国产算力专题报告：国产算力飞跃启新，AI引领产业链发展变革_新浪财经

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（报告出品方/作者：长城证券，侯宾、姚久花）

一、计算力篇章

1. 服务器行业

服务器成本构成：芯片和存储占大头

服务器的硬件主要包括：处理器、芯片组、内存、硬盘、 I/O（RAID卡、网卡、HBA卡）、机箱（电源、风扇）。在成本构成方面，CPU及芯片组、内存、外存占大头，根据美科安防科技（2022年8月29日），以一台普通的服务器生产成本为例，三者的大致占比分别为50%/15%/10%，其他硬件约为25%。

AI服务器相比于一般服务器而言，主要在于AI芯片和内存带宽上有较大幅度提升，相应价值量也随之提升，并且其他配套组件也有不同程度的升级。根据半导体行业观察（2023年5月30日），以Nvidia DGX H100为例，GPU板组（包含HBM）的价值量占比最高，达到73%，其次是存储占比约4%，其中，DRAM占比3%，NAND占比约1%。

服务器整机：市场出现结构性变化，通用服务器放缓，AI服务器需求快速增长

从整个服务器市场来看，由于国际云厂商聚焦于AI投资导致预算排挤效应，叠加中国项目招标推迟，2023年传统服务器整机出货有所承压，根据TrendForce，2023年全球服务器出货量同比减少6%，预计2024年同比增长2%。从内部结构来看，AI服务器市场高速增长，根据TrendForce数据，预计2023年全球AI服务器（包含搭载GPU、FPGA、 ASIC等类型的AI服务器）出货量近120万台，同比增长38.4%，占整体服务器出货量比重近9%，2024年将再增长33%，占比近12%，2022-2026年AI服务器出货量CAGR为29%。根据IDC数据，2023年上半年我国AI服务器市场规模达到31亿美元，同比+54%，预计2027年将达164亿美元。一方面，AI的快速爆发带来算力需求的大幅提升，下游CSP厂商比如微软、谷歌、亚马逊等巨头积极投入，随着AI大模型的迭代发展以及在众多行业应用端的落地，将持续带来新的算力需求；另一方面，我国政策积极支持算力基础设施建设和自主可控发展，叠加美国高端芯片出口禁令升级，倒逼国产替代加速，我国AI服务器市场将持续保持快速发展。

CPU：X86架构为主，外企占据垄断地位

当前服务器CPU以X86架构为主：按照CPU所使用的指令集架构划分，目前主流的CPU可分为X86架构、ARM架构、 MIPS架构、RISC-V架构等，其中，X86仍然是全球服务器CPU的主流架构，根据华经产业研究院数据，2014-2020年，全球X86架构的服务器市场份额持续在90%以上，主要是由于X86处理器起步较早，在生态环境方面有明显优势，但从趋势来看，X86架构的占比有所下降，其他类型架构快速发展。

研发门槛较高，外企占据垄断地位：由于CPU研发具有较高技术壁垒，Intel、AMD、ARM公司凭借对X86和ARM指令集的专利在CPU市场中占据垄断地位，在X86架构CPU市场中，Intel市场份额大幅领先，AMD份额不断提升，根据华经产业研究院数据，2022年Q1，Intel和AMD在全球X86服务器市场中的份额分别为72.3%和27.7%。

算力芯片：以GPU为主，英伟达占据主导地位

目前AI芯片仍以通用GPU芯片为主：算力芯片从用途来看分为训练和推理，训练对算力和精度要求更高；从通用性来看分为ASIC、GPGPU、FPGA三种。根据IDC数据，从加速芯片市场来看，2023年我国加速芯片的市场规模达到近140万张，其中，GPU卡占据85%的市场份额，NPU、ASIC和FPGA等非GPU卡据了15%的市场份额；从服务器市场来看，2023年，我国加速服务器市场规模达到94亿美元，同比+104%，其中，GPU服务器占据92%的市场份额，非GPU加速服务器以 49%的同比增速占据近8%的市场份额。

目前GPU市场被英伟达和AMD包揽，英伟达占据垄断地位：根据IDC数据，2021年，英伟达占据全球91.4%的企业GPU 市场份额，排名第二的AMD市场份额为8.5%。

存储：DRAM和NAND Flash是主流产品

存储芯片分为易失性和非易失性两种，易失性主要包括静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器 (DRAM)；非易失性主要包括闪存存储器(Flash)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器 (EPROM/EEPROM)等。其中，DRAM和Flash是主流产品，根据头豹研究院数据，2021年我国存储芯片市场中， DRAM、NAND Flash和NOR Flash市场份额分别为56%/41%/2%，合计占比99%。

