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文檔簡介
電子樹脂行業(yè)市場分析
一、電子樹脂是生產(chǎn)覆銅板重要的原料,配方體系不斷發(fā)展
電子樹脂主要用于生產(chǎn)PCB原料覆銅板。應(yīng)用于覆銅板生產(chǎn)的電子
樹脂一般是指通過選擇特定骨架結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物(如四澳雙酚A)
和有反應(yīng)活性官能團(tuán)的單體(如環(huán)氧氯丙烷),經(jīng)化學(xué)反應(yīng)得到特定
分子量范圍的熱固性樹脂,是能夠滿足不同覆銅板所需要的物理化學(xué)
特性需求的一類有機(jī)樹脂材料。
由于終端應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,加之覆銅板性能主要通過電子樹脂的特性予
以實(shí)現(xiàn),覆銅板生產(chǎn)廠商需要根據(jù)具體應(yīng)用場景和下游客戶的要求,
選擇相應(yīng)功能的電子樹脂、調(diào)整其用量和比例,形成適配的膠液配方。
對于應(yīng)用于覆銅板生產(chǎn)的電子樹脂,從基團(tuán)類型和化學(xué)結(jié)構(gòu)來說,主
要包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和苯并嗯嗪樹脂等;從膠液配方組成來說,
可以分為樹脂和固化劑,二者交聯(lián)形成的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出耐熱、
耐濕等性能。特種電子樹脂指的是基于差異化性能需求專門設(shè)計(jì)的具
有特殊的骨架結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的一系列新型熱固性樹脂,包括特種骨架
結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂、含阻燃特性的酚醛樹脂、苯并嗯嗪樹脂、馬來酰亞
胺類樹脂、聚苯酸樹脂等。
(1)早期普通FR-4覆銅板使用的主要是低溟環(huán)氧樹脂和傳統(tǒng)固化
劑雙氧胺的搭配,滿足基材絕緣、阻燃、支撐的基礎(chǔ)功能,具有配方
簡單、成本低廉的優(yōu)勢。
(2)隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),PCB行'業(yè)的“無鉛制程”要求覆銅板基材
實(shí)現(xiàn)較高的耐熱性,.業(yè)內(nèi)普遍以線性酚醛樹脂替換雙鼠胺作為固化劑,
但該體系存在脆性較差、銅箔粘結(jié)力不足等問題,所以業(yè)內(nèi)開始使用
具有各項(xiàng)特性的多種電子樹脂配合的體系解決方案,由于在提升某一
性能同時(shí)可能抑制其他性能(如過高的阻燃性將降低耐熱性),覆銅
板企業(yè)需要在各項(xiàng)性能和成本之間實(shí)現(xiàn)有效平衡。
(3)PCB行業(yè)使用尢鹵素環(huán)保材料提出了硬性要求,意味著電子樹
脂配方需啟用新的阻燃劑以替代含鹵阻燃劑,以DOPO這類含磷單
體改性而成的環(huán)氧樹脂或固化劑,搭配其他電子樹脂作為無鹵覆銅板
的解決方案,同時(shí)亦能滿足PCB無鉛制程的要求。
(4)隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展,PCB行業(yè)對覆銅板的介電性能有著
持續(xù)提升的要求,經(jīng)特殊設(shè)計(jì),具有規(guī)整分子構(gòu)型和固化后較少極性
基團(tuán)產(chǎn)生的苯并嗯嗪樹脂、馬來酰亞胺樹脂、官能化聚苯酸樹脂等新
型電子樹脂應(yīng)運(yùn)而生,形成具備優(yōu)異介電性能和PCB加工可靠性的
材料體系。
燈裝4:電子樹脂配方體系不研發(fā)展
特種樹麻?馬來酰業(yè)族樹涵
得或電腦本,微波.t
z\含硝冷斑樹脂固化-碳復(fù)柳福
達(dá).移動(dòng)設(shè)備,通信表
高發(fā)高漁度銅板荊?液晶高分子飛
站.朦務(wù)笈.文陵機(jī)、
器井喝噴樹脂?RM酩樹境
路由3、光模塊等
t某M鈍胭?
