(精选报告来源:报告研究所)
总览:科技新旧动能变革,赋能新质生产力
科技作为赋能新质生产力的核心底座,主要通过数字技术与实体经济深度融合,不断提高经济社会的智能化程度;新兴科技产业链整合创新为变革,新旧动能切换为经济增长的有效支撑;国产替代具备较大空间成为未来科技成长的新动力。从产业链划分来看主要包括三方面,上游电子芯片侧,主要围绕芯片设计、电子零部件和芯片制造,深度国产化打造自主可控产业链;中游AIDC新基建方面,服务器/光通信/运营商/量子信息对于搭建整个算力网络起到关键性作用,保障算力服务器安全体系;下游应用方面,应用的落地逐步以垂直细分领域的应用为主,AI国产大模型等将成为算力应用落地的重要方向,促进实体经济和数字经济深度融合制度。
中国共产党第二十届中央委员会第三次全体会议公报指出:要健全因地制宜发展新质生产力体制机制,健全促进实体经济和数字经济深度融合制度,完善发展服务业体制机制,健全现代化基础设施建设体制机制,健全提升产业链供应链韧性和安全水平制度。以《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(“十四五”规划)为纲,通过学习整理总书记调研、座谈会及党内集体学习等场景下对于科技行业的指导意见,我们可以发现自2024年开年以来,“新质生产力”、“数字经济”“自立自强”、“科技创新”及“数字化转型”等出现频次相对较高,我们认为在2035年建成科技强国远期目标,及2025年短期目标的拉动下,二十届三中全会,强调要健全因地制宜发展新质生产力体制机制,健全促进实体经济和数字经济深度融合制度,完善发展服务业体制机制,健全现代化基础设施建设体制机制,健全提升产业链供应链韧性和安全水平制度进一步指明了方向,新质生产力为纲,数字经济引领,深化改革大势所趋。进一步释放科技创新潜力、激发创新活力,必须全面深化科技体制机制改革,完善国家科技治理体系,加快形成适应新时代科技创新发展需要的实践载体、制度安排和良好环境。要敢于啃硬骨头,敢于涉险滩、闯难关,坚决破除束缚科技创新的思想观念和体制机制障碍,切实把制度优势转化为科技竞争优势,以科技体制机制改革释放的强劲“动能”提升我国科技创新能力和水平的“势能”
科技打头阵,新质生产力助力新旧动能转换,迎来高质量发展大时代。从世界现代化历程看,一些国家正是抓住了科技革命的机遇,才进入现代化国家行列。中国式现代化要靠科技现代化作支撑,实现高质量发展要靠科技创新培育新动能。立足当下,我们认为科技发展的大时代已然而至,科技行业上中下游齐发展,推动我国经济新旧动能转换有望超预期。
上游篇:芯片需求回暖,深度国产化迎来新周期
全球电子制造业兴起于欧美,1970年代爆发的两次“石油危机”引发全球范围的通胀,在低成本驱动下,包括电子制造业在内的劳动密集型产业以欧美→日本→韩国、中国台湾→中国大陆→东南亚的路线不断迁移。中国大陆电子制造业充分受益于全球化之下的国际分工,凭借人口红利和成本优势在零部件制造和组装环节处于全球领先地位,成为电子产业的世界工厂。
在承接全球产业转移的过程中,中国电子制造业的发展经历了起步阶段、规模化发展阶段和高速增长与创新阶段,从早期凭借劳动力成本优势承接简单的组装和加工订单,再到规模化发展,引入自动化对产线进行升级改造,向产业链高附加值环节迈进,最后诞生了国产自主品牌,例如笔电行业的联想、手机行业的华为、小米、传音、液晶电视行业的海信、TCL 等,积极参与国际竞争。
