AI算力行业深度：AI模型乘风起，GPU掌舵算力大时代

半导体 / 行业深度分析报告 / 2023.04.17 请阅读最后一页的重要声明！ AI 模型乘风起，GPU 掌舵算力大时代 证券研究报告 投资评级:看好(维持) 最近 12 月市场表现 分析师 张益敏 SAC 证书编号：S0160522070002 zhangym02@ctsec.com 相关报告 1. 《行业周期与政策共振，看好自主可控和周期复苏》 2023-03-15 AI 算力行业深度 核心观点 ❖ GPU 掌舵 AI 算力大时代，千亿级市场再迎增量：GPU 因其强大的并行计算能力而广泛应用于人工智能、图像渲染、科学计算等领域。AI、自动驾驶与游戏市场是 GPU 需求增长的主要场景，据 Global Market Insights 数据，全球 GPU 市场预计将以 CAGR 25.9%持续增长，至 2030 年达到 4000 亿美元规模。其中 AI 领域大语言模型的持续推出以及参数量的不断增长有望驱动模型训练端、推理端 GPU 需求快速增长。 ❖ 微架构和平台生态共筑竞争壁垒：GPU 的微架构设计是决定硬件性能的关键，全球龙头厂商英伟达与 AMD 均以保持架构升级节奏以及制程升级速率来保证产品竞争力。此外，成熟且完善的平台生态形成的强大用户粘性将在长时间内塑造 GPU 厂商的软实力，以英伟达通用计算平台 CUDA 为例，从软件栈的完整度和对硬件性能的高效利用角度出发降低了通用计算 GPU 开发者编译难度，建立起卡位全球的开发生态，从而实现长期竞争壁垒。 ❖ 兼容主流生态对标行业龙头，国内厂商持续发力：近年来，国产 GPU 厂商在图形渲染 GPU 和高性能计算 GPGPU 领域上均推出了较为成熟的产品，在性能上不断追赶行业主流产品，在特定领域达到业界一流水平。生态方面国产厂商大多兼容英伟达 CUDA，融入大生态进而实现客户端不断导入。在高端GPU 芯片进口受限的背景下，国产 GPU 厂商预计将乘政策东风，抓住国产替代契机快速成长。 ❖ 建议关注：1）已上市标的：寒武纪、海光信息、景嘉微、芯原股份、龙芯中科；2）未上市标的：壁仞科技、摩尔线程、芯动科技、兆芯、天数智芯、沐曦。 ❖ 风险提示：技术迭代风险、宏观经济风险、国产替代风险、行业竞争风险。 表 1：重点公司投资评级: 代码 公司 总市值（亿元） 收盘价（04.14） EPS（元） PE 投资评级 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E 688256 寒武纪-U 781.58 195.00 -2.91 -1.80 -1.04 -18.75 -108.30 -187.09 未覆盖 688041 海光信息 1,790.67 77.04 0.38 0.56 0.79 116.27 74.75 52.60 增持 300474 景嘉微 480.70 105.75 0.65 0.93 1.30 163.45 113.48 81.41 未覆盖 688521 芯原股份 474.80 95.39 0.15 0.30 0.54 297.18 319.16 177.45 增持 688047 龙芯中科 635.91 158.58 0.13 0.59 1.09 674.49 269.35 145.94 未覆盖 数据来源：wind 数据，财通证券研究所 注：景嘉微 22 年数据为预测数据，其余公司 22 年数据为年报数据或 22 年业绩快报数据 注：芯原股份、海光信息预测数据来自于财通证券研究所，其余预测数据来自于 Wind 一致预期（截止 2023/04/16）。 -23%-16%-9%-2%4%11%半导体沪深300上证指数 谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准 2 行业深度分析报告/证券研究报告 1 行业概况：GPU 掌舵 AI 算力大时代，千亿级市场再迎增量 ........................................................... 7 1.1 GPU：提供大规模并行计算解决方案 .............................................................................................. 7 1.2 “AI+汽车+游戏”三驾马车驱动行业发展 .......................................................................................... 8 1.3 大语言模型助推 GPU 算力需求增长 .............................................................................................. 16 2 微架构和平台生态共筑竞争壁垒 ......................................................................................................... 19 2.1 微架构：统一计算单元解锁通用计算时代 ..................................................................................... 19 2.2 架构迭代与制程升级是 GPU 性能的生命线 .................................................................................. 21 2.3 成熟的平台生态是 GPU 厂商的护城河 .......................................................................................... 23 3 国内外发展现状：海外龙头领跑，国产持续发力 ............................................................................. 30 3.1 海外龙头：深耕多年，技术引领行业 ............................................................................................. 30 3.1.1 英伟达 ............................................................................................................................................. 30 3.1.2 AMD ..................................................