摘要:线上,线下游戏机,线上串流影音视频,电话/视频会议软件服务,远程办公、在线教育及医疗的流量大幅增加,因而驱动笔电,云端服务数据中心及通讯运营商在固态网络资本投资的力道加大,这多少弥补一些智能手机需求不佳对创新技术及全球半导体行业 2020 年营收的影响。 |
2019年12月开始,湖北武汉区现多例新型冠状肺炎 (COVID-19) 感染案例,春节期间武汉乃至全国各省市疫情进一步加重。为了控制疫情扩散,中国大陆政府对大陆超过 90 个城市进行全封城,半封城,这其中包括北京,上海,广州,深圳四大一线城市。封城,半封城,地方政府延期复工要求的严格管制所造成的员工人流中断,某些零器件生产中断都对创新技术科技产品如 4G/5G智能手机,服务器,笔电,游戏机,还有很多消费性电子产品的生产造成不顺,但在到了四月,我们预估整体中国大陆的组装供给已经超过产业链需求,产能利用率应该都已经超过 80%, 国内科技行业如封测,设备,显示面板,电子零器件,组装等部分公司在疫情趋缓后的营收及获利反弹也会最可观。
而在需求方面,线下 4G/5G 智能手机因欧美各国相继执行封城及锁国造成消费者外出大量减少而需求大降,我们因此进一步将全球 2020 年 5G 手机出货量从 1.7-2.0 亿台下修到 1.5-1.7 亿台,全球 2020 年智能手机出货量预估将下滑超过 10%到 12 亿台,国金创新数据中心资料显示国内手机激活数一季度环比衰退达 26% (季节性环比衰退 10-15%),而全球手机销货数量一季度环比衰退超过 15%,但家庭用消费性电子产品及软件需求将暴增,如线上,线下游戏机,线上串流影音视频,电话/视频会议软件服务,远程办公、在线教育及医疗的流量大幅增加,因而驱动笔电,云端服务数据中心及通讯运营商在固态网络资本投资的力道加大,这多少弥补一些智能手机需求不佳对创新技术及全球半导体行业 2020 年营收的影响。举例而言,随着欧美新冠肺炎疫情惡化,居家隔离上班上课已成常态,不仅造成美国网络流量大增,也迫使 Netflix,YouTube 在欧洲调降影片高清画质,以免流量负荷太大造成欧洲网络瘫痪。美国威瑞森电信(Verizon)最新调查发现,美国网络流量在 3 月 16-20 这一周內增加 20%,同一期间线上串流需求增加 12%,虚拟私人网络(VPN)流量增加 30%,线上电玩流量更暴增 75%。
二、服务器芯片双位数增长可期
因为新型冠状肺炎 (COVID-19) 继续在欧美国家扩大,而带动各种线上游戏,线上视频(Netflix, YouTube, Facebook, Twitter, Instagram),电话/视频会议软件服务,远程办公、在线教育及医疗的流量大幅增加,我们因此上修全球计算机半导体(服务器,桌上型计算机,笔电 x86 CPU,GPU, AI) 市场将在 2020/2021 年同比增长 7-9% (从之前预测的 6%/6%),但预期个市场应该是由 AMD 的 7 纳米 Rome 及 7 纳米+ Milan 服务器 CPU,Intel 38 核心的 10 纳米服务器 CPU Ice Lake,华为 7nm 鲲鹏服务器 ARMCPU, 中国长城(12.560, 0.73, 6.17%) 16nm 的 四核飞腾 FT-2000/4, 信骅及新唐的服务器远端控制芯片 BMC (Baseboard Management Controller),AI ASIC/GPU, 澜起的内存接口芯片,三星,海里士,镁光所设计及生产的服务器用 DRAM,这些芯片市场以超过 10%以上同比营收的增长所带动, 这远比以智能手机芯片为主体的全球逻辑半导体 2020 年营收 1-3%同比增长来得好很多(因为全球新冠肺炎扩大,我们将之前 8%同比增长预测下修)。
三季度同比需求拐点出现后,我们估计全球服务器市场出货量在2020/2021 年有 10%(从之前的 8%上修)/22%的同比增长机会, 而统计彭博及 Wind 分析师对全球服务器制造商及半导体相关公司 2020 年营收的预期,全球服务器制造商及半导体市场(浪潮 36% Y/Y,中科曙光 11%Y/Y,纬颖 20% Y/Y,信骅 22% Y/Y, 澜起 42% Y/Y)于 2020 年同比增长应该可以轻易超过 10%,因为我们认为服务器需求将被各种线上游戏,视频,会议,办公,教学,医疗所带动,高速,低功耗需求让半导体芯片朝向更先进制程(Intel 10nm, 10nm+, AMD 使用台积电的 7nm, 7nm+, 5nm制程), 更多的核芯运算,更多的 PCI Express 接口, 及更多内存通道方向迈进,加上良率不佳,产能短缺,所以我们不排除单价的提升会让 2020年全球服务器半导体市场同比增长轻易地超过 10%。
