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澜起科技深度分析:为什么PCIe总线是未来的趋势?

木马童年 2021-6-2 20:25 60 0

报告要点1.PCIe 4.0/5.0信号衰减不容忽视,Retimer或成主流解决方案随着大数据、人工智能、云计算等领域的发展,服务器内的高速硬件数据交互需求变得愈发紧迫。PCIe依靠高速的传输速度将成为服务器总线的主流解决方 ...

报告要点

1.PCIe 4.0/5.0信号衰减不容忽视,Retimer或成主流解决方案

随着大数据人工智能云计算等领域的发展,服务器内的高速硬件数据交互需求变得愈发紧迫。PCIe依靠高速的传输速度将成为服务器总线的主流解决方案。如今PCIe 4.0 时代已经到来,服务器硬件间信息交互速度再次跃升,但随之而来的是不可忽视的信号衰减问题。目前主要有两种解决方案:Retimer与高速PCB板材。Retimer凭借更具经济性的处理方案,有望成为PCIe 4.0/5.0时代的主要解决方案。

2.2021年是Retimer发展元年,未来3-5年市场规模有望达到数亿美金

我们认为,在PCIe 4.0时代,Retimer的市场规模主要受主要市场需求驱动影响,具体来说:服务器厂商推出支持PCIe 4.0的服务器主板上留有对应插槽,当用户需要时可在服务器上安装有搭载Retimer的扩展板卡,用来支持对应的设备,如NVMe硬盘、GPU或网卡等,当使用PCIe4.0的设备增加时,将逐步增加对Retimer的需求。在PCIe 5.0时代,Retimer有望直接配置在主板上以保证信号的稳定传输,市场规模则由服务器厂商的供给决定,即任何一块支持PCIe 5.0的服务器主板都将搭载相应的Retimer。我们测算,2021年PCIe 4.0 Retimer的市场规模约为7000-8000万美元,在2023-2025年PCIe 5.0大规模应用之后,市场规模有望增至当前内存接口芯片的水平,达到6亿美金。

3.公司后发而不落后于人,未来发展潜力十足

目前除公司外,美国公司Astera Labs和台湾的谱瑞是行业主要的竞争对手。Astera Labs是以PCIe为主要研究方向的初创型公司,2020年4月获得了B轮融资,目前在PCIe 4.0 Retimer领域处于领先地位;谱瑞是2005成立的台湾上市公司,在PCIe 3.0时代就已经成为信号衰减解决方案提供商。与竞争对手相比,公司起步较晚,但体现了自身的研发实力的优势,量产完成的时点仅比竞争对手晚一个季度,相比IDT、TI等竞争对手实现了后发先至的超越,产品质量更不输竞争对手。我们认为公司作为唯一一家Retimer的大陆供应商,有望复制当年在内存接口领域成功的历史,未来几年市占率有望不断提升,并在5.0的时代进一步提高竞争力。

4.投资建议与盈利预测

PCIe作为公司新开拓的业务,未来有巨大的想象空间。叠加内存接口芯片将迎来DDR5时代量价齐升的发展机遇,我们认为公司未来业绩增长潜力十足。预计公司2020-2022营收18.24、23.61、36.06亿元,归母净利润11.05、14.16、19.06亿元,当前市值对应PE分别为68、53、39倍,维持“买入”评级。

5.风险提示

PCIe4.0/5.0渗透率提升不及预期;5.0产品研发进展不及预期风险;下游需求对高速SSD、GPU等设备的需求提升不及预期风险。

澜起科技深度分析:为什么PCIe总线是未来的趋势?

报告目录

澜起科技深度分析:为什么PCIe总线是未来的趋势?

澜起科技深度分析:为什么PCIe总线是未来的趋势?

报告正文

1、为什么PCIe总线是未来的趋势?

