电子行业算力芯片系列：Chatgpt带来算力芯片投资机会展望

Chatgpt带来算力芯片投资机会展望证券研究报告  电子行业报告  算力芯片系列分析师：刘双锋liushuangfeng@csc.com.cnSAC编号：S1440520070002SFC中央编号：BNU539发布日期：2023年3月25日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。同时请参阅最后一页的重要声明。研究助理：郑寅铭zhengyinming@csc.com.cn 1核心观点AIGC引发内容生成范式革命，ChatGPT引领人工智能应用照进现实，GPT架构快速迭代，云端大模型多模态成为发展趋势，带来算力资源消耗快速上升。硬件基础设施成为发展基石，要求算力、运力、存力、散热等领域配套升级，算力芯片等环节核心受益。加之海外对华供应高端GPU芯片受限，国内相关厂商迎来替代窗口期，各环节龙头有望进入高速发展阶段。 kVeVcUuWnQnQqN8O9R7NmOoOmOtQeRmMpMjMmOqOaQmNrMMYoNqMwMqNyR2摘要 AIGC引发内容生成范式革命，云端算法向大模型多模态演进。云端部署算力中推理占比逐步提升，说明AI落地应用数量在不断增加，ChatGPT发布引发多家科技巨头开展AI军备竞赛，或成为人工智能成熟度的分水岭。GPT架构快速迭代，参数越来越多带动训练精度越来越高，云端大模型多模态成为发展趋势，带来算力资源消耗快速上升。 硬件基础设施成为发展基石，算力芯片等环节核心受益。算力需求，模型训练需要规模化的算力芯片部署于智能服务器，CPU不可或缺，但性能提升遭遇瓶颈，CPU+xPU异构方案成为大算力场景标配。其中GPU并行计算优势明显，CPU+GPU成为目前最流行的异构计算系统，而NPU在特定场景下的性能、效率优势明显，推理端应用潜力巨大，随着大模型多模态发展，硬件需求有望从GPU扩展至周边编解码硬件。此外，后摩尔时代Chiplet封装为先进制程的高性价比替代方案，成为半导体行业发展趋势。存力需求，庞大训练通用数据集要求相应存储硬件设施，如温冷存储，数据访问加速，数据湖以及大容量存储，还需要专门面向AI定制的存储协议、访问协议，支持服务器与SSD通信的NVMe-oF 协议也有望受益搭载使用。运力需求，外部访问、内部数据翻译需要高速的网络连接线路或交换机系统，带动光通信技术升级。散热需求，AI服务器功耗相对更高，当前主流散热方案正朝芯片级不断演进，芯片液冷市场发展潜力巨大。 国产厂商迎来发展窗口期，建议关注各环节龙头厂商。英伟达、AMD对华供应高端GPU芯片受限。国产算力芯片迎来国产替代窗口期；突破4800TOPS、降低部署成本是国内算力芯片主要发力点。当前已经涌现出一大批国产算力芯片厂商：1）寒武纪：国内人工智能芯片领军者，持续强化核心竞争力；2）海光信息：深算系列GPGPU提供高性能算力，升级迭代稳步推进；3）龙芯中科：自主架构CPU行业先行者，新品频发加速驱动成长；4 ）芯原股份：国内半导体IP龙头，技术储备丰富驱动成长；5）Chiplet产业链布局正当时，重点关注各环节龙头厂商；6）PCIe、CXL等高速接口，电源芯片厂商间接受益。 附：1、值得关注的AIGC落地应用：ChatGPT可替代智能音箱现有语音交互模型；2、其他AI发展方向：Nvidia DLSS、TinyML、存内计算、基于先进封装的方案整合。 3目录一、AIGC引发内容生成范式革命，云端算法向大模型多模态演进二、硬件基础设施为发展基石，算力芯片等环节核心受益三、国产厂商迎来发展窗口期，建议关注各环节龙头厂商四、附录 4人工智能落地应用不断增加，AIGC引发范式革命 云端推理占比逐步提升，AI落地应用数量增加。随着数字经济、元宇宙等概念逐渐兴起，各行业对人工智能开发的需求日益提升，人工智能进入大规模落地应用的关键时期。2022年在云端部署的算力里，推理占算力已经达到了58.5%，训练占算力只有41.5%，预计到2026年，推理占到62.2%，训练占37.8%。一般来讲，应用完成推理之后就可以进行部署，而云端推理占比逐步提升说明，AI落地应用数量正在不断增加，人工智能模型将逐步进入广泛投产模式。 AIGC是人工智能成熟度的分水岭，引发范式革命。AI模型可大致分为决策式AI和生成式AI两类，决策式AI根据已有数据进行分析、判断、预测，已经被广泛应用；生成式AI学习归纳已有数据后进行演绎，基于历史进行模仿式、缝合式创作，生成了全新的内容，也能解决判别问题。从决策到生成，AI技术与应用迎来跨越发展。内容生产模式从专业生成内容（PGC）和用户生成内容（UGC）逐渐过渡向AIGC阶段，标志着人类第二次脑力效率的飞跃。资料来源：腾讯研究院，中信建投图表：AIGC引发内容生成范式革命图表：云端推理占比逐步提升0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2020202120222023202420252026百训练推理资料来源：IDC，中信建投 5ChatGPT是AIGC的开山之作，成为人工智能里程碑式产品 ChatGPT是OpenAI推出的自然语言处理类（NLP）AIGC应用。Chatgpt横空出世，成为AIGC的开山之作。ChatGPT是美国OpenAI研发的聊天机器人程序，于2022年11月30日发布，是一款人工智能技术驱动的自然语言处理工具，能够通过理解和学习人类的语言来进行对话，还能根据聊天的上下文进行互动，甚至能完成撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码，写论文等任务。 ChatGPT成为人工智能技术在快速发展过程中的里程碑式产品。ChatGPT一经推出便快速获得了全球用户前所未有的广泛参与与认可，推出两个月后月活跃用户规模达到 1 亿人，远超过 Facebook、抖音等成为了过去以来增长速度最快的消费者应用程序。ChatGPT 被视为标志性人工智能生产力工具，甚至被视为第四次工业革命开始的标志。图表：ChatGPT 原理概览图表：平台突破1亿月度用户所用时间（月）资料来源：UBS，HTI，中信建投资料来源：OpenAI，中信建投293041556170780102030405060708090ChatGPTTikTok Instagram PinterestSpotifyTelegramUberGoogleTranslate 6GPT架构快速迭代，参数量与训练数据量提升带来性能飞跃 ChatGPT是基于GPT架构开发的对话AI模型，参数量与训练数据量的提升带来性能飞跃。OpenAI早在2018年就已经推出第一代生成式预训练语言模型GPT（Generative Pre-trained Transformer），可用于生成文章、代码、机器翻译、问答等各类内容，此后GPT模型快速迭代，并且伴随着参数量的爆炸式增长，从GPT到GPT-3，参数量达到了1750亿，增长了近1500