GPU行业深度研究：AI大模型浪潮风起，GPU芯片再立潮头.pdf

上传者：研究生
时间：2023/03/27
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GPU行业深度研究：AI大模型浪潮风起，GPU芯片再立潮头。核心观点： GPU具备图形渲染和并行计算两大核心功能，其应用场景主要包括个人电脑、服务器、自动驾驶、移动端。全球GPU市场保持良好成长性，AI服务器成为市场增长的核心支撑，随着生成式AI大模型进入到辅助生产力阶段，服务器GPU市场需求更为旺盛。英伟达凭借其数据中心GPU的核心技术优势，成为全球人工智能芯片的引领者。AMD作为全球领先的芯片设计厂商，在GPU市场中与英伟达互相角逐。国内GPU 市场空间广阔，涌现出一批优秀的GPU设计和制造厂商。

GPU具备图形渲染和并行计算两大核心功能。GPU具有数量众多的运算单元，适合计算密集、易于并行的程序，一般作为协处理器负责图形渲染和并行计算。GPU微架构由流处理器、纹理映射单元、光栅化处理单元、光线追踪核心、张量核心、缓存等部件共同组成，微架构的设计对 GPU性能的提升发挥着至关重要的作用，也是GPU研发过程中最关键的技术壁垒。GPU应用程序接口（API）帮助GPU高效实现渲染功能，在并行计算方面，CUDA（统一计算设备架构）的诞生大幅降低GPGPU并行计算的编程难度，实现GPU的通用化，“个人计算机”变成可以实现并行运算的“超级计算机”。

全球GPU市场保持良好成长性，AI服务器成为市场增长的核心支撑。2023年GPU全球市场规模预计为595亿美元，行业保持高速增长，CAGR为 32.9%。GPU的市场主体可以分为个人电脑GPU、服务器GPU、自动驾驶GPU、移动端GPU。过去的几个季度里，个人电脑GPU市场遭受巨大冲击，出货量显著下滑。核心原因有三点：一、个人电脑市场处于下行周期；二、虚拟货币挖矿退潮对独立GPU出货造成巨大冲击；三、下游板卡厂商开启降库存周期。近期，各类不利因素正在逐渐消融，个人电脑GPU市场迎来曙光。服务器GPU主要用于AI和高性能计算，人工智能行业的高速发展带来了旺盛的AI算力需求，AI服务器成为GPU市场增长的核心支撑。以ChatGPT为代表的自然语言大模型展现出高度智能，生成式AI能力不断突破进入到辅助生产力阶段，AI模型算力需求迈上新台阶，对服务器GPU市场带来显著拉动效应。自动驾驶GPU在高等级自动驾驶中具备显著技术优势，随着高等级自动驾驶渗透率逐步提升，自动驾驶GPU市场也进入高速成长阶段。

英伟达凭借其数据中心GPU的核心技术优势，成为全球人工智能芯片的领导者。英伟达过去专注于GPU芯片设计，目前已经转型成为计算平台企业，成为人工智能芯片的领导者。其主营业务包含游戏&娱乐、数据中心、专业可视化、汽车业务。过去的两个季度中，伴随着个人电脑 GPU整体市场需求疲软，英伟达游戏&娱乐业务营收大幅下滑。随着虚拟货币挖矿退潮对GPU独立显卡带来的冲击逐渐下降，公司22Q4游戏&娱乐业务再次环比提升，我们认为公司个人电脑GPU业务正逐步恢复到正常成长阶段。2022年英伟达数据中心业务营收超过游戏&娱乐业务，成为第一大收入来源，公司GPGPU具备核心技术优势，在AI芯片市场中占据主导地位，其数据中心业务将为公司的高质量成长贡献长期动力。在自动驾驶业务方面，英伟达提供全栈式的自动驾驶解决方案，硬件层面上，其Orin和Thor自动驾驶芯片提供大幅算力，同时DLA模块和PVA模块实现AI算法加速；在软件层面上提供完整的开发者套件，其自动驾驶业务的平台化优势保证了英伟达在高等级自动驾驶中的领先地位。