DOPO衣性環(huán)豆樹腐
MDI改住環(huán)豆樹18手機(jī).名記本電怯、臺(tái)
無鹵FR-4加料板雙的A型環(huán)久樹膻代機(jī),平板電腦,可穿
坎城6好樹陽然使捐沒備.凡率
含硝黔酷樹總固化劑
低洪環(huán)氧樹施
MDI改性壞就樹冊
無格制粗臭FR-4
以階型環(huán)就樹脂東電.工業(yè)控制.汽車
展銅板A
高淡麻魚樹脂
我性險(xiǎn)融樹相
普通FRTR4H板?低演壞久樹脂與雙泉胺固化劑家電.工業(yè)枝*L汽車
覆蝸板應(yīng)用分級電子樹脂配方體系終選應(yīng)用領(lǐng)域
覆銅板是將玻璃纖維布或其它增強(qiáng)材料浸以樹脂,一面或雙面覆以銅
箔并經(jīng)熱壓制成的板狀材料。以玻璃纖維布基覆銅板為例,其主要原
料為銅箔、纖維布、樹脂,分別占成本的42%、26%和19%。5G通
訊、新能源等領(lǐng)域推動(dòng)PCB快速發(fā)展,帶動(dòng)電子電器用環(huán)氧樹脂需
求水漲船高。從成本占比來說,電子樹脂占覆銅板生產(chǎn)成本的比重約
為25?30%,在當(dāng)前迅速發(fā)展的高速高頻覆銅板中,電子樹脂所占的
成本比重將進(jìn)一步提高。
二、新興領(lǐng)域帶動(dòng)高頻高速樹脂需求
2.1覆銅板格局相對穩(wěn)定
根據(jù)機(jī)械剛性,覆銅板可以分為剛性覆銅板和撓性覆銅板兩大類,在
剛性覆銅板中,以玻纖布和電子樹脂制成的玻纖布基板(FR-4)是
目前PCB制造中用量最大、應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。全球剛性覆銅板產(chǎn)值
從2014年的99億美元提升至2021年的188億美元,中國大陸剛
性覆銅板產(chǎn)值從2014年的61億美元增長至2021年的139億美元,
中國大陸占全球比例進(jìn)一步提升至73.9%。根據(jù)Prismark的統(tǒng)計(jì),
全球PCB行業(yè)產(chǎn)值從2014年的574億美元,提升至2021年的809
億美元;2021年,我國PCB產(chǎn)值規(guī)模已達(dá)到全球規(guī)模50%以上。
全球覆銅板行業(yè)已經(jīng)形成相對集中穩(wěn)定的珞局。以代表性的剛性覆銅
板為例,根據(jù)Prismark統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2021年前十大覆銅板廠商占
據(jù)市場74%的份額,產(chǎn)值最大的前三家廠商建滔化工、生益科技和
南亞塑膠份額分別為13%、12%和11%,上述三家公司的合計(jì)覆銅
板產(chǎn)值占全球份額合計(jì)超過36%。
根據(jù)CPCA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2021年我國前十大覆銅板廠商合計(jì)產(chǎn)
值共446.76億元,占全國覆銅板總產(chǎn)值的70.29%,我國覆銅板行
業(yè)與全球行業(yè)競爭格局類似,市場集中度較高,此外行業(yè)內(nèi)企業(yè)規(guī)模
化、集約化程度存在持續(xù)提高的趨勢。
2.25G基站和智能汽車需求增加
隨著5G通信技術(shù)、汽車智能化的迅速發(fā)展以及數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算的
需求快速增長,數(shù)據(jù)傳輸帶寬及容量呈幾何級數(shù)增加,其對各類電子
產(chǎn)品的信號傳輸速率和傳輸損耗的要求都顯著提高。其中,信號傳輸
損耗主要包括導(dǎo)體損耗與介質(zhì)損耗,其中介質(zhì)損耗與介質(zhì)材料的介電
常數(shù)(Dk)、介電損耗(Df)呈正比,信號傳輸延遲與介質(zhì)材料的
介電常數(shù)(Dk)呈正比,為了降低信號傳輸損耗和延遲,高頻高速
覆銅板對其基材提出了降低介質(zhì)材料的Dk與Df值的要求。一般而
言,降低覆銅板介質(zhì)材料的Dk和Df主要通過樹脂種類選擇、玻璃
纖維布種類選擇及基板樹脂含量調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。覆銅板行業(yè)內(nèi)主要根據(jù)
Df將覆銅板分為四個(gè)等級,傳輸速率越高對應(yīng)需要的Df值越低。以
5G通信為例,其理論傳輸速度10-56Gbps,對應(yīng)覆銅板的介質(zhì)損耗
性能至少需達(dá)到低損耗等級,基于環(huán)氧樹脂的覆銅板材料逐漸難以滿
足高頻高速應(yīng)用需求,具有規(guī)整分子構(gòu)型和固化后較少極性基團(tuán)產(chǎn)生
的苯并嗯嗪樹脂、馬來酰亞胺樹脂、官能化聚苯酸樹脂等新型電子樹
脂的設(shè)計(jì)與開發(fā)成為最新技術(shù)趨勢。
