AI服务器正从传统八卡架构向机柜式架构全面演进,供应链迎来结构性变革。民生证券报告指出,英伟达GB200 NVL72机柜全面改变了传统AI服务器形态——取消OAM+UBB板,用Superchip板替代CPU主板功能,单机柜PCB、铜缆、AEC、散热、电源等配套需求发生显著变化。Lightcounting预测AEC市场2023-2028年CAGR达45%,中国液冷服务器市场2028年预计达102亿美元(CAGR 47.6%)。CSP自研服务器的快速放量正推动AEC、PCB、散热、电源产业链全面升级,国内供应商有望深度受益。
PCB:从OAM+UBB到Superchip,价值量向大尺寸板集中
传统AI训练服务器DGX H100中每颗GPU需承载至1张OAM加速卡,8张OAM搭载至1张UBB板形成8卡互联。GB200中1颗Grace CPU及2颗Blackwell GPU直接搭载至1张Superchip板,每个Compute Tray含2张Superchip板(4GPU+2CPU)。GB200取消了主板及UBB板,用大面积Superchip板取代OAM+CPU主板功能,机柜内36/72颗芯片互联通过Switch Tray+铜缆实现。
CSP自研服务器同样采用差异化PCB方案。谷歌TPU每4颗芯片搭载至1张PCB组成Compute Tray,AWS Trainium2每2颗芯片搭载至1张PCB。与英伟达方案不同,AWS将CPU单独搭载至Head Tray(2颗CPU/板),通过外部PCIe 5.0 x16 DAC无源铜缆与Compute Tray相连。PCB价值量向大尺寸、高层数基板集中,生益电子、广合科技、深南电路等国内PCB供应商深度参与CSP自研服务器配套。
铜缆与AEC:机柜互联核心,CAGR达45%
高速铜缆是实现GB200机柜式服务器36卡或72卡间通信的主要手段。Rack内部GPU Tray到Switch Tray采用高速铜缆互联,优势在于短距离低成本、高带宽(1.8TB/s NVLink)、低功耗(避免光电转换损耗)、低故障率(光模块年损坏率2-5%)。8台机架间576张GPU可通过铜互联以1.8TB/s NVLink带宽通信。
AEC(有源电缆)正逐步替代DAC。Lightcounting预测DAC和AEC市场2023-2028年CAGR分别为25%和45%,AEC增速显著更高。AI芯片互联带宽升级速度较快(英伟达每两年一代,互联带宽翻倍),DAC传输距离从3米缩短到2米,AEC通过retimer芯片对电信号重新定时和补偿,有效降低干扰、提升传输距离、减小线径。400G/800G传输场景下AEC优势更为明显。伴随CSP自研AI芯片市占率提升(AWS Trainium2服务器机柜间互联采用AEC),AEC渗透率有望加速。
散热:液冷时代已至,2028年市场102亿美元
AI算力芯片计算能力强、功耗大,产生热量较多。传统数据中心以CPU云计算为主,芯片功耗较低,一般采取风冷散热。AI算力芯片功耗密度大幅提高(英伟达A100 300W→GB200 1000W),传统风冷难以满足高密度计算散热需求,数据中心液冷时代已至。
冷板式液冷成为当前绝对主导的液冷解决方案,占据国内市场95%以上份额。冷板式液冷系统分为一次侧(室外)和二次侧(室内)循环,二次侧由换热冷板、热交换单元和循环管路构成。对服务器整体改动较小,利于算力中心机房改造。浸没式液冷未来随着标准化推进、应用部署成本降低,有望加速商用。中国液冷服务器市场2024上半年同比+98.3%达12.6亿美元,预计2023-2028年CAGR 47.6%,2028年达102亿美元。
电源:三级供电成标配,功率密度持续提升
GB200机柜采用三级电源供电:一级AC-DC(Power Shelf将交流电转48V直流),二级DC-DC(PDB将48V转12V),三级DC-DC(芯片周围将12V转0.8V用于GPU/CPU供电)。服务器系统通常采用N+1或N+N冗余设计,电源功率需大于所有耗电元器件功率总和。
AI服务器功率密度提升来自更高功耗加速卡和机柜内更多加速卡数量。英伟达A100单卡300W→GB200单卡1000W,机柜内加速卡数量从8卡扩展至72卡。伴随算力供应商产品迭代,单台AI服务器内集成的加速卡数量有望持续提升,对电源供电提出更高要求。麦格米特宣布与英伟达合作,为NVIDIA MGX平台和GB200系统提供电源解决方案,欧陆通、泰嘉股份等国内电源供应商亦有布局。
AI服务器供应链变革核心环节| 环节 | 变革方向 | 市场空间 | 核心受益方向 |
|---|
| PCB | OAM+UBB→Superchip板 | 单柜价值量提升 | 大尺寸高层数基板 |
| 铜缆/AEC | DAC→AEC升级 | AEC CAGR 45% | 高速连接器/线缆 |
| 散热 | 风冷→液冷 | 2028年102亿美元 | 冷板/CDU/浸没式 |
| 电源 | 一级→三级供电 | 单机价值量提升 | Power Shelf/PDB |