1、PCIe 標準升級，帶動服務器新一輪迭代周期PCIe 總線連接 CPU 與 PCIe 設備，是 CPU 平臺重要組成部分CPU 平臺由“CPU+芯片組+總線”構成，PCIe 總線標準是其重要組成部分。CPU 平臺由 “CPU+芯片組+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 平臺的升級迭代。總線是主板傳輸數據的“道路”，負責 CPU 與芯片組的連接。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

2、通過 QPI 總線和 PCIe 總線連接，PCH 與 USB、SATA 硬盤、SAS 硬盤和網卡等分別通過 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。圖 1：服務器主板總線類型CSDN，PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）是一種高速串行計算機擴展總線標準，最早由 Intel 于 2001 年提出，用于替代舊的 ISA 和 PCI 總線標準，從而滿足更高的帶寬和吞吐量需求。相比于 PCI 總線采

3、用的并行總線結構，PCIe 總線屬于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、固態硬盤、無線網卡、有線網卡、視頻采集卡等。圖 2：PCIe 總線拓撲圖圖 3：PCIe Switch 內部結構圖電子發燒友， 電子發燒友，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，Ro

4、ot 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。表 1：PCIe x1、x4、x8、x16 的主要區別傳輸通道數腳 Pin 總數主接口區Pin

5、數總長度主接口區長度x1361425 mm7.65 mmx4644239 mm21.65 mmx8987656 mm38.65 mmx1616414289 mm71.65 mmCSDN圖 4：PCI-E 插槽的四種形式IBM，PCIe 設計規范包含三層架構，數據報文首先在設備的核心層(Device Core)中產生，然后經過該設備的事務層(Transaction Layer)、數據鏈路層(Data Link Layer) 和物理層(Physical Layer)發送出去。接收端的數據也需要通過物理層、數據鏈路和事務層，并最終到達 Device Core。每一層都分為發送和接受兩個功能塊。事務層

6、接收來自 PCIe 設備核心層的數據，將其封裝為TLP(Transaction Layer Packet)后，發向數據鏈路層，并且事務層還可以從數據鏈路層中接收數據報文，然后轉發至 PCIe設備的核心層。數據鏈路層定義了多種 DLLP(Data Link Layer Packet)，使用 ACK/NAK 協議從而保證來自發送端事務層的報文能夠可靠、完整地發送到接收端的數據鏈路層。物理層是 PCIe 總線的最底層，將 PCIe 設備連接在一起，物理層處理 TLPs、DLLPs、 Ordered-Set 三種類型的包傳輸，并管理鏈路狀態，進行鏈路訓練、鏈路恢復和電源管理。圖 5：PCIe 架構設計

7、電子發燒友，PCIe 脫胎于 PCI 架構，是服務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 主要用于連接顯卡，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、獨立聲卡等，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 標準完全脫胎于 PCI 架構，采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，并且可以在軟件層面與 PCI 兼容。表 2：PCIe 與 PCI 總線技術對比PCI 總線PCIe傳輸

8、方式并行串行工作頻率33-66MHz2.5GHz（PCIe 1.0）支持雙向數據傳輸否是支持數據分通道傳輸否是供電能力25W75W （PCIe 1.0）電子工程世界，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 設備普遍采用 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，并且 PCIe的事務層不支持Cache Cohernecy 事務的處理，導致 P

9、CIe 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。此后相繼推出的 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

10、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，支持各種硬件加速器、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、芯片與芯片間的互聯，最高連接速

11、率升至 25GT/s。CCIX 特別為應對未來數據中心、云計算、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。圖 6：OpenCAPI 系統設計圖 7：CCIX 分層架構OpenCAPI 聯盟， CCIX 聯盟，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

12、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件設計，降低了解決方案的成本和復雜性。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 基于 PCIe 5.0 的物理層，但僅支持 CPU 點對點直連拓撲。CXL 已應用于多個服務器產品，如 Intel 將于 2022 年下半年推出的 Sapphire Rapids 處理器，將支持 PCIe

13、 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 正式合并 Gen-Z ，將把所有 Gen-Z 規范轉移給 CXL 聯盟，雙方聯盟成員共同專注于 CXL 這唯一的互聯標準。圖 8：Gen-Z 架構圖圖 9：CXL 協議架構圖Gen-Z 聯盟， CXL 聯盟，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

