數(shù)據(jù)中心芯片，更香了

數(shù)據(jù)中心，是一個(gè)熱詞。

在最近一個(gè)季度，英偉達(dá)、博通、AMD、英特爾、Marvell、SK 海力士、美光和三星的數(shù)據(jù)中心相關(guān)出貨量超過了 2200 億美元的年出貨量（不包括電源芯片）。

隨著 LLM 的快速擴(kuò)展，預(yù)計(jì)到 2030 年數(shù)據(jù)中心的半導(dǎo)體支出將超過 5000 億美元，占整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的 50% 以上。

那么，哪一系列芯片又會(huì)隨著數(shù)據(jù)中心的走紅同步受益？在此之前，先來了解一下數(shù)據(jù)中心。

什么是數(shù)據(jù)中心？

數(shù)據(jù)中心可以分為IDC（Internet Data Center，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）、EDC（Enterprise Data Center，企業(yè)數(shù)據(jù)中心）、NSC（National Supercomputing Center，國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心）。

其中，IDC 是電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)者利用已有的互聯(lián)網(wǎng)通信線路、帶寬資源，建立標(biāo)準(zhǔn)化的電信專業(yè)級(jí)機(jī)房環(huán)境，通過互聯(lián)網(wǎng)向客戶提供服務(wù)器托管、租用以及相關(guān)增值等方面的全方位服務(wù)。

EDC 是指由企業(yè)或機(jī)構(gòu)構(gòu)建并所有，服務(wù)于企業(yè)或機(jī)構(gòu)自身業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心，是一個(gè)企業(yè)數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)和交換的核心計(jì)算環(huán)境，它為企業(yè)、客戶及合作伙伴提供數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)訪問等信息，應(yīng)用支持服務(wù)。

NSC 是指由國(guó)家興建、部署有千萬億次高效能計(jì)算機(jī)的超級(jí)計(jì)算中心。

根據(jù)規(guī)模容量不同，數(shù)據(jù)中心可以分為超大型數(shù)據(jù)中心、大型數(shù)據(jù)中心和中小型數(shù)據(jù)中心。

超大型數(shù)據(jù)中心：規(guī)模大于 10000 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心，用于為全球范圍內(nèi)的大型企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商提供高容量和高性能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理服務(wù)，為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)提供數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等領(lǐng)域的支持。

大型數(shù)據(jù)中心：規(guī)模介于 3000~10000 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心，用于為大型企業(yè)或者互聯(lián)網(wǎng)公司提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理服務(wù)。

中小型數(shù)據(jù)中心：規(guī)模小于 3000 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心，用于為中小型企業(yè)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理服務(wù)。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，自然對(duì)芯片的需求水漲船高，以下一系列芯片市場(chǎng)也迎來頗多紅利。

這幾類芯片，更香了

數(shù)據(jù)顯示，在 2030 年數(shù)據(jù)中心半導(dǎo)體支出中，GPU/AI 加速器占到 60%；AI 擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)芯片占到 15%；CPU（x86 和 ARM）占到 10%；存儲(chǔ)芯片占到 10%；電源、BMC 等占到 5%。

其中，GPU/AI 加速器是算力核心，主要用于 AI 訓(xùn)練與推理、高性能計(jì)算，與 CPU 形成異構(gòu)計(jì)算，提升算力效率。

AI 擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)芯片負(fù)責(zé)構(gòu)建高帶寬低延遲網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn) GPU 間高速互聯(lián)，卸載 CPU 網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，優(yōu)化 AI 流量傳輸。

CPU 芯片作為控制中樞，管理系統(tǒng)資源、調(diào)度任務(wù)，處理通用計(jì)算和協(xié)議事務(wù)，并協(xié)調(diào)異構(gòu)計(jì)算。

HBM 等存儲(chǔ)芯片與 GPU/AI 加速器配合，支撐高性能計(jì)算場(chǎng)景，為大規(guī)模數(shù)據(jù)處理提供高速存儲(chǔ)與讀取能力。

電源、BMC 等芯片，用于保障數(shù)據(jù)中心設(shè)備供電穩(wěn)定和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

同樣的，如今正有著越來越多的芯片公司押注這一市場(chǎng)。

數(shù)據(jù)中心芯片，誰更掙錢？

目前，幾乎所有數(shù)據(jù)中心半導(dǎo)體收入都集中在九家公司身上：英偉達(dá)、臺(tái)積電、博通、三星、AMD、英特爾、美光、SK 海力士和 Marvell。

