英伟达发展历程、产品矩阵及财务分析

算力芯片巨头领跑 AI 时代。

1. 公司简介：全球领先的 GPU 龙头厂商

公司是全球 GPU 龙头，市场份额遥遥领先。英伟达（NVIDIA）是一家全球 知名的技术公司，成立于 1993 年，最初以图形处理器（GPU）起家，通过 不断的创新和发展，逐渐成为了高性能计算领域的领导者。根据 Jon Peddie Research 发布的 GPU 市场数据统计报告，英伟达 2022 年全年 PC GPU 出货量高达 3034 万块，是 AMD 的近 4.5 倍；截至 2022 年四季度，在独立 GPU 市场，英伟达占据 84%的市场份额，远超同业竞争公司。

英伟达的产品创新和迭代从未止步。自英伟达成立以来，其经历了多个重要 的发展时间点。其中包括 1999 年推出全球第一款 GPU、2006 年发布 Fermi 架构、2012 年发布 Kepler 架构、2016 年推出 AI 加速器 Tesla P100 和 Volta 架构、以及 2020 年发布 Ampere 架构等。这些重要时间点的创新和进步， 为英伟达在高性能计算、人工智能、虚拟现实等领域的发展奠定了坚实的基 础。

横向拓展丰富业务产品线，实现“CPU+GPU+DPU”三芯布局。英伟达的 三芯战略侧重于在数据中心市场实现 CPU、GPU和 DPU 三类硬件的布局， 旨在全面提升竞争力，满足云计算、人工智能及机器学习等高端应用领域的 需求。CPU 的加入使英伟达能够更好地应对各种计算任务，尤其是那些需 要快速逻辑判断和高度并行处理能力的应用。而 DPU 则针对数据中心和网 络设备的需求，具有高效处理数据包和协议的能力，为英伟达的产品线增添 了新的价值。通过将 CPU、GPU 和 DPU 集成到同一平台上，英伟达可以 为客户提供更加全面、高效的计算解决方案。目前 CPU+GPU 的产品组合 获得超级计算中心的采用并即将广泛部署于大型服务器，三芯战略初显成效。

芯片架构是英伟达的技术核心，快速迭代的新架构为产品带来不断的创 新与升级。自英伟达 GPU 问世以来，其架构经历了多个重要发展阶段。 2006 年，Fermi 架构在 GPU 计算领域实现了重大突破，Kepler 架构进 一步提高了能效比和 GPU 性能，并引入了动态并行处理技术。随后， Maxwell 架构实现了更加节能和高效的设计，Pascal 架构则引入了深度 学习计算中的 Tensor Core 和 NVLink 技术，以及更多的 AI 加速功能。 Volta 架构则实现了更高的计算能力和存储带宽，并引入了深度学习加速 器 Tensor Cores V100。Turing 架构则进一步提高了光线追踪和图形渲染 性能，而 Ampere 架构则在 AI 加速、性能和能效方面实现了重要进展。 每一代架构的创新和进步，都为 GPU 技术在高性能计算、人工智能、虚 拟现实等领域的应用奠定了坚实的基础。

2.公司产品：多元化产品矩阵助力公司长期增长

英伟达产业布局多元化，解决客户不同需求。GPU 产品为英伟达主要收入 来源，收入占比稳定在 80%以上。相比较于 CPU，GPU 在机器学习算法有 天生的优势。英伟达一直专注于 GPU 的设计，同时由于 GPU 的并行计算 能力，可以通过数千个计算核心进行深度学习，英伟达开始将服务和系统、 软硬件和可编程算法结合在一起，提出 CUDA 架构。从下游应用来看，英 伟达产品主要集中于游戏、专业可视化、数据中心以及自动驾驶领域： 1）游戏市场：英伟达提供的产品包括 PC 游戏的 GeForce RTX 和 GeForce GTX，用于游戏和流媒体的 SHIELD 设备，用于云端游戏的 GeForce NOW， 以及用于专门控制台游戏设备的平台和开发服务； 2）专业可视化市场：英伟达除了加速 GPU 计算解决方案，同时也为汽车、 娱乐、建筑工程、石油和天然气、医疗等行业引入新的解决方案； 3）数据中心市场：英伟达使用 NVlink 技术将多个 GPU 结合在一起，加速 神经网络训练和推理。同时开发出 DGX 超级计算机，进行科学计算、深度 学习和机器学习； 4）自动驾驶市场：英伟达 Drive 作为一个人工智能汽车平台，涵盖了从交 通拥堵到机器人出租车自动驾驶的所有领域。2018 年有超过 370 家自动驾 驶汽车公司开始使用 Drive，共同开发自动驾驶的人工智能系统。