14、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。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迭代周期約為三年，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 代的更新迭代。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。PCIe 1.0 在 2003 年由 PCI-SIG 正式推出相關規范，其通道運行頻率為 2.5GHz，相應的數據傳輸速率為 250M

15、B/s；PCIe 2.0 規范發布于 2007 年 1 月，相比 PCIe 1.0，PCIe 2.0 的每通道頻率翻倍達到了5GHz，相應的傳輸能力也翻倍，達到了 500MB/s；2010 年PCIe 3.0 規范發出，但受制于當時的技術條件，第三代 PCIe 的效率提升僅 60%；PCIe 4.0 規范在第三代發布 7 年后正式推出，數據傳輸速率提升到 2GB/s。由于第四代規范延遲發布，為追趕進度，僅兩年后 PCIe 5.0 推出，2022 年 1 月份第六代版本的規范標準也已正式出臺。圖 10：PCIe 技術迭代路線圖PCI-SIG 官網，表 3：PCIe標準升級歷程版本發布時間編碼時鐘

16、頻率GHz帶寬（x1）PCIe 1.020038b/10b2.5250MB/sPCIe 2.020078b/10b5500MB/sPCIe 3.02010128b/130b81GB/sPCIe 4.02017128b/130b162GB/sPCIe 5.02019128b/130b（NRZ）324GB/sPCIe 6.020221b/1b（PAM4）648GB/sPCI-SIG，三星電子，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 S

17、SD 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，并逐步從數據中心等企業級市場下沉到消費級市場。目前消費級硬件市場的主要陣營 Intel 和 AMD 已經全部支持 PCIe 4.0 技術，未來 1-2 年后消費市場將會迎來 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

18、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，將聚焦在企業級服務器市場，滿足高性能設備的高吞吐量要求，尤其是在云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。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 年推出后，PCIe 3.0 在 PC 和服務器上逐漸普及，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

19、上的躍遷，卻并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、后期處理等主要存儲應用的需求。據京東平臺的售價（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 由于工藝成熟、存貨充足，價格僅為 699元左右。得益于 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。圖 11：1TB 的 PCIe 4.0 SSD 產品售價（2022.6.23）圖 12：1TB 的 PCIe 3.0 SSD 產品售價（2022.6.23）資料來源：京東，

20、資料來源：京東，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 終將退出歷史的舞臺。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，更新迭代的表現尤為明顯，部分 PC OEM 一線廠商已經開始陸續停止 PCIe 3.0 平臺的導入。PCIe 4.0 在逐步構建生態，5.0 標準已經推出PCIe 4.0 于 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，P

21、CIe 4.0 推動了大規模多顯卡平臺的落地，也讓單顯卡具備更好的計算能力，提高了超高畫質下的游戲性能；存儲領域，PCIe 4.0 加速了固定硬盤產業的快速迭代，PCIe 4.0發布不到一年的時間，固定硬盤讀取速率從 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，僅兩年后新一代標準出臺，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 處理器平臺和主控芯片，一年后，Intel 出貨支持 PCIe 5.0 的 Agilex FPGA，拉開了 PCIe 5.0 時代的

22、大幕。PCIe 5.0 性能升級，各大廠商快速推進產品布局PCIe 5.0 標準發布于 2019 年 5 月，距上一代 PCIe 4.0 發布僅僅過了 2 年的時間，迭代時間較短。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、

23、SSD 等配件，也適用于平臺總線的使用。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。表 4：各大廠商 PCIe 5.0 產品進展廠商產品型號接口規范產品研發狀態應用市場IntelFPGAAgilexPCIe 5.02021 年 1 月量產數據中心新思科技IPDesignWare IDE 安全模塊PCIe 5.02021 年 2 月 交付N/ACadenceIPCadence PHY VIPPCIe 5.02021

24、年 5 月 交付N/AIntelCPU第 12 代 Alder LakePCIe 5.02021 年 11 月 量產消費類市場AMDCPUZen4 7000 系列PCIe 5.02022 年 5 月量產消費類市場AMD主板AM5 平臺PCIe 5.02022 年二季度量產消費類市場瀾起科技RetimerPCIe 5.0 RetimerPCIe 5.02022 年年底量產N/AMarvell主控芯片Bravera SC5PCIe 5.02021 年 5 月推出云服務與數據中心慧榮科技主控芯片SM2508PCIe 5.02022 下半年量產數據中心和服務器市場群聯主控芯片PS5026-E26PCI

