国信证券:通富微电(002156)有望受益于AMD在AI领域发力,维持“买入”评级

国信证券:通富微电(002156)全面布局先进封装的封测龙头,维持“买入”评级。我们维持此前盈利预测,预计2023-2025年公司营收为230.06、269.71、310.71亿元,归母净利润为2.41、8.52、12.69亿元,当前股价对应2023、2024年146.9、41.5倍PE和2.54、2.50倍PB,维持“买入”评级。

事项:

北京时间12月7日,AMD公布Instinct MI300A和MI300X高性能数据中心AI芯片具体参数,其高性能计算芯片和I/O芯片通过混合键合3D堆叠,并与其余小芯片(如8层堆栈的HBM3)使用2.5D封装连接,实现创新的“3.5D”异构集成,在执行各类人工智能、高性能计算任务时,性能有望超越英伟达

国信电子观点:后摩尔时代,芯片制造面临物理极限与经济效益边际提升双重挑战,先进封装在提高芯片集成度、电气连接以及性能优化的过程中扮演了更重要角色。AMDInstinct MI300系列芯片采用SoIC和CoWoS-S技术实现创新性的“3.5D”封装,实现产品性能对英伟达在售H100系列芯片的超越,印证先进封装在先进芯片制造领域的重要性。 通富微电 是AMD最大的封装测试供应商,持续推进5nm、4nm、3nm、Chiplet、2.5D/3D等技术研发和产能扩充,不断强化与客户的深度合作,有望在本轮AI创新周期中持续受益。我们维持此前盈利预测,预计2023-2025年公司营收为230.06、269.71、310.71亿元,归母净利润为2.41、8.52、12.69亿元,当前股价对应2023、2024年146.9、41.5倍PE和2.54、2.50倍PB,维持“买入”评级。

评论:

AMD发布MI300技术细节,预测全球AI加速芯片市场将达4000亿美元北京时间12月7日凌晨,AMD在Advancing AI大会上正式公布了Instinct MI300系列加速芯片的详细规格与性能,以及众多的应用部署案例,将人工智能、高性能计算提升到了新的层次。AMD早期的计算加速器底层技术都来自和游戏显卡相同的RDNA架构,之后诞生了专门针对计算的CDNA架构。第三代的Instinct MI300系列基于CDNA3架构,分为数据中心APU(MI300A)、专用GPU(MI300X)两条路线,重点提升了统一内存、AI性能、节点网络等方面的表现,再加上“3.5D”先进封装、更高能效,以满足生成式AI的强劲需求。AMD预计2023年全球数据中心AI加速芯片市场规模将达到450亿美元,至2027年达4000亿美元,CAGR为超过70%,较AMD之前预计的300亿美元和1500亿美元大幅上调。

结合SoIC和CoWoS推出“3.5D”封装,助力MI300性能超越H100,AMD采用台积电SoIC和CoWoS-S技术实现“3.5D”封装,大幅提升MI300性能和功耗表现。MI300系列加速芯片主要由台积电N5制程制造负责计算的CCD(CPU die)、XCD(加速计算die)、台积电N6制程制造负责输入输出和通信连接的IOD(I/O die)和HBM颗粒等十多颗芯片异构集成制造。由台积电N7制程制造的高速缓存3D V-Cache使用混合键合(Hybrid bonding)方式3D堆叠在CCD上;XCD和CCD使用混合键合在3D堆叠在IOD上;IOD与HBM键合在硅中阶层(Silicon interposer)上实现2.5D封装,最终形成AMD“3.5D”封装。“3.5D”封装通过3D混合键合实现芯片集成度、功耗表现、互联效率提升,同时可以增加HBM集成数量,从系统层面全面提升芯片性能和功耗表现。

Instinct MI300X基于最新一代CDNA3计算架构的纯GPU架构。MI300X集成了八个XCD,每一个XCD拥有38个CU计算单元,总计304个单元。每两个XCD为一组混合键合在一个IOD上,四个IOD提供了多达七条的第四代Infinity Fabric连接通道,总带宽最高896GB/s,还有多达256MB Infinity Cache无限缓存。

八颗12Hi HBM3通过CoWoS封装集成在XCD和IOD外围,总容量达192GB,提供约5.3TB/s的超高带宽,MI300X总计晶体管数量多达1530亿个。HPC方面,MI300X FP64双精度浮点矩阵、矢量性能分别高达163.4TFlops、81.7TFlops,FP32单精度浮点性能则都是163.4TFlops,分别是H100的2.4倍。AI方面,MI300X TF32浮点性能为653.7TFlops,FP16半精度浮点、BF16浮点性能可达1307.4TFlops,FP8浮点、INT8整数性能可达2614.9TFlops,皆为H100的1.3倍。

