何为算力、算力网络?
算力(Computing Power):算力是指计算设备执行算法、处理数据的能力,包括CPU、GPU、FPGA、ASIC等。云计算技术和5G通信技术的发展使得算力的分布和调度更加灵活,有助于满足各种场景下对高性能计算的需求。
算力网络可被定义为融合算力和网络资源的新型信息基础设施。
算力网络产业由算力产业和通信产业融合衍生而成。当前,算力产业主要包含云计算、IDC、人工智能等细分产业;通信产业主要包括基站、接入网和核心网等细分产业。
算力底座:AI芯片
AI芯片、AI服务期以及AI云计算是算力的三大底座,其中AI芯片是AI算力的核心。
AI芯片是用于加速人工智能训练和推理任务的专用硬件,具有高度并行性和能够实现低功耗高效计算的特点,主要包括GPU、FPGA、ASIC等,其中CPU是AI计算的基础,GPU、FPGA、ASIC作为加速芯片协助CPU进行大规模计算。
1)CPU芯片
CPU(Central Processing Unit)中央处理器:是计算机的运算和控制核心(Control Unit),是信息处理、程序运行的最终执行单元,主要功能是完成计算机的数据运算以及系统控制功能。CPU擅长逻辑控制,在深度学习中可用于推理/预测。
根据Verified Market Research报告,2021年全球GPU芯片市场规模已经达到了334.7亿美元,并预计到2030年将达到4,773.7亿美元,CAGR高达33.3%。GPU市场保持着高速增长态势,其在人工智能领域中仍然是不可或缺的计算资源之一。
2)FPGA(可编程芯片)
FPGA(Field Programmable Gate Array)具有现场可编程、高并行性、低延迟、低功耗等特点,使得FPGA在AI推断领域潜力巨大。FPGA可以在运行时根据需要进行动态配置和优化功耗。
同时拥有流水线并行和数据并行能力,既可以使用数据并行来处理大量数据,也能够凭借流水线并行来提高计算的吞吐量和降低延迟。
算力底座:服务器
ChatGPT带来了算力需求的激增,与之对应亦带来相应服务器/交换机等作为算力核心载体和传输的硬件,带来PCB需求大幅增长。
同时随着对算力的要求越来越高,对于大容量、高速、高性能的云计算服务器的需求将不断增长,对PCB的设计要求也将不断升级,提升对于高层数、大尺寸、高速材料等的应用。
以2023年发布的新服务器平台为例,Pcie5.0服务器用PCB层数、材料、设计工艺均有升级,PCB价格提升显著,其层数从4.0的12-16层升级至16-20层。
根据Prismark的数据,2021年8-16层板的价格为456美元/平米,而18层以上板的价格为1538美元/平米,PCB价值量增幅明显。
另外配套新服务器,交换机、传输网产品都需要同步升级,预计400G、800G交换机对PCB板子拉动巨大,进一步带动数通板景气度提升。
与国外AI芯片厂商的垄断局面不同,中国AI服务器水平位于世界前列。据IDC数据,在2021H1全球AI服务器市场竞争格局中,浪潮信息以20.2%的份额排名第一,联想和华为分别以6.1%和4.8%的份额位列第四、五名。
算力底座:云计算
AI大模型的开发和训练需要大量数据和计算资源,产品运营侧同样需要大量算力。据SimilarWeb数据,2023年1月ChatGPT官网总访问量为6.16亿次。
OpenAI表示,用户与ChatGPT的单次互动产生的算力云服务成本约0.01美元。云计算通过Internet(以下统称“云”)提供计算服务,包括服务器、存储、数据库、网络、软件、分析和智能,为AI模型的开发和运行提供了强大的算力基础。
AI模型的大规模落地和大范围应用将对在算力网络、AI中台搭建和硬件投入均具有显著优势的云计算巨头企业产生大量云计算需求。
据Gartner数据,2021年以IaaS、PaaS、SaaS为代表的全球公有云市场规模达3307亿美元,同比增长32.5%。2021年,阿里云、天翼云、腾讯云、华为云、移动云位居中国IaaS市场份额前五,占据中国公有云laaS市场份额的77.9%。
我国算力规模及芯片国产化率
我国算力规模持续增长,智能算力占比显著提升。根据中国信息通信研究院测算,2021年我国计算设备算力总规模达到202EFlops,全球占比约为33%,保持50%以上的高位增长,高于全球增速。
(1)基础算力稳定增长,规模为95EF lops,增速为24%,在我国算力占比为47%。(2)智能算力增长迅速,规模达到104EFlops,增速为85%,在我国算力占比超过50%,成为算力快速增长的驱动力。(3)超算算力持续提升,规模为3EFlops,增速为30%。
我国算力规模及增速
资料来源:通信院、华创证券
国内主要芯片国产化率,分类别来看,射频芯片、移动通信终端、模拟芯片、闪存、微控制器、内存、可编辑逻辑器件的国产化率分别为40%、24%、15%、5%、3%、1%、1%。考虑到GPU芯片指令集复杂程度相对较低,国产化率预计在10%左右。
中国主要芯片国产化率情况
资料来源:华创证券
资料来源:东方财富Choice金融终端、东方财富《从硬件、算法、应用角度看ChatGPT浪潮引领AIGC革新投资机遇》2023/02/27、中泰证券《ChatGPT引发算力革命,AI芯片产业链有望率先受益》2023/03/19、华西证券《从算力、算法、数据和应用看AIGC》2023/03/19、华创证券《从NVIDIA发布会,看未来算力大市场》2023/03/26,德讯证顾整理时间:2023/04/12。
风险提示:行业需求不及预期的风险;下游技术迭代不及预期;产能瓶颈的束缚;人工智能在部分领域应用的监管风险。
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