半導體行業專題研究：從英偉達看國產GPU發展機遇與挑戰.pdf

半導體行業專題研究：從英偉達看國產GPU發展機遇與挑戰。報告緣起：1）市場需求：AI、高性能計算、圖形渲染等推動 GPU 等大算力并 行計算芯片需求。近些年來，隨著人工智能硬件、軟件算法、應用場景豐富度的 增加，算法模型參數不斷增加，帶動了對數據中心并行計算大算力的需求。 Bloomberg 數據顯示，2021 年全球數據中心邏輯芯片市場規模約 436 億美元， 其中 GPU 市場約 100 億美元。2）近期市場對國產 GPU 關注度較高。復盤英 偉達發展歷史，公司在圖形渲染&數據中心領域保持較高的市占率，并實現產業 引領，核心原因在于：借助持續、高頻迭代保持產品技術行業領先，并借助 CUDA 等實現軟件生態構建，不斷提升產品易用性等。3）本篇報告中，我們主要從全 球市場出發，就 GPU 產業本身的產品特性、技術路線、市場空間，以及國內市 場現狀、演進路徑、競爭格局等進行了系統的分析和討論，力圖針對國內 GPU 市場構建一個完整的產業&投資藍圖。

全球市場：GPU 是并行計算理想載體芯片，數據中心料將是中期需求增長主要 場景。1）GPU 應用場景正由早期的圖形渲染，逐步拓展至高性能運算、科學計 算等領域，并已超越 CPU、FPGA、ASIC 等，成為通用并行計算領域的理想載 體芯片。2）圖形渲染用 GPU：游戲為主，我們預計中期市場規模有望保持 10%~15%平穩增長。2021 年，英偉達游戲顯卡業務營收 105 億美元，專業視 覺收入（圖形工作站）21 億美元。假設英偉達在此領域中的市占率分別為 80%， 我們預計 2021 年全球圖形渲染領域（游戲+專業視覺）市場規模約 158 億美元。 我們預計 2025、2030 年該領域市場規模將分別達到 278、568 億美元，增長動 力主要源于產品 ASP 提升、游戲玩家數量增長等。3）數據中心用 GPU：英偉 達主導，我們預計中期蔣保持 25%以上的年均復合增速。依據 Liftr Insights & Top500.Org 數據，我們認為英偉達在數據中心獨立 GPU 領域中的市占率約 80-90%，2021 年英偉達數據中心 GPU 營收約 80.3 億美元，對應全球數據中 心 GPU 芯片市場規模約 100 億美元。展望未來，我們預計 2025 年、2030 年 全球數據中心 GPU 芯片市場規模分別為 245、828 億美元，增長動力主要源于 產品 ASP 提升、應用場景不斷拓展等。

國內 GPU 市場：中期潛在空間可觀，本土廠商開始規模崛起&產品落地。1） 圖形渲染領域：IDC 數據顯示，2016-2021 年中國 PC 出貨量約占全球 17%的 比例。我們假設在圖形渲染領域，國內 GPU 出貨量占比亦和 PC 表現相對一致， 并保持和全球市場相似的增速，以及應用場景分布等。參考全球 GPU 圖形渲染 領域市場規模，我們測算/預測 2021 年、2025 年、2030 年，國內 GPU（圖形渲染）的市場規模約為 27、47、97 億美元。2）數據中心 GPU：主要用于 AI （訓練&推理）、高性能計算等，我們測算 2021 年國內數據中心 GPU 市場規 模約為 20 億美元，對應全球市場比重約為 20%，我們預計 2030 年國內數據中 心 GPU 市場規模有望增長至 250 億美元，占全球市場 30%左右比重。3）國內 GPU 廠商開始快速崛起，大多數企業目前已發布 1-3 款相關產品，大部分企業 核心團隊亦具有英偉達、AMD 工作經歷。從對外公布產品核心參數來看，國內 廠商產品平均落后英偉達、AMD 1~2 代左右，但正逐步從“可用”走向“好用”。

本土 GPU 廠商：有望率先在 AI 場景實現落地，并擴展至圖形渲染、復雜科學 計算等領域。源于 AI、高性能計算、復雜圖形渲染等下游應用場景快速增長， 我們看好國內 GPU 市場需求前景，國產 GPU 廠商未來發展可期。但客觀而言， 國內大部分本土 GPU 廠商當前仍處于早期階段，短期仍需克服產品驗證、量產 落地等潛在挑戰，結合市場需求、技術難度、產業生態等維度因素綜合考量，我 們判斷本土廠商有望率先在 AI（訓練、推理）領域實現突破，并可逐步向圖形 渲染、復雜科學計算等領域擴展。