2024年AI服务器和AI PC趋势解读

数据中心、AI服务器市场趋势 AI服务器的发展挑战和质量检测 AI PC市场规模和趋势 AIPC终端厂商和上游产业链 AI PC产业应用和生态 总结 数据中心、AI服务器市场趋势 数据中心 •数据中心按照算力可以分为三类：云数据中心、智算中心和超算中心。云数据中心面向众多应用场景和应用层级扩张；智算中心以AI专用芯片为计算算力底座，以促进AI产业化和智能化为目标，面向AI典型应用场景；超算中心主要支持科学计算和工程计算，主要由国家科技部布局建设。 •国内数据中心建设较全球起步晚，目前处于云中心深化阶段，向智能算力中心转型，总体处于成长期。 生成式AI支出高速增长 •国际调研机构IDC统计，2023年全球生成式AI支出的市场规模预计为387.9亿美元，2027年全球生成式AI支出将达1454.2亿美元，2023-2027年CAGR为55.3%。中国生成式AI支出将达到35.3亿美元，2027年预计中国生成式AI支持将达到129.3亿美元，2023-2027年CAGR为54.1%。 •海外企业应用生成式AI意愿强烈。OpenAI首席运营官BradLightcap预测2024年是AI应用元年，目前已有超过60万人注册使用ChatGPT企业版。6月11日，OpenAI在官网宣布与苹果达成技术合作，将ChatGPT深度集成在苹果产品矩阵中，包括最新的iOS、iPadOS和macOS。苹果将AI大语言模型集成到iPhone、iPad、Mac等设备中，算力从云端向终端转移趋势出现。 全球需求快速增长，国内AI服务器处于增长期 •根据Trendforce测算，2023年全球AI服务器出货量逾120.8万台，同比增长超过37.7%。这家机构预测，2024年全球AI服务器整机出货量将达167.2万台，同比增长38.4%。台积电在Q1法说会上表示，AI需求的增长将以50%的复合增长率持续至2028年，AI服务器需求增长也有望以较高速度持续至2028年。 •国际数据公司（IDC）与浪潮信息联合发布报告显示，2023年，中国人工智能服务器市场规模将达91亿美元，同比增长82.5%；智能算力规模预计达到414.1EFLOPS（每秒百亿亿次浮点运算），同比增长59.3%，2022年到2027年，年复合增长率达到33.9%。 AI服务器分类 •按照用途区分，AI服务器分为训练和推理两大类别。训练用服务器对存储空间、带宽和算力的要求较高，主要采用8-GPU设计；推理用服务器对算力、存储和带宽的要求相对较低，取决于业务场景，可以采用GPU、NPU、CPU等不同芯片承担推理任务，可以采用PCLe接口的AI加速器实现推理任务。 •服务器随场景需求经历通用服务器-云服务器-边缘服务器-AI服务器四种模式，AI服务器采用GPU增强其并行计算能力。CPU+GPU是AI服务器的核心部件。机柜级解决方案有望成为未来AI服务器出货主流形式之一。 AI服务器-上游产业链构成（一） AI服务器产业链上游为基础设施供应商，包括芯片CPU、GPU，存储（内存DRAM和内存接口及HBM，本地存储SSD），被动元器件、智能网卡、机箱、主板、散热、电源等。 AI服务器-上游产业链构成（二） AI服务器中游和下游 六大AI服务器厂商 01 03 AI服务器的品牌厂商，包括戴尔、浪潮、联想、中科曙光、新华三、华为、宝德、安擎和工业富联等。 AI服务器的发展挑战和质量检测 AI服务器发展的三大挑战 AI服务器有五大硬件板块：CPU母板组、GPU板组、电源模组、硬盘和配件（机壳、机架、连接器和电感）。今年，随着大模型部署加速，AI算力需求飙升，英伟达GB200服务器下半年出货，带动液冷、GPU板组上的PCB需求的增加。 三大挑战：一、先进的GPU加速卡需要使用多层高阶HDI板，PCB的材料和产品质量如何保证；二、AI服务器对传输速度要求较高，高速连接器正朝向“56G－112G－224G”的方向发展，高速和高密度背板连接器如何满足AI算力释放需求，这都需要工业检测领域的有效方案来护航。