高頻覆銅板是指將增強(qiáng)材料(玻璃纖維布、紙基等)浸泡樹脂加工,
在一面或兩面覆以銅箔,經(jīng)加熱后壓合而成的一種板狀材料,專門用
于高頻PCB的制造。高頻覆銅板是目前移動(dòng)通信領(lǐng)域5G、4G基站
建設(shè)的核心原材料之一,是無人駕駛毫米波雷達(dá)、高精度衛(wèi)星導(dǎo)航等
技術(shù)升級所需的重要新興材料,是通信裝備、航天軍工等產(chǎn)業(yè)急需的
關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。新能源汽車成為汽車電子主戰(zhàn)場。新能源汽車與傳統(tǒng)
汽車相比,包含整車控制器、電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng),這三大特
有電子元件,是新能源汽車電子化程度更高的原因所在。因此,新能
源汽車市場的逐步擴(kuò)大與電子滲透率的逐步提升,將直接影響汽車電
子的需求量。據(jù)中汽協(xié)預(yù)測,2025年新能源汽車銷量將達(dá)到700萬
輛,保有量達(dá)到3,224萬輛。汽車PCB將隨著新能源汽車的市場規(guī)
模的增長迎來放量。在汽車電子領(lǐng)域,隨著汽車的智能化升級,車用
PCB也向集成化更高和面積更小的HDI過渡,同時(shí)強(qiáng)化對安全性能
的考量,也就對PCB基材提出更高的要求,而高頻覆銅板憑借耐熱
性、低損耗等特性,成為汽車電子的新需求。智能化趨勢下高性能汽
車電子需求爆發(fā),以及自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟落地,這些應(yīng)用場景都將帶
來高頻覆銅板市場的快速增長。
在5G基站設(shè)備中,高頻通信材料是基站天線功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材
料。相比于4G基站,5G基站架構(gòu)發(fā)生了比較大變化:4G基站架構(gòu)
主要包括無源天線、遠(yuǎn)端射頻單元(RRU)和基帶處理單元(BBU);
在5G時(shí)代,無源天線、RRU以及部分物理層將演進(jìn)為有源天線單
元(AAU),而BBU則會(huì)拆分為分布單元(DU)和集中單元(CU)。
5G通信使用的PCB基板材料滿足高頻高速、一體化、小型化、輕量
化、和高可靠性的要求。特別是樹脂材料要求低介電常數(shù)(Dk)、
低介質(zhì)損耗(Df)、低熱膨脹系數(shù)(CTE)和高導(dǎo)熱系數(shù)。目前,以
聚四氟乙烯(PTFE)熱塑性材料和碳?xì)錁渲?PCH)類熱固性材料
為代表的硬質(zhì)覆銅板,憑借低介電性能占據(jù)了5G高頻/高速PCB基
板的絕大部分市場。
圖表13:4G&5G基站架構(gòu)
同等信號覆蓋區(qū)域所需5G宏基站數(shù)量遠(yuǎn)多于4G宏基站數(shù)量。據(jù)國
家工信部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2023年6月,我國累計(jì)建成并開通5G基
站297.3萬個(gè),占移動(dòng)基站總數(shù)的26%。5G波長為毫米級,波長極
短,頻率極高,造成繞射和穿墻能力差,在傳播介質(zhì)中的衰減情況嚴(yán)
重,相比于4G基站,5G宏基站覆蓋區(qū)域較小。未來在熱點(diǎn)區(qū)域、
人口密集區(qū)域進(jìn)一步鋪設(shè)小基站,有望帶動(dòng)高頻覆銅板市場需求持續(xù)
增長。
2.3服務(wù)器迭代升級
高速數(shù)據(jù)傳輸對覆銅板材料的電性能提出了新的要求。覆銅板材料本
身在電場作用下存在一定的能量耗散,會(huì)造成信息傳輸過程中的信號
損失,不利于信息的高速傳輸。其中,最為關(guān)心的是電性能中的Dk
與Df(介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子),尤其Df指標(biāo)。
松下電工Megtron系列為高速覆銅板領(lǐng)域分級標(biāo)桿,歷年發(fā)布的不
同等級高速覆銅板依次為Megtron2、Megtron4、Megtron6、Megtron8
等(簡稱為M2、M4、M6、M8)。覆銅板業(yè)內(nèi)其他廠商會(huì)發(fā)布基本
技術(shù)等級處于同一水平的對標(biāo)產(chǎn)品,逐漸形成了覆銅板
M2-M4-M6-M8的演化路徑。
普通服務(wù)器迭代升級使總線標(biāo)準(zhǔn)從PCIe4.0升級至PCIe5.0,進(jìn)而提
高服務(wù)器高多層PCB需求,高速覆銅板市場有望進(jìn)一步增長。