服务器电源：台企长期占据主导地位，大陆厂商份额有望快速提升

开关电源技术较为成熟，AI服务器有望推动电源产品进一步迭代：根据亿渡数据，开关电源行业已有将近70年的发展历史，目前行业进入成熟期，产品品类和功能更加丰富，并不断延伸到更多下游领域。对于传统开关电源，产品同质化导致市场竞争激烈，且受到上游原材料和汇率波动影响企业盈利空间较小，而在AI服务器出货量增长的背景下，AI服务器 GPU芯片配置数量和功耗较传统服务器大幅增加，将推动电源产品进一步向高功率、高效率、高密度方向迭代，有望打开新的增长空间。

台湾厂商占据主要市场份额，大陆厂商加大研发有望提升份额：目前全球电源产业已基本转移至我国，台湾厂商因进入时间较早、技术积累丰富而占据主要市场份额，根据华经产业研究院数据，2020年全球开关电源市场中，台达电、光宝等台企市场份额领先，大陆厂商市占率较低，其中中国长城、奥海、欧陆通等企业处于追赶态势，有望凭借成本控制、服务能力，快速提升市场份额。尤其服务器电源领域技术门槛较传统消费电类电源高，目前能量产的厂商较少，目前大陆主要有中国长城、欧陆通提供相关产品。

散热：我国液冷规模化应用领先，多方企业加速布局

市场格局未定，多方企业加速布局：我国液冷技术发展迅速，经历了实验室阶段和样机阶段，已开始批量出货，目前行业处于发展初期，竞争格局尚未稳定，根据IDC数据， 2023H1我国液冷服务器市场规模达到6.6亿美元，同比 +284%，预计2022-2027年CAGR将达到55%；从液冷技术类型来看，冷板式占比为90%，主要是由于传统IDC对原有基础设施改造成本和难度较高，以及目前冷板式方案成熟度较高；从市场份额来看，排名前三的为浪潮信息、宁畅、超聚变，合计占据七成左右的市场份额。

国内企业更具优势，规模化应用领先：整体来看，中国液冷发展与国外基本同步，并在液冷的规模应用上积累了更为先进的经验，加上我国对数据安全具有严格的保护政策，国外企业进入困难，国内企业相对更有优势。建议关注布局液冷的第三方温控厂商（英维克/佳力图/依米康）、布局液冷技术的服务器厂商（浪潮信息/中兴通讯/中科曙光）、以及具有芯片级散热解决方案能力的厂商（中石科技/飞荣达）。

2. 交换机行业

交换机整机：AI推动数据中心市场需求旺盛，加快向高速率产品升级

AI推动交换机市场更新升级，全球高速率交换机快速增长：根据IDC数据，2023年全球交换机市场收入同比增长20%，达到442亿美元，其中，数据中心市场同比增长14%，收入占比为42%，具体来看，高速率交换机保持快速增长态势，数据中心的200/400G以太网交换机同比+69%，100G以太网交换机2023全年同比+6%。

我国运营商数据中心加快建设，高速率交换机出货有望持续增长：根据IDC数据，从中国市场来看，2023年我国交换机市场收入同比+0.7%，其中，1）数据中心交换机同比+2.2%，具体来看，企业网数据中心受到互联网行业持续的投资颓势而有所承压，但运营商数据中心自2022年以来保持建设热潮快速增长，随着AI的火热发展，数据中心超大规模组网需求提升，网络速率的需求也大幅提升，预计从2024年开始，400Gbps端口交换机出货量将继续增长，51.2Tbps芯片的成熟商用也将助推400G产品的应用。2）园区交换机同比下滑0.5%，主要是宏观经济波动的影响导致企业项目部署有所延迟。

以太网PHY芯片：市场集中度较高，目前仍由海外巨头主导

以太网传输的基础，应用场景广泛：PHY芯片主要负责处理以太网交换机中的物理层信号，是以太网传输的基石，只要是需要以太网通信的终端设备都可应用PHY芯片，因此PHY芯片广泛应用于通信、汽车电子、消费电子、工控等各行业领域。一方面，通信网络技术不断升级要求以太网设备带宽随之升级；另一方面，AI和物联网的快速发展，带来大量终端设备联网需求和海量数据（维权）处理需求，推动以太网端口性能持续提升，以太网物理层芯片前景广阔。