电子制造业是工业经济发展的重要支撑。2005年至今,中国规模以上电子信息制造业增加值的增速整体呈现递减趋势,除了 2009年和 2023年,其增速均高于中国GDP增速。2023年中国电子信息制造业规模以上企业实现营收15.1万亿元,同比下降1.5%,占中国规模以上工业企业营收比重为 11.32%,是工业经济发展的重要支撑;营业成本13.1万亿元,同比下降1.4%;实现利润总额6411亿元,同比下降8.6%;营业利润率为4.2%。投资端,2023年,电子信息制造业固定资产投资同比增长9.3%,比同期工业投资增速高0.3pct。出口端,2023年,规模以上电子信息制造业出口交货值同比下降6.3%。
中国电子制造业出口金额占货物出口金额比重约25%。我们选取高新技术产品中的光电技术。计算机与通信技术、电子技术和计算机集成制造技术四类产品,将四类产品合计出口金额作为电子制造业出口金额。2003年至今,电子制造业出口金额整体呈现增长态势,占中国货物贸易总出口比重维持在25%左右。
发展至今,中国电子制造业覆盖产业链各个环节,从最上游的芯片设计到终端品牌,其中部分环节的企业已经具备较强的竞争力,如终端品牌华为、小米、传音、OPPO、vivo;手机组装环节的立讯精密、比亚迪电子;零部件环节的歌尔股份、领益智造;芯片封装环节的长电科技、通富微电、华天科技;芯片制造环节的中芯国际、华虹公司;芯片设计环节的起科技、华为海思。
(一)芯片设计:技术弯道超车,关注边缘端场景在芯片上的应用
芯片设计不仅是半导体产业的核心,更是推动整个数字经济发展的引警。无论是让我们的智能手机更快、更智能,,还是为未来的自动驾驶汽车提供"大脑",芯片设计都在发挥着不可替代的作用。SoC又称系统级芯片,由多个具有特定功能的集成电路组合在一个芯片上形成的系统或产品,其中包含完整的硬件系统及其承载的嵌入式软件。任何SoC的设计都是性能、功耗、稳定性、工艺难度等几方面的平衡。越是集成度高,封装、调试难度就越大。Soc芯片上通常会集成CPU(负责管理运行速度),GPU(管理性能),基带芯片(管理信号),NPU(管理人工智能),ISP,存储器(SRAM、DRAM、ROM),DSP,WIFI,蓝牙结构,外设结构等功能。
当前边缘 AI正处于爆发关键期。我国AI芯片受到广泛关注,不断涌现出新的生产设计商,行业市场规模不断增长,2022年中国AI芯片市场规模达到850亿元,同比增长94.6%,2023年市场规模约为1206亿元,预计2024年中国A芯片市场规模将增长至1412亿元。受边缘终端的计算性能限制,边缘端搭载的AI模型较传统模型更加轻量级,其参数范围取决于模型的预期功能和搭载的终端。
PC作为主要生产工具,边缘AI将显著提升其工作效率。根据微软发布的AI助手“Copilot”其功能可帮助用户实现文章结构撰写,简单生成PPT模板、实现EXCEL表格的生成、语音转文字等,增强用户在 AI的使用体验。从实际产品实际应用来看,Copilot 系统首先接收来自 Microsoft365 Word、Excel、PowerPoint、Outlook、Teams 等的用户指令,随后利用 LLM 模型来实现运算,最后反馈于Microsoft 365应用中。
AI技术可以赋予IoT“人工智能大脑”。物联网可以将人与物、物与物连接成为一个整体,通过IoT智能设备生成海量数据;AI技术可以对海量数据进行深度学习、判断用户的习惯,提升用户体验,两者相辅相成,推动“万物互联”向“万物智联”进化。ChatGPT的出现使得人工智能技术在语言交互方面的应用更为广泛,近日推出的插件功能,将进一步促进AI技术和其他产业的融合,Al0T产业也将在AI技术升级的推动下不断发展。
芯片设计位于半导体产业的最上游,是半导体产业最核心的基础,拥有极高的技术壁垒,需要大量的人力、物力投入,需要较长时间的技术积累和经验沉淀。目前,全球芯片设计仍处于高度垄断格局,美国占据着最大市场份额,美国集成电路设计业营收额占到全球集成电路设计业的43%,中国芯片设计公司在多个细分领域存在机遇。中国作为全球最大的半导体芯片市场,国内企业在创新、决策速度方面占据优势,中国地区(包括中国台湾地区)芯片设计领域已占全球15%,未来仍有较多发展机会。政府高度重视芯片自主创新,未来有大量社会资本注入,助力半导体公司快速成长,甚至在特定领域实现领先。