PCI-Express(peripheralcomponentinterconnectexpress)是一種高
速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)。PCIe5.0有望升級為服務(wù)器PCB市場
的主流,PCIe接口通常用于將高性能外圍設(shè)備連接到您的計(jì)算機(jī),
最常見的例子是GPU顯卡,因?yàn)楝F(xiàn)代游戲、科學(xué)、工程和機(jī)器學(xué)習(xí)
應(yīng)用程序涉及處理大量數(shù)據(jù)。PCIe5.0最重要的一個(gè)特性是速度,
PCIe5.0的速度是PCIe4.0的兩倍。
高效傳輸要求更多層高速覆銅板。提高傳輸效率需要高效的走線布局
和更多層的高速覆銅板,進(jìn)而降低信號間的干擾程度,普通服務(wù)器迭
代后高速覆銅板的層數(shù)將得到較大幅度的逢高。根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù),
PCIe4.0服務(wù)如IntelWhitley和AMDZen3的覆銅板在12?16層,而
PCIe5.0服務(wù)器如IntelEagleStream和AMDZen4的覆銅板用料在
16-20層,預(yù)期未來普通服務(wù)器將大量采用PCIe5.0總線配置,通信
行業(yè)對更多層覆銅板需求進(jìn)一步提升。
PCIe5.0單通道需要的速率為4Gb/s,對應(yīng)8通道需要的傳輸速率為
32Gb/So在這樣的傳輸性能要求上,需要更高等級的覆銅板進(jìn)行支
持,M6+以上高速覆銅板將成為標(biāo)配。
2.4AI服務(wù)器高速增長拉動(dòng)高速樹脂需求增長
隨著AI在各行各業(yè)得到廣泛使用,算力需求將會(huì)呈指數(shù)級增長,AI
服務(wù)器的需求將會(huì)高速增長。英偉達(dá)作為AI服務(wù)器GPU的主要方案
設(shè)計(jì)者,23年及以后我們按照8卡為1臺(tái)訓(xùn)練服務(wù)器、4卡為一臺(tái)
推理服務(wù)器進(jìn)行測算。據(jù)IDC數(shù)據(jù),2021年數(shù)據(jù)中心用于推理的服
務(wù)器的市場份額達(dá)到57.6%,預(yù)計(jì)到2026年,用于推理的工作負(fù)載
將達(dá)到62.2%o根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研,23/24年AI訓(xùn)練卡出貨量在150
萬和300萬張左右,根據(jù)IDC預(yù)測的推理/訓(xùn)練占比可測算推理卡出
貨量??傮w而言,對應(yīng)23-25年AI服務(wù)器出貨量為46萬臺(tái)、95萬
臺(tái)、164萬臺(tái),其中AI訓(xùn)練服務(wù)器出貨量為19萬臺(tái)、38萬臺(tái)、63
萬臺(tái),AI推理服務(wù)器出貨量為28萬臺(tái)、58萬臺(tái)、101萬臺(tái)。
LowLoss(低損耗)等級以上(基材Dfw0.008)的高頻高速電路用
覆銅板,所用的主流樹脂組成工藝路線有兩條:一條是PTFE為代表
的熱塑性樹脂體系構(gòu)成的工藝路線;另一條是以碳?xì)錁渲蛘吒男跃?/p>
芾醴樹脂為代表的熱固性樹脂體系構(gòu)成的工藝路線。在熱固性樹脂休
系構(gòu)成的第二條工藝路線中,目前是以“PPO為主體+交聯(lián)劑[交聯(lián)劑
可為雙馬酰亞胺樹脂、三烯內(nèi)基三異氟酸脂(TAIC)、碳?xì)錁渲取刚?/p>
為主流路線。同時(shí),高頻高速覆銅板用樹脂組成設(shè)計(jì)技術(shù)近幾年還不
斷推進(jìn),更發(fā)展成多樣化。出現(xiàn)了以改性馬來酰亞胺(雙、多官能團(tuán)
型)為主樹脂的工藝路線;以特種環(huán)氧樹脂(雙環(huán)戊二烯型、聯(lián)苯醛
型等)+苯并嗯嗪樹脂的工藝路線等構(gòu)成的極低損耗(VeryLowLoss)
等級,以及在極低損耗等級以下的高頻高速電路用基材的覆銅板品種。
基于此,我們對全球服務(wù)器變化所帶來的的市場空間進(jìn)行假設(shè)測算:
1)AI服務(wù)器數(shù)量。根據(jù)前述內(nèi)容,我們假設(shè)2023-2025年AI服務(wù)器
臺(tái)數(shù)為46萬臺(tái)、95萬臺(tái)、164萬臺(tái),其中AI訓(xùn)練服務(wù)器出貨量為
19萬臺(tái)、38萬臺(tái)、63萬臺(tái),AI推理服務(wù)器出貨量為28萬臺(tái)、58
萬臺(tái)、101萬臺(tái)。2)AI服務(wù)器PPO消耗量。單臺(tái)服務(wù)器PPO消化
量等于單平方米PP片PPO重量乘上單臺(tái)設(shè)備PP片層數(shù)乘上單片
