Marvell透露出来的AI新趋势与机会点

$迈威尔科技(MRVL)$ $Credo Technology(CRDO)$ $英伟达(NVDA)$

上周，Marvell搞了一场分析师见面会，主要谈的就是AI。Marvell高级副总裁兼投关总监牵头，邀请了公司董事会主席兼CEO以及四个部门（ Cloud Optics、 Connectivity、Network Switching、 Products and Technology）负责人出来交流。

CEO和四个部门负责人共5人，每人都做了一场主题演讲，后面分析师提问。整场会议内容非常饱满丰富，信息量极大，我单看会议纪要都花了整整一个上午三个小时时间。

说实话，一般的人哪怕是非常专业人士，看下来也是很累的。为了更好的帮助我的读者能了解到关键信息，我咀嚼过之后把一些关键点给highlight出来，希望帮助各位发现未来的投资机会。

为此，我今年特意在知&识HH惺逑上开辟了“刘翔科技研究”专栏，平时会不定期在知识星球上，对一些最新科技动向做解读。帮助读者透过现象看本质、真正理解事物的底层逻辑，从而帮助读者应对未来。研究发现机会，行动创造价值，积累在平时

先看一下2023年数据中心市场规模：

2023年数据中心的总资本支出约为2600亿美元。其中一些是在建筑和基础配套设施中。因此，硬件设备大约1970亿美元，其中半导体这块支出规模约为1200亿美元；

将 1200 亿美元进一步细分为核心半导体（不包括模拟和存储器），去年核心半导体数据中心支出约为 820 亿美元。也就是说模拟和存储这块大约380亿美元；

820 亿美元进一步细分为 ：计算半导体为最大的部分，为680亿美元；互联半导体40亿美元；交换半导体60亿美元；存储控制半导体40亿美元。

680亿的计算半导体部分：420亿美元为加速计算;260亿为通用控制计算。

以上是数据中心半导体现状分布。

我们再来看看对未来的预测（2023-2028年5年预测）：

计算相关半导体从2023年的680亿美元增长至2028年的2020亿美元，年均复合增速为24%；

其中加速计算半导体从2023年的420亿美元增长至2028年的1720亿美元，年复合增速为32%；（你可以理解为GPU、XPU这些）

其中定制加速计算ASIC在2023年约66亿美元，份额占比加速计算16%；

预计2028年定制加速计算ASIC份额达到25%，即429亿美元；

预计定制加速计算ASIC未来5年复合增长率为45%，比加速计算总体复合增速32%要高10个多点。

需要注意的是加速计算部分也仅25%为定制ASIC即XPU（博通和marvell等），75%的大部分依然还是英伟达和AMD的GPU。

其中通用控制计算半导体从2023年的260亿美元增长至2028年的300亿美元，年复合增速为4%；（你可以理解为CPU）

marvell把其涉足的半导体部分（不包含GPU）按照结构分类，未来5年的复合增速总体情况如下图：

我们可以看到：

未来5年加速计算半导体的复合增速最快，达到45%；而且规模也最大，到2028年达到429亿美元；

未来5年互联半导体的年复合增速处于第二位，达到27%；规模在2028年达到139亿美元；

未来5年交换半导体的年复合增速为15%，2028年这块规模达到120亿美元；

未来5年的存储控制半导体年复合增速为7%，增速较低，不过比通用服务器CPU的4%还是要高一点。

站在Marvell自身来看，他们的目标是把市场份额从2023年的10%做到2028年的20%。为了达到这个目标，需要在互联和存储这块份额保持的条件下，扩大定制计算asic和交换芯片的市场份额。

