AIGC 带动AI 服务器需求量与日俱增,用于服务器内、外部数据传输等接口芯片也随之攀升,本文基于服务器内、外部高速互联需求,梳理了各类高速接口芯片市场情况。
海量数据带来高速传输需求,服务器高速互联芯片不可或缺:
CPU 和GPU 等组件互联:PCIe Switch。自2003 年PCIe 1.0 推出起速率持续升级,目前PCIe 6.0 传输速率跃升至64GT/s。参考QYResearch 数据,2021 年全球PCIe 芯片销售额7.9 亿美元,预计2028 年将达到18 亿美元。目前全球仅少数厂商量产PCIeSwitch 芯片,博通、微芯科技和祥硕科技三家共占全球约58%份额。
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因PCIe 传输速率不断攀升,工作频率越来越高,不可避免的带来了信号衰减问题,PCIeRetimer、Redriver 可有效解决信号衰减,其中PCIe Retimer 有望为解决信号衰减最优方案。目前PCIe Retimer 市场,谱瑞-KY、Astera labs、澜起科技三足鼎立,其中澜起为全球可量产PCIe 4.0 Retimer 的唯一中国大陆供应商,且PCIe 5.0 Retimer 研发顺利。
GPU与GPU互联:NVLink、NVSwitch。针对AI 服务器中PCIe 带宽限制,以NVDIANVLink 为代表的高速接口芯片应运而生。NVLink 迭代升级至第四代,单链可实现50GB/s 的双向带宽,单芯片可支持18 链路,即900 GB/s 的总双向带宽。多GPU 间通信则采用NVSwitch,第三代NVSwitch 采用 TSMC 4N 工艺,每个NVSwitch 芯片上拥有64 个NVLink 4.0 端口。此外,NVLink、NVSwitch 也可实现服务器节点间的高速扩展性互联。通过在服务器外部增加一层NVSwitch,NVLink 网络最多可连接32 个服务器、256 个GPU,并提供57.6TB/s 的多对多带宽CPU 与DRAM高速互联:内存接口芯片(RCD+DB)。DDR5 时代速率进一步升级,最高传输可由DDR4 Gen2plus 支持的3200MT/s 进一步提升至4800MT/s 以上,且工作电压持续降低至1.1V。目前内存接口芯片三强争霸,澜起科技可为DDR5 系列内存模组提供完整的内存接口及模组配套芯片解决方案,是目前全球可提供全套解决方案的两家公司之一。
服务器外部模块间高速传输需求激增,SerDes 核心受益:
服务器互联传输速率提升,光纤成为服务器间传输的主流介质,其中光模块内需集成高速SerDes 通道,例如QSFP28 光模块会配备4 个25Gbps SerDes 通道来满足100GE速率的光电信号转化。并且随着服务器传输需求增长,光模块带宽也会增长,提升方法有两种:1)增加SerDes 通道数;2)提高每个SerDes 通道的比特速率。
交换机的带宽也会随应用需求而提升,各厂商正推动交换机的数据链路从100GE 向400GE 和800GE 等更高速率方向发展带动,交换机ASIC 内SerDes 通道数增加至512通道,速率提升至100Gbps。
此外,服务器的各种外接设备连接、驱动等需求的提升,拓展多种接口芯片市场空间,如USB(用于连接鼠标等)、SAS(用于连接存储设备)、SATA(用于连接驱动)等。
投资建议:AI 时代浪潮汹涌,海量数据催生庞大的算力需求,将带动服务器产业链需求量持续上涨。作为芯片与外部世界的交互媒介,接口芯片实现量增的同时,也朝向更高速率、更大传输带宽发展。建议关注芯原股份、裕太微-U、澜起科技、龙迅股份等。
风险提示:AI 应用不及预期;AI 服务器出货不及预期;国产替代进展不及预期。
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