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电子行业:算力架构迭代,国产超节点蓄势待发

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摘要

财通证券发布超节点行业专题报告,维持电子行业“看好”评级。 报告指出 2023-2028 年中国智能算力规模复合增长率达 46.2%,2025 年将达 1,037.3 EFLOPS、2028 年达 2,781.9 EFLOPS,但高端算力供给紧缺与中低端闲置并存;传统 Scale-Out 集群受通信墙、功耗散热墙、复杂度墙三重约束,腾讯云测算标称算力仅约 30% 转化为有效产出。 受制程约束,单芯片算力每两年仅提升约 2-2.5 倍,而超节点系统级算力每代可实现 5-6 倍增长,All2All 通信性能较 RoCE 提升 16 倍、大 EP 推理吞吐提升 1.4 倍以上,算力竞争逻辑由“单芯跑分”转向“系统决胜”。 技术路线上,海外英伟达以 NVLink 走全栈垂直整合、规划十年算力增长 7000 倍,国内华为依托自研灵衢互联协议,CloudMatrix 384 已实现 750 余套商业化部署,Atlas 950 SuperPoD 将 Scale-Up 域拓展至 1024 卡、256TB 全局统一内存、3μs 超低时延。 报告判断未来 2-3 年是超节点架构竞争关键窗口期,LPO 光模块已进入商用验证,NPO/CPO、HBM4、Chiplet+UCIe 处于工程验证阶段。 整机总包、高速交换、光互联、液冷散热、算力芯片与内存、调度软件六大产业链环节有望同步收获业绩弹性,报告逐环节给出建议关注标的。

主要观点

  • 财通证券维持电子行业“看好”评级,核心判断是算力结构性错配凸显、超节点是解决传统集群瓶颈的系统性方案
  • IDC 测算 2023-2028 年中国智能算力规模复合增长率 46.2%,2025 年达 1,037.3 EFLOPS、2028 年达 2,781.9 EFLOPS,但高端智能算力严重紧缺、中低端通用算力冗余闲置
  • 腾讯云“算力生产力=标称算力×效能系数×满载系数”测算,效能系数均值 0.6、满载系数均值 0.5,标称算力仅约 30% 转化为有效产出,万亿元级投资存在显著空转
  • AI 算力存在“芯片-系统剪刀差”:单芯片每两年仅提升约 2-2.5 倍,超节点系统级算力每代可实现 5-6 倍跨越式增长,算力竞争逻辑由“单芯跑分”转向“系统决胜”
  • 传统集群面临通信墙、功耗散热墙、复杂度墙三重系统性挑战:以 GPT-3(175B)到 GPT-4(1.9T)为例,参数增至 10.8 倍时总集合通信达 34.1 倍、跨节点 RDMA 与光电转换均达 49.3 倍
  • 超节点具备跨物理节点统一内存编址能力,All2All 通信性能较 RoCE 提升 16 倍,大 EP 推理场景吞吐性能提升 1.4 倍以上,并支持 128K/256K 长序列训练与 RL 训推异步解耦
  • 英伟达以 NVLink 专有硬件为核心走垂直整合路线,2022 年提出“黄氏定律”目标十年 GPU 算力 1000 倍增长,其中低精度格式约 16 倍、Tensor Core 约 12 倍、先进工艺约 2.5 倍增益
  • 英伟达规划每两年实现系统算力约 6 倍提升,十年维度算力目标增长 7000 倍,是多重技术协同的组合升级策略
  • 华为依托自研灵衢(HCCS/UB)互联走差异化路线:CloudMatrix 384 将 Scale-Up 域提至 384 NPU 并已实现 750 余套商业化部署,Atlas 950 SuperPoD 进一步拓展至业界最大 1024 卡规模,具备 256TB 全局统一内存与 3μs 超低时延,可支撑十万亿级参数大模型高效训推
  • 底层技术按成熟度三级分层:LPO 光模块已进入商用验证;NPO/CPO 光互联、OCS 光交换、HBM4、Chiplet+UCIe 处于工程验证阶段;3D DRAM、分布式 dOCS 属前沿储备方向;互联与拓扑、先进封装、内存架构三组变量将改写系统约束条件
  • 超节点由技术验证走向工程落地,整机总包、高速交换(25.6T/51.2T 交换机)、光互联(LPO→NPO→CPO)、液冷散热(兆瓦级整机柜标配)、算力芯片与内存(HBM4/3D-DRAM)、算力调度与 RAS 软件六大环节全产业链均有望收获增量