物理层国内外市场都以海外巨头为主，行业集中度高：根据裕太微招股书，2020年全球以太网物理芯片市场中，博通、美满、瑞昱等国际厂商市场份额稳居前列，CR5约为91%；从中国大陆市场来看，2020年瑞昱、博通、美满市占率位居前三，CR5约为81%，本土厂商参与较少，其中，裕太微是中国大陆极少数拥有自主知识产权并实现规模销售的以太网物理芯片供应商。

二、运载力篇章

运载力-数据传输的核心能力

运载力（NetworkPower，NP）是算力基础设施中的一部分，是算力设施数据传输能力的表现，是包含网络架构、网络带宽、传输时延、智能化管理与调度等在内的综合能力。运载力能够在数据中心内部和数据中心之间进行数据的网络传输，运载力是否高效是衡量网络传输调度能力高低的一个综合指标。 2023年10月，工业和信息化部、中央网信办等6部门联合印发《算力基础设施高质量发展行动计划》，从计算力、运载力、存储力以及应用赋能四个方面提出了到2025年发展量化指标。其中，运载力方面，国家枢纽节点数据中心集群间基本实现不高于理论时延1.5倍的直连网络传输，重点应用场所光传送网（OTN）覆盖率达到80%，骨干网、城域网全面支持IPv6，SRv6等新技术使用占比达到40%。

基站天线结构图

天线主要由四部分组成：辐射单元（天线单元）、反射板（底板）、功率分配网络（馈电网络）和封装防护（天线罩）。对于定向天线，辐射单元固定在反射板上，反射板把辐射控制到单侧方向，将平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。从2G到4G，移动基站天线经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到多频双极化天线，以及MIMO天线、有源天线等过程。进入5G时代，随着Massive MIMO技术规模引入，天线的工作模式也发生了变化。

电线电缆市场规模展现出强劲增长趋势

在各类电线电缆中，电力电缆应用范围最为广泛，市场规模占比最大，高达39%；电气装备用电缆市场规模占比为22%，导线（裸电线）、绕组线、通信电缆、附件的占比依次为15%、13%、8%和3%。自2018年以来，我国电线电缆行业市场规模呈现平稳上升态势，2019年突破万亿元，2022年达1.17万亿元，预计2023年市场规模将达到1.20万亿元。长三角地区是我国最大的电线电缆生产基地，形成了数个以区域大型电缆企业为龙头的电线电缆企业集群，如以宝胜股份（维权）、上上电缆、智慧能源、亨通光电、中天科技（维权）、中辰电缆等为代表的江苏企业集群;以杭电股份、万马股份等为代表的浙江企业集群;以太平洋电缆为代表的安徽企业集群;以金龙羽、南洋电缆等企业为代表的珠三角产业集群。宜兴市是我国电线电缆产业最集中的区域之一，区域内配套成熟，企业技术水平、生产能力和市场开拓能力均处于全国领先水平。

光模块之光芯片：实现光电转换的核心通信芯片

光芯片是实现光转电、电转光、分路、衰减、合分波等基础光通信功能的芯片，是光器件和光模块的核心。光芯片的原理是基于光子学原理，即利用光的波动性和粒子性来传输和处理信息。光芯片的工作过程可简单分为三个步骤：光发射、光传输和光检测。首先，激光器将电信号转换为光信号，其次，光波导将光信号在芯片内传输；最后，光探测器将光信号转换为电信号。光芯片通过加工封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件（ROSA），再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。光芯片的性能直接决定光模块的传输速率。

光芯片主要有两种分类方式：  光芯片的分类主要按照光器件的分类分为光有源器件芯片和光无源器件芯片。有源光芯片按应用情况分为激光器光芯片和探测器光芯片，主要包括FP、DFB、EML、VCSEL、PIN以及APD芯片；无源光芯片主要包括PLC和AWG芯片。光芯片的制造材料一般以化合物居多，主要包括五大系列：InP系列、GaAs系列、Si/SiO2系列、SiP系列以及LiNbO3系列。其中InP衬底主要包括直接调制DFB/电吸收调制EML芯片、探测器PIN/APD芯片、放大器芯片、调制器芯片等，GaAs衬底包括高功率激光芯片、VCSEL芯片等，硅基衬底包括PLC、AWG、调制器、光开关芯片等，SiP衬底包括相干光收发芯片、光开关芯片等，LiNbO3包括调制器芯片等。

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