瀾起科技研報DRAM行業三點共振,新業務切入AI計算系統

Mondo 財經 更新 2024-02-18

(報告作者:郭元**、彭琦)。

2024年是DRAM行業“三共振”的交匯點。 三點共鳴是指DRAM行業經過2年的調整,在24年後迎來大週期的向上拐點,DDR5在全球DRAM市場的滲透率將從23年的15%左右提公升至50%-60%,以及AI+引領的AI電腦需求, 這將促進消費類DRAM規範向伺服器DRAM規範靠攏。

首先,我們認為第乙個共鳴點將是24年第一季度,我們判斷DRAM行業將在24年第一季度進入被動去庫存週期,預示著新的大週期拐點即將到來。 DRAM行業自2021年Q3進入高峰以來,經歷了兩年多的行業下行週期,DRAM顆粒的**在23年Q2跌至谷底。 自23年Q1以來,三星、海力士、美光等主要儲存廠商紛紛採取減產保價策略,通過減少DRAM顆粒數量來穩定DRAM顆粒質量,並取得了成效。 經過連續3個季度的快速去庫存,消費電子、通訊、工業、汽車、伺服器等方向的主要客戶庫存正逐步恢復正常水平,伺服器客戶去庫存有望在24年上半年完成。 預計從24年Q1開始,行業將從主動去庫存階段進入被動去庫存階段,並在第三季度進入主動補貨階段,期間**將呈現持續上公升趨勢。 事實上,資訊機構Trendforce集邦諮詢剛剛上調了對24年第一季度移動DRAM和NAND快閃記憶體的預測,移動DRAM第一季度的增長率將從8-13%上公升至18-23%。 由於DRAM產品中半導體晶元的特性,可以確定,一旦市場預期DRAM價格上漲,就會有一定的概率追逐DRAM的價格。 因此,即使我們判斷在23Q4到24Q1,實際終端需求可能不會那麼快開始,庫存水平也沒有完全到合理位置,但渠道和系統工廠的先行行為已經提前啟動,然後會出現一段被動去庫存和主動補貨的時期, 而整體需求將上公升並帶動全面補貨週期,我們預計可能會在24Q2-Q3出現。

第二個共振點是DDR5的磁導率。 根據我們的資料,在23年Q4,DDR5的實際滲透率可能達不到市場普遍預期的20%,而是在15%左右,這主要受DDR4去庫存進展的影響。 根據市場反饋,目前對DDR5的需求主要來自LP DDR5和伺服器產品,這兩個方向的漲價意願比較強烈。 預計到2024H1,當伺服器去庫存完成,AI電腦出貨拉動時,DDR5滲透率將能夠快速提公升,在Q4達到50-55%的水平。 DDR5 RCD**預計較DDR4 RCD增長80%以上,隨著DDR5滲透率的提高,瀾起科技在RCD方面的營收增長將得到提振,整體毛利率將提公升,這反映在公司第三季度報告中。

與其他美國和日本競爭對手相比,我們估計該公司在第三季度和第四季度的全球DDR5模組市場份額大幅增加,並超過了競爭對手。 一方面得益於公司產品側研發帶來的先發優勢,另一方面也與此相關,構建了完整的配套晶元體系和**鏈,如公司在PMIC和SPD Hub上形成了穩定的**體系。 相關資料顯示,隨著DDR5滲透率的提高,瀾起科技主營業務晶元營收同比增長80%,而競爭對手Rambus同期同比下降13%。 我們有理由相信,隨著DDR5滲透率的大幅提公升,公司的市場份額有望繼續保持較高的比重,並獲得更大的效能彈性。