(二)消费电子:中国在供需两端地位优势明显,AI或带动硬件重回成长区间
中国在消费电子供雷两端均有较大份额。以智能手机为例,供给端,2023年中国手机产量15.7亿台,同比增长6.9%,其中智能手机产量11.4亿台,同比增长1.9%。中国智能手机产量与全球智能手机销量相当。需求端,2023年全球智能手机销量11.7亿部,同比减少3.2%;中国智能手机销量2.71亿部,占全球销量的23.16%。
全球智能手机市场进入成熟期,竞争格局相对稳定。全球智能手机出货量在2016年达到顶峰,当年出货14.73亿部,此后逐年下滑,2021年增速小幅反弹至4.84%。发展至今,预计全球智能手机出货量维持12亿部左右。竞争格局方面,2023年全球智能手机出货量前五名及份额情况:Apple(20.10%)、Samsung(19.40%)、Xiaomi(12.50%)、0PPO(8.80%)和Transsion(8.10%)整体竞争格局相对稳定。
国内企业选择主动出海拓展新市场。为了拓展中国之外的新市场和保障供应链稳定,国外品牌选在在海外建厂,并要求上游组装和零部件环节将产能从中国大陆迁出,导致中国大陆消费电子部分环节被动外迁。在国内需求基本饱和的情况下,国内品牌选择主动出海拓展新市场。以小米为例,2015年至2023年,公司在海外地区的收入从41亿元增长至1218亿元,复合增速为52.79%,远高于国内增速。
“AI+”有望驱动消费电子进入新一轮成长周期。驱动消费电子产品成长的核心因素是创新,智能手机的单摄升级双摄、多摄;显示屏升级为全面屏,屏幕尺寸增加;电池容量提升,待机时间更长;手机后盖材料经历了玻璃-金属一玻璃的转变。硬件层面的创新使得智能手机产品同时具备科技和消费属性,近年来由于创新升级的节奏放缓,智能手机市场进入成熟期。年初至今,各类消费电子品牌厂商都尝试推出和 AI结合的硬件产品。在智能手机领域,2024年初,三星发布的 GalaxyS24系列深度融合AI技术;6月,苹果在全球开发者大会上首次将AppleIntelligence深度集成于i0S18、iPadOS18和 macOsSequoia中。在智能眼镜领域;9月,Meta在 MetaConnect大会上展示了其首款增强现实眼镜 Orion,内置AI功能。在智能耳机领域;10月,字节跳动发布首款 AI智能体耳机 Ola Friend。
(三)芯片制造:坚持自主可控,芯片制造能力有望逐步提升
半导体设备厂商喜报频出,拓荆科技应用于先进逻辑芯片、存储芯片制造中的ALD系列设备已实现产业化应用,其设备性能和产能均达到国际领先水平;中微公司的等离子体刻蚀设备也已批量应用在国内外一线客户从65纳米到14纳米、7纳米和5纳米及更先进的集成电路加工制造生产线及先进封装生产线;盛美上海自主研发的部分核心技术也已达到国际领先或国际先进水平。同时我国设备厂商也积极布局品圆键合设备、电子東检测设备等新领域,国产替代再次实现大跨步。2024年8月,我国半导体设备进口金额为29.57亿美元,同比增长3.8%;进口数量为5921台,同比增长 27.4%,市场景气度仍在回升。2024年1-8月,我国半导体设备进口总金额为 260.08亿美元,总进口数量为42329台。从进口均价来看,2024年8月进口均价为49.94万元,自2023年10月起受半导体行业复苏态势初现、下游高扩产需求影响,进口均价整体呈下滑的态势,但是进口均价依旧远高于美国《芯片和科学法案》签署前的进口均价,进口均价的提升彰显我国成熟制程半导体设备自给率逐步提升。