25、e 5.02022 下半年量產服務器與高端消費類市場華存電子主控芯片HC9001PCIe 5.02022 下半年量產數據中心與服務器市場英韌科技主控芯片Tacoma IG5669PCIe 5.02022 年 5 月推出數據中心三星SSDPM1743PCIe 5.02022 年四季度量產企業級和數據中心鎧俠SSDCD7 系列PCIe 5.02021 年年底量產企業級市場威剛SSDNighthaw kPCIe 5.02021 年 12 月推出消費類威剛SSDBlackbirdPCIe 5.02021 年 12 月推出消費類各公司官網，集微網，IT 之家，圖 13：Cadence 的 PCIe PH

26、Y 和控制器解決方案Cadence，PCIe 5.0 將先在服務器市場發揮主導作用。AI 應用生成海量數據，并產生了實時搬遷、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 屬于算力密集型工作，對存儲的快速訪問也會很關鍵。企業應用數據中心轉向云端，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。當前服務器的技術進展要領先于PC 技術的進展，相應地服務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。PCIe

27、 6.0 規范標準已經出臺，商用落地尚處于早期階段PCIe 6.0 的規范標準 V1.0 版本于 2022 年 1 月 15 日正式發布。與以往版本采用 NRZ 調制信號方式不同，第六代標準采用新的 PAM4 調制信號方式，可以攜帶兩倍于 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，并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。但由于 PCIe 5.0 的許多產品也才剛剛面世，產業鏈尚處于起步狀態，下游需求的增長與技術的迭代并不同步，除 IP 和設計公司外，大部分產品公司

28、對于新標準的使用仍持觀望態度。最先推出 PCIe 6.0 產品的是 Rambus，其發布的采用 PCIe 6.0標準的控制器，主要面向數據中心、人工智能、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 早期將主要應用于 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于成熟，成本有所降低，PCIe 6.0 將陸續進入其他應用領域。表 5：各大廠商 PCIe 6.0 產品進展廠商產品接口規范產品研發狀態新思PCIe 6.0 的完整 IP 解決方案PCIe 6.02021 年 3

29、 月推出CadencePCIe PHY 和控制器解決方案PCIe 6.02021 年 11 月上市Rambus控制器PCIe 6.02022 年 3 月量產瑞薩電子計時方案，包括包括 11 款時鐘緩沖器(clock buffer)、 4 款多路復用器(multiplexer)，以及時鐘發生器(clockPCIe 6.02022 年 4 月推出generator)群聯PCIe 6.0 SSDPCIe 6.02025-2026 年推出公司官網，服務器 CPU 更新迭代速度加快，Intel 與 AMD 陸續推出 PCIe5.0 產品Intel 的服務器處理器品牌 Xeon，已相繼推出 Grantle

30、y、Purley、Whitey、Eagle Stream 等平臺，每一個平臺具有多個子代，在制程工藝、內存、PCIe 等方面存在差異。根據 Intel 規劃路線，當下服務器正從 Purley 平臺向 Whitley 平臺過渡，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 平臺將采用 PCIe 5.0 總線標準，產品最早將于 2022 年下半年批量出貨。近年來 AMD 在服務器端市占份額不斷增長，根據 Mercury Research 的數據，2021 年第四季度 AMD 在服務器處理器的市場份額已經占到 10.7%，同比增加 3.

31、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 個云計算案例部署 AMD EPYC 服務器處理器，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 臺采用 AMD 芯片。表 6：CPU 市場份額統計X86CPU 總份額2021Q42021Q32020Q42019Q42018Q4份額變化（%）季度年Intel74.4%75.4%78.3%84.4%87.6%-1.0%-3.9%AMD25.6%24.6%2

32、1.7%15.5%12.3%+1.0%+3.9%服務器 CPU 份額2021Q42021Q32020Q42019Q42018Q4份額變化（%）季度年Intel89.3%89.8%92.9%81.7%84.0%-0.6%-3.6%AMD10.7%10.2%7.1%18.3%15.8%+0.6%+3.6%Mercury Research據 AMD 公布最新的服務器處理器路線圖，公司將在 2024 年前推出代號為 Turin 的 Zen5 架構處理器，新架構將采取 4nm 和 3nm 的工藝。此前，AMD 分別于 2019 年 8 月推出第 2 代EPYC 處理器，2020 年推出代號為Milan