GPU/AI 加速器，英偉達(dá)是最大贏家

在 GPU/AI 加速器市場(chǎng)，Nvidia 是最大贏家，競(jìng)爭(zhēng)者是 AMD 與 Broadcom。

在剛剛過去的一個(gè)季度，英偉達(dá)來自 AI 加速器的季度收入為 330 億美元，博通來自 AI 加速器的收入約 40 億美元，Marvell 來自 AI 加速器的季度收入約 10 億美元，AMD 來自 AI 加速器的收入小于 10 億美元。

國(guó)產(chǎn) GPU 公司也在這一市場(chǎng)發(fā)起挑戰(zhàn)。比如華為昇騰 910B、壁仞 BR100、天數(shù)智芯天垓 100、海光 DCU K100、摩爾線程 MTT S4000 等均是他們交出的不錯(cuò)解法，只是國(guó)產(chǎn) GPU 公司所占據(jù)的市場(chǎng)份額相比國(guó)際大廠還相對(duì)較小。

CPU 看點(diǎn)頗多

在 CPU 市場(chǎng)中，看點(diǎn)可就多了。

近二十多年來，英特爾一直是數(shù)據(jù)中心 CPU 市場(chǎng)無可爭(zhēng)議的領(lǐng)導(dǎo)者，其提供的 Xeon 處理器為全世界大多數(shù)的服務(wù)器提供動(dòng)力。另一方面，僅在七八年前，AMD 的處理器還只能占據(jù)個(gè)位數(shù)的市場(chǎng)份額。

如今，情況已發(fā)生了巨大變化。

雖然英特爾的 Xeon CPU 仍然為大多數(shù)服務(wù)器提供動(dòng)力，但越來越多的新服務(wù)器，特別是高端設(shè)備已經(jīng)趨向于選用 AMD 的 EPYC 處理器。

去年 11 月，獨(dú)立研究機(jī)構(gòu) SemiAnalysis 指出，AMD 的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)部門現(xiàn)在的銷量已經(jīng)超過了英特爾的數(shù)據(jù)中心和 AI 業(yè)務(wù)。

據(jù)悉，在 AMD 的新一代產(chǎn)品中，AMD 的 EPYC 處理器相對(duì)于英特爾的 Xeon CPU 取得了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，英特爾不得不以大幅折扣出售其服務(wù)器芯片，這降低了該公司的收入和利潤(rùn)率。

下圖也清晰的展現(xiàn)了，自 2022 年第二季度以來，英特爾至強(qiáng)服務(wù)器 CPU 的出貨量一直在下降。

近日，ARM 更是放出「狠話」：今年年底前，公司在全球數(shù)據(jù)中心 CPU 市場(chǎng)的占比將躍升至 50%，遠(yuǎn)高于去年的約 15%。Arm 基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)主管 Mohamed Awad 表示，這一增長(zhǎng)主要得益于 AI 產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

Arm 的 CPU 通常充當(dāng) AI 計(jì)算系統(tǒng)的「主機(jī)」芯片，負(fù)責(zé)調(diào)度其他 AI 芯片。例如，英偉達(dá)的部分高端 AI 系統(tǒng)采用了一款名為 Grace 的 Arm 架構(gòu)芯片，該系統(tǒng)還包含兩顆 Blackwell 芯片。Awad 指出，Arm 芯片在許多情況下比英特爾和 AMD 的產(chǎn)品功耗更低。AI 數(shù)據(jù)中心耗電量極大，云計(jì)算企業(yè)因此越來越傾向于采用 Arm 芯片。

此外，數(shù)據(jù)中心芯片往往使用 Arm 更多的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使公司在這一領(lǐng)域的版稅收入遠(yuǎn)高于面向其他設(shè)備的芯片。

不僅如此，數(shù)據(jù)中心 CPU 市場(chǎng)在近日再度迎來一位「老朋友」——高通。

近日，高通正式與沙特主權(quán)財(cái)富基金（PIF）旗下 AI 企業(yè) HUMAIN 達(dá)成合作，高通將為后者的開發(fā)和供應(yīng)最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心 CPU 和 AI 解決方案。

正如上文所言，在目前的數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，前有英特爾、AMD，后有 Arm，競(jìng)爭(zhēng)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于移動(dòng)端 CPU。

在數(shù)據(jù)中心 CPU 市場(chǎng)，高通也有過一段失敗的經(jīng)歷。早在 2017 年，高通曾推出基于 Arm 架構(gòu)的 Centriq 2400 處理器，試圖打破英特爾、AMD 在 x86 架構(gòu)的壟斷。但當(dāng)時(shí)受限于軟件生態(tài)適配不足、性能未達(dá)預(yù)期，該項(xiàng)目于 2019 年黯然終止。