论述逻辑

  • AI 大模型驱动中国智能算力高速增长(2023-2028 年 CAGR 46.2%)但供给结构性错配(高端紧缺、中低端闲置)→ 传统 Scale-Out 集群暴露通信墙、功耗散热墙、复杂度墙三重瓶颈,标称算力仅约 30% 转化为有效产出 → 制程红利放缓下单芯片每两年仅提升 2-2.5 倍,而封装、互联、内存池化、整机工程协同可使系统级算力每代提升 5-6 倍,形成“芯片-系统剪刀差” → 超节点以跨物理节点统一内存编址与超大带宽突破通信墙(All2All 较 RoCE 提升 16 倍、大 EP 推理吞吐提升 1.4 倍以上)→ 美国出口管制叠加国内政策倒逼算力底座自主化,为国产超节点奠定市场与政策基础 → 海外英伟达 NVLink 垂直整合(十年 7000 倍目标)与国内华为灵衢互联(CloudMatrix 384 商用 750 余套、Atlas 950 至 1024 卡)路线分化,国产走出差异化落地路径 → 未来 2-3 年为架构竞争关键窗口期,互联拓扑、先进封装、内存架构三组底层变量改写约束 → 产业链整机、交换、光互联、液冷、芯片内存、软件六环节迎来业绩弹性,维持行业“看好”评级并逐环节给出建议关注标的。

关键展望

  • 未来 2-3 年是超节点架构竞争的关键窗口期,若超节点方案无法在此周期内将系统能力边界向外拓展一个数量级,存在被下一代算力平台替代的风险
  • 技术催化节奏分层:低精度算力、长上下文/MoE 负载、LPO 光模块、软件栈迭代为已验证趋势,现阶段即可影响部署;NPO/CPO、OCS、HBM4、Chiplet+UCIe 处于工程验证窗口;3D DRAM、分布式 dOCS、可重构拓扑控制面为持续跟踪的前沿方向
  • 中长期六大演进方向:网络时延向纳秒级演进、单柜迈向兆瓦级推动液冷成为交付默认配置、负载解耦与异构编排成为刚需、多样性算力池化、为超节点而生的原生创新模型涌现、极致低时延引爆下一代爆款应用
  • 行业评级为看好(维持),评级基准为报告发布日后 6 个月内行业相对市场代表性指数的表现(A 股以沪深 300 为基准)
  • 风险提示:国产超节点进展不及预期(量产交付延期、实际利用率不及实验室指标)、行业竞争加剧(低价抢项目致盈利承压)、技术创新不及预期(LPO/CPO、HBM4、Chiplet 迭代慢于海外或出现颠覆性新架构)

推荐标的

  • 整机&超节点总包交付:整机厂商作为总包方最先受益,建议关注浪潮信息、中科曙光、高新发展、拓维信息、神州数码、华勤技术
  • 高速交换机&交换芯片(Dragonfly/Torus 拓扑、OCS 光交换):25.6T/51.2T 高速交换机、国产交换芯片需求抬升,建议关注紫光股份、锐捷网络、盛科通信、恒为科技
  • 光互联产业链(LPO→NPO→CPO 演进):超节点降功耗、提带宽的核心路径,建议关注中际旭创、华工科技、光迅科技、天孚通信
  • 液冷散热(兆瓦级整机柜刚需):液冷由可选配置转向超节点交付标配,建议关注英维克、申菱环境、银轮股份、高澜股份
  • 算力芯片&内存(HBM4/3D-DRAM 方向):超节点能力边界受单节点显存带宽、容量约束,建议关注长鑫科技、海光信息、寒武纪、长电科技、通富微电
  • 算力调度、RAS 与超节点软件栈:相同硬件条件下提升集群 Goodput 的长期刚需,建议关注恒为科技、东方国信、润和软件
  • 报告对电子行业整体维持“看好”评级;上述个股均为“建议关注”,未给出个股评级与目标价

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