電子元器件行業專題:PCIe總線標準升級,伺服器PCB迎景氣周期

未來智庫 發佈 2022-08-11T10:11:28.561737+00:00

其中,CPU 與 CPU、CPU 與 PCIe 設備分別 通過 QPI 總線和 PCIe 總線連接,PCH 與 USB、SATA 硬碟、SAS 硬碟和網卡等分別 通過 USB 總線、SATA 總線、SAS 總線、PCIe 總線等連接,BMC與其他設備通過 SPI 總線連接。

(報告出品方/作者:安信證券,馬良)

1. PCIe 標準升級,帶動伺服器新一輪疊代周期

1.1. PCIe 總線連接 CPU 與 PCIe 設備,是 CPU 平台重要組成部分

CPU 平台由「CPU+晶片組+總線」構成,PCIe 總線標準是其重要組成部分。CPU 平台由 「CPU+晶片組+總線」構成,CPU 內部集成 PCIe 控制器和內存控制器,PCIe 標準每一 代升級幾乎能夠實現傳輸速率翻倍,PCIe 總線標準的演進推動 CPU 平台的升級疊代。 總線是主板傳輸數據的「道路」,負責 CPU 與晶片組的連接。總線包含 QPI 總線、PCIe 總 線、USB 總線、SPI 總線和 DMI 總線等。其中,CPU 與 CPU、CPU 與 PCIe 設備分別 通過 QPI 總線和 PCIe 總線連接,PCH 與 USB、SATA 硬碟、SAS 硬碟和網卡等分別 通過 USB 總線、SATA 總線、SAS 總線、PCIe 總線等連接,BMC(Baseboard Management Controller,基板管理控制器)與其他設備通過 SPI 總線連接。


PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一種高速串行計算機擴展總線標 准,最早由 Intel 於 2001 年提出,用於替代舊的 ISA 和 PCI 總線標準,從而滿足更高的帶寬 和吞吐量需求。相比於 PCI 總線採用的並行總線結構,PCIe 總線屬於高速串行點對點雙通 道高帶寬傳輸,所連接的設備分配獨享通道帶寬,不共享總線帶寬,可以使用更高的時鐘頻 率、更少的信號線、更高的總線帶寬。因此 PCIe 的傳輸效率更高、傳輸距離更遠、功耗更 低、抗干擾能力更強、可拓展性更好,能夠連接多種高速擴展設備,如顯卡、AI 加速卡、固 態硬碟、無線網卡、有線網卡、視頻採集卡等。

從結構上看,PCIe 總線是一個層次性很強的樹狀形總線接口,其主要功能為替 CPU 提供訪 問外部設備的總線接口,CPU 是樹根,承載了總線系統的主控角色,Root Complex 是處理 器接口、DRAM 接口等模塊的集合,可以被認為是 CPU 和 PCIe 拓撲之間的接口,各個設 備則是這棵樹的子父節點和葉節點,Switch 可以連接多個 PCIe 設備,PCIe 橋則能夠連接傳 統的 PCI和 PCI-X 設備。作為點對點連接的總線,一條 PCIe 鏈路只能兩端各連接一個設備, 分別為數據發送端和數據接收端,傳輸數據量的大小由通道數決定,一般一條鏈路可以有 1- 32 個通道數,對應 PCIe 總線接口有 x1、x4、x8、x16 這 4 種常見的規格尺寸。

1.2. PCIe 脫胎於 PCI 架構,是伺服器主流總線解決方案

PCIe 標準之前,PC 上的系統總線由 PCI 和 AGP 組成,AGP 主要用於連接顯卡,是在 PCI 標準基礎上針對 3D 應用拓展而來的,沒有脫離 PCI 體系,其他的各種外接設備如網卡、獨 立音效卡等,都連接在 PCI 總線上,高度共享同一帶寬。隨著新技術的不斷發展,PCI 總線的 傳輸能力逐漸力不從心。2001 年提出的 PCIe 標準完全脫胎於 PCI 架構,採用點對點傳輸的 串行方式,在時鐘頻率、傳輸帶寬上具有明顯優勢,並且可以在軟體層面與 PCI 兼容。


