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发布者:Vito的行研札记
报告核心观点:AI数据中心连接技术正处在一场围绕功耗、带宽和成本的“战争”之中,短期内铜缆、线性可插拔光模块等过渡方案将填补市场空白,而共封装光学的大规模商用尚需时日。在此过程中,技术领先的PCB、基板及材料供应商将迎来显著的价值量提升和业绩增长。
本报告的核心是探讨在AI算力需求爆炸式增长的背景下,数据中心内部连接技术所面临的瓶颈与演进路径。随着大语言模型训练对并行计算的要求越来越高,无论是Scale-up还是Scale-out网络,都对互联带宽提出了前所未有的需求。然而,交换机芯片吞吐量的增长速度远超单通道SerDes I/O带宽的增长,导致光模块和链路数量的增长甚至快于交换机本身,这带来了巨大的功耗和成本挑战。因此,行业必须寻找更高效、更低功耗的连接方案,这直接驱动了从传统可插拔光模块到CPO、LPO、NPO乃至CPC等多种技术路线的竞争与探索。
1. CPO是长期方向,但大规模部署尚需时日
CPO通过将光学引擎与交换芯片或XPU近距离集成,能提供远超传统可插拔光模块的能效、信号完整性和网络弹性。例如,NVIDIA宣称其CPO方案能实现3.5倍的能效提升和10倍的网络弹性。然而,CPO的普及面临制造良率、测试复杂性、可维护性差以及云服务提供商担忧供应商集中度过高等现实障碍。目前,NVIDIA和Broadcom是主要推动者,均计划采用台积电的COUPE技术平台,将电子集成电路和光子集成电路通过混合键合的方式集成。市场普遍预期,CPO将于2026年下半年开始小批量出货,主要用于Scale-out网络以收集反馈,而大规模的部署可能要等到2028年。从成本角度看,报告测算CPO方案的客户总拥有成本至少比可插拔光模块高出10%。
2. 过渡方案LPO和NPO将率先填补市场空白
在CPO成熟之前,LPO和NPO是两种关键的过渡技术。LPO通过去掉数字信号处理器,可大幅降低功耗和物料成本,且能复用现有可插拔生态,800G LPO已实现商业化生产。NPO则在架构上更接近CPO,但光学引擎是可拆卸的,便于维护,NVIDIA当前推出的“CPO”方案实际上更接近NPO模型。传统光模块厂商在LPO领域有天然优势,而NPO和CPO的价值链则可能更多地向台积电等芯片和封装厂商集中。市场预测显示,到2030年,LPO的出货量将远高于CPO。
3. 铜连接通过CPC技术延长生命周期
尽管光连接在高带宽和长距离传输中占据主导,但铜缆在短距离连接上依然具备低功耗、低成本和高可靠性的优势。随着带宽提升至224Gbps,无源铜缆的传输距离被限制在约2米以内。然而,CPC技术的出现,通过将铜缆连接器直接集成到芯片封装上,绕开了PCB走线的损耗,使得448Gbps级别的铜连接成为可能,从而延长了铜缆在AI基础设施中的生命周期。
4. PCB与基板的价值量显著提升,材料供应是关键
AI服务器和数据中心对更高信号速率和密度的需求,推动了多层PCB、HDI板和ABF载板的用量和价值提升。
在PCB方面,AI服务器的PCB层数正从主流的16层以上向超过40层甚至70层演进,单GPU的HDI加PCB价值量在Blackwell架构中已翻倍至约300美元。关键材料如T-glass、ABF膜、高端铜箔和CCL正塑造供应链动态。CCL正从M8向M8.5和M9升级,以满足更高的带宽和信号完整性要求,这将推动产品均价提升。
在IC载板方面,以Ibiden为例,随着NVIDIA GPU从Blackwell向Rubin平台迁移,由于面积、层数和复杂度的增加,ABF载板的单颗价值量预计将翻倍。若未来部分芯片从台积电的CoWoS转向英特尔的EMIB-T封装,载板价值量可能进一步大幅提升至300美元以上。为应对需求,Ibiden已大幅上调了未来三年的资本支出计划至5000亿日元。
从投资角度看,AI带来的连接需求已驱动多家PCB和材料供应商在2025年实现了50%至100%的收入增长。光模块市场在2025年销售额超过230亿美元,同比增长50%,其中以太网光模块占比约74%,达到170亿美元,预计2024-2026年的年复合增长率为59%。尽管利润率可能从2026年底开始因竞争加剧而趋于平稳,但新产品周期、T-glass的供应紧张以及ASIC需求的增长,将持续为技术领先者提供盈利动能。