【分析】AI服務器中到底需要多少PCB？

1年前

【分析】AI服務器中到底需要多少PCB？
來源：國金電子研究
本文旨在通過拆解服務器PCB構成的過程讓讀者了解一台服務器內部真實的情況，希望讀者能夠對服務器中所用PCB情況有更爲直觀的了解，從而把握未來升級過程中真正的價值所在。
AI服務器PCB價值量是普通服務器的價值量的5~6倍，隨着AI大模型和應用的落地，市場對AI服務器的需求日益增加，市場擴容在即。以英偉達DGX A100爲例，15321元單機價值量中7670元來自載板、7651元來自PCB板。
DGX A100外形類似於常見的家用主機，通過對部件構成進行深度分解，DGX A100大體上可以分爲五個硬件板塊：
、風扇模組，從前部（Front）入手，首先看到的是風扇模組板塊，DGX A100的風扇模組由8個風扇組成，這一搭配與傳統服務器8U規格的基本一致；
、硬盤，前部風扇模組板塊的下方擺放了硬盤和前控制台板（控制與外接設備的信號傳輸），DGX A100配備了8個3.84TB的硬盤，合計內部存儲30TB；
、GPU板組（GPU Board Tray），後部（Rear）是整個AI服務器的關鍵組件組裝區域，最核心的板塊就是GPU板組，這也是AI服務器區別與普通服務器的關鍵，從DGX A100的架構來看，GPU板組主要包含GPU組件、模組板、NVSwitch三塊，這三塊都會涉及到不同類型的PCB產品；
、CPU母板組（CPU Motherboard Tray），這一部分是所有服務器的核心部件（包括普通服務器和AI服務器），其中包含CPU母板、系統內存、網卡、PCIE Switch等部件，CPU母板、系統內存、網卡是主要涉及到PCB用量的部分；
、電源模組，DGX A100後部的下方還配有6組電源，電源內部會涉及到厚銅PCB板的使用。
從功能性的角度，AI服務器的PCB價值量計算可以歸納爲三個部分，其一是AI服務器最爲核心的GPU板組，其二是所有服務器都必備的CPU母板組，最後是風扇、硬盤、電源板塊等配件組。本文將基於這三大部分逐一分解。
從DGX A100看：頂級AI服務器單機PCB≈1.5萬是怎么來的。以DGX A100爲例，按功能性將PCB的分布分爲三個部分，即GPU板組、CPU母板組和配件：GPU板組，單機PCB面積達到0.624平方米，對應PCB單機價值量爲12250元；CPU母板組，對應PCB用量面積合計爲0.662平方米，單機價值量約爲2845元；配件，對應PCB板用量面積約爲0.188平方米，單價價值量合計約爲226元。
綜合來看，估測DGX A100整機PCB用量面積爲1.474平方米，單機價值量爲15321元，其中GPU板組、CPU母板組、配件的PCB價值量佔比分別爲80%、19%、1%；從板級的分類來看，載板級別單機價值量爲7670元、佔比達到50.1%，PCB板級單機價值量爲7651元、佔比爲49.9%。
普通服務器vsA100：普通單機2425元，95%的價值增量貢獻來自GPU板組。選取市面上較爲先進的2U普通服務器華爲2288H V6（雙路服務器，PCIE 4.0）爲普通服務器代表，通過拆解分析，估測普通服務器的PCB用量面積爲0.630平方米，單機價值量爲2425元。
對比普通服務器和以DGX A100爲代表的AI服務器，AI服務器所用PCB單機價值量相對普通服務器提升532%，增量貢獻主要來自算力需求（貢獻增量的95%）和集中度提升（貢獻增量的5%），其中載板級的單機價值量提升490%，PCB板級的單機價值量提升580%。
DGX A100和新款 DGX H100對比：H100單機1.95萬元，83%的價值增量貢獻來自GPU板組。估測DGX H100服務器的PCB用量面積爲1.428平方米，單機價值量爲19520元，其中GPU板組單機價值量達到1.57萬元、佔比達到81%，CPU母板組單機價值量爲3554元、佔比爲18%，其他配件單機價值量226元、佔比爲1%；從板級的分類來看，載板級別單機價值量爲10140元、佔比達到51.9%，PCB板級單機價值量爲9380元、佔比爲48.1%。對比DGX A100和DGX H100，平台升級將使得PCB單機價值量提升27%，增量貢獻83%來自GPU板組、17%來自CPU母板組，其中載板級的單機價值量提升32%，PCB板級的單機價值量提升23%。
三款服務器對比，PCB價值量到底如何提升
綜上所述，AI服務器相對普通服務器的PCB單機價值量增幅爲532%，其中載板級別增幅490%、PCB板級別增幅580%，PCB板級增幅較大的原因在於普通服務器的PCB的價值量低於載板級產品；再者，AI服務器升級過程中，載板級別增幅爲32%、PCB板級別產品增幅爲23%，可以想見AI服務器升級中與GPU相關度越高則增值幅度越大。
AI服務器PCB存在三種供應關系。
GPU板組，均由GPU設計廠商全權設計，對應的PCB板的供應關系決定權也就由GPU設計廠決定。
CPU板組，遵循既有的服務器廠商供應鏈關系，即CPU載板由CPU設計廠決定，CPU模板和整套系統所需的拓展卡板由終端客戶決定，而其他帶芯片的PCB板大部分的場景是客戶向功能件廠商提出設計需求，然後由功能件廠商自行決定PCB的採購。
配件，配件通常是客戶直接購买模組廠成熟的產品，部分場景是客戶會向配件模組廠商提出一定的設計需求，但不影響模組廠商對PCB採購的決定權。
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2023-05-28 00:05:11 作者更新了以下內容