新興總線標準層出不窮,但無法替代 PCIe 的主導地位。目前高性能 I/O 設備普遍採用 PCIe 總線,但是隨著數據 TB 級增長、異構計算發展快速,PCIe 在內存使用效率、延遲和數據 吞吐量等方面存在一定局限性。一方面,PCIe 總線的拓撲呈現樹形結構,設備 ID 號碼數量 有限,無法形成大規模網絡;另一方面,PCIe 網絡中的存儲器地址空間存在隔離,並且 PCIe 的事務層不支持 Cache Cohernecy 事務的處理,導致 PCIe 設備端每次都需要通過訪問 Host RAM 來獲取 CPU 地址域中的數據,訪問延遲較高。為了解決該問題,實現設備內部高速高 效的互聯,IBM 最早推出了 CAPI(Coherent Accelerator Processor Interface)接口,該版 本逐漸演化成為 OpenCAPI,該接口協議復用了 PCIe 物理層、鏈路層和事務層,將 CC 和 CAPI 控制事務裝進 PCIe 鏈路層數據包中傳送,在 CPU 一側增加解析處理模塊進行邏輯處 理。此後相繼推出的 CXL、CCIX、Gen-Z 等新興互聯總線標準都為 PCIe 提供了替代方案。

OpenCAPI:OpenCAPI 是開放式一致性加速器接口標準,具有以下四點優勢:1)高 性能,其單通道的最高傳輸速率可達 25Gbps。2)不占用 CPU 資源,允許外設在應用 程序空間內不經內核參與地自主運行。3)兼容性好,支持各種硬體加速器、高性能 I/O 設備和高性能存儲設備的連接。4)完全開放。但 OpenCAPI 僅支持 CPU 直連,不支 持 Switch 連接。

CCIX:CCIX 是一種能夠將兩個或兩個以上器件通過緩存一致性的方式來共享數據的片 間互聯。CCIX 提供了一種平衡方法,通過創建由 CPU 和加速器組成的網狀網絡,使得 所有計算單元有對等的能力為內存擴展器件和加速器提供高性能、低延時、晶片與晶片 間的互聯,最高連接速率升至 25GT/s。CCIX 特別為應對未來數據中心、雲計算、大數 據及其它需要異構計算的應用的巨大挑戰而設計,主要支持者是 Xilinx,目前已在 Xilinx 和華為的產品中得到應用,聯盟成員超過 50 個。


Gen-Z:Gen-Z 是一種內存語義架構,通過 OpCodes 和 OpClasses 定義了大量的內存語義 操作,從而實現在不同組件的內存之間進行高效的數據傳輸。Gen-Z 具有如下技術優勢:1) 不僅使存儲器件互聯,也使得 CPU 和加速器互聯,減輕了 CPU 的處理壓力。2)能夠重新 配臵系統,因此在資源供應和共享方面更加靈活、響應更快。3)使用一種高帶寬、低延遲 和高效的協議來簡化軟硬體設計,降低了解決方案的成本和複雜性。

CXL:CXL(Compute Express Link)是開放式互聯新標準,由 Intel 在 2019 年提出,能夠 提供 CPU 和專用加速器以及高性能存儲系統之間的接口,具備高效、高速、低延時的特點。 CXL 現已演進到 2.0 版本,CXL2.0 基於 PCIe 5.0 的物理層,但僅支持 CPU 點對點直連拓 撲。CXL 已應用於多個伺服器產品,如 Intel 將於 2022 年下半年推出的 Sapphire Rapids 處 理器,將支持 PCIe 5.0 和 CXL 1.1,AMD 也宣布下一代 Epyc 處理器 Genoa 將支持 CXL。 CPU 龍頭的率先使用將推動其他組件設備商的跟進,完成自上而下的統合。2021 年 11 月, CXL 正式合併 Gen-Z ,將把所有 Gen-Z 規範轉移給 CXL 聯盟,雙方聯盟成員共同專注 於 CXL 這唯一的互聯標準。

新興總線標準層出不窮,但 PCIe 是異構計算機的 CPU、GPU、FPGA 以及加速器之間的主 要連接標準,NVlink、CCIX、CXL 等大多數標準仍然依賴 PCIe 的邏輯和物理層基本技術。 未來這些新興協議或將作為 PCIe 物理層之上運行的一種可選協議,無法取代 PCIe 的主導 地位。


1.3. PCIe 標準持續演進升級,5.0 正加速推進,三代共存成為市場主旋律

1.3.1. 疊代周期約為三年,幾乎每輪升級傳輸效率翻倍

傳輸速率和帶寬大小是 PCIe 總線的核心性能,圍繞這兩大性能,PCIe 總線標準持續演進 升級,迄今為止該標準已經歷了 5 代的更新疊代。按照數據傳輸技術的發展,處理器 I/O 帶 寬的需求每三年就會倍增,PCIe 也大致按照三年一代的速度更新演進。

