人工智能芯片市場(chǎng)研究

人工智能芯片市場(chǎng)研究一、算力：數(shù)字經(jīng)濟(jì)引擎，智能社會(huì)基石數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)主要驅(qū)動(dòng)力全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模再上新臺(tái)階：2019年，可測(cè)算

47個(gè)國家數(shù)字經(jīng)濟(jì)增加值規(guī)模達(dá)到了31.8萬億美元；

高收入國家數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模全球占比約77%，是中等

和低收入國家規(guī)模的2.8倍；排名前5的經(jīng)濟(jì)體，數(shù)

字經(jīng)濟(jì)規(guī)模全球占比達(dá)到了78.1%。全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)在國民經(jīng)濟(jì)中地位持續(xù)提升：2019

年，可測(cè)算47個(gè)國家數(shù)字經(jīng)濟(jì)的GDP占比達(dá)到了42%；

高收入國家的占比超過了全球平均水平，達(dá)到了

48%；德國、英國和美國數(shù)字經(jīng)濟(jì)占比超過了60%，

中國占比略低，只有36%。全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)逆勢(shì)上揚(yáng)：近年來，國際經(jīng)濟(jì)

環(huán)境日趨復(fù)雜嚴(yán)峻，整體的經(jīng)濟(jì)下行壓力也在持續(xù)

增大，但是全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)仍然保持了較快增長(zhǎng)。數(shù)

字經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域穩(wěn)步推進(jìn)，新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，傳

統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程快速推進(jìn)。2019年，全球數(shù)字經(jīng)

濟(jì)平均名義增速為5.4%，高于全球GDP名義增速。算力是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力數(shù)據(jù)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)最有價(jià)值的資源：

作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)全新的、關(guān)鍵的生產(chǎn)

要素，貫穿于數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全部

流程，將引發(fā)生產(chǎn)要素多領(lǐng)域、多

維度、系統(tǒng)性的突破。算力是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力：

數(shù)字技術(shù)在數(shù)字經(jīng)濟(jì)當(dāng)中的應(yīng)用，

需要海量數(shù)據(jù)處理作為支撐。數(shù)據(jù)

處理則需要算力的支撐。算力工具

作為基礎(chǔ)設(shè)施，支撐大數(shù)據(jù)和智能

化應(yīng)用，為商品流通和交易、企業(yè)

管理提供有效支撐。二、芯片：異構(gòu)是趨勢(shì)，GPU將成為主流異構(gòu)計(jì)算是靈活性和效率綜合平衡的結(jié)果訓(xùn)練指模擬人類接收、學(xué)習(xí)并理解外界信息能力的AI技術(shù)；

推理指模擬人類通過學(xué)習(xí)、判斷、分析等心理活動(dòng)獲取信息

內(nèi)含邏輯的AI技術(shù)。從部署的靈活性來看，CPU最

為

靈

活

，

GPU次

之

，

FPGA和

ASIC分列最后兩位。從計(jì)算的效率來看，ASIC效

率最高，F(xiàn)PGA次之，GPU和CPU則分列最后兩位。異構(gòu)計(jì)算是一個(gè)平衡的結(jié)果：

考慮到部署的靈活性和計(jì)算效

率，異構(gòu)計(jì)算是一個(gè)平衡的結(jié)

果，

CPU+

GPUorFPGAorASIC是趨勢(shì)。異構(gòu)計(jì)算將成為算力基礎(chǔ)設(shè)施的主要架構(gòu)未來的

AI計(jì)算

，將形成以

CPU為控制中心，GPU、FPGA、

ASIC（NPU、VPU…)為特定場(chǎng)

景加速卡的異構(gòu)計(jì)算格局。異構(gòu)計(jì)算是指不同類型的

指令集和體系架構(gòu)的計(jì)算

單元組成的系統(tǒng)的計(jì)算方

式

，

目前

“CPU+GPU”以

及“CPU+FPGA”

都是受關(guān)

注的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。

異構(gòu)計(jì)算最大的優(yōu)點(diǎn)是具

有比傳統(tǒng)CPU并行計(jì)算更高

效率和低延遲的計(jì)算性能，

尤其是在業(yè)界對(duì)計(jì)算性能

需求水漲船高的情況下，

異構(gòu)計(jì)算變得愈發(fā)重要。從技術(shù)趨勢(shì)來看，GPU將成為主流AI芯片GPU最適合AI算法：AI算法要用到大量卷積運(yùn)算，

對(duì)大量不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣的乘加MAC運(yùn)算，這種

運(yùn)算和GPUShader執(zhí)行的SIMD運(yùn)算高度相似。使用特定算法加速的芯片只能用在某一些特定場(chǎng)