PP片面積,根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研情況,我們了解至UVeryLowLoss及以上
等級CCL每平方米PP片PPO重量約為80g,再根據(jù)我們前期報(bào)告
《AI服務(wù)器中到底需要多少PCB》中測算的以DGXH100為代表的
AI服務(wù)器PCB拆解數(shù)據(jù)來看:
GPU板組,單臺(tái)AI訓(xùn)練服務(wù)器GPU板組中26層UBB會(huì)用25層
PP片、每一層PP片的面積約為0.3平方米,18層OAM需要17層
PP片、8張OAM面積為0.24平方米,由此我們可以得出單臺(tái)AI
訓(xùn)練服務(wù)器GPU板組PPO消耗量為0.926kg(80g/平米*25層*0.3
平米/層+80g/平米*17層*0.24平米/層=0.93kg)。
CPU母板組中CPU主板也會(huì)升級至PCIE5.0、采用VeryLowLoss
等級以上的材料,根據(jù)前期報(bào)告CPU母板需要15層PP片、面積為
0.3平方米,按照單平方米80g可計(jì)算得到AI服務(wù)器CPU主板所需
PPO量為15層*0.3平米/層*80g=0.36kg。合計(jì)AI訓(xùn)練服務(wù)器單臺(tái)
PPO需要量為1.28kg,考慮到樹脂環(huán)節(jié)到覆銅板環(huán)節(jié)損耗率約8%
以及覆銅板環(huán)節(jié)到到PCB環(huán)節(jié)損耗率約10?18%,AI訓(xùn)練服務(wù)器單
臺(tái)PPO消耗量為1.59kg。考慮到推理服務(wù)器的加速卡數(shù)量相對訓(xùn)練
服務(wù)器大約少50%,我們推估AI推理服務(wù)器單臺(tái)PPO消耗量為訓(xùn)
練服務(wù)器的一半,即為0.80kg。
3)根據(jù)IDC數(shù)據(jù),2023-2025年全球服務(wù)器出貨量為1493萬臺(tái)、1626
萬臺(tái)和1763萬臺(tái),扣除前述預(yù)測的AI服務(wù)器出貨量,則普通服務(wù)
器出貨量在2023-2025年將達(dá)到1447萬臺(tái)、1531萬臺(tái)和1599萬
臺(tái)。
4)普通服務(wù)器升級的PPO消耗量。普通服務(wù)器中用到PPO的PCB
板主要為CPU主板,根據(jù)前期報(bào)告普通服務(wù)器CPU主板層數(shù)約為
16層、對應(yīng)15層PP片,面積約為0.2平方米,按照單平方米PP
片80g計(jì)算,則單臺(tái)普通服務(wù)器PPO需求量為0.24kg,考慮到樹脂
環(huán)節(jié)到覆銅板環(huán)節(jié)損耗率約8%以及覆銅板環(huán)節(jié)到到PCB環(huán)節(jié)損耗
率約10-18%,單臺(tái)普通服務(wù)器PPO需求量為0.36kgo
5)假設(shè)PCIE5.0在2023-2025年的滲透率分別達(dá)到20%、40%、60%,
通過測算,我們預(yù)計(jì)23-25年AI服務(wù)器和普通服務(wù)器升級合計(jì)帶來
PPO增量為1546噸、3232噸和5207噸。
2.5AI驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)迭代,高速率交換機(jī)/光模塊需求增長
流量傳輸模型改變下葉脊式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)興起,光模塊與交換機(jī)需求進(jìn)一
步增長。隨著IT架構(gòu)進(jìn)入云計(jì)算時(shí)代,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)向云數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型,
傳統(tǒng)三層式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在云數(shù)據(jù)中心的效率較低,流量處理需要經(jīng)過多
層交換機(jī),時(shí)延較長且不可預(yù)測,無法滿足大數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的需求C三
層式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于南北向流量傳輸模型設(shè)計(jì),由核心層、匯聚層以及
接入層構(gòu)成,主要滿足外部對數(shù)據(jù)中心的訪問。隨著東西向流量增加,
三層式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)服務(wù)器之間通信無法平行進(jìn)行,數(shù)據(jù)在接入層和,二聚