三、服务器芯片相关供应商
◼英特尔 Intel 在 10nm 的逆袭: 在 10 纳米制程一连串的新产品推出延迟后,英特尔终于要在 2020 年末或 2021 年初推出其第一颗 10nm (相当于TSMC 的 7nm) 服务器 x86 CPU Ice Lake-SP, 虽然 Ice Lake-SP 最多只能有 38 核心,比起 AMD Rome 的 64 核心还是有些差距,270 瓦的散热设计功耗 Thermal Design Power TDP 也仍高于 AMD EPYC 7742 的 225瓦,低于 AMD EPYC 7H12 的 280W, 但提升了 CPU 到内存的内存条通道从 6 到 8,可连接 64 条 PCIe 4.0 通道, 然而其内存条通道增加到 8,但仅跟 AMD 7nm 的 Rome 相同,而 64 条 PCIe 4.0 通道,还是明显低于AMD‘s 128 条 PCIe 通道。但就制程而言,英特尔的 10nm 制程工艺在鳍片间距 Transistor fin pitch (34nm) 是大于台积电 7nm 制程 30nm 鳍片间距, 但 54nm 栅极间距 Poly pitch/contacted gate pitch 是小于台积电的57nm, 36nm 金属间距 metal pitch (interconnects) 也是小于台积电38/40nm。所以 AMD 除了在小芯片架构,成本结构,耗能,及 128 条PCIe 通道上占有极大优势外,在比较使用台积电 7nm 制程的 AMDRome CPU 与英特尔的 10nm 制程的 Ice Lake-SP CPU 后,在执行速度,晶体管增加数就略逊一筹。这就是为什么有些测试机构(GeeBench)发现英特尔 Ice Lake-SP CPU 以不到一半的核心, 提供近 80%更快的执行速度打败 AMD Rome CPU。而英特尔将在明年推出的 10nm EUV 服务器CPU 是建立在 Eagle Stream 平台的 Sapphire Rapids, 将采取小芯片架构来改善良率,成本,及耗能,并用 DDR5 存储器及 PCIe 5.0 通道来加快系统速度。这就是为什么 AMD 不能用台积电的 7nm EUV 制程工艺产出的 Milan CPU 来竞争,而要用台积电 5nm EUV 制程产出的 Genoa CPU 来竞争。
价未来三年达到 7%复合增长率。而因为 5G 在 5 年后所带来的数据爆炸对服务器总体新增量将达近 1000 万台,或在 10 年后达到 2000 万台的总体新增总量。这表示光靠 5G 基础建设的建制对每年的服务器总体新增量就有超过 10%。因为澜起建立了 DDR4 的内存接口芯片新标准,我们估计澜起的全球市场份额从 2016 年的 31%, 逐年拉高到 2018 年的 47%及2019 年的 49%,要是澜起能领先 IDT 及 Rambus 推出速度快,耗电低的DDR5 1+10 内存接口芯片, 澜起就能有每年 2-3 个点的市场份额增加。我们认为从今年开始,服务器将从 6 通道的 Intel 14nm 转到 8 通道的 Intel10nm 或 8 通道的 AMD 的 7nm+ CPU,这样对服务器内存模组及接口芯片组有 >10%年化的同比增长 (三年共有 33%(8/6)的同比增量)。而且我们估计英特尔从明后年开始将陆续推动 4/6 颗 CPU 的服务器, 这多少会带动服务器内存模组及接口芯片的额外需求,我们估计未来五年同比增长应该会超过 25%。
及 38 核心 10nm+ Ice Lake 后,从 6 通道改成 8 通道,这三个原因将驱动每台服务器 DRAM 的使用容量增加,我们因此预估服务器用 DRAM 内存用量将在 2020 年同比增长 25-30%, 2021 年同比增长近 40%, 并于2024 年超过整体 DRAM 用量的一半以上。跟 DRAM 内存市场类似,就全球 NAND 闪存市场而言,服务器及笔电/桌上型电脑,持续用 SSD NAND 来取代硬碟,约占 46%的 2020 年全球 NAND 闪存用量,加上每台服务器因 CPU 的速度及存取速度加快,各种新 AI 应用对于数据量的爆增,这几个原因将驱动每台服务器 SSD NAND 的使用容量增加,我们因此预估服务器用 NAND 闪存用量将在 2020-2022 年同比复合增长 35-40%。相关受惠厂商当然是韩国的三星,海力士,及美国的镁光。