s2023年,虽然下游需求不振,但是基于地缘政治因素和半导体行业的战略性地位,各国持续新建和扩建晶圆厂。据SEMI统计,2022-2024年,全球半导体产业计划有82座新设施投产,涵盖4英寸(100mm)到12英寸(300mm)晶圆的生产线。2024年,中国将开始运营18座晶圆厂产能同比增加13%,达到每月860万片,产能增长率领跑全球,全球份额也将进一步提升。在ICIDC上,SEMI中国区Senior Director冯莉也表示,到2026年中国12英寸晶圆产能将占到26%。我国半导体制造行业在国家政策的大力支持下,坚持逆周期投资,产能占比持续提升。后续,随着新产线的持续投产和原有产线顺利扩产,我国晶圆产能将继续增加,同时半导体产业自主率也将从2021年的 14%攀升至2027年的26.6%。
2023年,由于半导体行业处于去库存周期,晶圆厂产能利用率下滑,全球半导体材料市场销售额同比下降8.2%至667亿美元。我国仍是半导体材料第二大消费地区,也是唯一保持销售额增长的地区。近年来,我国中低端材料领域国产化率不断提升,但是在大尺寸硅片、光刻胶等高端材料领域与国际先进水平仍有一定的差距。以光刻胶为例,其核心技术主要掌握在日、美等国际厂商手中,且市场集中度较高。我国起步较晚,虽然目前在中低端的KrF光刻胶和i线光刻胶领域实现了较高的国产替代率,但是在中高端的ArF光刻胶、EUV光刻胶领域仍亟待突破。但是,我国已有多家龙头企业积极投入半导体材料研发,在自主可控政策的支持下,终将陆续填补国内空白。
中游篇:AI及算力等产业链迎来量价齐升
(一)AI服务器:国产占比逐渐提高、AI产业链厂商异军突起
国产AI服务器分为训练服务器和推理服务器,核心部件中GPU价值量居首。以国产AI训练服务器为例,产业链可以分为 GPU、CPU、光模块、PCB、内存、存储、I/0、散热、电源以及组装厂商。
AI服务器雷求表现强劲,全球AI服务器市场份额202402增长至三成。人工智能大模型不断迭代和技术推动下,大模型参数量、token指数级增长,对AI服务器需求持续增长,推动整个服务器市场的快速增长。根据CounterpointResearch数据,2024年Q2,全球服务器收入达到 454.22亿美元,同比增长35%,其中AI服务器占所有服务器销售额的29%。
国产AI服务器竞争格局稳定,市场集中度较高。与国外AI芯片厂商的垄断局面不同,中国AI服务器水平位于世界前列。2022年中国AI服务器市场中(按销售额),浪潮市场份额占比约为47%,排名第一。此外,浪潮信息、新华三、宁畅、安擎、坤前、华为占据我国AI服务器市场份额80%以上。根据IDC最新数据,2024上半年,浪潮信息、新华三、宁畅市场AI服务器份额位居前三占据了超过 70%。
下游细分行业中互联网厂商对AI服务器需求量最多,运营商、金融等行业需求空间有望打开根据观知海内咨询,中国服务器市场需求可划分为互联网、运营商、通信、政府等,其中互联网行业占比47.5%,位列第一。在互联网行业中服务器需求主要集中在新BAT、快手、百度等大型企业。运营商、通信、政府位列2-4位,占比分别为19.6%、8.6%、6.3%。
我们认为,当前我国大力发展数字经济,人工智能逐渐成为数字经济高质量发展的核心抓手,成为新质生产力,赋能数字经济飞速发展。当前人工智能成为各国兵家必争之地,有望推动并开启第四次工业革命,算力基础设施成为发展人工智能底座,打开增量市场空间,建议关注 AI服务器相关上市公司:工业富联、中科曙光、紫光股份。
(二)光模块:需求供给双增,看好产业链高速发展