隨著業界對低時延、高頻寬資料傳輸的需求不斷上公升,DDR4的平均迭代週期縮短至12個月,而新的DDR4平台的平均迭代週期為24個月。 目前市場上主流的DDR5一代是4800MTS規範,隨著Intel Sapphire Rapids和AMD的GEONA平台的發布,該規範開始被廣泛採用。 去年12月15日,英特爾的Emerald Rapids平台發布並開始量產,這將帶動DDR5第二代5600MTS在24年進入普及階段。 在 24 年,英特爾的 Granite Rapids 和 AMD 的 Turin 也有望發布,這將推動 DDR5 第三代 6400MT S 進入公眾。 一方面,DDR5平台的改變可以加速DDR5滲透率的快速提公升,同時也對DDR5的整體**起到了很好的支撐作用。 相應地,作為DDR5介面晶元的龍頭供應商,公司一方面可以受益於DDR5滲透率提公升帶來的出貨量增加,另一方面也會因為DDR5代的加速而形成比DDR4代更好的利潤回報。 從生態角度來看,DDR5規格的提公升和雲廠對採購口徑的簡化,對傳統介面晶元廠商提出了新的要求。 不僅有 RCD 和配套的資料庫,而且還能夠提供完整的晶元組,包括 PMIC、SPD 集線器和 TS(溫度感測)。 這就要求介面晶元廠商擁有更長的研發產品線和第一鏈管理能力。 除了加強PMIC等核心產品線的研發外,公司還與國內各大廠商在SPD Hub上形成戰略合作,擁有穩定的一流能力,在生態鏈上形成了自己的護城河。

第三個共鳴點來自AI賦能給消費終端帶來的硬體規格公升級。 隨著 Q3 AI PC 產品在 Q3 '24 的銷售,PC 將實現小算力功能並具備一定的推理建模能力,這就要求 DRAM 記憶體的規格與伺服器的規格保持一致。 但隨著AI PC滲透率的提公升,DDR5規格提公升至6400MTS,對公司RCD等介面晶元的需求開始廣泛應用於消費級產品,開啟了公司的市場空間。 本文的第 3 部分將對此進行進一步解釋。 AI賦能消費終端對公司的意義在於,公司的RCD產品將不再僅僅用於伺服器需求,而是將逐步開始以CKD產品的形式應用於PC、NB或其他具有一定AI功能的智慧型終端上,市場空間將大大提公升。

公司AI算力的增長邏輯,是由AI算力系統技術的發展趨勢帶來的。

除了GPU算力的提公升,如何實現更快的網路通訊,提高儲存單元的吞吐效率,減少“記憶體牆”的影響,是技術發展的重要方向。 我們判斷,從24年開始,圍繞網路通訊和儲存單元的技術公升級正在同時進行。

首先,PCIe 50 的 AI 伺服器將在 2024 年成為主流。 前往 PCIe50,頻寬將從 40Gbs 用於 Gen 128 中的 64GB S,資料傳輸速率從 416gt s 至 32gt s 的 0;匯流排傳輸速度的指數級增長也會導致資料從 CPU 傳輸到 SSD 或其他元件時的雜訊和訊號損失增加。 PCIe重定時器已逐漸成為優化資料傳輸穩定性和提高AI伺服器傳輸高精度的標準。 支援 PCIe 50 對 AI 伺服器的需求持續上公升,對於 PCIe 5對 0 重定時器的需求也在迅速增長。

其次,CXL20-cxl3.0 將在未來幾年內進入加速採用期。 儘管有 PCIe50的通道資料速率滿足了目前絕大多數的市場需求。 但是,為了應對TB級的資料增長和異構計算的發展,PCIe在記憶體效率、延遲和資料吞吐量方面已經面臨壓力。 此外,隨著系統中CPU核心數量的增加,“記憶體牆”問題變得更加突出,這促使業界加速開發CXL(Compute Express Link)協議,形成PCIe的替代趨勢。 CXL 是 Compute Express Link 的縮寫,是一種高效能、開放的通訊互連協議,用於 CPU 和 GPU、FPGA 或其他加速器、儲存和其他 IO 裝置以及記憶體之間的高效通訊。 由英特爾於2019年提出,將其研究成果捐贈給相關方向,當時與谷歌、Microsoft、HPE、華為等組成CXL聯盟。 CXL 可實現 CPU 和 GPU、FPGA 或其他加速器之間的高速高效互連,這就是英特爾推出 CXL 的原因,這是一種新的開放式互連協議。 CXL 通過 3 種介面形式 (CXL.) 相互連線。io、cxl.快取和 CXLMEM),它實現了系統中各個元件的記憶體之間的一致性,從而實現更高的效能,降低軟體堆疊的複雜性,從而通過資源共享(記憶體池)降低整體系統成本。隨著 CXL 技術在伺服器系統中的廣泛使用,業界能夠專注於計算工作負載,而無需在加速器記憶體管理硬體上花費大量精力。 英特爾原本計畫用CXL取代PCIe,但由於CXL是建立在PCIe的邏輯層和物理層之上的,而主流晶元產品的技術推動需要AMD、NVIDIA和儲存公司的聯合支援,因此CXL將繼續與PCIe長期共存,作為執行在PCIe物理層之上的可選協議。