時(shí)隔多年，高通此次卷土重來，采取了截然不同的策略。

此前，高通通過收購 Nuvia 獲得其 Phoenix 架構(gòu)技術(shù)，并將其自研架構(gòu)融入到高通平臺(tái)中。該公司由前蘋果 A 系列芯片核心成員組成，其設(shè)計(jì)的 Oryon 內(nèi)核在能效比上表現(xiàn)優(yōu)異，在當(dāng)時(shí)一度引起行業(yè)轟動(dòng)。從 2023 年開始，高通正式在桌面級(jí) CPU 發(fā)力，旗下驍龍 X Elite 處理器已經(jīng)進(jìn)入消費(fèi)級(jí) PC 市場(chǎng)。

國(guó)產(chǎn) CPU 公司在數(shù)據(jù)中心芯片也發(fā)力良久，相關(guān)產(chǎn)品包括龍芯 3C6000 系列、海光 CPU 系列、飛騰 S2500 及騰云 S5000C、鯤鵬 920 等。

HBM 內(nèi)存，SK 海力士瘋狂撈金

在內(nèi)存市場(chǎng)中，HBM 備受矚目。

據(jù)悉，最近一個(gè)季度幾乎 HBM 所有的收入（約 250 億美元）均來自數(shù)據(jù)中心。

隨著 AI 的興起，特別是在機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用中，對(duì) HBM 的需求空前高漲。預(yù)計(jì) 2025 年 HBM 出貨量將同比增長(zhǎng) 70%，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心和 AI 處理器越來越多地依賴這種類型的存儲(chǔ)器來處理低延遲的大量數(shù)據(jù)。HBM 需求的激增預(yù)計(jì)將重塑 DRAM 市場(chǎng)，制造商將優(yōu)先生產(chǎn) HBM，而不是傳統(tǒng)的 DRAM 產(chǎn)品。

SK 海力士、三星、美光三家公司為 HBM 領(lǐng)域的主要供應(yīng)商，其中僅僅是 SK 海力士一家就占到了越 70% 的 HBM 市場(chǎng)份額。

前不久，SK 海力士宣布 12 層 HBM4 已開始送樣，最大容量 36GB，下半年完成量產(chǎn)準(zhǔn)備。

隨著該公司在 HBM 市場(chǎng)的乘風(fēng)逐浪，DRAM 市場(chǎng)的格局也得到重塑。

今年 Q1，SK 海力士憑借在 HBM 領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，終結(jié)三星長(zhǎng)達(dá)四十多年的市場(chǎng)統(tǒng)治地位，以 36.7% 的市場(chǎng)份額首度登頂全球 DRAM 市場(chǎng)第一。SK 海力士預(yù)計(jì)今年 HBM 將持續(xù)保持同比增長(zhǎng)約一倍，12 層 HBM3E 的銷售將穩(wěn)步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)在 Q2 其銷售將占整個(gè) HBM3E 比重的一半以上。

隨著 HBM 需求持續(xù)火熱，SK 海力士在該市場(chǎng)持續(xù)撈金。

AI 擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)芯片，英偉達(dá)再度蟬聯(lián)

在 AI 擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)芯片市場(chǎng)，英偉達(dá)依舊是最大的贏家，競(jìng)爭(zhēng)者包括博通、Astera。

博通首席執(zhí)行官 Hok Tan 估計(jì)，網(wǎng)絡(luò)目前占數(shù)據(jù)中心支出的 5% 到 10%，隨著互連 GPU 數(shù)量的增加，互連的增長(zhǎng)速度會(huì)更快，這一比例將增長(zhǎng)到 15% 到 20%。

除了上述提到的芯片公司，其實(shí) AI 代工公司在這一波浪潮中深度受益，比如得益于先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)和 2.5D/3D 封裝技術(shù)，臺(tái)積電幾乎為數(shù)據(jù)中心生產(chǎn)所有高價(jià)值非內(nèi)存芯片。其一半以上的收入來自 AI/HPC。英特爾與三星也正在這一市場(chǎng)發(fā)起挑戰(zhàn)。

展望未來，隨著 AI、IoT 和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心芯片市場(chǎng)迎來了新的增長(zhǎng)機(jī)遇。這些技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了對(duì)高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的需求，為數(shù)據(jù)中心芯片制造商提供了廣闊的市場(chǎng)空間。例如，AI 技術(shù)在自動(dòng)駕駛汽車、智能家居和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的應(yīng)用，需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心芯片來支持復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。此外，隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的普及，更多的設(shè)備將連接到互聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，這將進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)中心芯片市場(chǎng)的發(fā)展。

上述芯片也有望在未來迎來更高的市場(chǎng)價(jià)值。