互联是Marvell的核心技能，也是AI从起步发展到今天最大的变数。

因为AI的出现，互联迭代出现了加速趋势，包括速率和数量：

过去4年互联速率翻一倍，现在已经出现每2年翻一倍，典型迭代加速；

AI训练是大集群，但是用量不多；未来AI推理会是小集群，但是数量会很多；

AI数据中心未来几年全球要投入2万亿美元，建6000个数据中心点。

短距离内是用铜，协议是NVlink、PCIe、InfiniBand，所以只要看到是NVlink那就是用铜缆链接的。如上图：

AI集群内部，即后端网络，采取infiniband或者超以太网协议，用铜缆或者光纤；

前端网络（看到CPU的地方）采用以太网协议，采用光纤方式传输

在AI训练方面的光模块数量发展趋势

2023年GPT-3 在 1000个GPU集群上使用大约 2,000 个光互连进行了训练。

2024年GPT-4 在 2.5万个GPU 集群上进行训练，GPU量扩大了 25 倍；同时需要大约 75,000 个光互连，光互连扩大了37倍

公司看到 十万卡集群很快推出，需要五层交换，需要 500,000 个光互连

正在谈论的一百万卡集群，可能需要 100 万个光互连。

在连接技术方面，不同网络层次使用的技术不相同：

数据中心内部，包括前端网路和后端网络，连接距离不超过2公里，采用PAM调制方式；

数据中心之间，距离一般较长，几百公里甚至数千公里，使用相干调制；

光模块构成：DSP、TIA（跨阻放大器）、激光驱动器、激光发射器、激光检测器。其中marvell做的是电相关的DSP、TIA、激光驱动器。

大模型不单需要大集群AI训练更需要花费数月时间，如果其中一个链接故障会影响整个训练崩溃；

DSP在这里面很关键，可以起到智能、诊断、遥测、系统级智能、检查链路的质量等功能；

TIA和激光驱动器，因为是高频模拟电路，所以要用锗硅BiCMOS工艺来生产；

包括传统数据和AI服务器，3到4米的距离内，还是使用铜，要么电路板要么用铜缆

随着速率越来愈高，越来越多使用铜缆，之前很多都是被动铜；

随着数据中心密度增长，客户希望在机架中安装越来越多的互连器件，从而显著提高机架的面板密度，所以需要使用更细的铜缆；

但电缆越来越细，损耗也越来越大；所以这时候被动铜缆要变成主动铜缆，也就是有源铜缆；

互联半导体的全球市场在2028年达到111亿美元，年均复合增长率为27%。其中到2028年，数据中心间互联半导体市场规模达到30亿美元，年复合增长率为25%；数据中心内部采用有源电缆连接的半导体市场规模为10亿美元，年复合增长率59%；数据中心内部采用光纤方式的半导体市场规模为71亿美元，年复合增长率为25%。

对于光这块又可以分为传统光模块和硅光模块两种方式。

传统光模块和硅光模块的最大差别之处在于：

DSP、Driver和TIA（跨阻放大器）差异不大；

硅光模块使用硅光芯片把电光芯片做互相转化，而传统光模块在接收端采用光检测器来检测接受光信号；

硅光芯片是高速调制器、激光器、高速探测器等耦合而成；

硅光芯片可在8寸或12寸晶圆生产线上批量制造，因而成本可以做到很低；

传统光模块采用EML（电子吸收调制器激光器）发射器；而硅光模块采用CW（连续波）激光发射器；

在传统光模块中，如果速率达到200G就必须使用EML，1.6T方案使用EML会非常昂贵；

CW激光就像一个灯泡，发出恒定的光。更容易制造，供应商多并且成本低廉；

传统光模块是分立方案需要一大堆元器件

使用EML激光器，每个1.6T的传统光模块需要8组200 G的配置（每组包含激光器，光电探测器，一堆不同的零件）。

需要一个透镜将8组激光聚焦到光纤上。

还需要隔离器、电容、电阻等分立元件

硅光模块是集成方案，成本更低、可靠性更高，甚至可以采用3D方式

共享激光器。4个通道共享一个激光器，因而只需要两个激光器即可实现1.6T模块，意味着更低的成本。同时更少的激光器、更高的集成度意味着更高的可靠性和更好的扩展性

3D 硅光是高度集成的光学、硅光子电路。可以将 32 个200G通道集成在一起，做成6.4T硅光模块

其实内容还很多，比如以下：

内容实在是太多了，我已经写到凌晨2点多钟了，相信读者你也有点疲倦了，我们后续再聊。

对于关注未来社会发展的读者来说，加大对科技观察和研究变得尤其重要。科技迭代进入如此之快，就像文章里面所说是越来越快，就像指数曲线上升趋势。随着岁月风霜，正常人的学习欲望和学习能力都是下降的。就像我们经常会责怪我们的父母用不来智能手机。但是社会发展可不等人，跟不上时代就必将被社会淘汰，就像疫情期间因为封控，很多老人只能在家挨饿受冻，即使他们有不少积蓄。

因而，不管您是哪个年龄段人群，保持良好的学习欲望是您差别与你的同龄人的最大武器。活到老、学到老。

为此，我今年特意在知&识HH惺逑上开辟了“刘翔科技研究”专栏，平时会不定期在知识星球上，对一些最新科技动向做解读。帮助读者透过现象看本质、真正理解事物的底层逻辑，从而帮助读者应对未来。研究发现机会，行动创造价值，积累在平时。