在早期,業界不僅使用了 CXL,還使用了 CCIX、Nvidia 自己的 NVLlink、Genz、AMD 的 Infinity Fabric 和 OpenCapi,用於 CPU 和 GPU 協同計算的協議。 隨著 2019 年 ARM 加入 CXL,2021 年 Gen-Z 加入 CXL,以及 2022 年將 AMD、Xilinx 和 IBM 支援的 OpenCapi 標準整合到 CXL 標準規範中,CXL 將成為市場上最主流的晶元互操作性設計標準。 目前,CXL聯盟包括英特爾、AMD、NVIDIA、ARM、三星、美光、海力士、谷歌、Microsoft、Meta、阿里巴巴、戴爾、惠普、思科和華為等,系統生態系統已經形成。

CXL 從 10-1.1 起初,該行業的早期應用程式發布速度並不快,直到 22 年前英特爾的 Sapphire Rapids 才支援 CXL11 標準匯流排之後,CXL的產業化開始逐步加速。 支援 CXL20 英特爾 P-Core 的 Emerald Rapids,E-Core Xeon 處理器 (Sierra Forest) 將於 2024 年上半年交付,將顯著推動 CXL 進入 20 年應用。 而 25 年底發布的 Diamonds Rapids 平台將進入並推動 CXL 進入 30 次。 除了加速CPU、GPU等加速卡的互聯互通外,為了突破系統“記憶體牆”的侷限,還推廣了CXL架構。 所謂記憶體牆的問題在於,微處理器晶元的效能遠高於DRAM的效能提公升,因此處理器往往要等待才能從記憶體中提取資料,這影響了整體系統效率。 當 CPU 中的核心數量急劇增加時,這種效能差異會進一步放大。 為了縮小這種差距,業界普遍採用更快的DDR傳輸速率和更多的記憶體通道來實現更大的系統儲存頻寬,但隨著CPU核心數的持續大幅上公升,維持4Gbs以上核心的平均記憶體頻寬存在一定的壓力。

隨著CPU的多核化,即使核心數量大幅增加,CPU中每個核心的記憶體容量也在持續下降。 一般來說,在單個通道上增加較大的 DIMMS 可以增加系統的記憶體容量,但由於當前的記憶體控制器在北橋上不是獨立的,而是整合到 CPU 中,因此增加通道上的 DIMMS 容量會增加每個通道的負載,從而降低系統記憶體的時鐘頻率, 進一步“惡化”已經處於壓力之下的記憶體頻寬。因此,CPU向更高核心發展,必然需要更大的系統記憶體容量和單核頻寬公升級空間,而CXL架構可以通過共享記憶體池和記憶體擴充套件,有效緩解記憶體牆形成問題。

例如,到 CXL2在第 0 階段,CXL 協議可用於在 CPU 和 AI 晶元或其他支援 CXL 或 PCIe 介面的裝置之間共享記憶體資源,例如 CPU 快取和 GPU HBM 記憶體,從而減少 CPU 和 GPU 之間的計算或傳輸延遲,從而提高伺服器系統的計算效能。 當談到 CXL3 時0、資料交換方式從單層擴充套件到多層,可形成網路或環形非樹結構,PCIe公升級為60支援64GB s傳輸,更大更靈活的儲存資訊環共享將對提高系統的算力效率起到關鍵作用。

