GPU行業深度研究：AI大模型浪潮風起，GPU芯片再立潮頭.pdf

上傳者：N******
時間：2023/03/27
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GPU行業深度研究：AI大模型浪潮風起，GPU芯片再立潮頭。核心觀點： GPU具備圖形渲染和并行計算兩大核心功能，其應用場景主要包括個人電腦、服務器、自動駕駛、移動端。全球GPU市場保持良好成長性，AI服務器成為市場增長的核心支撐，隨著生成式AI大模型進入到輔助生產力階段，服務器GPU市場需求更為旺盛。英偉達憑借其數據中心GPU的核心技術優勢，成為全球人工智能芯片的引領者。AMD作為全球領先的芯片設計廠商，在GPU市場中與英偉達互相角逐。國內GPU 市場空間廣闊，涌現出一批優秀的GPU設計和制造廠商。

GPU具備圖形渲染和并行計算兩大核心功能。GPU具有數量眾多的運算單元，適合計算密集、易于并行的程序，一般作為協處理器負責圖形渲染和并行計算。GPU微架構由流處理器、紋理映射單元、光柵化處理單元、光線追蹤核心、張量核心、緩存等部件共同組成，微架構的設計對 GPU性能的提升發揮著至關重要的作用，也是GPU研發過程中最關鍵的技術壁壘。GPU應用程序接口（API）幫助GPU高效實現渲染功能，在并行計算方面，CUDA（統一計算設備架構）的誕生大幅降低GPGPU并行計算的編程難度，實現GPU的通用化，“個人計算機”變成可以實現并行運算的“超級計算機”。

全球GPU市場保持良好成長性，AI服務器成為市場增長的核心支撐。2023年GPU全球市場規模預計為595億美元，行業保持高速增長，CAGR為 32.9%。GPU的市場主體可以分為個人電腦GPU、服務器GPU、自動駕駛GPU、移動端GPU。過去的幾個季度里，個人電腦GPU市場遭受巨大沖擊，出貨量顯著下滑。核心原因有三點：一、個人電腦市場處于下行周期；二、虛擬貨幣挖礦退潮對獨立GPU出貨造成巨大沖擊；三、下游板卡廠商開啟降庫存周期。近期，各類不利因素正在逐漸消融，個人電腦GPU市場迎來曙光。服務器GPU主要用于AI和高性能計算，人工智能行業的高速發展帶來了旺盛的AI算力需求，AI服務器成為GPU市場增長的核心支撐。以ChatGPT為代表的自然語言大模型展現出高度智能，生成式AI能力不斷突破進入到輔助生產力階段，AI模型算力需求邁上新臺階，對服務器GPU市場帶來顯著拉動效應。自動駕駛GPU在高等級自動駕駛中具備顯著技術優勢，隨著高等級自動駕駛滲透率逐步提升，自動駕駛GPU市場也進入高速成長階段。

英偉達憑借其數據中心GPU的核心技術優勢，成為全球人工智能芯片的領導者。英偉達過去專注于GPU芯片設計，目前已經轉型成為計算平臺企業，成為人工智能芯片的領導者。其主營業務包含游戲&娛樂、數據中心、專業可視化、汽車業務。過去的兩個季度中，伴隨著個人電腦 GPU整體市場需求疲軟，英偉達游戲&娛樂業務營收大幅下滑。隨著虛擬貨幣挖礦退潮對GPU獨立顯卡帶來的沖擊逐漸下降，公司22Q4游戲&娛樂業務再次環比提升，我們認為公司個人電腦GPU業務正逐步恢復到正常成長階段。2022年英偉達數據中心業務營收超過游戲&娛樂業務，成為第一大收入來源，公司GPGPU具備核心技術優勢，在AI芯片市場中占據主導地位，其數據中心業務將為公司的高質量成長貢獻長期動力。在自動駕駛業務方面，英偉達提供全棧式的自動駕駛解決方案，硬件層面上，其Orin和Thor自動駕駛芯片提供大幅算力，同時DLA模塊和PVA模塊實現AI算法加速；在軟件層面上提供完整的開發者套件，其自動駕駛業務的平臺化優勢保證了英偉達在高等級自動駕駛中的領先地位。