層之間頻繁交換,造成上層核心交換機(jī)和匯聚交換機(jī)架構(gòu)的巨大負(fù)載。
葉脊式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化,擴(kuò)大接入層和匯聚層,網(wǎng)絡(luò)效率提高,
特別是高性能計(jì)算集群或高頻流量通信設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。但隨著葉脊
式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)普及發(fā)展,單機(jī)柜配備的光模塊數(shù)量顯著增加,傳統(tǒng)三層
式架構(gòu)光模塊相對機(jī)柜的倍數(shù)為8.8,葉脊式架構(gòu)光模塊相對機(jī)柜的
倍數(shù)達(dá)46倍。
圖表23:光模塊相對機(jī)柜用量倍數(shù)
英偉達(dá)AI數(shù)據(jù)中心采用與葉脊式相近的胖樹(fat-tree)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),
增加高速率交換機(jī)和光模塊需求。傳統(tǒng)的樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?,帶寬是?/p>
層收斂的,樹根處的網(wǎng)絡(luò)帶寬要遠(yuǎn)小于各個(gè)葉子處所有帶寬的總和。
Fat-Tree是無帶寬收斂的,其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)上行帶寬和下行帶寬相等,
并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要提供對接入帶寬的線速轉(zhuǎn)發(fā)的能力。Fat-Tree網(wǎng)絡(luò)
中交換機(jī)與服務(wù)器的比值較大,同時(shí)也增加了對光模塊的需求。
參考127個(gè)節(jié)點(diǎn)DGXSuperPOD的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),每個(gè)服務(wù)器網(wǎng)
絡(luò)端口與葉交換機(jī)相連,再與上層脊交換機(jī)相連。對于127個(gè)節(jié)點(diǎn)
的集群計(jì)算,共需要32個(gè)葉交換機(jī)和16個(gè)脊交換機(jī),每組32個(gè)節(jié)
點(diǎn)是軌道對齊的,節(jié)點(diǎn)之間或軌道之間的流量通過脊層進(jìn)行傳輸。相
比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的帶寬逐層收斂,英偉達(dá)AI數(shù)據(jù)中心無阻塞網(wǎng)絡(luò)
對于高速率光模塊有更高的需求。
在英偉達(dá)DGXH100計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,GPU和800G光模塊比值在
1:2.5左右。NVLink實(shí)現(xiàn)服務(wù)器集群中每個(gè)GPU之間的高速無縫通
信,將AI訓(xùn)練時(shí)間由數(shù)月縮短至數(shù)天或數(shù)小時(shí)。過去的PCIe帶寬
有限,成為限制高速通信的瓶頸所在。NVLink是NVIDIA的高帶寬、
高效能、低延遲、無丟失的GPU與GPU互連。從16年至22年,
NVLink經(jīng)歷四輪迭代,第四代NVIDIA?NVLink?技術(shù)可為多GPU
系統(tǒng)配置提供高于以往1.5倍的帶寬,以及增強(qiáng)的可擴(kuò)展性。單個(gè)
NVIDIAH1OOTensorCoreGPU支持多達(dá)18個(gè)NVLink連接,總帶寬
為900GB/S,是PCIe5.0帶寬的7倍。第三代NVSw讓ch技術(shù)在節(jié)點(diǎn)
內(nèi)外提供交換機(jī),可連接多個(gè)服務(wù)器、集群和數(shù)據(jù)中心中的GPU。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的NVSwitch提供64個(gè)第四代NVLink鏈接,以加速多
GPU連接。以128節(jié)點(diǎn)H100服務(wù)器構(gòu)成的集群為例,綜合考量服
務(wù)器與葉交換機(jī)、葉交換機(jī)與脊交換機(jī)連接,計(jì)算集群中共需要2556
個(gè)800G光模塊,與H100GPU比值在2.5:1。
高速率光模塊小幅帶動(dòng)PPO市場增量。根據(jù)我們前文測算,H100