隨著CXL架構的逐步推廣,DRAM產業鏈在整個AI計算體系中的話語權和重要性不斷提公升。 從整個算力系統來看,HBM技術的公升級應用刺激了GPU的算力,也給儲存廠商帶來了巨大的商機和市場。 CXL架構的發展將朝著儲存容量擴容和“記憶體池化”的方向進行,突破系統“記憶體牆”的侷限性,進一步提公升伺服器的算力效能。 伺服器記憶體擴容和記憶體池化的趨勢也勢必推動蒙太奇、RAMBUS或群聯等DRAM產業鏈中涉及高速資料傳輸的龍頭企業,從傳統的DDR模組介面晶元配套供應商,到AI伺服器系統的開發,CXL20 或 cxl30 Retimer、ReDriver或MXC晶元都是響應AI伺服器技術生態的發展而產生的,形成了新的需求空間。 對於CXL架構帶來的商機,主要包括CXL擴充套件器、CXL池化和CXL重定時器。 目前,公司已經向這些方向進行了產品布局。 例如,在 CXL Extender Pooling 的控制器方向上,有MXC8591。 主要競爭對手包括美國的Astera Labs和Microchip。 在 CXL Retimer 上,支援 CXL 2RT51632等產品為0。 主要競爭對手包括 RAMBUS、Spectra 和 Phison 等。

從時間上看,24到25年是公司在高速介面晶元業務上取得重要進展的時間視窗。 我們**從 24 年第三季度開始,該公司的 PCIe Retimer 業務預計將開始。 MXC極域預計將在24H2-25進入量產期。 根據美光**的資料,到 2030 年,CXL 市場預計將超過 200 億美元,如果我們假設 CXL 控制器擴充套件器晶元佔 10%,那麼該公司將超過 20 億美元。

從AI電腦開始,24年是整個電子行業進入AI電子終端階段的第一年。 AI PC作為一種具有獨立離線AI推理能力的新型計算機,對單機系統的效能要求達到了乙個新的水平。 在早期的筆記本和台式機DDR模組中,早期的筆記本和台式機DDR模組的傳輸速率為3200mt s,通常不需要像伺服器那樣大容量和複雜的記憶體配置,因此不需要RCD或CKD晶元。 然而,隨著AI PC的誕生,尤其是DDR5,對6400Mt S的傳輸速率要求,CKD晶元與低配置RCD類似,已經形成了標準配置。

隨著上游CPU晶元廠商的計畫,量產。 下游電腦廠商也紛紛出台了相應的一系列計畫。 隨著AI電腦的普及,我們預測CKD業務將在24年為瀾起科技帶來更大的業務靈活性。

我們提到CKD TAM配套AI電腦的滲透率逐漸提高,預計PC出貨量為29億台,AI PC滲透率78%,我們估計CKD27中的TAM約為71億。 我們的CKD業務將在24年和25年後為瀾起科技帶來更大的業務靈活性。

我們認為,由於DDR5的滲透率不斷提高,瀾起科技的晶元介面業務正在逐步增長。 隨著AI伺服器出貨量的增加,儲存廠商逐漸佔據市場重要地位,瀾起科技配套晶元業務Retimer、CKD業務將迎來爆發式增長。 我們預計公司23Q4互連晶元營收將實現32%的同比增長和160%的環比增長,考慮到金岱伺服器業務約2億元的減值影響,我們預計23年全年營收為2284億元,歸屬於母公司的淨利潤約為475億美元。

業務方面,我們預計隨著DDR5滲透率的進一步提高,23Q4 DDR5 RCD業務部門將實現季度業績增長,預計23Q23第四季度營收約為76億元,環比增長27%; 淨利潤約為265億,環比增長52%。 '23 全年營收 2284億元,隨著DDR5出貨量的增加,瀾起科技的營收和淨利潤逐步**。

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特色報告**:未來的智庫]。

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