數據中心芯片，更香了

數據中心，是一個(gè)熱詞。

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

隨著(zhù) LLM 的快速擴展，預計到 2030 年數據中心的半導體支出將超過(guò) 5000 億美元，占整個(gè)半導體行業(yè)的 50% 以上。

那么，哪一系列芯片又會(huì )隨著(zhù)數據中心的走紅同步受益？在此之前，先來(lái)了解一下數據中心。

什么是數據中心？

數據中心可以分為IDC（Internet Data Center，互聯(lián)網(wǎng)數據中心）、EDC（Enterprise Data Center，企業(yè)數據中心）、NSC（National Supercomputing Center，國家超級計算中心）。

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(xiàn)路、帶寬資源，建立標準化的電信專(zhuān)業(yè)級機房環(huán)境，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向客戶(hù)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)或機構構建并所有，服務(wù)于企業(yè)或機構自身業(yè)務(wù)的數據中心，是一個(gè)企業(yè)數據運算、存儲和交換的核心計算環(huán)境，它為企業(yè)、客戶(hù)及合作伙伴提供數據處理、數據訪(fǎng)問(wèn)等信息，應用支持服務(wù)。

NSC 是指由國家興建、部署有千萬(wàn)億次高效能計算機的超級計算中心。

根據規模容量不同，數據中心可以分為超大型數據中心、大型數據中心和中小型數據中心。

超大型數據中心：規模大于 10000 個(gè)標準機架的數據中心，用于為全球范圍內的大型企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商提供高容量和高性能的數據存儲和處理服務(wù)，為企業(yè)和科研機構提供數據挖掘、機器學(xué)習和人工智能等領(lǐng)域的支持。

大型數據中心：規模介于 3000~10000 個(gè)標準機架的數據中心，用于為大型企業(yè)或者互聯(lián)網(wǎng)公司提供數據存儲和處理服務(wù)。

中小型數據中心：規模小于 3000 個(gè)標準機架的數據中心，用于為中小型企業(yè)提供數據存儲和處理服務(wù)。

數據中心建設規模的逐步擴大，自然對芯片的需求水漲船高，以下一系列芯片市場(chǎng)也迎來(lái)頗多紅利。

這幾類(lèi)芯片，更香了

數據顯示，在 2030 年數據中心半導體支出中，GPU/AI 加速器占到 60%；AI 擴展網(wǎng)絡(luò )芯片占到 15%；CPU（x86 和 ARM）占到 10%；存儲芯片占到 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 訓練與推理、高性能計算，與 CPU 形成異構計算，提升算力效率。

AI 擴展網(wǎng)絡(luò )芯片負責構建高帶寬低延遲網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現 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，管理系統資源、調度任務(wù)，處理通用計算和協(xié)議事務(wù)，并協(xié)調異構計算。

HBM 等存儲芯片與 GPU/AI 加速器配合，支撐高性能計算場(chǎng)景，為大規模數據處理提供高速存儲與讀取能力。

電源、BMC 等芯片，用于保障數據中心設備供電穩定和遠程監控管理，確保系統可靠運行。

同樣的，如今正有著(zhù)越來(lái)越多的芯片公司押注這一市場(chǎng)。

數據中心芯片，誰(shuí)更掙錢(qián)？

目前，幾乎所有數據中心半導體收入都集中在九家公司身上：英偉達、臺積電、博通、三星、AMD、英特爾、美光、SK 海力士和 Marvell。

GPU/AI 加速器，英偉達是最大贏(yíng)家

在 GPU/AI 加速器市場(chǎng)，Nvidia 是最大贏(yíng)家，競爭者是 AMD 與 Broadcom。

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

國產(chǎn) GPU 公司也在這一市場(chǎng)發(fā)起挑戰。比如華為昇騰 910B、壁仞 BR100、天數智芯天垓 100、海光 DCU K100、摩爾線(xiàn)程 MTT S4000 等均是他們交出的不錯解法，只是國產(chǎn) GPU 公司所占據的市場(chǎng)份額相比國際大廠(chǎng)還相對較小。

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(lái)，英特爾一直是數據中心 CPU 市場(chǎng)無(wú)可爭議的領(lǐng)導者，其提供的 Xeon 處理器為全世界大多數的服務(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個(gè)位數的市場(chǎng)份額。

如今，情況已發(fā)生了巨大變化。

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

去年 11 月，獨立研究機構 SemiAnalysis 指出，AMD 的數據中心業(yè)務(wù)部門(mén)現在的銷(xiāo)量已經(jīng)超過(guò)了英特爾的數據中心和 AI 業(yè)務(wù)。

據悉，在 AMD 的新一代產(chǎn)品中，AMD 的 EPYC 處理器相對于英特爾的 Xeon CPU 取得了競爭優(yōu)勢，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率。