游戏业务：是英伟达主要产品线，作为基本盘见证了其里程碑式的革新。 英伟达在游戏业务领域持续不断的技术升级，以应对玩家日益增长的画质需 求。游戏业务一直是英伟达的核心领域，每年都以引人注目的新产品展现其 持续的创新力。与前一代产品相比，每一代新显卡都带来了显著的性能提升。 从核心数量来看，英伟达显卡产品的 CUDA 核心数量已从最初的 640 颗增 长到现在的高达 16384 颗，技术上不断突破，包括实时光线追踪技术等。 另外，英伟达在游戏显卡市场上有着广泛的布局，从入门级到专业级，都提 供了相应的产品。这一策略允许英伟达满足从独立游戏玩家到专业电竞选手 的多元需求。

数据中心：持续发力，高市占率源自于英伟达持续不断的研发与创新。英 伟达长期占据高端 GPU 市场的领导地位，截至目前英伟达占据全球算力芯 片 90%的市场份额。高端芯片领域的霸主地位主要源自于公司不断的技术 提升所形成强大的技术壁垒。从 2017 到 2022 这五年间，公司先后推出了 Volta、Ampere、Hopper 等针对高性能计算和 AI 训练的架构，以此为基础 发布了 V100、A100、H100 等高端 GPU。通过不断的技术革新，英伟达 GPU 产品向量双精度浮点算力已从 7.8 TFLOPS 增至 30 TFLOPS。

英伟达数据中心 GPU 在 11 年间从制程工艺到核心数量，各参数全方位提 升。从 2011 年的 Tesla M2090 开始英伟达不断更新迭代数据中心产品，到了 2022 年发布的英伟达全新 GPU 产品 NVIDIA H100，性能上已经出现了 质的飞跃。此外，英伟达在数据中心的布局不仅仅停留在 GPU，在 CPU 方 面英伟达也全面发力，在 2022 年发布了首款 CPU 产品 Grace。Grace 内 臵下一代 Arm Neoverse 内核，采用第四代 NVIDIA NVLink，从 CPU 到 GPU 连接速度超过 900GB/s，相当于目前服务器 14 倍的带宽速度；从 CPU 到 CPU 的速度超过 600GB/s。并且 Grace 拥有最高的内存带宽， 采用的新内存 LPDDR5x 技术，带宽是 LPDDR4 的 2 倍，能源效率提高 了 10 倍，能提供更多计算能力。

自动驾驶业务：为英伟达提供中长期增长曲线。英伟达的自动驾驶 SoC 产 品线以其高性能、高能效和创新技术而著称，致力于满足不断增长的计算需 求。英伟达推出的自动驾驶 SoC 产品包括先进的 Atlan 和 Orin 芯片，它们 集成了安培架构 GPU 核心、基于 Arm 的 Grace CPU 核心、深度学习和计 算机视觉加速器单元以及 BlueField DPU 核心，以实现卓越的算力和性能。 英伟达的 SoC 产品线不断创新，为客户提供卓越的性能和可靠性，帮助推 动未来智能驾驶和高度互联的汽车发展。

最新款 Atlan SoC 算力获得指数级提升，为自动驾驶提供充足算力。2021 年， 英伟达推出了自动驾驶 SoC Atlan，其单颗算力高达 1000TOPS，是 上一代 Orin SoC（254TOPS）的近四倍。Altan 还支持 400Gbs（40 万兆） 网络和安全网关，可以满足高速通信需求。同时，Atlan 可与为上一代芯片 组编写的软件堆栈（如 Orin 或 Xavier）兼容，使得汽车制造商和 AV 开发 人员不需要重新设计软件就能利用新 SoC 的性能提升，大大提升使用的便 捷程度。

可视化业务：技术革新助力卓越视觉与计算体验。在过去几年，英伟达专业 可视化业务持续推出了一系列的技术革新，包括新的GPU架构（如Pascal、 Volta、Ampere、Ada Lovelace），更高效的显存技术（如 GDDR6X）， 以及更加智能化的软件工具（如 RTX Studio）。这些创新大幅提升了英伟 达专业显卡在高性能计算、人工智能、虚拟现实等领域的性能和可靠性，为 专业用户提供了更加卓越的视觉体验和计算能力。