AGI驱动百万亿参数 AI大模型,对算力、互连、数据的需求爆发式增长,智算集群大规模、高性能、高可靠成为三大关键能力,学术界、工业界都在寻求物理层突破,通过探索模拟计算、非硅基计算、光交换和光互连、新型存储介质等技术,在未来继续提升计算能效、互连带宽、存储密度。其中光互连具有低功耗低时延的优势,为大规模集群组网带来新的技术选择,进而对光互联的关键器件光模块释放长期持续的更新迭代需求。随着AI训练网络中GPU 间通信流量的显著增长,英伟达的GPU产品迭代周期不断缩短,所配对的光模块速率升级周期预期提速。根据市场研究机构YOLEGroup的最新统计数据,2023年全球光模块市场规模达109亿美元,预计到2029年将显著增长至224亿美元。
我们认为速率的提升将会对光通信相关产业链的市场空间具备较大推进作用。自2010年以来光模块业绩的增长主要受电信数通AI需求的驱动。2018年前,企业营收和利润以低毛利的电信业务为主。随着互联网短视频的流行,2018年后行业营收开始向数通业务转移,在此期间完成了由100G至200G,再到400G光模块的迭代,带动了企业营收和利润率的增长。2023年后,随着互联网厂商对人工智能投入加大,光模块更新换代周期随之加快,400G和800G的出货量迅速增加。低速率光模块的利润率较低,而越高速率光模块在新产品推出后1-2年内利润率越高,随后逐渐下降,直到新一代产品推出。光模块行业的更新换代周期与互联网厂商的需求高度重合,因此对互联网行业的边际变化较为敏感。100G向200G的选代周期约为2-3年,200G到400G的周期约为2年,而400G向800G的选代周期则更短,约为1-1.5年。
2402下游云厂商巨头CAPEX投入持续强化,重点聚焦AI大模型的开发和云相关的底层基础设施。2024Q2,微软、Meta、谷歌、亚马逊四家北美云厂商合计资本开支为571亿美元,同比增长 66%,环比增长 22%。展望未来,四家北美云厂商对 AI相关资本开支的预期同样充满信心:Meta将其2024全年CAPEX指引上调至370~400亿美元,并预计在2025年将继续保持显著增长;微软也预计其2024年的CAPEX将展现出显著的环比增长趋势,并有信心在2025年超越2024年的水平;亚马逊则预计在2024年下半年的CAPEX将超过上半年。国内下游巨头CAPEX回升也同样显著,202402,国内头部3家互联网厂商BAT总资本开支为229.41亿元,同比增长68.86%,均表示未来AI营收占比将显著提升,且将持续加大AI基础设施投入。
未来5年数通市场的增长驱动力主要来自800G以上高速光模块的需求。全球云计算服务供商对计算能力和带宽需求的持续增长,以及他们在服务器、交换机和光模块等硬件设备上的资本支出的增加,将推动光模块产品向更高速率的800G、1.6T甚至更高端产品的迭代升级。LightCounting预测,到2029年,400G+市场预计将以28%以上的复合年增长率(每年约16亿美元以上)扩张,达 125亿美元。其中 800G和1.6T产品的增长尤为强劲,据 LightCounting估算,这两个产品共占400G+市场的一半以上。与此同时,200G以下速率光模块产品的市场规模预计将以每年约10%的速度缩减。光模块头部厂商产品的高度可靠性、领先的研发实力及交付能力等优势将进一步凸显,行业集中度有望进一步提高。因此,那些能够与客户同步研发、快速融入客户供应链,并能提前把握客户需求的光模块厂商,将有机会在产品更新换代时抢先获利。