景，通用型計(jì)算芯片最終將會(huì)勝出。全球AI芯片市場(chǎng)將高速增長(zhǎng)，GPU份額有望超過50%預(yù)計(jì)到

2025年，全球市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到300億美元，

2019年-2025年年均復(fù)合增速約37%。AI的應(yīng)用需要用到

大量卷積算法，正是GPU擅長(zhǎng)的領(lǐng)域；預(yù)計(jì)

2025年，市場(chǎng)份額將達(dá)到約57%。三、展望：中國市場(chǎng)將高速增長(zhǎng)，GPU國產(chǎn)化任重道遠(yuǎn)中國人工智能市場(chǎng)將高速增長(zhǎng)，服務(wù)器是市場(chǎng)主體預(yù)計(jì)到2024

年，中國人工智能技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到172億美元；

全球占比將從2020年12.5%上升到15.6%，是全球

市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。預(yù)計(jì)到

2024年，中國人工智能服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到66

億美元，在整體市場(chǎng)中占比約38%；相比2019年，

下降約20個(gè)百分點(diǎn)。訓(xùn)練芯片市場(chǎng)以GPU為主，國內(nèi)公司有待突破2019年，中國訓(xùn)練芯片

市場(chǎng)規(guī)模約41億元，英偉達(dá)公司憑借V100系列等產(chǎn)

品占據(jù)了90%的市場(chǎng)份額；考慮到AMD公司的產(chǎn)品也

是GPU，GPU占據(jù)了訓(xùn)練芯片市場(chǎng)95%的份額。雖然華為公司推出了

Atlas系列產(chǎn)品，并且在性能、功耗等主要指

標(biāo)上均不弱于英偉達(dá)V100；但是由于軟件生態(tài)

等因素，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。推理芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，國內(nèi)公司開始展露頭角2019年中國推

理芯片市場(chǎng)規(guī)模約37億元，相比于訓(xùn)練市場(chǎng)，F(xiàn)PGA、

ASIC份額均有所提升，AMD的GPU產(chǎn)品份額亦有所提

升；GPU產(chǎn)品不再是一家獨(dú)大。以華為公司、寒武

紀(jì)和比特大陸為代表的中國公司，憑借ASIC產(chǎn)

品，通過合適的價(jià)格和解決方案，占據(jù)了大約

20%的市場(chǎng)份額。中國GPU芯片板卡市場(chǎng)將高速增長(zhǎng)，互聯(lián)網(wǎng)和安防/政府是主要領(lǐng)域預(yù)計(jì)2024年，

中國GPU芯片板卡市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到370億元，年均

復(fù)合增速約30%；訓(xùn)練市場(chǎng)規(guī)模占比約36%，推理

市場(chǎng)占比約58%，高性能計(jì)算市場(chǎng)約6%。預(yù)計(jì)2024年，

互聯(lián)網(wǎng)和安防/政府行業(yè)市場(chǎng)份額將分別達(dá)到

48.9%和31.4%，依然占據(jù)市場(chǎng)的主要地位；主要

還是因?yàn)檫@兩個(gè)行業(yè)是AI應(yīng)用的重要需求方。謹(jǐn)慎估計(jì)GPU芯片的國產(chǎn)化規(guī)模約37-56億元手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈芯片國產(chǎn)化率超過15%：由

于中國手機(jī)廠商占據(jù)了全球主要份額，

帶動(dòng)了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展；與此同

時(shí)，芯片與軟件應(yīng)用耦合緊密度相對(duì)較

低，因此國產(chǎn)化率大于15%。服務(wù)器產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化率低于5%：由于

CPU指令集復(fù)雜程度較高，產(chǎn)業(yè)鏈主要

環(huán)節(jié)均在海外，國產(chǎn)化率低于5%。謹(jǐn)慎估計(jì)GPU芯片的國產(chǎn)化規(guī)模約37億

元：由于GPU指令集復(fù)雜程度相對(duì)較低，

國內(nèi)有一定基礎(chǔ)，國產(chǎn)化率有望達(dá)到

10%-15%，對(duì)應(yīng)37-56億元的市場(chǎng)規(guī)模。四、風(fēng)險(xiǎn)提示1、互聯(lián)網(wǎng)公司芯片自研帶來的風(fēng)險(xiǎn)

從Google的情況來看，互聯(lián)網(wǎng)公司自研AI芯片會(huì)

是趨勢(shì)；對(duì)于那些為互聯(lián)網(wǎng)公司開發(fā)定制芯片的公

司來說，這將是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。2、中美貿(mào)易摩擦的風(fēng)險(xiǎn)

部分公司GPU芯片制作需要用到7nm的先進(jìn)制程，若是

中美