與800G光模塊比值在1:2.5,當(dāng)23年AI服務(wù)器GPU出貨中仍有部
分A100產(chǎn)品,24年將會(huì)以H100為主。A100計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中仍以傳統(tǒng)
的200G光模塊為主,所以我們假設(shè)23年800G光模塊與GPU比
值在1.2;24年H100貢獻(xiàn)主要份額,比值在2.5;25年隨著NVLink
進(jìn)一步升級,比值提升至3。綜合測算,23-25年高速率光模塊帶來
的PPO市場增量分別為9噸、37.5噸、75噸。
AI驅(qū)動(dòng)交換機(jī)端口速率和端口數(shù)提升,帶來交換機(jī)市場增量需求。
受全球數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求增長拉動(dòng),2021Q1開始全球交換機(jī)市
場增速逐步回升,其中高速數(shù)據(jù)中心交換機(jī)受超大規(guī)模和云廠商網(wǎng)絡(luò)
擴(kuò)容驅(qū)動(dòng)顯著增長,拉動(dòng)整體市場規(guī)模擴(kuò)大。根據(jù)IDC數(shù)據(jù),2022
年全球以太網(wǎng)交換機(jī)市場收入365億美元,同比增長18.7%,增速
較2021年提升9PP,其中數(shù)據(jù)中心及非數(shù)據(jù)中心同比增長22.6%、
15.7%o主流的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)端口速率正在由10G/40G向
400G/800G升級演進(jìn),高速數(shù)據(jù)中心交換機(jī)市場需求呈現(xiàn)增長態(tài)勢。
根據(jù)IDC數(shù)據(jù),2022年高速板塊200/400GbE交換機(jī)收入全年增長
超過300%,1Q23200/400GbE交換機(jī)的市場收入同比增長達(dá)
141.3%o根據(jù)DelPOroGroup預(yù)測,800G交換機(jī)規(guī)模約在2025年
左右超越400G并成為市場主流。
高速交換機(jī)帶動(dòng)PPO市場增量。以英偉達(dá)構(gòu)建FatTree架構(gòu)為例,
AI數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián),上下行端口數(shù)1:1配對,端口數(shù)較傳統(tǒng)
數(shù)據(jù)中心交換機(jī)大幅增加。
三、PPO樹脂壁壘較高,相關(guān)企業(yè)將迎來發(fā)展機(jī)遇
按照性能分類,高頻高速覆銅板用特種樹脂可分為熱塑性樹脂和熱固
型樹脂,前者受熱后能發(fā)生流動(dòng)變形,如聚四氟乙烯(PTFE)類樹
脂,碳?xì)錁渲≒CH)類、聚苯酸(PPO)、液晶聚合物(LCP)
類等,另一類是熱固型樹脂,加熱時(shí)不能軟化和反復(fù)塑制,如雙馬來
酰亞胺(BMI)類等。
聚苯酸玻纖布基覆銅板是滿足當(dāng)今印制電路信號傳輸高速化要求的
高性能電路基板材料之一,由于其突出的介電性能、良好的綜合性能
及工藝性能,在目前的高性能電路基板材料,特別是高速基板材料中
處于越來越重要的地位。所有這一切均源于聚苯醛樹脂具有優(yōu)異的綜
合性能:力學(xué)性能,電氣絕緣性、耐化學(xué)藥品性能。
未經(jīng)改性的聚苯酸(PPO)樹脂具有良好的力學(xué)性能、電性能、耐熱
性、阻燃性以及化學(xué)穩(wěn)定性等,但是它的耐溶劑性差、制品容易發(fā)生
應(yīng)力開裂、缺口沖擊強(qiáng)度低,另外它存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)一熔體粘度
高,加工成型性極差,純PPO樹脂不能采用注射方法成型,這樣大
大限制了它的應(yīng)用,為了克服這些缺點(diǎn),賦予其新的性能,人們對
PPO進(jìn)行了多種改性。
PPO改性主要分為共混法改性PPO和結(jié)溝官能化法改性PPOo共
混法改性PPO通常是采用合金化或加入活性稀釋劑等方法對PPO
進(jìn)行改性。結(jié)構(gòu)官能化法改性PPO是PPO改性中最有前景的一種;
它是在PPO結(jié)構(gòu)中引入一些可參與反應(yīng)或極性較大的官能團(tuán),通過
這些基團(tuán)的引入,改善PPO與其它共混樹脂或塑料的相容性和反應(yīng)
性,得到性能優(yōu)異的改性體系;PPO結(jié)構(gòu)的官能化主要包括:澳化
及磷化、乙烯基化、酸化及酯化、般基化、酰胺化、?;?、磺化、
氨基化、烯丙基化、接枝改性等,改性方法有10余種之多。
圖表35:PPO的改性方向
低分子量的PPO匕以克服加工性能差的缺點(diǎn),同時(shí)又保持高分子量