33、的EPYC 7003 處理器，最新一代EPYC 7004 Genoa處理器首次采用 PCIe 5.0 總線標準，將在 2022 年的第四季度推出。Intel 的 Eagle Stream平臺與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，將于 2022 年下半年推出，但相比之下 AMD 的制程更加先進，最新推出的 Milian-X 處理器制程工藝已率先達到 7nm，并向更高端的 5nm 制程進軍。表 7：Intel 服務器 CPU 平臺及產品升級規劃服務器平臺型號PurleyWhitleyEagle Stream處理器推出時間SkyLake

34、-SP2017 年 7 月CascadeLake-SP/AP 2019 年 4 月CooperLake-P/SP 2020 年 6 月Ice Lake-SP2021 年 3 月SapphireRapids 2022 年下半年Emerald Rapids2023 年推出Granite Rapids2024 年推出制程工藝14nm14nm14nm10nm10nm10nmIntel3（7nm+）內存6 通道DDR46 通道 DDR4/12 通道 DDR46 通道 DDR4/8 通道 DDR48 通道 DDR48 通道 DDR5DDR5未公布總線標準PCIe 3.0PCIe 3.0PCIe 3.0PC

35、Ie 4.0PCIe 5.0PCIe 5.0PCIe 5.0Intel 官網，表 8：AMD EPYC 霄龍架構升級路線圖服務器平臺型號Zen/Zen +Zen2Zen3Zen4Zen5代號NaplesRomeMilan / Milan-XGenoaBergamoGenoa-XSienaTurin2022Q1推出時間2017Q22019Q32020Q3 /2022Q42023 上半年2023 年2023 年2024 年內存總線標準DDR4PCIe 3.08 通道 DDR48 通道 DDR412 通道 DDR5PCIe 4.0PCIe 4.0PCIe 5.0未公布PCIe 5.0未公布未公布未公

36、布未公布未公布未公布制程工藝14nm/12nm7nm7nm5nm5nm未公布未公布4nm 8 通道AMD 官網，新技術需求帶動行業發展，服務器行業景氣度向上云計算/AI/邊緣計算等新技術不斷演進，對算力要求不斷提高5G、AI、云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%。圖 14：2016-2021 年全球數據中心流量規模（ZB）每年ZB數2520151050201620172018201920202021Cisco Global Index，服務器行業主流

37、設備是 Intel x86 服務器，中國 x86 服務器市場一直保持穩健增長，IDC 數據顯示，2021 年中國 x86 服務器出貨量為 391.1 萬臺，同比增長 8.9%，同時 IDC 預測，未來五年 x86 服務器市場將達到 13.0%的復合增長率。圖 15：中國 x86 服務器出貨量（萬臺）4504003503002502001501005002016年中國x86服務器出貨量（萬臺）同比增長率2017年2018年2019年2020年2021年30.0%25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%0.0%-5.0%-10.0%IDC，IDC 數據顯示，從服務器市場份額來看，浪潮在國內

38、服務器行業中占比高達 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%，由于供應鏈方面的因素，華為 2021年出貨量較往年同期縮減，并在 2021Q4 退出了 x86 服務器市場，戴爾和聯想所占服務器市場份額合計達到 16%左右。圖 16：2021 年服務器行業市場份額24.70%8.00%8.40%11.20%17.10% 30.50%浪潮 新華三華為 戴爾 聯想 其他IDC，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；在能源與制造行業中，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

39、護等工業數據智能應用處于發展期。圖 17：2021 年金融業應用 Al 需求圖 18：2021 年能源與制造行業中服務器需求26%18%24%13%18%營銷風控56%10運營35%工業質檢/巡檢流程運營自動化預測性維護供應鏈管理其他 IDC ， IDC，云計算崛起，拉動服務器需求增長。數據中心是云計算的基礎設施，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。圖 19：2019-2022 年中國 IDC 市場規模及預測（億元）圖 20：2019-2022 年全球 IDC 市場規模及

40、預測（億美元35003000250020001500100050002019市場規模增速20202021202231.00%30.00%29.00%28.00%27.00%26.00%25.00%24.00%23.00%80070060050040030020010002019市場規模增速20202021202210.60%10.40%10.20%10.00%9.80%9.60%9.40%9.20%9.00%8.80%8.60%信通院， 信通院，邊緣計算發展勢頭正盛，打開市場新增長點。邊緣計算是云計算的延申和補充，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