伴随着大数据、云计算、人工智能等技术的发展,计算机设备对数据传输的速度有越来越高的要求,高性能计算机和数据中心使用的总线正在不断进行更新与迭代。这其中PCIe相比其它主流总线相比具有更快的传输速度,且更具有通用性,将成为未来的发展趋势。1.1 PCIe优势一:具有更高的传输速度

PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)是一种高速计算机数据传输总线,该总线连接外部硬件设备的接口被称为PCIe接口。总线是计算机主板上进行不同设备间数据交互的通路,其单位时间内的数据传输量被称作带宽,随着电脑技术与下游应用的发展,从过去高清视频、3A游戏、视频剪辑的出现到现在人工智能、云交互技术的成熟,下游用户对总线的带宽要求越来越高,从最早伴随第一台计算机诞生的ISA总线,到现在的PCIe总线,这其中经历了数次更新与迭代。目前,PCIe总线已经成为了主流应用中传输速度最快的总线。

澜起科技深度分析:为什么PCIe总线是未来的趋势?

PCIe与之前的PCI、PCI-X等总线接口相比,最大的不同是PCIe从以往的并行数据传输转向了串行数据传输。通过点对点的串行连接,PCIe总线各个链路数据相互独立,互不影响,比起PCI以及更早期计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽。此外,并行总线要求多个数据同步进行传输,因此各数据传输时需要彼此兼顾,若是出现信号干扰使得某个数据位丢失则还需要重新发送,导致传输速度受到较大限制。而在串行总线中,由于各个链路数据各自独立传输,故可以将传输速度进行大幅度提升而不用考虑信号干扰与同步困难的问题。

澜起科技深度分析:为什么PCIe总线是未来的趋势?

具体来看,以当前主流的硬盘总线为例,除了PCIe,目前应用较为广泛的总线还有SATA、SAS等。其中SATA的特点是其终端外接设备价格相对较低,但数据交互速度较慢,所以在民用中比较多见;SAS特点是能够允许多个设备同时运行,并且其接口可以兼容SATA设备,多应用于服务器中。通过下表可以看出,PCIe的传输速度远超其他类型的总线。

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目前主流的Gen3.0PCIe x1速度为1Gb/s,PCIe x16的速度为16Gb/s,PCIe版本每经过一次迭代传输速度都会增加一倍,虽然PCIe 5.0版本已经于2019年发布,但目前主流市场仍采用第三代(Gen3, 3.0)PCIe接口。市场大规模应用滞后于行业标准发展的主要原因在于支持新版PCIe总线标准的CPU推进较为缓慢。目前Intel已于2021年1月推出支持PCIe 4.0的CPU ice lake,二季度将大规模应用,届时PCIe 4.0会迎来发展时机。

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1.2 PCIe优势二:通用性更强,兼容不同类型的设备

PCIe的标准性更强,可以兼容不同类型的协议与接口类型,从而让主机的设计更加简洁,不需要预留更多不同类型的接口。

接口形态方面,PCIe具有x1、x4、x8、x16等规格,插槽在物理形态上即体现不同的长度,如下图的主板上就有PCIex16、PCIex4和PCIex1三种规格(除x1外,其他规格的插槽长度均一致,但内部接口长度有所区别,下图放大可以看到左边x4插槽内部的黑色阴影部分短于右边插槽)。不同规格的PCIe设备之间可以互相兼容,如x4的硬盘可插在x8或x16的插槽之上,x16的显卡也可以插在x8的插槽之上(虽然这样会限制传输速度在x8的上限)。

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不用类型的设备均可插在相同的插槽之上,如显卡、声卡、采集卡、转接卡、硬盘等,即使是不同的接口类型,也可以通过转接的方式接入PCIe总线。以硬盘为例,PCIe总线可支持采用AHCI、NVMe和SCSI协议的硬盘,有SATA Express、M.2、PCIe、U.2等多种接口,对于兼容当前不用类型的设备非常便捷。

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解决方案 大数据 人工智能 云计算 数据交互 信息交互
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