电子行业专题报告：Scale Out-Scale Up兼论，以太网及超节点下数据中心硬件的投资机遇

行业研究行业专题报告证券研究报告电子2024 年 07 月 02 日诚信专业发现价值1请务必阅读报告末页的声明电子Scale Out & Scale Up 兼论，以太网及超节点下数据中心硬件的投资机遇投资要点：以太网成本性能兼具优势，助力算力集群 scale out 扩展，进一步打开数据中心硬件需求空间。随着 AI 应用空间逐步打开，算力需求呈现快速增长趋势，头部云服务厂商、算力芯片厂商均开始为大规模算力集群进行布局。由于生成式 AI 需要处理和分析大量数据、执行复杂算法，多计算节点分布式工作对于数据中心网络有着极高的要求，原生无损网络 InfiniBand 在高性能计算集群中有着广泛的应用。然而 InfiniBand 为专有协议，网络设备价格昂贵，同时在网络和 GPU 上受到供应商的锁定。基于远程直接内存访问和优先级流量控制的融合以太网，其性能正逐步逼近甚至超过 InfiniBand。目前产业巨头也相继在以太网技术、产品方面布局。预计在以太网成本、性能优势的支持下，数十万卡以上大规模算力集群的建设将为数据中心产业链上下游企业进一步打开需求空间。单算力节点性能趋近极限，超带宽域内算力节点 Scale up 将驱动高速通信铜缆需求增长。根据 Scaling law，大模型参数数量以及训练数据量的增加是推动AI 大模型智能水平的性能的关键，算力需求也由此而大幅增长。目前看单个芯片算力增长空间有限，传统 8 卡服务器难以支持大模型 Tensor及 Expert 的并行运算，算力集群无限制的 Scale out 也将遇到硬件算力利用率瓶颈。因此通过提升 GPU 之间的通信速率，纵向拓展超带宽域的超节点成为算力需求进一步提升的方向。英伟达 GB200 NVL 72 产品即通过5000多根高速通信铜缆完成了超带宽域内72颗GPU的互联。在 AI 加速器纵向拓展（Scale up）的趋势下，预计数据中心内短距互连将推动高速通信铜缆需求的增长。AI 行业景气度旺盛，A 股数据硬件中心硬件板块中光模块、服务器代工、高速通信铜缆企业有望深度受益。长期来看，AI 应用逐步发展推动算力需求扩张，数百万卡级别算力集群将成为重要的基础设施，打开数据中心硬件设备需求空间。短期来看，海外 AI 产业链包括上游芯片端、下游 CSP 云厂商端都不断释放催化，上调增长预期。国内数据中心硬件领域中，光模块厂商能够在产品迭代周期缩短的过程里凭借技术领先、产品可靠、交付快速等优势率先享受行业红利。服务器代工企业出货量全球领先，且深度参与海外客户 AI 工厂建设，AI 服务器产品的迭代升级能够带来业绩弹性。高速通信铜缆方面，国内企业凭借的强大的技术研发实力及多年的技术积累，有望在数据中心网络技术革新的过程中切入国际巨头供应链，受益下游放量。建议关注光模块：中际旭创、新易盛、天孚通信服务器及铜缆：工业富联、沃尔核材风险提示AI 应用进展不及预期、光模块行业竞争态势发生变化、国内铜缆企业进展不及预期。强于大市（维持评级）一年内行业相对大盘走势团队成员分析师： 陈海进(S0210524060003)chj30590@hfzq.com.cn相关报告1、电子气体国产化正当时，下游扩产热潮有望带动需求高增——2024.07.022、20240701 周报：受惠于服务器/HBM 需求，存储延续涨价趋势——2024.07.013、看好 SoC 板块业绩强势复苏-半导体系列跟踪——2024.06.30华福证券华福证券诚信专业发现价值2请务必阅读报告末页的声明行业专题报告 | 电子正文目录1 以太网成本性能兼具优势，助力大规模算力集群落地...........................................31.1 以太网性能逐步追上 IB 网络，大规模算力集群组网优势凸显......................... 31.2 产业链巨头相继布局以太网，大规模算力集群组网方案日渐清晰................... 41.3 组网方案不影响需求总量，拓扑结构及传输带宽决定加速器光模块比例....... 51.4 数十万卡数据中心网络探索，大规模算力集群有望驱动光模块需求超预期... 62 单算力节点性能趋近极限，Scale up 驱动高速铜缆需求增长............................... 72.1 单芯片算力提升遇阻，Scale up 拓展超带宽域内算力节点成为突破方向........72.2 英伟达使用高速铜缆完成了 GB200 中 72 颗 GPU 的全互联..............................82.3 高速直连铜缆市场海外巨头优势明显，国内多厂商为巨头上游供应商........... 93 建议关注......................................................................................................................104 风险提示......................................................................................................................10图表目录图表 1： 超以太网联盟...................................................................................................3图表 2： 博通以太网网络性能...................................................................................... 3图表 3： Meta 的 GenAI 基础设施..............................................................................4图表 4： 英伟达 Spectrum-X 系列路线图................................................................... 4图表 5： DGX H200 及 Quantum-2 QM9700 光模块比例测算................................ 6图表 6： GB200 NVL 72 及 Quantum-X800 Q3400 交换机组网光模块比例测算..6图表 7： HBD 超节点典型代表与业务受益举例........................................................ 7图表 8： HBD 超节点典型代表与业务受益举例........................................................ 8图表 9： NVLink Spine 铜缆.........................