但在中国政府的支持下,要求数家重点国营企业及多家民间企业如百度,腾讯提高采用鲲鹏及其他国产芯片生态圈的产品比例,以 2022 年尽量达到100%的比例完成服务器国产化的目标,这对于华为鲲鹏生态圈而言是一大利好。就今年 2020 年而言,我们目前估计华为鲲鹏将出货 150-200 万颗服务器 CPU, 明年 2021 年估计达 250 万颗服务器 CPU,以每台服务器配置 4-8 颗鲲鹏 ARM CPU 来计算,我们估计于 2021 年将会看到 42 万台鲲鹏服务器市场,相当于全球 3%的市场份额。虽然华为之前流失了部分ARM v8 泰山核设计团队的干部到阿里巴巴,但我们认为华为还是会持续对 ARM v8 泰山核进行设计优化及制程工艺微缩。
四、服务器 CPU -CISC vs. RISC
◼中央处理器(Central Processing Unit,简称 CPU)是服务器的核心构成之一,其功能主要是解释计算机指令以及处理服务器中的数据。CPU 的主要运作原理是执行储存“程序”里的一系列指令。程序以一系列数字的形式存储在存储器中。
◼指令集架构(Instruction Set Architecture),又称指令集或指令集体系,是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,包含了基本数据类型,指令集,寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部 I/O。指令集架构包含一系列的 opcode 即操作码(机器语言),以及由特定处理器执行的基本命令。简单地来说,指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中,属于计算机中硬件与软件的接口,它向操作系统定义了 CPU 的基本功能。
◼CPU 按 指令集 的 架 构 区 分 , 分 为 CISC ( Complex Instruction Set Computing ,复杂指令集) 型 和 RISC ( Reduced Instruction Set Computing,精简指令集)型两类。CISC 的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、程序运行速度更快,其架构中每个指令可执行若干低端操作,诸如从存储器读取、存储、和计算操作,全部集于单一指令之中;与之相反,RISC 架构中只包含使用频率高的少量简单指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言。
◼CISC 阵营以 Intel、AMD 的 X86 架构为代表,而 RISC 阵营则包括ARM、MIPS、Power PC 等架构;从硬件角度来讲,CISC 处理的是不等长指令集,而 RISC 执行的是等长精简指令集,在并行处理方面 RISC 明显优于 CISC。由于 RISC 执行的是精简指令集,相比 CISC 在硬件层面需要更少的晶体管,所以它的硬件制造工艺更简单且成本更低廉。RISC 型 CPU 与 CISC 的CPU 在软件和硬件上都不兼容,这是由指令集的特性而决定的。
◼从性能角度来说,CISC 与 RISC 并无绝对的孰优孰劣之分。但在发展过程中,CISC 阵营的 Intel 和 AMD 在提升芯片性能上做出了持续的努力,芯片的功耗被放在了性能后的第二位;而 RISC 本身出现时间较CISC 晚十年左右(ARM 诞生于 1985 年,X86 诞生于 1978 年),ARM、MIPS 在创始初期缺乏与 Intel 产品对抗的实力,专注于以低功耗为前提的高性能芯片。RISC 阵营的 Power PC 架构最初是为个人计算机产品而设计,但其出现时已是 1992 年,此时 Intel 旗下的 80386和80486 占据了大部分 PC 市场。次年,Intel 赫赫有名的奔腾系列发布并助力 Intel 占领了绝大部分 PC 市场,这是第五代基于 CISC 的X86 架构微处理器,Intel 将其命名为“Pentium”。在整个 1990 年代中期,PowerPC 处理器均达到或超过了最快的 x86 CPU 的基准测试成绩。但由于 PowerPC 面向 Windows、OS / 2 和 Sun 的客户都存在应用软件极度缺乏的问题,所以最终并未在 PC 市场溅起水花。但其后 Apple 因为 PowerPC 处理器的更高性能,在 Macintosh 个人电脑系列使用了PowerPC 处理器。2005 年,出于发热量和能源消耗有关的考虑,Apple 宣布不再在其 Apple Macintosh 计算机中使用 PowerPC处理器,转而支持 Intel 生产的处理器。此后 PowerPC 开始往超高性能服务器方向发展。