MI300A是全球首款面向AI、HPC的APU加速器,同时将Zen3CPU、CDNA3GPU整合在了一颗芯片之内,使用Infinity Fabric高速总线互联,从而大大简化了整体结构和编程应用。与MI300X类似,MI300A由四个IOD、八颗HBM3内存通过“3.5D”封装集成,晶体管总量达到1460亿个。和MI300X区别主要为MI300A使用8颗8Hi HBM3,单颗容量由24GB降至16GB,总容量由192GB降至128GB。MI300A可实现CPU和GPU之间统一内存、共享缓存、动态功耗均衡和简化编程,较需要通过PCB外部连接CPU和GPU的Nvidia GraceHopper,MI300A在架构上有革命性的提升。性能方面,MI300A FP64矩阵/矢量、FP32矢量表现都是H100的1.8倍,TF32、FP16、BF16、FP8、INT8则大体相当。

后摩尔时代先进封装重要性凸显,通富微电和AMD深度合作有望率先受益“后摩尔时代”,大算力芯片的发展受制造成本和“存储墙”、“面积墙”、“功耗墙”和“功能墙”制约。

2015年以后,集成电路制程的发展进入了瓶颈,7nm、5nm、3nm制程的量产进度均落后于预期。随着台积电宣布2nm制程工艺实现突破,集成电路制程工艺已接近物理尺寸的极限,集成电路行业进入了“后摩尔时代”。从成本端来看,IC Insights统计,28nm制程节点的芯片开发成本为5130万美元,16nm节点的开发成本为1亿美元,7nm节点的开发成本需要2.97亿美元,5nm节点开发成本上升至5.4亿美元。从技术端来讲,大算力芯片面临“存储墙”、“面积墙”、“功耗墙”和“功能墙”制约。

芯粒异构集将成为后摩尔时代集成电路发展的关键路径和突破口。芯粒(Chiplet)是指预先制造好、具有特定功能、可组合集成的晶片(Die),应用系统级封装技术(SiP),通过有效的片间互联和封装架构,将不同功能、不同工艺节点的制造的芯片封装到一起,即成为一颗异构集成(Heterogeneous Integration)的芯片。通过芯片异构集成,将传感、存储、计算、通信等不同功能的元器件集成在一起,成为解决只靠先进制程迭代难以突破的平衡计算性能、功耗、成本的难点。

先进封装和异构集成市场进入快速发展期。根据Semiconductor Engineering预测,全球半导体封装市场规模将由2020年650.4亿美元增长至2027年1186亿美元,复合增长率为6.6%。受益于数据中心新能源汽车5G、人工智能产业的发展,先进封装复合增长率超过传统封装,有望于2027年市场规模超过传统封装,达到616亿美元。Chiplet异构集成的关键技术市场规模进入快速增长期,根据Yole预计,至2027年,全球超高密度扇出、HBM、硅中介层、EMIB/Co-EMIB等为代表的高性能封装方案市场规模将由2021年的27.4亿美元增长至78.7亿美元,复合增长率为19%。

通富微电是一家国内领先、世界先进的集成电路封装测试服务提供商,专注于为全球客户提供从设计仿真到封装测试的一站式解决方案。根据2023年中报,公司与AMD形成了“合资+合作”的强强联合模式,建立了紧密的战略合作伙伴关系,公司是AMD最大的封装测试供应商,占其订单总数的80%以上。从技术层面,公司持续推进5nm、4nm、3nm新品研发,凭借FCBGA、Chiplet等先进封装技术优势,不断强化与客户的深度合作,满足客户AI算力等方面的需求;从产能方面,通富通科、南通通富三期工程、通富超威苏州、通富超威槟城新工厂等一批公司重大项目建设稳步推进,施工面积合计约27.3万平米,积极为未来扩大生产做好充足准备。随着大客户资源整合渐入佳境,公司有望在本轮AI创新周期中持续受益。

投资建议:全面布局先进封装的封测龙头,维持“买入”评级。我们维持此前盈利预测,预计2023-2025年公司营收为230.06、269.71、310.71亿元,归母净利润为2.41、8.52、12.69亿元,当前股价对应2023、2024年146.9、41.5倍PE和2.54、2.50倍PB,维持“买入”评级。

风险提示:需求不及预期;新品研发导入不及预期;国际关系风险等。

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