1.3.2. 市場需求分化,多代版本同期競爭

PCIe3.0 目前占據市場絕大多數份額,PCIe 3.0 到 4.0 的發展時間極長,據行業研究公司 Forward Insights 估計,2021 年 PCIe 3.0 SSD 的市場占比達到 81%。短期來看,消費市場 的大多數用戶沒有頻繁大文件讀寫的需求,成本較低、發展成熟的 PCIe 3.0 仍將主導通用型 主機與周邊裝臵。 PCIe 4.0 的產品自 2021 年下半年開始在數據中心進行切換,並逐步從數據中心等企業級市 場下沉到消費級市場。目前消費級硬體市場的主要陣營 Intel 和 AMD 已經全部支持 PCIe 4.0 技術,未來 1-2 年後消費市場將會迎來 PCIe 4.0 時代。據行業研究公司 Forward Insights 預測,2021年PCIe 4.0 在所有數據中心PCIe SSD的占比是19%,到2025年將增長至 77%。 在同一時間段內,PCIe 3.0 SSD 占比在 2025 年將下降到 11%。 PCIe 5.0 剛剛進入到數據中心領域,將聚焦在企業級伺服器市場,滿足高性能設備的高吞吐 量要求,尤其是在雲計算和邊緣計算領域,業內專家預測 PCIe 5.0 將在 2023 年左右占據 7-8 成的市場份額。

1.3.3. 全系列中生命周期最長的 PCIe 3.0,目前仍是消費市場的主流選擇

從 2010 年至 2017 年,PCIe 3.0 作為最高級的總線技術標準存續時間長達 7 年,產品生態 完備。2010 年推出後,PCIe 3.0 在 PC 和伺服器上逐漸普及,現已成為市場上最成熟的接 口協議。在 PC 市場,更高級的總線標準能帶來性能上的躍遷,卻並沒有讓普通終端用戶的 使用體驗產生質的飛躍。面對日常應用場景,PCIe 3.0 協議的通道帶寬已能應付包括電競游 戲、後期處理等主要存儲應用的需求。據京東平台的售價(2022.6.23),1TB 的 PCIe 4.0 SSD 的平均售價在 1199 元左右,而同樣容量的 PCIe 3.0 由於工藝成熟、存貨充足,價格僅為 699 元左右。得益於 PCIe 3.0 產品的高性價比優勢,該系列目前仍是消費市場的主流選擇。

隨著未來消費終端性能需求提升和 PCIe 4.0 成本逐步下降,PCIe 3.0 終將退出歷史的舞台。 隨著 PC OEM 市場更多 CPU和主控的支持,主流 SSD 從 PCIe 3.0 逐漸過渡到 PCIe 4.0, 特別是在高性能 PC 應用上,更新疊代的表現尤為明顯,部分 PC OEM 一線廠商已經開始陸 續停止 PCIe 3.0 平台的導入。

1.3.4. PCIe 4.0 在逐步構建生態,5.0 標準已經推出

PCIe 4.0 於 2017 年正式推出,第四代版本容量更大,通道數量更多,突破了上一代協議標 準的帶寬限制,在超算、企業級高速存儲、網絡設備等產品上有著更廣泛的應用和拓展。顯 卡領域,PCIe 4.0 推動了大規模多顯卡平台的落地,也讓單顯卡具備更好的計算能力,提高 了超高畫質下的遊戲性能;存儲領域,PCIe 4.0 加速了固定硬碟產業的快速疊代,PCIe 4.0 發布不到一年的時間,固定硬碟讀取速率從 3500MB/S 提升至超過 7000MB/S,實際最大性 能提升近 1 倍多。 PCIe 4.0 相關產品生態還未建立,僅兩年後新一代標準出台,龍頭企業便著手 PCIe 5.0 的 產品研發。2019 年 AMD 聯合群聯發布了業內首款 PCIe 4.0 處理器平台和主控晶片,一年 後,Intel 出貨支持 PCIe 5.0 的 Agilex FPGA,拉開了 PCIe 5.0 時代的大幕。

1.3.5. PCIe 5.0 性能升級,各大廠商快速推進產品布局


PCIe 5.0 標準發布於 2019 年 5 月,距上一代 PCIe 4.0 發布僅僅過了 2 年的時間,疊代時間 較短。通過改變電氣設計改善信號完整性和機械性能,PCIe 5.0 新標準減少了延遲,降低了 長距離傳輸的信號衰減。與 PCIe 4.0 相比,PCIe 5.0 信號速率達到 32GT/s,x16 帶寬(雙 向)提升到了 128GB/s,能夠更好地滿足吞吐量要求高的高性能設備,如數據中心、邊緣計 算、機器學習、AI、5G 網絡等場景日益增長的需求。除了保證高速傳輸的能力,PCIe 5.0 還進一步加強了信號完整性,不僅適合連接顯卡、SSD 等配件,也適用於平台總線的使用。 目前 PCIe 5.0 已成為各大廠商競爭布局的熱點,產業鏈各企業都已開啟了相關產品研發和技 術積累,但下游終端市場需求還未釋放,未來隨著產品成本的不斷優化和終端設備需求朝向 高端方向演進,PCIe 5.0 的主流價值將日益凸顯。

