便至少增加10.32美元;若搭载8

93、颗GPU,单台所需电感价值量便至少增加20.64美元敬请参阅末页重要声明及评级说明 其他:其他:AI服务器的服务器的GPU增量带动芯片电感用量增长增量带动芯片电感用量增长英伟达英伟达GM204的开关电源供电电路的开关电源供电电路资料来源:超能网,华安证券研究所35华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所重要声明重要声明分析师声明分析师声明本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,以勤勉的执业态度、专业审慎的研究方法,使用合法合规的信息,独立、客观地出具本报告,本报告所采用的数据和信息均来自市场公开信息,本人对这些信息的准确性或完整性不做任何保证

94、,也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。报告中的信息和意见仅供参考。本人过去不曾与、现在不与、未来也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收任何形式的补偿,分析结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。免责声明免责声明华安证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。本报告中的信息均来源于合规渠道,华安证券研究所力求准确、可靠,但对这些信息的准确性及完整性均不做任何保证,据此投资,责任自负。本报告不构成个人投资建议,也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需要。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况。华安证券及其所属关联机构可能会

95、持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易,还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务。本报告仅向特定客户传送,未经华安证券研究所书面授权,本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品,或再次分发给任何其他人,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。如欲引用或转载本文内容,务必联络华安证券研究所并获得许可,并需注明出处为华安证券研究所,且不得对本文进行有悖原意的引用和删改。如未经本公司授权,私自转载或者转发本报告,所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。本公司并保留追究其法律责任的权利。投资评级说明投资评级说明以本报告发布之日起6个月内,证券(或行业指数)相对

96、于同期沪深300指数的涨跌幅为标准,定义如下:行业评级体系行业评级体系增持:未来 6 个月的投资收益率领先沪深 300 指数 5%以上;中性:未来 6 个月的投资收益率与沪深 300 指数的变动幅度相差-5%至 5%;减持:未来 6 个月的投资收益率落后沪深 300 指数 5%以上;公司评级体系公司评级体系买入:未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上;增持:未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%;中性:未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%;减持:未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%至15%;卖出:未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上无评级:因无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使无法给出明确的投资评级。市场基准指数为沪深300指数。36华安研究华安研究 拓展投资价值拓展投资价值华安证券研究所华安证券研究所谢谢!谢谢!

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