人工智能专题研究系列二：AI大模型开展算力竞赛，打开AI芯片、光模块和光芯片需求缺口

请阅读最后评级说明和重要声明 分析师：吴起涤 执业登记编号：A0190523020001 wuqidi@yd.com.cn 芯片产业指数与沪深 300 指数走势对比 资料来源：同花顺 iFinD，源达信息证券研究所 相关报告： 1.《人工智能专题研究系列一：大模型推动各行业AI应用渗透》 2023.08.02 投资评级： 看好 -40%-20%0%20%40%2022-08-032023-02-032023-07-31000300.SHH30007.CSIAI 大模型开展算力竞赛，打开 AI 芯片、光模块和光芯片需求缺口 ——人工智能专题研究系列二 证券研究报告/行业研究 投资要点 ➢ AI大模型对算力需求大，推动AI基础设施建设 AIGC行业进入高速发展期，AI大模型性能持续提升的背后是千亿级以上的参数训练，带来对算力的高额需求，有望推动新一轮AI基础设施建设。根据IDC数据，预计2023年全球AI支出增速有望达27.9%，而中国智能算力规模将达427EFlop/s，同比增长59%。我们认为AI基建产业链中的核心部件供应公司有望充分受益行业发展机遇。 ➢ AI芯片是算力的底层核心，自主可控加快国产芯片发展 AI芯片的数量决定AI大模型的算力。以Nvidia H100为例，在我们测算下一个日均访问量在12亿次（3亿人访问×访问4次）的AI大模型对GPU的需求在13889台；2022年10月7日美国商务部发布的《BIS条例》将Nvidia A100和H100列入对华出口管制名单。在自主可控趋势下国内芯片厂商有望受益AI发展浪潮。目前寒武纪等国内公司的下一代人工智能芯片研发进展顺利，或能在未来填补部分人工智能芯片需求缺口。 ➢ 高算力需与高速网络架构匹配，光模块/光芯片需求提升 AI大模型中东西向流量大幅增加，更适配叶脊网络架构，将会显著增加400G/800G等高端光模块的用量。以Nvidia DGX H100网络架构为例，一个4-SU单元的Nvidia DGX H100网络架构中GPU、800G光模块和400G光模块的用量比约是1：1.5：1。目前国产光模块已在全球市场中占有较高份额，中际旭创已实现800G光模块批量出货。光芯片作为决定光模块性能的核心部件，未来国产化率上升空间可观。 ➢ 投资建议 1) AI芯片：人工智能芯片是构成AI模型算力的关键，在美国对华出口管制和自主可控背景下，国产芯片公司有望迎来发展机遇，建议关注：寒武纪等； 2) 光通信模块：AI时代的网络架构对400G/800G等高端光模块用量有望大幅提升，建议关注：中际旭创、光迅科技等； 3) 光芯片：光芯片的性能决定光通信效率和稳定性，25G及以上光芯片国产化率仍有较大提升空间，建议关注：源杰科技、长光华芯等。 ➢ 风险提示 AI技术发展不及预期，AI商业化推进不及预期，中美贸易摩擦加剧，国产产品研发及市场开拓不及预期。 2 目录 一、AI 大模型发展如火如荼，算力需求缺口大 ............................................................................. 3 二、AI 芯片：算力核心构成，自主可控推动国产化 ...................................................................... 4 三、光模块：新型网络架构对高端光模块用量增加 ...................................................................... 6 四、光芯片：光模块核心部件，国产化空间开阔 ........................................................................ 10 五、投资建议 ............................................................................................................................. 12 六、风险提示 ............................................................................................................................. 13 图表目录 图 1：大模型训练所需算力呈指数级增长趋势 .............................................................................................................. 4 图 2：预计 2022-2024 年全球 AI 支出年增速高于 20% .............................................................................................. 4 图 3：预计 2023 年中国智能算力规模同比增长 59% ................................................................................................... 4 图 4：Nvidia GPU H100 芯片示意图 ........................................................................................................................... 5 图 5：H100 较 A100 相比在性能上有大幅提升............................................................................................................ 5 图 6：AI 大模型中东西向流量显著增加 ........................................................................................................................ 7 图 7：叶脊网络架构适用于东西向流量传输 .................................................................................................................. 7 图 8：Nvidia DGX H100 架构示意图 ..........................................................................................