PCIe 5.0 將先在伺服器市場發揮主導作用。AI 應用生成海量數據,並產生了實時搬遷、處理 這些數據的需求。機器學習訓練模型的大小,每 3-4 個月就會翻倍,同時因 AI 屬於算力密集 型工作,對存儲的快速訪問也會很關鍵。企業應用數據中心轉向雲端,5G 和 AI 應用場景不 斷增多,對大量的數據移動、實時速度、延遲都提出了更高的要求。當前伺服器的技術進展 要領先於PC技術的進展,相應地伺服器市場也更早地表現出了對PCIe 5.0產品的迫切需求。 消費級市場價格導向為主,對售價更為敏感,未來要想進一步下沉到普通用戶中,仍需要解 決較高的研發成本和物料成本。

1.3.6. PCIe 6.0 規範標準已經出台,商用落地尚處於早期階段

PCIe 6.0 的規範標準 V1.0 版本於 2022 年 1 月 15 日正式發布。與以往版本採用 NRZ 調製 信號方式不同,第六代標準採用新的 PAM4 調製信號方式,可以攜帶兩倍於 NRZ 信令的數 據,將上一代的帶寬和功率效率又提高了一倍,達到了 64GT/s,並能夠提供更低的延遲。 此外,新標準還克服了整個通道傳輸長度及距離的限制,具備向前糾錯(FEC)以及固定大小數據包(Flit)的新特性。但由於 PCIe 5.0 的許多產品也才剛剛面世,產業鏈尚處於起步 狀態,下游需求的增長與技術的疊代並不同步,除 IP 和設計公司外,大部分產品公司對於 新標準的使用仍持觀望態度。最先推出 PCIe 6.0 產品的是 Rambus,其發布的採用 PCIe 6.0 標準的控制器,主要面向數據中心、人工智慧、機器學習、HPC、汽車、物聯網、和航空航 天等領域應用。此外,群聯的 PCI Rambus 首席戰略官認為,PCIe 6.0 早期將主要應用於 AI 加速器等高性能計算場景,集中在 3 納米和 5 納米的高級節點應用,隨著未來技術發展趨 於成熟,成本有所降低,PCIe 6.0 將陸續進入其他應用領域。

1.4. 伺服器 CPU 更新疊代速度加快,Intel 與 AMD 陸續推出 PCIe5.0 產品

Intel 的伺服器處理器品牌 Xeon,已相繼推出 Grantley、Purley、Whitey、Eagle Stream 等 平台,每一個平台具有多個子代,在製程工藝、內存、PCIe 等方面存在差異。根據 Intel 規 劃路線,當下伺服器正從 Purley 平台向 Whitley 平台過渡,Intel 在 2022 年 4 月 28 日的財 報會議披露,公司即將推出的下一代 Eagle Stream 平台將採用 PCIe 5.0 總線標準,產品最 早將於 2022 年下半年批量出貨。 近年來 AMD 在伺服器端市占份額不斷增長,根據 Mercury Research 的數據,2021 年第四 季度 AMD 在伺服器處理器的市場份額已經占到 10.7%,同比增加 3.6 個百分點,據 AMD 財報披露,在高性能計算領域,AMD 的滲透率不斷提高,有 465 個雲計算案例部署 AMD EPYC 伺服器處理器,包括微軟 Azure HBv3 虛擬機、Google Cloud C2D 虛擬機及亞馬遜 EC2 C6a / Hpc6a,都使用 AMD 的產品,在 Green500 中,前 10 的超級計算機中有 8 台采 用 AMD 晶片。