三、智能算中心走向高密度，单颗高性能AI芯片的热设计功耗将突破1000W，达到了传统风冷散热的极限，液冷技术成为主要趋势。 图：联想ThinkSystem SR670 V2 AI服务器，来自联想官网 数据中心与AI服务器的生产制造品质更高要求 AI服务器具有高功率、高速运算和数据传输等特点，以及不间断运行的高价值设备，因此对于各方面的元器件的质量要求更高，要在生产制造各个环节的检测有更高的技术支持。 支持更强算力的AI服务器会用到：1、多层高阶HDI PCB板更多层，更高的线路密度 就目前的数据中心硬件方面，蔡司已识别出5个应用场景和7个新趋势点，如何做好质量控制，以及一系列的失效分析检查才是保证数据中心发挥最大效能的关键点。 2、高功率机架3、多相电源供电系统4、采用更好的被动元件，如叠层片式铁氧体磁珠5、高速的背板服务器6、固态硬盘、光模块7、液体冷却系统等。 对于这类产品的失效性分析、质量检查的品质要求更高 例如： 通过检查层片式铁氧体磁珠，可以使用蔡司工业显微镜去直观的发现失效点，通常我们使用电镜去观察，使用Sigma电镜去且无需额外的消磁处理即可放大到1万倍去观测磁珠表面的情况 AI服务器5个新趋势，10个重点应用 散热制冷系统 •冷板冷却是数据中心主流的液体冷却解决方案 PUE是国内外数据中心普遍接受和采用的一种衡量数据中心基础设施能效的指标.到2025年，全国新建大型、超大型数据中心电能利用效率（PUE）降到1.3以下。制冷设备占非IT设备能耗的大部分。 冷板直接安装在热源的顶部，中间有一层热界面材料以增强传热。在冷板内部，液体流过微观结构并流出到某种形式的热交换器。 AI服务器的液冷板尺寸测量 平面度和孔间距测量。 采用GOM蓝光技术和立体摄像原理，提供高精度三维数据。 小巧，可移动，超级易用。 搭配Zeiss Inspect软件，轻松处理检测过程中的简单和复杂的任务。 行业常用的生产制造的检测方案 行业检测解决方案包括CMM&VMM检测，光学系统AOI检测，能够穿透元器件及产品内部的X射线检测，以及各种工业显微镜。 算力从云端向终端迁移 •随着生成式AI的飞速普及和计算需求的日益增长，云经济难以支持生成式AI规模化扩展，云端必须与终端侧协同运行AI应用。端侧AI部署成为AI实现规模化扩展及应用落地的关键。边缘设备 AI PC市场规模和趋势 PC市场现状：全球PC疲软，中国市场企稳回暖 •IDC预测，2024年全球PC市场与2023年持平，出货量达到2.602亿台。尽管带有NPU，有能力运行端侧生成式AI功能的AI PC集中在下半年上市，暂时未能显著带动PC市场的出货量。•2024年，中国整体PC市场转好，2024年出货量同比去年增长3.8%。Q1全球PC市场回暖，六大PC厂商联想、惠普、戴尔、苹果、宏碁和华硕业绩出现分化。今年将成为中国AI PC快速发展的第一年，预计2024年整体PC市场AI PC占比将达到55%，而2027年将达到85%。•AI PC在中小企业市场发展最快，2024年将超过60%；消费市场受游戏场景和学习创作场景带动，2024年将达到55.4%。大企业受到安全因素影响，初期部署较慢，估计到2027年，AI PC在大客户市场的占比将达到76.8%。•PC市场目前以存量市场为主，用户换机周期长。AI PC的上市能够实现PC的新升级，有望拉动PC的换机需求。 AIPC的定义 •英特尔和微软联手定义AI PC：PC除了需要CPU、GPU、NPU之外，键盘上还有物理的Microsoft Copilot键，能够在本地运行Copilot。 •目标：与传统PC不同，AI PC最重要的是嵌入了AI芯片，形成“CPU+GPU+NPU”的异构方案，可以支持本地化AI模型，能够更快地执行AI任务，并且无需将数据（尤其是敏感数据）发送到基于云的AI服务器进行处理。 