半導體業務可細分為網絡、無線、服務器存儲連接、寬帶、工業業務。其 中,網絡和無線合計貢獻主要營收。
1. 網絡:AI 驅動定制芯片及網絡產品需求高速增長
網絡業務主要產品包括定制 AI 加速芯片、以太網交換芯片、網卡、PHY 芯片、光芯片、DSP 芯片等。其中多個產品在相關市場份額領先,公司占 據了商用以太網交換芯片 70%以上的份額(2020),PHY 芯片市場 28%的 份額(2021),是光模塊上游原材料 EML、VCSEL和 DSP 芯片的重要供應 商。 2023 財年,網絡業務貢獻 108 億美元營收,占總營收的 30%。其中,定制 AI加速芯片貢獻收入28億美元,其余則為交換芯片、路由、網卡等產品。 目前,公司與 AI 相關的收入主要來自定制 AI 加速芯片、以太網交換芯片、 PHY 芯片、PCIe 交換芯片、光通信芯片、DSP 芯片等產品,相關產品均處 于業界領先狀態。公司預計24財年AI收入將大幅增長至110億美元營收。
1.1. 定制 AI 加速芯片
由于芯片制造工藝接近物理極限,芯片性能提升速度放緩,摩爾定律失效, 同時,功耗散熱問題越來越嚴重,成為性能提升的瓶頸。對此困境,卸載 通用計算芯片的部分軟件功能,設計出針對特定場景的芯片,是提升芯片 性能、降低能耗的重要方式。
此外,隨著 AI 計算需求增長,成本優化與供應安全保障也越來越重要, 定制芯片是大型云廠商的重要選擇。目前,谷歌、微軟、亞馬遜、Meta 等 均推出了自研芯片。谷歌 TPU 目前更為成熟,并已實現在數據中心的規模 部署,谷歌在 2024年 5月推出了最新一芯片 TPU v6e,預計將在 24年下半 年上市, Nuro、Deep Genomics、德勤和谷歌自己的 DeepMind 團隊將首批 使用 TPU v6e 進行訓練。
博通在定制芯片領域實力雄厚。公司經過超過 30年的經驗積累,有豐富的 IP 核和領先的硅技術平臺。在 2012-2021年間,博通定制 ASIC業務收入從 不到 5 億美金增長至 22 億美金左右,年復合增速達到 20%,包含計算與路 由交換兩類 ASIC,計算 ASIC 增速更快。
公司前瞻布局,是谷歌、Meta 等云廠商自研芯片的重要合作伙伴。博通 目前有三家定制芯片大客戶,前兩家客戶已經進入量產期,新加入的客戶 預計在 2025 年進入生產階段。其中,谷歌與公司合作時間最久,其 TPU 芯片自研始于 2013 年,從第一代 TPU 起,博通不僅共同參與芯片設計, 還為谷歌提供關鍵的知識產權,并與其他伙伴合作,在制造、測試、封裝 等步驟提供支持,幫助谷歌將設計想法落地為可運行的物理芯片。 2023 財年,定制 AI 加速芯片已經為博通貢獻了 28 億美元營收,預計占定 制加速芯片市場的近一半份額。根據 Marvell 預測, 數據中心定制加速計 算芯片市場規模從 2023 年的 66 億美元增長到 2028 年的 275 億美元,在 2023 年-2028 年期間年復合增速高達 45%。
定制芯片領域競爭者相對有限,博通先發優勢明顯。除博通外,Marvell、 英偉達也在積極布局,但他們的量產階段在不同程度落后于博通。Marvell 目前有三位 ASIC 客戶,目前均未量產,A 客戶的 AI 訓練芯片、B 客戶的 Arm CPU 處于產能爬坡期,A 客戶的 AI 推理芯片預計 2025 年開始產能爬坡,C 客戶的 AI 芯片預計 2026 年開始產能爬坡,Marvell 預計 2026 財年 AI ASIC 業務將貢獻 25 億美元營收。英偉達則處于更前期的階段。據路透 社報道,英偉達正在建立新的業務部門,專注于為云計算和其他公司設計 定制芯片,包括 AI 處理器,已經與亞馬遜、Meta、微軟、谷歌和 OpenAI 的代表會面,討論為他們生產定制芯片的事宜。
從芯片能力來看,谷歌自研芯片在超大規模云廠商中處于領先地位,與英 偉達芯片仍有差距。從 FP16/BF16 精度來看,谷歌 TPUv6e 可以達到 926TFLOPS,約為H100、B100的47%、26%,但顯著高于亞馬遜Trainium 2的 431 TFLOPS,Meta MTIAv2的 354 TFLOPS和微軟 Maia的 800 TFLOPS。 谷歌 TPU 從第五代開始分為 e 和 p 兩個系列,e 系列負責訓推一體,Pod 規 模不大,部署靈活,而 p 系列則負責更大規模的基礎模型訓練任務,有很 高的線性加速比,TPUv5e 可以做到 5 萬卡基本線性加速。目前 TPU 的實 際部署規模也是領先的,根據 Omdia預計,2024年,谷歌云將部署價值 60 億美元的 TPU,為 Gemini、Gemma 和 Search 等內部項目和外部客戶工作 負載提供支持。
1.2. 以太網交換芯片
以太網在高速 AI 網絡的份額有望提升,公司相關收入有望高速增長。目 前,在高速 AI 網絡中,配套英偉達 GPU 共同銷售的 IB 交換機占據了較大 市場份額。IB 網絡專為高性能計算設計,但價格昂貴,而以太網通用性好, 可以更好與企業原有業務連通,同時價格更低。預計隨著以太網交換機生 態逐漸成熟,同時越來越多的 AI 應用投入生產,AI 推理需求占比持續加 大,以太網在高速 AI網絡的份額有望持續提升,公司作為以太網生態龍頭 廠商,有望充分受益。