據 AMD 公布最新的伺服器處理器路線圖,公司將在 2024 年前推出代號為 Turin 的 Zen5 架 構處理器,新架構將採取 4nm 和 3nm 的工藝。此前,AMD 分別於 2019 年 8 月推出第 2 代EPYC處理器,2020年推出代號為Milan的EPYC 7003 處理器,最新一代EPYC 7004 Genoa 處理器首次採用 PCIe 5.0 總線標準,將在 2022 年的第四季度推出。Intel 的 Eagle Stream 平台與 AMD 的 Zen4 架構下的 Genoa 處理器對標,兩款產品均使用最新的 PCIe 5.0 技術, 將於 2022 年下半年推出,但相比之下 AMD 的製程更加先進,最新推出的 Milian-X 處理器 製程工藝已率先達到 7nm,並向更高端的 5nm 製程進軍。

2. 新技術需求帶動行業發展,伺服器行業景氣度向上

2.1. 雲計算/AI/邊緣計算等新技術不斷演進,對算力要求不斷提高

5G、AI、雲計算等新一代信息技術加速發展和成熟,成為全球數據流量增長的主要動力,2016 年全球數據中心流量規模為 6.8ZB,2021 年數據中心規模增長至 20.6ZB,CAGR 為 25%。

IDC 數據顯示,從伺服器市場份額來看,浪潮在國內伺服器行業中占比高達 30%左右,新華 三市場份額達到 17.10%,華為在市場中占比達到 11.2%,由於供應鏈方面的因素,華為 2021 年出貨量較往年同期縮減,並在 2021Q4 退出了 x86 伺服器市場,戴爾和聯想所占伺服器 市場份額合計達到 16%左右。


Al 在各大行業遍地開花。在金融業中,AI 應用可分為營銷,運營,風控;在能源與製造行 業中,AI 應用包括產品工藝加工,生產流程優化,目前工業質檢/巡檢等工業視覺智能應用 落地較快,預測性維護等工業數據智能應用處於發展期。

雲計算崛起,拉動伺服器需求增長。數據中心是雲計算的基礎設施,計算需求的增長推動數 據中心規模擴大。根據 IDC 數據顯示,2019-2022 年全球 IDC 市場規模穩健增長,中國市 場快速發展,增速始終保持在 25%以上。

邊緣計算發展勢頭正盛,打開市場新增長點。邊緣計算是雲計算的延申和補充,2019 年被 看作是邊緣計算元年。IDC 數據顯示,2021 年中國邊緣計算市場規模為 33.1 億美元,同比 增長 23.9%,預計未來五年邊緣計算市場規模年復增長率達到 22.2%。邊緣計算對伺服器的 需求特性提出了新要求,首先邊緣計算場景下數據更加多樣化,包括文本、語音、圖像、視 頻等,異構計算需求增加;其次邊緣計算需要對異構伺服器進行統一運維管理接口,並要求 實現自動化部署;同時,邊緣伺服器部署環境更加複雜,空間、溫度、承載、電源系統等要 求更高。

2.2. 信創政策推動伺服器國產化進程

信創是目前的一項國家戰略,發展信創是為了解決本質安全的問題,將核心基礎設施變成可 掌控、可研究、可發展、可生產的。黨政部門是信創產業的示範者,金融行業通過將信創與 自身 IT 架構分布式轉型結合,在信創推進中僅次於黨政;能源、交通、航空航天、醫療也在 逐步推進與試點。

2021 年工信部印發《新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023 年)》,其著重引導新型 數據中心走高效、清潔、集約、循環的綠色低碳發展道路。據中國信息通信研究院《數據中 心白皮書(2022 年)》,2019 年全球數據中心產業規模約 566 億美元,全球主要國家均積極 設定數據中心能源消耗標準,規範數據中心的相關指標,在保證用度的基礎上減少數據中心 的能耗。同時數據的東數西算將通過有序引導東部算力需求到西部,促進資源有效配臵,有 助於提升國內整體算力資源水平。


2.3. 前瞻指標出現拐點,伺服器行業有望迎來向上周期

信驊科技作為伺服器 BMC 晶片龍頭企業,據信驊 2021 財報,公司在 BMC 晶片領域市場 占有率超過七成,因此月度營收能夠作為伺服器及雲計算景氣度的先驗指標,通常領先行業 景氣度大概 2-3 個月左右。從信驊公布月營收指標來看,2022 年 1 月份信驊科技收入同比 繼續維持 60%增長,預計伺服器行業將進入新一輪景氣周期,廠商新一輪出貨量或接近高 峰。

從 CPU 廠商來看, 2021 年四季度 Intel 數據中心收入同比增長 20.01%, 2021 年四季度 AMD 收入增速維持在較高水平,2022Q1 同比增長 70.89%,環比增長 21.99%。同時 Intel 與 AMD 積極推出新一代 CPU 平台,有望加快伺服器升級節奏。