高速光模块的应用导致网络设备功耗大幅增加,硅光等新技术加固护城河。在以400G和800G光模块为典型配置的51.2T和100T交换机中,光模块加驱动SerDes的功耗占比在 40~45%。预计到 2030年,在400G+SerDes和6.4T光模块代际时,OSFP光模块功耗、SerDes驱动距离将成为很难突破的瓶颈。据 LightCounting统计,2010-2022年全球数通光模块的整体功耗提升了26倍2024年800G光模块正式放量后该问题更为突出,这种能耗增长对智算中心的运营成本构成了重大压力,降功耗成为光模块技术发展的核心诉求之一。硅光技术利用现有的CMOS工艺将光器件与电器件开发和集成到同一个作为光学介质的硅基衬底上,令光电处理深度融合,较传统分立器件更能发扬“光”(高速率、低功耗)与“电”(大规模、高精度)的各自优势。目前由于良率和损耗问题,硅光模块方案的整体优势尚不明显,在功耗、速率、成本、体积四个方面的突破是未来新技术发展的重点方向,也是未来光模块厂商竞争力的体现。根据LightCounting的预测,使用基于 SiP的光模块市场份额将从2022年的24%增加到2028年的44%,硅光有望凭借硅基产业链的工艺、规模和成本优势迎来产业机遇。
(1)功耗:硅材料本身阻抗与驱动电压较低,将大功率多波长激光器、硅基高速光收发模块等部分,混合集成在同一晶圆上,提高集成光子组件密度,有效提升数据传输密度和效率,降低功耗,并且光器件之间本身就存在损耗,硅光技术利用半导体工艺令器件间距离缩短,减少“插入损耗”
(2)速率:传统铜电路已接近速率瓶颈(25-50Gbps),而硅的波导传输特性优异,硅与二氧化硅形成的较大折射率差,令硅波导具有较小的弯曲半径,硅光技术可在相同链路条件下将速率提升 4-5倍;
(3)成本:TOSA+ROSA在光模块中的成本占比约60%,硅光模块无需封装TOSA与ROSA,人工成本也顺带降低,同时硅基衬底相较于原先的III-V族衬底而言,价格也低了不少。当然由于良率问题,硅光技术在400G及以下的应用场景中成本优势不明显,但在800G及以上的应用场景,由于VCSEL、EML等发射器成本过高,硅光技术逐步具备性价比;
(4)体积:硅光模块无需封装TOSA、ROSA,仅由调制器、探测器、无源波导器件等组成光路,集成度大幅提升。
LPO和CPO技术在功耗及成本上也各具明显优势,或成未来发展方向之一。LPO(线性驱动)技术通过移除 DSP降低了光模块的成本和功耗,以400G光模块为例,其7nmDSP的功耗约 4W,占模块总功耗的一半,而BOM 成本则占 20-40%,无DSP的 LPO 在功耗和成本上更具优势。然而,由于DSP的功能不能完全由TIA和驱动芯片替代,LPO可能会增加误码率,进而缩短传输距离。因此 LPO更适合短距离应用,如数据中心内部服务器与交换机的连接,以及机柜间的连接。而在CPO(光电共封装)技术中,光学组件被直接封装在交换机芯片旁边,进一步缩短了光信号输入和运算单元之间的电学互连长度,在减少信号损耗问题的同时实现了更低的功耗,还有助于缩小设备体积,使得数据中心的布局更加紧凑。LightCounting统计,CPO出货预计将从800G和1.6T端口开始,并于2024至2025年开始商用,2026至2027年开始规模上量,CPO端口在 2027年800G和1.6T出货总数中占比预计达约30%。
(三)运营商:智算布局持续完善,新兴业务前景广阔
运营商业务运行状况良好,营收增速稳定。营收方面,截至202403,中国移动实现营收 7914.6亿元/+2.05%,中国联通实现营收2901.2亿元/+2.99%,中国电信实现营收 3919.7亿元/+2.85%.三大运营商营收稳中有升。
三大运营商利润规模保持增长,归母净利润增速企稳。归母净利润方面,截至202403,中国联通增速较快,实现归母净利润83.4亿元/+10.03%;中国移动实现1108.8亿元/+5.09%,Q3归母净利润增速企稳;中国电信实现 293.0亿元/+8.11%,利润保持较高增速。运营商持续推进提质增效提高运营管理效率,均保持良好的盈利水平。
H端业务:光纤宽带网络快速发展,智慧家庭业务带来业绩增最
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