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

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

Arm 的 CPU 通常充當 AI 計算系統的「主機」芯片，負責調度其他 AI 芯片。例如，英偉達的部分高端 AI 系統采用了一款名為 Grace 的 Arm 架構芯片，該系統還包含兩顆 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 數據中心耗電量極大，云計算企業(yè)因此越來(lái)越傾向于采用 Arm 芯片。

此外，數據中心芯片往往使用 Arm 更多的知識產(chǎn)權，使公司在這一領(lǐng)域的版稅收入遠高于面向其他設備的芯片。

不僅如此，數據中心 CPU 市場(chǎng)在近日再度迎來(lái)一位「老朋友」——高通。

近日，高通正式與沙特主權財富基金（PIF）旗下 AI 企業(yè) HUMAIN 達成合作，高通將為后者的開(kāi)發(fā)和供應最先進(jìn)的數據中心 CPU 和 AI 解決方案。

正如上文所言，在目前的數據中心市場(chǎng)，前有英特爾、AMD，后有 Arm，競爭程度遠遠大于移動(dòng)端 CPU。

在數據中心 CPU 市場(chǎng)，高通也有過(guò)一段失敗的經(jīng)歷。早在 2017 年，高通曾推出基于 Arm 架構的 Centriq 2400 處理器，試圖打破英特爾、AMD 在 x86 架構的壟斷。但當時(shí)受限于軟件生態(tài)適配不足、性能未達預期，該項目于 2019 年黯然終止。

時(shí)隔多年，高通此次卷土重來(lái)，采取了截然不同的策略。

此前，高通通過(guò)收購 Nuvia 獲得其 Phoenix 架構技術(shù)，并將其自研架構融入到高通平臺中。該公司由前蘋(píng)果 A 系列芯片核心成員組成，其設計的 Oryon 內核在能效比上表現優(yōu)異，在當時(shí)一度引起行業(yè)轟動(dòng)。從 2023 年開(kāi)始，高通正式在桌面級 CPU 發(fā)力，旗下驍龍 X Elite 處理器已經(jīng)進(jìn)入消費級 PC 市場(chǎng)。

國產(chǎn) CPU 公司在數據中心芯片也發(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 內存，SK 海力士瘋狂撈金

在內存市場(chǎng)中，HBM 備受矚目。

據悉，最近一個(gè)季度幾乎 HBM 所有的收入（約 250 億美元）均來(lái)自數據中心。

隨著(zhù) AI 的興起，特別是在機器學(xué)習和深度學(xué)習等數據密集型應用中，對 HBM 的需求空前高漲。預計 2025 年 HBM 出貨量將同比增長(cháng) 70%，因為數據中心和 AI 處理器越來(lái)越多地依賴(lài)這種類(lèi)型的存儲器來(lái)處理低延遲的大量數據。HBM 需求的激增預計將重塑 DRAM 市場(chǎng)，制造商將優(yōu)先生產(chǎn) HBM，而不是傳統的 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(kāi)始送樣，最大容量 36GB，下半年完成量產(chǎn)準備。

隨著(zhù)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)域的絕對優(yōu)勢，終結三星長(cháng)達四十多年的市場(chǎng)統治地位，以 36.7% 的市場(chǎng)份額首度登頂全球 DRAM 市場(chǎng)第一。SK 海力士預計今年 HBM 將持續保持同比增長(cháng)約一倍，12 層 HBM3E 的銷(xiāo)售將穩步增長(cháng)，預計在 Q2 其銷(xiāo)售將占整個(gè) HBM3E 比重的一半以上。

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

AI 擴展網(wǎng)絡(luò )芯片，英偉達再度蟬聯(lián)

在 AI 擴展網(wǎng)絡(luò )芯片市場(chǎng)，英偉達依舊是最大的贏(yíng)家，競爭者包括博通、Astera。

博通首席執行官 Hok Tan 估計，網(wǎng)絡(luò )目前占數據中心支出的 5% 到 10%，隨著(zhù)互連 GPU 數量的增加，互連的增長(cháng)速度會(huì )更快，這一比例將增長(cháng)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)的節點(diǎn)和 2.5D/3D 封裝技術(shù)，臺積電幾乎為數據中心生產(chǎn)所有高價(jià)值非內存芯片。其一半以上的收入來(lái)自 AI/HPC。英特爾與三星也正在這一市場(chǎng)發(fā)起挑戰。

展望未來(lái)，隨著(zhù) AI、IoT 和大數據技術(shù)的快速發(fā)展，數據中心芯片市場(chǎng)迎來(lái)了新的增長(cháng)機遇。這些技術(shù)的應用推動(dòng)了對高性能計算和數據處理的需求，為數據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(chē)、智能家居和工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的應用，需要強大的數據中心芯片來(lái)支持復雜的計算任務(wù)。此外，隨著(zhù) 5G 網(wǎng)絡(luò )的普及，更多的設備將連接到互聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)生海量數據，這將進(jìn)一步推動(dòng)數據中心芯片市場(chǎng)的發(fā)展。

上述芯片也有望在未來(lái)迎來(lái)更高的市場(chǎng)價(jià)值。