IDC 數據,全球伺服器出貨金額 2021 年為 961.61 億美元, 2027 年預計將達到 1,265.22 億美元,平均增速保持在 4%-5%水平,未來出貨量預計平穩增長。

3. PCIe 標準升級增加 PCB 的工藝難度,帶來價值量提升

3.1. PCIe 升級對 PCB 設計、走線、板材選擇等要求均有所提高

PCIe 標準升級帶來信號頻率提高、信息損耗增大,對 PCB 設計提出更高要求。幾乎每一代 PCIe 都將帶寬和傳輸速率翻倍,並產生更高頻率的信號。根據 PCIe 5.0 標準規範,PCIe 5.0 架構的數據傳輸速率升級到 32GT/s,需要將 BER 保持在 10-12 的條件下,並在高達 36dB 的損耗下工作。PCB 上走線的損耗量與走線的信號頻率成正比,必須提高 PCB 物理層規格, 以解決 PCIe 升級演進帶來的損耗增加問題。

在整個 PCB 設計過程中,布線設計是最為關鍵的一環。高速 PCB 設計要點主要包括電源的 設計、阻抗控制、板材的選擇和疊層問題的處理,其中阻抗控制是一大技術難點,與信號走 線密切相關。此外,布線設計工作量大、設計程序繁多、技藝要求高,走線的好壞將直接影 響到整個系統的性能。PCIe 5.0 標準規定,在母板和 AIC 上具有與 PCIe 4.0 類似的走線長 度(小於 4 inch)。此外,PCIe Gen5 還新增許多設計規則,如優化了 CEM 連接器處的出線 方式設計、AIC 走線部分設計等。


要求 PCB 板層數增加,CCL 材質損耗降低。PCB 主流板材為 8-16 層,對應 PCIe 3.0 一般 為 8-12 層,4.0 為 12-16 層,而 5.0 平台則在 16 層以上。從材料的選擇上來看,為衡量 CCL 性能的主要指標有 Dk(介電常數)和 Df(損耗因子),低介電常數和低介質損耗因子可以滿 足通信設備中信號穿透能力差、信號延遲的問題。業內根據 Df 將覆銅板分為六個等級,傳 輸速率越高對應需要的 Df 值越低,相應材料的技術難度越高。以理論傳輸速度為 10-20Gbps 的 5G 通信為例,對應覆銅板的介質損耗性能至少需達到中低損耗等級,而 PCIe 升級後服 務器對 CCL 的材料要求將達到高頻/超低損耗/極低損耗級別。

3.2. 未來 5 年有望實現百億市場增量

假設 1:根據 IDC 發布 2021 年全球伺服器市場追蹤報告,2021 年用戶對數據中心基礎設施 的投資持續上漲,全球伺服器市場出貨量為 1,353.9 萬台,同比增長 6.9%。IDC 預測 2022E-2025E CAGR 保持在 6%左右。 假設 2:根據產業調研,當前 Purley 平台 PCB 價值量在 2200-2400 左右,Whitley 平台 PCB 價值量比 Purley 平台高 30%-40%,Eagle 平台 PCB 價值量比 Purley 高一倍。 假設 3:根據產業調研,22 年 CPU 平台仍以 Purley 為主,但隨著 PCIe 標準升級和對應 CPU平台的成本下降,Whitley 平台會快速滲透,Purley 平台會逐步退出,Eagle 平台有望在 2023 年開始滲透,最終形成低端/中端/高端並存的情況。據產業調研,到 2025 年 Whitley 預計占 50%-60%,Eagle 占 20%,Purley 占 20%-30%。 增量計算公式:伺服器出貨量*PCIE 4.0 滲透率*PCIe 4.0 PCB 價值增量 + 伺服器出貨量 *PCIE 5.0 滲透率*PCIe 5.0 PCB 價值增量。

4. 相關企業

4.1. 滬電股份

公司主導產品為 14-38 層企業通訊市場板、中高階汽車板,並以工業設備板等為有力補充, 可廣泛應用於通訊設備、汽車、工業設備、微波射頻等多個領域。受外部環境衝擊影響,2021 年報披露,公司 PCB 產品實現營業收入約 70.58 億元,比去年同期下降約 2.84%;公司 PCB 產品毛利率約為 28.50%,比去年同期減少約 2.65 個百分點。 根據公司 2021 年報披露,企業通訊市場板業務方面,公司堅持實施差異化產品競爭戰略, 持續耕耘 5G 通訊,高速網路設備、數據存儲、高速運算伺服器、人工智慧等市場領域。高 階數據中心交換機 PCB 中用於 400G 交換機的產品已批量生產,用於 Pre800G 交換機的產 品已完成技術測試和小批量生產,基於 112G 交換晶片的 800G 交換機產品正在開發測試; 高速 Interposer PCB 中對於使用 Class5-7 等級高速材料的 3 階 HDI 產品已經實現量產,4 階 HDI 產品已進入客戶樣品打樣階段,5 階以上 HDI 產品正在開發測試。