英伟达专业显卡技术不断进步，性能显著提升。随着英伟达专业可视化显卡 的不断升级，计算能力和相关性能得到了显著提升。从最初的几百万个 CUDA 核心、数百 GB/s 的显存带宽，到现在的数千万个 CUDA 核心、TB/s 级别的显存带宽，英伟达专业显卡已经成为高性能计算、人工智能、虚拟现 实等领域不可或缺的重要组成部分，为专业用户提供了更加卓越的视觉体验 和计算能力。

3.公司财务：财务状况良好，反哺研发投入上升

公司营业收入高速增长，1999-2023 财年 CAGR 24%。1996 年英伟达 的营业收入仅 391 万美元，净利润亏损超过 300 万美元。此后，英伟达 的体量快速增长，到 2023 财年营收和净利润分别达 270 亿美元和 44 亿美元，1999-2023 财年营收 CAGR 24%，净利润 CAGR 34%。

新兴市场成为英伟达主要收入来源地。分地区看，中国大陆在 2023 财 年营业收入达到 58 亿美元，占总收入的 21%，而在 2003 财年中国大 陆营业收入只有 2.4 亿美元，占总收入的比例仅为 13%。和中国大陆市 场一样，亚太其他地区以及美洲其他地区都出现了较大的增长幅度。相 反，中国台湾市场出现了较大的衰退。2003 财年，中国台湾市场占总营 收的比例为 45%，到 2023 财年下降到 32%，而美国市场收入则保持稳 定在 31%左右。

随人工智能发展，数据中心业务收入增速最高，逐步成为公司最大营收 占比。从业务板块看，英伟达下游应用包括游戏、数据中心、专业化视 觉、汽车、OEM 及其他。其中，数据中心业务收入在 2023 财年达到 150 亿美元，占据英伟达营业总收入的 56%，数据中心业务收入同比增长 41%，主要增长来源于 AI 发展及美国云服务提供商的推动。游戏业务收 入 90.7 亿美元，占总营业收入的 34%，受全球游戏行业需求下行影响 同比下降 27%。汽车、代工以及专业可视化业务都保持着低速增长。

英伟达净资产收益率周期波动，毛利率和净利率总体呈现上升趋势。 2000 财年之后，英伟达开始负责 Xbox（微软公司开发并于 2001 年发 售的一款家用电视游戏机）的芯片设计工作，因为 Xbox 相比较于英伟 达其他产品有着相对较少的利润率，所以 ROE 和净利率都呈现下降趋 势。在此之后英伟达依靠新产品的开发，使得 ROE 重新上升到 34%。 2008 财年英伟达已成长为全球图像处理器行业龙头，但因全球经济危机 影响，公司 ROE 和净利率创新低，至 2010 财年分别达-2.69%和-2.04%。 2010 年后，全球经济复苏，游戏市场在新兴市场蓬勃发展，英伟达游戏 部门业务及图形处理器收入平稳上升。2017 财年，英伟达迎来了新一轮 的增长期，产品全面发力，GeForce、Tesla、GRID 和 Quadro 销售收 入相较于 2016 年都出现大幅度增长。

良好的营收状况是公司增加研发投入的基本，研发投入也保障了公司营 收的持续健康成长。相比较于竞争对手 ATI 和 AMD，英伟达在竞争初期 都处于下风。随着研发投入的不断增长，英伟达通过技术进步降低成本 和产品价格，不断推出新的产品吸引更多消费者，优势逐渐凸显。在与 ATI 竞争的周期中，英伟达的研发费用从 1999 财年的 2507 万美元，以 年均 55%的增长率赶上 ATI 的研发费用，在 2005 财年达到 3.6 亿美元。 ATI 被 AMD 收购后，英伟达在独立显卡的竞争对手就变为了 AMD。2005 年，AMD 的研发费用为 11 亿美元，是英伟达的 3.2 倍左右，而到了 2022年，英伟达的研发费用达到了 73.4 亿美元（对应 2023 财年），是 AMD 的 1.47 倍。

研发费用率保持高位，不断吸引优秀人才加入。从早期的“三团队-两季 度”研发迭代模式开始，英伟达的研发目标就一直走在市场的前端。英 伟达研发团队分为软件工程、硬件工程、超大规模集成电路工程、工艺 工程、架构和算法团队，负责研究开发统一的硬件和软件架构，提供领 先市场的图像加速技术。英伟达研发人员数量持续增长，截至 2023 财 年达到 19532 人。