中金公司：雲計算開啓國產CPU和AI芯片的騰飛之路

　　來源：中金公司

　　我們認為，國產CPU和AI芯片是發展人工智能和雲計算等“新基建”的核心技術之一。根據我們的測算，2019年全球處理器芯片市場規模達到1,280億美元，佔全球半導體銷售額的31％。隨着數據中心和雲服務的加速推進，我們認為未來五年服務器處理器市場將是主要增長點。不同於桌面處理器市場通用性要求，服務器任務更加專用化，處理器架構選擇更多元，為國產CPU及AI芯片公司，以及基於國產芯片的智能計算產業鏈提供較好的發展機會。

　　未來五年計算芯片國產化市場空間超過500億美元

　　根據中金測算，2019年中國服務器計算芯片市場規模約60億美金，約佔全球市場的24％，未來五年有望保持20％ CAGR快速增長，達到146億美金。目前，我國服務器計算芯片幾乎均需從Intel/AMD/NVIDIA等企業進口，是半導體國產化的主要空白點之一。我們預計，未來五年計算芯片國產化市場空間合計超過500億美元，進口替代空間廣闊。

　　圖表: 全球主要國家GDP與算力情況

　　資料來源：國際貨幣基金組織，華為，中金公司研究部

　　圖表: 全球服務器計算芯片市場規模預測

　　資料來源：Mercury Research，AMD財報，NVIDIA財報，Intel財報，中金公司研究部

　　異構計算借力雲計算快速發展，計算芯片進口替代空間進一步打開

　　我們看到，隨着人工智能、科學計算等新興需求的迅猛增長，算力正在從滿足多任務的通用芯片，向單一任務的多種專用芯片發展，異構計算成為重要趨勢。雲計算實現了算力的集中採購、集中管理、動態調配，大幅提高了異構計算的投入產出比（ROI）。近年來，在雲計算蓬勃發展的同時，異構計算市場也乘風得到了長足的發展。對芯片設計企業而言，過去進入服務器計算芯片市場只有通過有競爭力的X86 CPU，而現在GPU/FPGA/AI芯片/各類架構CPU等多種計算芯片均在服務器中得到廣泛應用，服務器計算芯片市場進入壁壘大幅降低，為創業企業提供了發展機遇。

　　圖表: 全球處理器芯片的主要應用、類型和主要競爭者

　　資料來源：iHS，Intel，AMD，中金公司研究部

　　圖表: 服務器及消費級CPU的軟硬件、架構有所不同

　　資料來源：中金公司研究部

　　國產CPU的三條替代路徑：X86/ARM/RISC-V

　　架構是CPU設計最底層的核心技術。目前存在：1）以Intel/AMD產品為代表的X86架構，擁有較為完善的生態，可以無縫運行Windows、Linux等主流操作系統。國內，搭載海光（AMD與曙光的合資公司）芯片的服務器已經規模性進入運營商集採。上海兆芯的PC處理器也得到商用。2）ARM架構芯片成熟，但軟件生態有待培育。華為海思和天津飛騰（中國長城控股32％）是目前主要供應商。3）RISC-V是較新的精簡指令集，適用於物聯網等分散化應用，阿里平頭哥基於該架構推出了面向AIoT應用的玄鐵IP。

　　圖表: 國產CPU生態鏈

　　資料來源：中金公司研究部

　　圖表: CPU架構發展情況及中國廠商佈局

　　資料來源：中科曙光，中國長城，兆芯，龍芯等公司官網，中金公司研究部

　　國產AI芯片的進口替代機會，從雲端AI芯片和智能駕駛芯片開始

　　據中金測算，2019年中國雲端AI芯片市場規模約為12億美元，未來五年有望保持35％ CAGR快速增長，到2024年達到54億美金。雖然NVIDIA通過CUDA構築的生態鏈較難撼動，仍處於一家獨大的地位，但我們看到燧原、平頭哥等中國企業推出了具有競爭力的雲端訓練和推理AI芯片，並已在騰訊、阿里等雲計算中心商用。終端方面，中國本土車企積極擁抱智能駕駛，為地平線、黑芝麻等國產智能駕駛芯片企業的發展提供了機遇。我們看到，地平線的征程二代已在長安最新的SUV實現前裝量產，黑芝麻的華山二號（支持L3）已成功流片並給主機廠送樣。

　　圖表: AI芯片投資地圖

　　資料來源：中金公司研究部

　　風險

　　處理器國產化替代進程不及預期。