1.3. 光通信產品
博通布局的光通信產品有 EML 光芯片、VCSEL 光芯片、DSP 電芯片、 CW 激光器等。就成本結構來看,光芯片、電芯片約占光模塊成本的 35%、 20%,是光模塊的核心物料。光芯片中的EML、VCSEL芯片分別用于單模 光模塊、多模光模塊。
公司是用于高速率光模塊的光芯片主要供應商。1)100G EML:三菱、 Lumentum、II-VI、博通、住友均為重要供應商,其中,博通預計占 20-30% 份額;2)200G EML:2024 年 3 月,公司宣布 200G EML 已經進入量產階 段,行業領先;3)100G VCSEL:公司是主力供應商;4)200G VCSEL: 公司研發進展領先,2024 年 3 月,公司首次演示 200G VCSEL 光芯片,并表示首批 8 x 200G模塊將在 24 年底交付給客戶。谷歌和英偉達將率先采用 每通道 200G 的光學技術,用于在人工智能集群中互連 GPU 和 TPU。 DSP 在光模塊中負責處理和調節衰減的光信號,技術門檻高。供應商較少, Marvell 和博通是主要玩家,Marvell 保持領先地位,博通緊隨其后。 隨著 AI 算力集群規模擴大,對網絡帶寬、網絡架構、負載均衡的要求都 有顯著提升,網絡連接越發重要。在AI集群中,光互聯節點數增速快于加 速器的增速。在 2.5 萬個 XPU 的計算集群中,需要 7.5 萬個互聯節點, Marvell 認為,未來隨著集群增長到十萬、百萬量級,需要更多的互聯節點, 互聯節點數與計算芯片數量比可能達到 10:1。Marvell 預測,互聯市場規模 將從2023年的43億美金增長至2028年的139億美金,年復合增速達27%。
2. 無線:研發積累深厚,蘋果為第一大客戶
公司的無線產品主要包含射頻前端模塊(RF FEM)、Wi-Fi,藍牙, GNSS/GPS SoCs、薄膜體聲諧振器(FBAR)、定制觸摸控制器 ASIC、感 應充電ASIC等。2020-2022財年,公司無線業務分別實現營收49億美元、 68 億美元、75 億美元,呈現持續增長態勢,這主要是受蘋果公司的訂單需 求支撐。蘋果是公司無線業務的核心客戶,2023 財年,來自蘋果的收入達 到 72 億美元,約占當年總營收的 20%。

3. 服務器存儲連接:產品能力市場領先,AI 驅動速率升級
博通的服務器存儲連接業務主要包含 PCIe 交換機芯片、以太網卡 NIC、光 纖通道適配器與存儲適配器、NVME switch 拓展器、用在 HDD/SSD 上的 基于讀寫通道的 SoC 和前置放大器等產品。
4. 寬帶:涵蓋承載網與接入網,預計穩定增長
博通寬帶業務主要涵蓋了機頂盒、DSL/PON 網關、家用 Wi-Fi、DOCSIS 有線調制解調器、DSLAM、OLT 里的 SoC 控制器,提供端到端的集成解 決方案,通過運營商網絡向家庭提供高質量的寬帶連接。 2020 年至 2023 年,公司寬帶業務呈持續增長態勢,主要得益于北美及歐 洲運營商對 10G PON 寬帶接入和 DOCSIS 3.1 有線電視寬帶系統的持續部 署。但 2024年,由于用戶端設備庫存大,且資本成本高的問題,全球寬帶 接入市場疲軟。公司也對 2024 財年寬帶業務的收入預期在 FY24Q1、 FY24Q2 兩個季度持續下修,預計 FY24 寬帶業務收入同比下降 30%以上, 在 24 下半財年觸底,并在 FY25 迎來復蘇。
全球仍將持續拓展寬帶網絡,光纖將持續主導寬帶接入市場,DOCSIS 技 術進行衰落期。2023年,全球光纖寬帶連接數量突破 10億,Omdia預測,到 2028 年,全球光纖連接數將超過 14 億,占所有固網服務用戶總數的 77%。新的接入網技術也在不斷涌現,Omdia 報告稱,運營商正在為下一 代 PON 制定戰略,目前 10G PON 普及率已經較高,25G PON 開始普及, 50G PON 首次出貨。100G 和 200G 將成為 2024 年的話題之一。DOCSIS 3.1 雖然在幾年時間能與光纖接入競爭,但該技術在 2022 年達到頂峰之后, 目前已進入衰落時代。 機頂盒市場預計將穩定增長。政府法規強制要求、AI 在機頂盒的應用、寬 帶滲透率提升等推動機頂盒市場的增長。根據 Mordor intelligence 預測,電 視機頂盒出貨量將從 2024 年的 2.9 億臺增長至 2029 年的 3.8 億臺,預測期 內 CAGR 為 5.54%。
5. 工業:工業與汽車需求為主,有望企穩向上
工業業務下游領域涵蓋工廠自動化、可再生能源、汽車電子、醫療、機器 人等,具體產品有光電耦合器、工業光器件、工業和醫療傳感器、運動控 制編碼器和子系統、LED、以太網 PHY 芯片、交換芯片和攝像頭微控制器 等。 工業銷售收入經歷了快速增長后,近兩年需求較為疲軟。FY23、FY24H1 工業業務分別實現收入 10 億美元、4 億美元,同比下降 1%、8%。公司預 計 FY24 工業收入將同比下降兩位數。預計隨著工業景氣度復蘇,汽車智 能化程度提升帶來更大的通信需求,未來該業務有望企穩向上。