Yole：2024年數據中心半導體趨勢

  ICC訊（編譯：Nina）近日，Yole Intelligence發(fā)布《2024年數據中心半導體趨勢》報告。報告指出，在人工智能革命的推動(dòng)下，業(yè)內將開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的服務(wù)器半導體，以提高計算能力和帶寬，同時(shí)保持低能耗。到2029年，全球數據中心半導體市場(chǎng)將增長(cháng)12.8%，達到2050億美元。

  數據中心半導體對整個(gè)半導體市場(chǎng)做出了巨大貢獻

  隨著(zhù)AI和ML前沿模型的增長(cháng)，用于存儲、處理和互連的硅含量增加，服務(wù)器中的半導體價(jià)值將增加。這一服務(wù)器半導體市場(chǎng)將有利于整個(gè)半導體市場(chǎng)。市場(chǎng)增長(cháng)還將受到解決帶寬、延遲、處理能力和功耗等各種挑戰的新技術(shù)的驅動(dòng)，例如GPGPU、AI ASIC、CXL、光學(xué)I/O、CPO或寬帶隙半導體。這些創(chuàng )新將為半導體市場(chǎng)增加更多價(jià)值。據預測，到2029年，數據中心的半導體價(jià)值約為2050億美元，復合年增長(cháng)率為12.8%(2023-2029年)。這將占整個(gè)服務(wù)器市場(chǎng)的約65%。這2050億美元將占2029年整個(gè)半導體市場(chǎng)的26%。

  存儲器(Memory)和處理(Processing)將占據該市場(chǎng)的最高份額，而光子學(xué)(Photonics)將擁有最大的增長(cháng)(約35%)，這是由新興的用于400G及以上光學(xué)收發(fā)器的光子芯片推動(dòng)的，預計在2030年之前將達到3.2Tb。除了可插拔之外，光學(xué)I/O和CPO還將集成服務(wù)器

  和網(wǎng)絡(luò )。由于人工智能服務(wù)器的集成度不斷提高(耗電量幾乎是標準服務(wù)器的十倍)，高于3千瓦的電源單元(PSU)的市場(chǎng)價(jià)值將增加。相比之下，小于1千瓦的PSU的市場(chǎng)價(jià)值預計將略有下降。這一增長(cháng)也將使代工廠(chǎng)受益。到2029年，數據中心將消耗約2500萬(wàn)片晶圓，這約占全球產(chǎn)量的17%。

  數據中心的大量技術(shù)創(chuàng )新

  在服務(wù)器技術(shù)的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，分解(Disaggregation)的出現正在重塑數據中心基礎設施。人工智能(AI)進(jìn)化正在推動(dòng)傳統上用于人工智能訓練的GPU的細分。一種專(zhuān)門(mén)用于人工智能任務(wù)的變體GPGPU正在興起，同時(shí)人工智能ASIC因其專(zhuān)業(yè)化和能效而越來(lái)越突出。

  人工智能的普及正在提高旨在加速人工智能技術(shù)的協(xié)同處理器的連接率，目前GPU處于領(lǐng)先地位。在數據流升級的推動(dòng)下，人工智能推理和訓練越來(lái)越遠離計算服務(wù)器中的CPU。GPU和AI ASIC加速器促進(jìn)了這種轉變。

  在網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域，數據中心分解和虛擬化利用SmartNIC和DPU來(lái)卸載CPU，這就需要在封裝、小芯片、高帶寬內存(HBM)、內存內處理和non-x86架構方面取得進(jìn)步。CXL利用PCIe物理層，旨在提高數據中心的緩存一致性、分解性和可組合性，并將內存作為主要驅動(dòng)。

  從2028年起，光子學(xué)在光學(xué)I/O、內存和處理器之間的帶寬增加以及數據中心的潛在集成方面越來(lái)越受歡迎。在功率方面，越來(lái)越多的寬帶隙半導體(如SiC和GaN)被用于更高效的電源單元。創(chuàng )新的封裝方法，包括在中間層上堆疊HBM，探索光子學(xué)來(lái)解決半導體集成的挑戰。同時(shí)，內存單元內的計算和內存創(chuàng )新，包括計算存儲和內存處理，被認為是優(yōu)化性能的關(guān)鍵。

  展望未來(lái)，該報告強調了神經(jīng)形態(tài)計算芯片、光學(xué)計算和量子計算等新興技術(shù)的潛力，這些技術(shù)將顯著(zhù)提高服務(wù)器的長(cháng)期性能。

  高度分散但活躍的數據中心供應鏈

  數據中心供應鏈的特點(diǎn)是嚴重分散，主要參與者如美國GAFAM(蘋(píng)果、亞馬遜、Meta、谷歌、微軟)和中國B(niǎo)AT(百度、阿里巴巴、騰訊)等主導著(zhù)2022年超過(guò)1320億美元的大量投資，他們主要投資服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )。未來(lái)的趨勢表明，在向混合云服務(wù)和邊緣計算擴展的同時(shí)，建設數據中心是重點(diǎn)。尤其是中國，在5G、加密貨幣、大數據、人工智能等應用以及疫情期間遠程工作/教育需求的推動(dòng)下，政府將數據中心指定為其“新基礎設施”的關(guān)鍵要素。

  2024年的市場(chǎng)前景強調人工智能服務(wù)器的增長(cháng)，惠普、戴爾和浪潮占據了很大的市場(chǎng)份額。這些公司與主要的數據中心所有者結盟，由于他們對設備供應商的影響，擁有相當大的議價(jià)能力。

  存儲設備由三星、SK海力士和美光主導，而英特爾、AMD、ARM和英偉達等主要芯片供應商則積極開(kāi)發(fā)用于A(yíng)I、HPC和邊緣計算的設備和加速器，推動(dòng)了云數據中心和企業(yè)的需求。

  在處理器市場(chǎng)，英特爾、AMD和英偉達控制著(zhù)90%的CPU市場(chǎng)和幾乎所有的GPU市場(chǎng)，利用戰略投資和收購來(lái)構建全面的生態(tài)系統。

  光子產(chǎn)品由Coherent、Lumentum、Broadcom和Trumpf控制，而功率器件則以英飛凌為首，其次是Onsemi和意法半導體。傳感器在數據中心的使用是有限的，主要集中在溫度傳感器和MEMS振蕩器上，SiTime MEMS計時(shí)器在為數據中心服務(wù)器的高帶寬需求提供準確的定時(shí)源方面發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。