41、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%。邊緣計算對服務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服務器進行統一運維管理接口，并要求實現自動化部署；同時，邊緣服務器部署環境更加復雜，空間、溫度、承載、電源系統等要求更高。圖 21：中國邊緣計算服務器市場規模及預測IDC，信創政策推動服務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范者，金融行業通過

42、將信創與自身 IT 架構分布式轉型結合，在信創推進中僅次于黨政；能源、交通、航空航天、醫療也在逐步推進與試點。表 9：信創相關國家政策時間政策文件/會議政策內容年月政府工作報告20223推進科技創新，促進產業優化升級，突破供給約束堵點，依靠創新提高發展質量，培育壯大集成電路、人工智能等數字產業，提升關鍵軟硬件技術創新和供給能力年月202112“十四五”國家信息化規劃強化市場化和產業化引導，推動計算芯片、存儲芯片等創新，面向關鍵基礎軟件、高端工業軟件、云計算、大數據、信息安全、人工智能等重點領域和重大需求，加強重點軟件的開發。2021 年 12 月“十四五”智能制造發展規劃到 2025 年的具體

43、目標為：一是轉型升級成效顯著，70%的規模以上制造業企業基本實現數字化網絡化，建成 500 個以上引領行業發展的智能制造示范工廠。二是供給能力明顯增強，智能制造裝備和工業軟件市場滿足率分別超過 70%和 50%，培育 150 家以上專業水平高、服務能力強的系統解決方案供應商。三是基礎支撐更加堅實，完成 200 項以上國家、行業標準的制修訂，建成 120 個以上具有行業和區域影響力的工業互聯網平臺。資料來源：政府網站，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（

44、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，規范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，有助于提升國內整體算力資源水平。圖 22：中國數據經濟增速高于 GDP 增速GDP增速數字經濟增速2520151050201820192020中國信通院，前瞻指標出現拐點，服務器行業有望迎來向上周期信驊科技作為服務器 BMC 芯片龍頭企業，據信驊 2021 財報，公司在 BMC 芯片領域市場占有率超過七成，因此月度營收能夠作為服務器及云計算景氣度的先驗指

45、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，預計服務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。圖 23：信驊科技月度營收與成長率120001000080006000400020000單月營收（萬）單月營收成長率（%）100.0080.0060.0040.0020.000.00-20.00-40.002019-04-30 2019-09-30 2020-02-29 2020-07-31 2020-12-31 2021-05-31 2021-10-31 2022-03-31Wind，從 CPU 廠

46、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 平臺，有望加快服務器升級節奏。圖 24：Intel 數據中心業務季度收入及增速圖 25：AMD 季度收入及增速6005004003002001000營業收入（億元）增速50.0040.0030.0020.0010.000.00-10.00-20.00-30.00400350300250200150100500營業總收入（億元）同比環比120.00100

47、.0080.0060.0040.0020.000.00-20.00-40.00201 7.0 7 201 8.0 3 201 8.1 2 201 9.0 9 202 0.0 6 202 1.0 3 202 1.1 2201 7.0 7 201 8.0 3 2018.12 201 9.0 9 202 0.0 6 202 1.0 3 202 1.1 2Wind， Wind，從資本開支來看，2022 年國外各大云廠商資本支出維持高位。圖 26：微軟資本支出圖 27：微軟收入與增速14000000120000001000000080000006000000400000020000000微軟資本支出（萬

48、元）35000000300000002500000020000000150000001000000050000000微軟收入（萬元）同比增長25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%0.0%2019-03-312020-03-312021-03-312022-03-312019-03-312020-03-312021-03-312022-03-31 WindWind，圖 28：谷歌資本支出圖 29：谷歌收入與增速20000000150000001000000050000000谷歌資本支出（萬元）60000000500000004000000030000000200000001000000

49、00谷歌收入（萬元）YoY70.0%60.0%50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%-10.0%2019-03-312020-03-312021-03-312022-03-312019-03-312020-03-312021-03-312022-03-31wind， ，圖 30：亞馬遜資本支出圖 31：亞馬遜收入與增速600000050000004000000300000020000001000000050000000400000003000000020000000100000000亞馬遜資本支出（萬元）亞馬遜收入（萬元）YoY50.0%40.0%30.0%20.0%10.

