半导体行业：AI应用落地_2b需求回暖，半导体产业复苏在即-240704-湘财证券-43页_2mb

半导体行业总结

一、AI应用落地+需求回暖，半导体产业复苏在即

随着AI大模型的广泛应用，半导体行业迎来复苏迹象。AI训练和推理端的需求持续增长，推动了计算集群和高性能算力设备的发展。AI训练端对算力平台提出了更高的要求，从单一计算机向计算集群演进，预计未来AI算力平台将广泛采用高性能计算集群。同时，AI推理端在训练完成的基础上，实现对新数据的分析与预测，成为AI应用落地的重要环节。

二、AI大模型训练：网络优化提升计算集群性能

2.1 AI大模型训练与推理

• 训练端：目标是训练出能够完成目标任务的人工智能大模型产品，随着模型参数的增加，算力需求持续上升。
• 推理端：在训练完成后，模型用于对新数据进行分析预测，成为AI应用落地的关键。

2.2 训练需求与算力估算

• GPT3模型参数为1750亿，训练样本数为3000亿，预计需要1038张GPU卡。
• ChatGPT-4.0参数规模约1.8万亿，预计需要8000个Hopper GPU工作3个月。

2.3 通信技术对训练效率的影响

• 大模型训练需要在不同GPU网卡之间传递大量参数和梯度信息，GPU通信时间占比超过50%。
• 提升机器内及跨服务器通信效率是提高训练性能的重要方向。

2.4 主要通信方案

• 机器内通信：包括QPI/UPI链路、PCIE、NVLINK、DMA、MPI、HCCS等。
• 机器间通信：包括TCP/IP、RDMA、InfiniBand、iWARP、RoCE等。
• InfiniBand与RoCE：是当前主流的跨服务器通信方案，其中InfiniBand性能最佳但成本较高，RoCE成本较低且兼容性强。

2.5 通信技术市场趋势

• InfiniBand市场：预计2029年市场规模将达983.7亿美元，年均复合增速40%。
• RoCE方案：已成为RDMA网络的主流实现方式，适用于大规模机器学习训练。

三、AI端侧应用落地，拉动边缘/端侧计算芯片需求

3.1 AI端侧设备特点

• AI端侧设备部署于用户终端或边缘设备，具备低延迟、高隐私性和实时性。
• 主要用于智能家居、自动驾驶、智能手机、可穿戴设备、工业自动化等领域。

3.2 AI端侧设备市场

• 2024年AI智能手机出货量占比预计达16%，2028年有望增长至54%。
• AI PC（AIPC）概念由英特尔提出，2024年为AIPC落地商用元年，预计2024年全球出货量达4800万台，占PC出货量18%。

3.3 边缘AI芯片市场

• 全球边缘/端侧AI芯片市场预计2026年达688亿美元，2022-2026年CAGR为16.9%。
• 中国边缘/端侧AI芯片市场2022年约为49.9亿美元，预计2025年增长至110.3亿美元，年均复合增速达30.26%。

四、消费电子需求回暖，带动存储行业复苏

4.1 智能手机市场

• 2024年全球智能手机出货量预计达12.1亿部，同比增长4%。
• 中国市场2024年1-4月出货量同比增长12.3%，持续回暖。

4.2 PC市场

• 全球PC出货量Q1达5980万台，同比增长1.5%。
• 中国市场PC需求疲软，但商用电脑市场因国企和地方政府采购需求增长，预计2024年同比增长10%。

4.3 新能源车市场

• 2024年1-5月国内新能源车销量同比增长34.28%，全球新能源车销量同比增长26.2%。

4.4 存储市场

• 储存行业价格触底回升，HBM和DDR5产品因AI和消费电子需求增长，价格显著上涨。
• DDR5月度合约均价涨幅达37.14%，NAND FLASH、PCIE 3.0/4.0现货均价上行。

五、以太网交换机市场发展趋势

5.1 以太网交换机市场

• 2023年全球以太网交换机收入同比增长20.1%，达到442亿美元。
• 数据中心领域200/400GbE交换机收入同比增长68.9%，100GbE交换机占数据中心市场收入46.3%。

5.2 交换机市场增速

• 2024年800GbE交换机部署将成为重要节点，预计2027年400G/800G端口渗透率将超40%。
• 中国以太网交换设备市场规模预计2025年达171.4亿元，年均复合增速18%。

5.3 交换芯片市场

• 2025年我国商用以太网交换芯片市场规模预计达171.4亿元。
• 华为在国内自用以太网交换芯片市场中占据80%以上市场份额。

5.4 交换机市场结构

• 接入层交换机：支持万兆、25G等速率，接口数量较多。
• 汇聚层交换机：具备高转发能力，处理来自接入层的通信量。
• 核心层交换机：需具备高带宽扩展能力和高吞吐量，支撑数据中心流量增长。

六、市场参与者与技术发展

6.1 主要参与者

• InfiniBand市场：主要参与者包括NVIDIA、Intel、思科、Hewlett Packard Enterprise。
• RoCE市场：RoCE作为RDMA网络的主流实现方案，具备良好的兼容性与性能。

6.2 交换芯片产品

• 盛科通信已推出支持800G端口速率的以太网交换芯片，应用于数据中心、工业网络等多个领域。

七、总结

• AI驱动：AI大模型训练和推理需求推动半导体行业复苏，计算集群成为主流算力平台。
• 通信技术升级：InfiniBand与RoCE成为AI训练集群的主要通信方案，提升网络性能和效率。
• 边缘计算兴起：边缘计算设备在AI端侧应用中发挥关键作用，推动边缘AI芯片市场快速增长。
• 消费电子回暖：智能手机、PC、新能源车需求增长，带动存储和以太网交换机市场回暖。
• 市场前景广阔：AI、边缘计算、消费电子等领域对半导体产品的需求持续增长，未来市场潜力巨大。