◼Intel 与 AMD 竞争不断,造就高性能 X86。Intel 具有很强的研发实力,芯片性能一直处于行业领先。在 20 世纪 70 年代至 21 世纪初,厂商最看重的因素之一即为处理器的性能,而 RISC 本身出现时间较 CISC 晚十年左右,ARM、MIPS 在创始初期缺乏与 Intel 产品对抗的实力,改以专注于以低功耗为前提的高性能芯片。同时 Intel X86 也很早开始借鉴 RISC 架构优势,不断技术革新,比如“Pentium”奔腾处理器就采用了超标量架构,即有一个处理简单和通用指令的管线。Intel 最新产品十代酷睿桌面版 Comet Lake-S 系列处理器及 400 系芯片组中,最低配置的酷睿 i3-10100 四核处理器已经达到 3.6GHz 基础频率,4.3GHz 睿频,全核 4.1GHz。从单机性能上来讲,Intel 目前依旧处于强势地位。
◼Wintel 联盟建立四十余年,X86 软件生态完善。1981 年,由于个人计算机市场不受 IBM 看重,IBM 选取 8088 做个人计算机业务的 CPU,并将操作系统外包给微软,Wintel 联盟就此开始征程。在 Wintel 建立之初,微软并没有打算唯一地只支持 Intel,早期,微软操作系统有两条业务线,一条专用支持 X86 架构,另一条则支持考虑了操作系统的可移植性,可支持 RISC 架构的计算机。但由于 RISC 处理器在 PC 端的份额远不及 X86,微软又取消了对部分 RISC 架构的支持。后来,X86 成为了个人电脑的标准平台,也成为了历来市场上最成功的 CPU架构。
◼专注芯片架构研发,不碰设备生态。就 Intel 来讲,不与设备生产商、软件开发者或者系统开发者成为利益竞争关系是一个十分重要的致胜因素。IBM 和 SUM 大包大揽生产多种服务器设备,但其它设备生产商可能会基于不支持竞争对手的角度不愿意选择 PowerPC 和 SPARC 架构,而选择 X86 架构。这确实是我们担心华为鲲鹏生态圈也会碰到的问题。
◼从成本、性能、生态三方面来讲,X86 都是早期数据中心的最优选。从 成 本 和 性 能 角 度 来 讲 , X86 相 比 大 型 机 与 小 型 机 , 在RAS(Reliability, Availability, Serviceability)有所欠缺,但具有生态系统开放、兼容性高、价格便宜的优势。且由于分布式系统成熟,X86 服务器集群的性能并无较大差距。大型机和小型机价格昂贵、体系封闭,一般只在部分要求零宕机的领域使用(如银行业、电信业等)。从生态的角度来讲,由于 X86 在市场上占有率高,相比其它架构而言,X86有着独一无二的软件和硬件生态优势,故目前全球的数据中心大部分都是采用 Intel 的 X86 架构服务器芯片,X86 生态系统也愈发强大。
根据 DRAMeXchange 调查显示,服务器用 CPU 中,X86 架构 CPU占整体服务器市场约 96%。但在国内提高服务器及服务器 CPU 国产替代的政策下,我们估计 RISC CPU (非 x86)在服务器的份额将持续逐步提高。
五, 估值分析
虽然全球新冠病毒肺炎疫情扩大让线上购物(亚马逊,阿里巴巴),线上会议,远程办公,线上游戏,线上串流影音服务必须扩大使用云端服务器服务, 而驱使云端服务公司扩大资本开支增加服务器及网络。但另一方面,疫情扩大而导致的封城,封市,封国造成很多商业活动停止,自然大幅降低很多入口网站广告投放,而导致获利减少及投资趋缓。两相抵消之下,我们认为全球服务器半导体市场 2020 年可以增长 10%以上,但 2021 年可增长超过 20%。未来五年营收复合增长率 CAGR 应有 10-15%, 获利复合增长率应该超过 20%。
除了存储器制造业(不包括存储设计,封测,设备)获利波动上行及下行周期较其他半导体及科技行业大很多,投资人多不愿意给公司太高的 P/E 及PEG 估值,过去三年价格与未来获利(Forward P/E)区间为 7-13 倍 , PEG 区间为 0.5-0.3,都是远低于服务器逻辑芯片相关公司的 20-42 倍 Forward P/E,PEG 区间的 1.0-2.0,以下是我们用每家公司的 1 至 2 年未来 EPS 来测算 P/E高低点,以求出未来几年股价的高/低区间。
六, 风险提示
如果全球新冠病毒肺炎疫情不断扩大,造成全球 GDP 大幅衰退,失业率大幅攀升,各产品需求大幅衰退,这些都可能降低对服务器的投资及对服务器芯片行业的重大影响。美国政府持续利用及半导体技术优势来封锁华为及海思,可能造成国内 ARM 服务器大幅增长而不利于 x86 CPU 服务器,AI GPU 加速器,服务器远端控制芯片龙头公司。
责任编辑:张华