50、0%0.0%亞馬遜資本支出（萬元）2019-03-312020-03-312021-03-312022-03-31， ，2019-03-312020-03-312021-03-312022-03-31IDC 數據，全球服務器出貨金額 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。圖 32：全球服務器出貨額和增速預測（億美元）140012005.20%961.611012全球服務器出貨額和增速預測（億美元）YoY10621113.51163.61 1214.69 1265.225.00%4.80%4

51、.50%6.00%5.00%100080060040020004.40%4.20%4.00%3.00%2.00%1.00%0.00%2021202220232024202520262027IDC，PCIe 標準升級增加PCB 的工藝難度，帶來價值量提升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，并產生更高頻率的信號。根據 PCIe 5.0 標準規范，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，并

52、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。表 10：PCIe4.0 與 PCIe5.0 的傳輸損耗要求傳輸速率頻率范圍損耗要求4 GHz-12 dBPCIe4.016.0GT/s4 GHz12 GHz-8dB12 GHz16 GHz-6dBPCIe5.032.0GT/s4 GHz4 GHz16GHz-12 dB-8dB16 GHz32 GHz-6dBPCI- SIG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

53、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（小于 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。表 11：PCIe 阻抗控制版本單線差分公差控制PCIe1.0、PCIe2.0、PCIe3.05010010%PCIe4.0、PCIe5.042.5855%PCI-SIG要求 PCB 板層數增加，CCL 材質損耗降低。PCB 主

54、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 平臺則在 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 升級后服務器對 CCL 的材料要求將達到高頻/超低損耗/極低損耗級別。圖 33：覆銅

55、板按材質分類圖 34：覆銅板不同材料性能等級資料來源：南亞新材招股書， 資料來源：南亞新材招股書，未來 5 年有望實現百億市場增量假設 1：根據 IDC 發布 2021 年全球服務器市場追蹤報告，2021 年用戶對數據中心基礎設施的投資持續上漲，全球服務器市場出貨量為 1,353.9 萬臺，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 平臺 PCB 價值量在 2200-2400 左右，Whitley 平臺 PCB價值量比 Purley 平臺高 30%-40%，Eagle 平臺 PCB 價值量比 Purley 高

56、一倍。假設 3：根據產業調研，22 年 CPU 平臺仍以 Purley 為主，但隨著 PCIe 標準升級和對應 CPU平臺的成本下降，Whitley 平臺會快速滲透，Purley 平臺會逐步退出，Eagle 平臺有望在 2023年開始滲透，最終形成低端/中端/高端并存的情況。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：服務器出貨量*PCIE 4.0 滲透率*PCIe 4.0 PCB 價值增量 + 服務器出貨量*PCIE 5.0 滲透率*PCIe 5.0 PCB 價值增量表 12：增量價值計算202

57、1A2022E2023E2024E2025E服務器出貨量（萬臺） 1353.901435.131521.241612.521709.27yoy6%6%6%6%PCIe 4.0 滲透率（ Whitley）010%20%35%50%PCIe 4.0 服務器 PCB 價值量增量750.00750.00712.50676.88643.03PCIe 5.0 滲透率（ Eagle）005%10%20%PCIe 5.0 服務器 PCB 價值量增量2200.002200.002090.001985.501886.23市場增量（億元） 0.0010.7637.5770.22119.44IDC，相關企業滬電股份公

58、司主導產品為 14-38 層企業通訊市場板、中高階汽車板，并以工業設備板等為有力補充，可廣泛應用于通訊設備、汽車、工業設備、微波射頻等多個領域。受外部環境沖擊影響，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、高速運算服務器、人工智能等市場領域。高階數據中心交換機 PCB 中用于 400G 交換機的產品已批量生產，用于 Pre800

59、G 交換機的產品已完成技術測試和小批量生產，基于 112G 交換芯片的 800G 交換機產品正在開發測試；高速 Interposer PCB 中對于使用 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；對外公司于 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

60、多資源用于汽車高階 HDI 及 Anylayer 技術的可靠性評估和研發。在具體產品方面，應用于 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，應對復雜的外部政經環境。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 平方米應用于下一代高頻高速通訊領域的高層高密度互連積層板。圖 35：滬電股份營業收入情況圖 36：滬電股份歸母凈利潤情況8070605040302010