图：华硕灵耀14双屏，搭载Intel Ultra9，电子发烧友拍摄 AIPC市场规模展望 •2024是AI PC发展元年。IDC预测，到2028年中国下一代AI PC年出货量将是2024年的60倍。摩根士丹利认为，AI PC将从今年下半年开始剧增，预计将从1000美元以上的笔记型电脑开始普及，最终将下降到500美元的价格区间。 •调研机构Canalys数据显示，2024年下半年，AI PC的广泛推出将推动市场发展，为暂缓购买的用户提供创新性和吸引力的产品。2024年全球AI PC出货量将达到4800万台，占个人电脑总出货量的18%。 •5月底，微软Copilot发布端侧模型，基于本地算力可以为用户提供本地大模型的训练和功能计算。相比云端，端侧模型具备较高安全性和及时性，是下一代PC必不可少部分。 微软Copilot+PC技术亮点 1、算力升级 2、回溯记忆（Recall） 在GPT-4o加持下，这项功能允许截取设备使用情况的屏幕截屏，并且存储在本地，加强隐私保护。 NPU达到40Tops+16GB RAM配置，新一代Copilot PC运行速度比苹果MacBook Air快 4、实时字幕 3、渲染交互 在强大算力和语言模型帮助下，机器将40多种语言的实时字幕翻译成英语。 实时交互能力，尤其在图像生成、视频剪辑、游戏渲染方面为物体和人物强化视觉效果。 联想AIPC产品陆续上市 •4月，联想YOGA Book 9i AI正式上市，搭载酷睿Ultra 7 155U处理器，集显性翻倍体验，保证了其在处理各种复杂任务时的流畅性和高效性。•6月26日，联想集团宣布推出基于高通骁龙X Elite平台的YOGA Air 14s骁龙AI元启，以及YOGA Air 14c AI元启和拯救者Y9000P AI元启三款AI PC。YOGA Air 14s骁龙AI元启基于高通骁龙X Elite平台，NPU算力高达每秒45万亿次，搭配联想小天，文档总结速度提升22%，生图速度提升45%，可轻松驾驭Office文档处理、浏览网页、PS作图的多任务并行状态，续航长达24小时。 搭配骁龙X系列的20款AIPC AIPC处理器芯片 •AI PC芯片厂商：Windows On ARM应用拐点到来，全新Arm版Surface具备高性能和低功耗。目前，高通、苹果都已经推出ARM架构的PC处理器芯片,联发科携手英伟达推进Arm PC处理器开发。 •X86芯片迭代更新，性能持续提升。英特尔Meteor Lake首次集成NPU，Lunar Lake和Arrow Lake加速提高处理器性能， AMD Ryzen AI 300 Snapdragon X Elite Intel Core Ultra 6月，AMD推出Ryzen AI 300, 50Tops算力。HP、Lenovo、Dell预计7月推出含该款芯片的PC新品。 已经20多台型号搭载骁龙X系列的Copilot+ PC开始接受预订。 Intel宣布与主流OEM伙伴推出230余款机型，开启AI PC新纪元。 AIPC产业链-上游硬件 AI PC产业链上游为基础设施供应商，包括CPU芯片、GPU芯片、EC芯片、存储芯片、操作系统、显示器等。1、AI PC拉动存储需求上升，对大容量存储需求增多，驱动DDR5成为主流需求。2、伴随AI PC对数据传输速率及功耗提出更高要求，高频高速PCB是未来发展必然趋势。 AIPC产业链-软件 中游为AI整机厂，包括鸿海科技、广达、仁宝、华勤技术、闻泰科技、LCFC联宝科技、英业达，下游是品牌厂商，包括联想、惠普、DELL、HONOR、华为等。 AIPC的六大应用场景 1、AI Chatbot（AI聊天机器人）,Chatbot将面向特定行业和领域进行定向优化，带来专业问答体验；2、AI PC助理，可以简化用户对