PPO的電性能等優(yōu)點(diǎn)。近年來,分子量介于1000-5000的PPO低
聚物逐漸引起了極大的重視。覆銅板用聚苯酸改性技術(shù)主要是低分子
量聚苯醛的獲取,主要方法有兩種:PPO分子量再分配技術(shù)和直接
合成低分子量的改性聚苯醛。PPO分子量再分配技術(shù)是通過高分子
量的PPO和二酚單體在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng),使高分子量PPO
的主鏈斷裂,生成低分子量的PPO,新生成PPO分子量的大小,取
決于所使用酚類單體和催化劑的用量。低分子量PPO的合成是通過
氧化偶合法由2,6-二甲基苯酚聚合到一定程度時(shí),加入耦合劑(如
二酚)或終止反應(yīng),可得到所需分子量的雙官能或單官能的低分子量
的PPOo
聚苯酸樹脂(PPO)等樹脂材料擁有較低的介電損耗,可用來提升覆
銅板的電性能,是未來高速產(chǎn)品的首選。在供給端,根據(jù)查詢各個(gè)公
司公告以及沙比克年報(bào)等,我們得知目前全球僅有沙比克、旭化成、
日本三菱瓦斯化學(xué)、圣泉集團(tuán)等少數(shù)幾家企業(yè)掌握了工業(yè)化生產(chǎn)
PPO的能力和改性能力,此外,PPO需要通過下游CCL、PCB和
終端服務(wù)器廠商的三重認(rèn)證,供應(yīng)商資質(zhì)極難拿到,整個(gè)認(rèn)證周期算
下來起碼要在1年以上甚至2年,我們預(yù)計(jì),PPO在供給端有限的
狀態(tài)下,將整體呈現(xiàn)供需偏緊的局面。
四、投資分析
4.1東材科技
四川東材科技集團(tuán)段份有限公司成立于1994年,2011年在上海主
板上市。公司主要從事新材料研發(fā)、制造和銷售,公司的主要業(yè)務(wù)包
括:新型絕緣材料、光學(xué)膜材料、先進(jìn)電子材料、環(huán)保阻燃材料等系
列產(chǎn)品。下游服務(wù)于發(fā)電設(shè)備、特高壓/智能電網(wǎng)、新能源、軌道交
通、電工電器、平板顯示、消費(fèi)電子、5G通訊、軍工等領(lǐng)域。未來
公司將著重布局光學(xué)膜材料、電子樹脂兩大業(yè)務(wù)板塊。
近幾年,公司主動(dòng)布局中高端光學(xué)膜材料,先后投資建設(shè)“年產(chǎn)2萬
噸MLCC及PCB用高性能聚酯基膜項(xiàng)目”、“年產(chǎn)2萬噸新型顯示技
術(shù)用光學(xué)級聚酯基膜項(xiàng)目”、“年產(chǎn)25000噸高端光學(xué)級聚酯基膜項(xiàng)目”
等多條生產(chǎn)線,主要定位于制造MLCC離型膜基膜、高端抗蝕干膜
基膜、偏光片離保膜基膜等產(chǎn)品,旨在完善光學(xué)膜板塊的產(chǎn).業(yè)化布局,
提升公司在中高端領(lǐng)域的綜合配套能力。同時(shí),公司還憑借自身技術(shù)
儲(chǔ)備和產(chǎn)業(yè)鏈一體化優(yōu)勢,投資建設(shè)“年產(chǎn)1億平方米功能膜材料產(chǎn)
業(yè)化項(xiàng)目”,主要定位十減粘膜、柔性面板功能膠帶、OLED制成保
護(hù)膜等涂布產(chǎn)品,進(jìn)一步向OLED柔性顯示領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈延伸。
電子樹脂領(lǐng)域,公司提前布局5G通訊、軌道交通等領(lǐng)域的項(xiàng)目培育,
在成都設(shè)立了以開發(fā)高性能樹脂材料為核心任務(wù)的東材研究院■艾蒙
特成都新材料科技有限公司,自主研發(fā)出碳?xì)錁渲?、馬來酰亞胺樹脂、
活性酯樹脂、苯并嗯嗪樹脂、特種環(huán)氧和特種酚醛樹脂等電子級樹脂
材料,并與多家全球知名的覆銅板廠商建立了穩(wěn)定的供貨關(guān)系。根據(jù)
公司2022年年報(bào)披露,公司“年產(chǎn)5200噸高頻高速印制電路板用特
種樹脂材料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”、“年產(chǎn)6萬噸特種環(huán)氧樹脂及中間體項(xiàng)目”
部分投產(chǎn),“年產(chǎn)16萬噸高性能樹脂及甲醛項(xiàng)目”進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段。
4.2圣泉集團(tuán)
圣泉集團(tuán)產(chǎn)業(yè)覆蓋生物質(zhì)精煉、高性能樹脂及復(fù)合材料、鑄造材料、
健康醫(yī)藥、新能源等領(lǐng)域。公司高端鑄造材料、酚醛樹脂、木糖和
L-阿拉伯糖
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