20170925-国金证券-计算机行业_人工智能系列报告之四_智能时代_芯片先行_27页_4mb

报告摘要

长期竞争力评级总结：高于行业均值

核心内容

本报告聚焦人工智能时代对芯片产业的影响，分析了AI芯片在服务器端和终端的应用场景、技术路线及市场前景，并提出相关投资建议。报告指出，随着人工智能技术的普及，特别是神经网络算法的广泛应用，AI芯片成为支撑计算能力的关键，行业长期竞争力高于行业均值。

主要观点

神经网络算法是当前人工智能的主要算法，其在人脸识别、语音识别等领域已实现高准确率。
计算能力需求呈爆发式增长，传统CPU已无法满足，AI专属芯片成为行业发展的必然选择。
服务器端AI芯片包括GPU、FPGA和ASIC三种技术路线，各有优劣，将在未来一段时间内并存。
终端AI芯片随着应用场景的扩展，成为满足低延时、低功耗需求的关键，市场前景广阔。
AI芯片市场将形成正反馈循环，随着应用场景的增加，芯片出货量的提升将摊薄研发成本，进一步推动行业发展。

关键信息

一、人工智能深入渗透，催生AI芯片产业

人工智能经历了长时间的摸索期，近年来因深度神经网络算法的成熟而快速发展。
神经网络算法对计算能力提出了极高的要求，随着隐含层数和神经元数量的增加，计算性能需求呈指数级增长。
云计算和边缘计算的结合使得AI芯片成为不可或缺的硬件支撑。

二、服务器端AI芯片：多种技术路线实现高并发计算

GPU：浮点计算能力强，适合大规模并行计算，已被广泛用于深度学习。
FPGA：架构灵活，适合迭代开发，尤其在矩阵乘法（GEMM）方面表现优于GPU。
ASIC：性能最优，适合特定应用场景，但灵活性差、开发周期长、成本高。

三、终端AI芯片：应用场景驱动，市场前景广阔

无人驾驶：对实时性要求高，需在几毫秒内完成推理，EyeQ系列芯片是代表性产品。
计算机视觉：如Movidius的Myriad系列芯片，适用于智能相机、无人机等设备。
消费电子：寒武纪的Cambricon-1A处理器，在功耗和性能方面表现优异，适合移动终端。

四、投资建议

中科曙光(603019.SH)：拥有XSystem深度学习产品，提供软硬件一体化解决方案，受益于服务器端AI计算需求增长。
中科创达(300496.SZ)：在移动端AI芯片产业链布局较早，具备较强的软件优化能力。
浪潮信息(000977.SZ)：与百度合作推出ABC一体机，支持多种主流算法框架，有助于打开AI服务器市场。
富瀚微(300613.SZ)：在视频监控领域有广泛应用，已推出支持AI应用的智能IPC芯片。

五、风险提示

人工智能技术推进不达预期；
芯片性能提升无法突破计算瓶颈；
消费者对终端AI应用接受程度未达预期。

技术对比

芯片类型	计算效率	灵活性	开发难度	成本	应用领域
CPU	低	高	低	低	通用计算
GPU	中	高	中	中	深度学习
FPGA	高	高	高	高	云端计算
ASIC	最高	低	很高	很高	消费电子、特定场景

图表说明

图表1：人工智能发展历程
图表2：深度学习算法错误率与隐含层数关系
图表3：神经元数量与计算性能关系
图表4：神经网络训练与推理阶段需求对比
图表5：专用算法硬件优化是ASIC芯片发展方向
图表6：互联网和芯片巨头布局AI芯片
图表7：GPU从2013年开始应用于深度学习
图表8：教育机构和科技公司使用GPU加速深度学习
图表9：CPU与GPU架构对比
图表10：NVIDIA Maxwell架构及数据处理
图表11：GPU加速后浮点运算性能提升
图表12：FPGA在深度学习应用的重要事件
图表13：FPGA在美国市场应用分布
图表14：FPGA在GEMM测试中性能优于GPU
图表15：FPGA由可编程逻辑单元、连接网络、输入输出模块构成
图表16：FPGA与CPU在处理器逻辑结构、特点、使用场景方面的对比
图表17：英特尔Lake Crest优化AI应用
图表18：TPU提供高浮点运算能力
图表19：TPU采用8bit矩阵乘法单元
图表20：MUX运算单元占TPU芯片面积一半
图表21：TPU与GPU/CPU架构对比
图表22：CPU、GPU、TPU在不同神经网络上的性能表现
图表23：ASIC开发难度高于FPGA
图表24：FPGA与ASIC成本对比
图表25：专用芯片（ASIC）的计算效率与灵活性对比
图表26：CPU、GPU、FPGA、ASIC在处理计算密集型任务时的性能比较
图表27：CPU、GPU、FPGA、ASIC的实现比较
图表28：终端AI芯片场景案例——翻译机
图表29：EyeQ系列芯片对无人驾驶算法优化
图表30：MyriadX芯片在视觉计算上的性能提升
图表31：Myriad系列芯片在多个下游领域应用
图表32：寒武纪1号处理器架构
图表33：寒武纪1号芯片与主流芯片对比
图表34：AI芯片与AI应用场景形成正反馈循环

投资评级说明

公司投资评级：
- 买入：预期未来6-12个月内上涨幅度在15%以上；
- 增持：预期未来6-12个月内上涨幅度在5%-15%；
- 中性：预期未来6-12个月内变动幅度在-5%-5%；
- 减持：预期未来6-12个月内下跌幅度在5%以上。
行业投资评级：
- 买入：预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘15%以上；
- 增持：预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘5%-15%；
- 中性：预期未来3-6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%-5%；
- 减持：预期未来3-6个月内该行业下跌幅度超过大盘5%以上。