2021 年報公司戰略規劃中提到,汽車板業務方面,對內公司適度擴充黃石二廠汽車板專線 的產能,滿足客戶需求;對外公司於 2022 年初投資參股勝偉策電子(江蘇)有限公司,為 公司進一步拓展該領域汽車用 PCB 業務夯實基礎。公司與客戶在新能源車三電系統,自動 駕駛,智能座艙,車聯網等方面深度合作,投入更多資源用於汽車高階 HDI 及 Anylayer 技 術的可靠性評估和研發。在具體產品方面,應用於 4D 車載雷達,自動駕駛域控制器,智能 座艙域控制器,車載網關等領域的 PCB 產品已實現量產。未來,公司將進一步整合生產和 管理資源,將青淞廠 16 層以下 PCB 產品以及滬利微電中低階汽車 PCB 產品加速向黃石廠 轉移,以優化管理經營效率,應對複雜的外部政經環境。為進一步完善產業布局,強化高端 產品競爭優勢,公司已規劃投資新建年產 165,000 平方米應用於下一代高頻高速通訊領域的 高層高密度互連積層板。


4.2. 深南電路

深南電路成立於 1984 年,始終專注於電子互聯領域,經過三十餘年的深耕與發展,擁有 PCB、 電子裝聯、封裝基板三項業務。公司以互聯為核心,在不斷強化 PCB 業務領先地位的同時, 大力發展與其「技術同根」的封裝基板業務及「客戶同源」的電子裝聯業務。公司業務覆蓋 1 級到 3 級封裝產業鏈環節,具備提供「樣品→中小批量→大批量」的綜合製造能力,通過 開展方案設計、製造、電子裝聯、微組裝和測試等全價值鏈服務,能夠為客戶提供專業高效 的一站式綜合解決方案。2021 年報披露,公司 PCB 營收達到 87.37 億,占營業收入比重為 62.66%,為公司營收增長的首要來源。

目前,公司已成為全球領先的無線基站射頻功放 PCB 供應商、國內領先的處理器晶片封裝 基板供應商、電子裝聯製造的特色企業。根據 2021 年第一季度 Prismark 行業報告顯示,2020 年公司在全球 PCB 廠商中位列第八。公司 PCB 業務下游營收以通信領域為主,其他主要領 域包括數據中心、工控醫療等,汽車電子領域占比相對較小。根據 5 月份機構調研記錄,數 據中心方面,公司產品覆蓋企業級伺服器、存儲器等,主流產品為 Whitley 平台伺服器所用 PCB,對於新一代 Eagle Stream 平台所用 PCB 產品,公司已具備量產能力。 據公司 2021 年報,為抓住產業發展機遇、進一步提升公司競爭力,公司在廣州、無錫投資 建設封裝基板工廠。其中廣州封裝基板項目擬投資 60 億元,主要面向 FC-BGA、RF 及 FC-CSP 等封裝基板,目前項目處於前期籌備階段;無錫高階倒裝晶片用 IC 載板產品製造 項目擬投資 20.16 億元,主要面向高端存儲與 FC-CSP 等封裝基板,預計 2022 年第四季度 可連線投產。

4.3. 景旺電子

公司是國家高新技術企業,擁有健全的研發體系,在生產經營過程中積累了多項非專利技術 並將其應用到生產中。與此同時,公司參與制定了多項行業標準,並榮獲多項科技進步獎項, 其擁有的多品類的生產線,通過相互借鑑不同品類的技術資源,能夠實現協同整合,從而助 力高端產品的研發。 據 Prismark 預測,全球通訊、汽車、消費類服務和數據存儲產業產值 2026 年將分別達到 8280 億美元、3370 億美元、4230 億美元、2900 億美元,2021 年至 2026 年年均複合增長 率分別為 5.58%、7.0%、2.99%、8.6%。憑藉著對全球 PCB 行業發展趨勢的深刻理解,公 司與華為、海康威視、西門子、法雷奧等國內外知名企業緊密合作,並陸續通過部分重點客 戶的審核認證,為公司增加新的動能,實現營收穩步提升。


2022 半年報披露,2022 年上半年公司累計研發投入達 2.44 億元,同比增長 20.96%。公司 的技術創新工作以市場需求為導向,持續優化以企業為主體、高等學府和科研機構共同參與 的技術研究體系,不斷對高性能產品的各項技術、流程進行攻關。在智慧型手機高階 HDI 主板、 5G 基站高頻高速混壓板、Mini LED 等產品上實現了量產,同時在 AR/VR 任意階 HDI 板、 衛星通信高速板、400G 光模塊板、高性能 CPU 高階 HDI 等技術上取得了重大突破,滿足 客戶對高端產品的需求。

4.4. 勝宏科技

公司從事高密度印製線路板的研發、生產和銷售,主要產品為雙面板、多層板(含 HDI)等, 產品廣泛用於 LED 顯示器、SERVER(伺服器)、通訊、醫療器械、新能源汽車、電腦周邊等 領域。公司不斷引入優質客戶,2021 年,引進新客戶 90 家,包含國內外知名大客戶,產品 涉及車載、智能家居、手機、伺服器、LED、網絡通訊及消費電子,車載 PCB 是公司未來 業務重點布局領域,也將成為公司業績主要驅動力。 公司持續高效推進戰略規劃,2021 年年報披露,公司 HDI 二期持續爬坡釋放產能,PCB 產 量同比增長 19.07%。公司正在實施建設的南通勝宏擴產項目,主要產品是高端多層、高階 HDI印製線路板及 IC 封裝基板,項目總投入資金為 30 億元,達產後新增產能 199 萬平方米, 預計淨利潤 5.58 億元。該項目建設期 24 個月,四年起完全達產。

4.5. 生益電子

公司始終專注於各類 PCB 的研發、生產與銷售業務,主要產品按照應用領域劃分包括通信 設備板、網絡設備板、計算機/伺服器板、消費電子板、工控醫療板和其他板。公司在技術研 發領域具有競爭力,擁有國際先進、國內領先的技術實力,同時積累了一批優質的客戶資源, 主要客戶包括華為、中興康訊、三星電子、IBM、浪潮信息、烽火通信、諾基亞等。 公司科技創新能力突出,在 PCB 領域已具有行業領先的技術水平,通過實踐探索掌握了大 尺寸印製電路製造技術、立體結構 PCB 製造技術、內臵電容技術、散熱技術、分級金手指 製造技術、微通孔製造技術、微盲孔製造技術(HDI)、混壓技術、微通孔局部絕緣技術、 N+N 雙面盲壓技術、多層 PCB 圖形 Z 向對準技術、高速信號損耗控制技術、高速高頻覆銅 板工藝加工技術等 13 項核心技術,截至 2021 年期末,公司已經獲得了 196 項發明專利, 制定了 9 項行業標準及規範。 根據公司 2021 年報,2021 年,生益電子 PCB 產量達到 122.21 萬平方米,比上年同期增長 48.67%,PCB 銷售量為 117.36 萬平方米,比上年同期增長 44.67%。2022 年產能逐步釋放, 公司在投資者問答平台披露,其投資的吉安生益的一期項目目前已經達到設計產能 62 萬平 方米,二期多層印製電路板建設項目正在加速推進,預計 2023 年釋放產能;東城工廠(四 期)5G 應用領域高速高密印製電路板擴建升級項目總投資 20 億元,建成後產能將達到 35 萬 平方米/年,將於今年四季度試生產。

4.6. 生益科技

公司成立於 1985 年,主要生產覆銅板、半固化片、絕緣層壓板、金屬基覆銅箔板、塗樹脂 銅箔、覆蓋膜類等高端電子材料。產品主要供製作單、雙面線路板及高多層線路板,廣泛用 於家電、手機、汽車、電腦、航空航天工業、通訊設備以及各種中高檔電子產品中。2021 年公司年報披露,全年實現營業收入 202.74 億元,較上年同期增長 38.04%,其中,覆銅板 和粘結片的營業收入為 161.9 億元,比去年增長 49.23%,印製線路板的營收略有下降,為 35.08 億元,主要系毛利率同比降低了 8.48 個百分點。 公司加速布局高端覆銅板,著力研發適用於 112Gbps 傳輸速率的的產品,滿足 32 層及以上 PCB 的可靠性和 Anti-CAF 要求;公司已開發出各個級別應用的多種基板材料和積層膠膜, Wire Bond 類封裝基板產品已經大批量應用於傳感器、卡類、射頻、攝像頭等產品領域,同 時已在更高端的以 FC-CSP、FC-BGA 封裝為代表的 AP、CPU、GPU、AI 類產品進行開發 和應用。


(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站

關鍵字: