通信行业算力革命：泛在、绿色与生态

通信 算力革命：泛在、绿色与生态 我国东数西算战略、美国对英伟达高算力芯片的禁运均指向了被市场忽略的概念——算力。为什么我们当前重视算力革命？如何看待这场IT变革？ 为何当前要关注算力？每一轮的ICT创新革命都是“通信+计算+存储”三位一体协同升级，5G作为数据传输的“超级高速公路”，必然将匹配 证券研究报告|行业深度 2022年09月13日 增持（维持） 行业走势 更快的“跑车”，当我们将视野从短视频等拓展到AR、VR乃至元宇宙时，其对计算、渲染、AI的需求将剧增，同时智能汽车、可穿戴的兴起将推动计算能力将从云端向“云—边—端”延伸，多元算力时代即将到来。在5G网络基本建设完成后，算力对社会的贡献将逐步体现，据华为《泛在算力》报告测算，1美元的算力投入，可以带来4.7美元的社会产出。 泛在算力：“云—边—端”的共存。市场此前将算力等同于IDC，而今在 16% 0% -16% -32% 通信沪深300 算力需求百倍增长下，处理器单核性能与多核提升边际递减存在，大型数据中心的算力提升有限。而由于网络性能，带宽成本等制约，对于分布式 2021-092022-012022-052022-09 需求愈发明显。边与端的设备将迎来从“功能机”向“智能机”的升级。 作者 绿色算力：双碳制约下的等式转换。通过芯片和算法，我们实现了“能源 +算力——>价值+热量”的转换，随着算力应用的普及，能源将是终极制 约因素。对IDC而言，大型化、智能化和散热技术成为标配；对于芯片和器件而言，ARM架构通过成本和效率的优化占据服务器市场一席之地，而提升光传输密度是降低器件功耗的主攻方向，CPO共封装光学呼之欲出。 算力生态：构建汽车/元宇宙/机器人等多场景共荣生态。元宇宙的宏大愿景、虚拟人的AI灵魂、智能汽车的丰富互动、AR/VR的立体展示将带来对算力提出随时、随地、随需、随形的能力要求。从投资角度看，汽车智 能化催生的算力需求有望明后年最快爆发，以解决人机交互、辅助驾驶等实用功能，而未来的无人驾驶场景则更需算力支撑，因此车型升级中更易“预埋”算力，需求确定性最强。而元宇宙、Web3面向C端用户的虚拟世界构建则代表了远期最具爆发力的需求。 投资建议：抓住“光与云”的确定性，探索“边缘+绿色”的广阔空间。 1）边缘算力：美格智能、移远通信、广和通；2）通信设备：亨通光电、 长飞光纤、中天科技、天孚通信、中兴通讯、新易盛、中际旭创、初灵信息；3）芯片：NVDA、AMD、QCOM。 风险提示：美国科技封锁拖延国内新技术发展；国内算力应用市场发展缓慢 分析师宋嘉吉 执业证书编号：S0680519010002邮箱：songjiaji@gszq.com 相关研究 1、《区块链：元宇宙闪耀服贸会：VR、虚拟人与区块链 2022-09-08 2、《区块链：以太坊生态之Layer2：技术融合，应用为 �》2022-09-07 3、《通信：H1利润快速恢复，关注光纤光缆及卫星导航投资机会》2022-09-04 重点标的 股票代码 股票名称 投资评级 EPS（元） PE 2021A 2022E 2023E 2024E 2021A 2022E 2023E 2024E 002881.SZ 美格智能 买入 0.49 0.89 1.52 2.46 85.12 46.87 27.44 16.96 000063.SZ 中兴通讯 买入 1.44 1.86 2.07 2.29 17.19 13.31 11.96 10.81 600522.SH 中天科技 买入 0.05 1.11 1.35 1.59 497.00 22.39 18.41 15.63 600487.SH 亨通光电 买入 0.61 0.96 1.22 1.43 31.44 19.98 15.72 13.41 资料来源：Wind，国盛证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1.投资要件6 2.算力革命9 2.1.算力的发展9 2.2.算力对全球经济的促进作用10 2.3.算力革命正在发生的原因：供需错配12 2.4.算力革命关键词：“泛在”、“绿色”与“生态”16 3.泛在：“云—边—端”的共存18 3.1.国内IDC：行业底部出清，需求曙光初现，反转只欠东风19 3.2.全球IDC市场：需求持续强劲，景气度存在预期差20 3.3边缘计算：方兴未艾，未来可期24 4.绿色：双碳制约下的算力网络34 4.1.算力需求指数及增长，数据中心能耗要求越发严格35 4.2.大型化、智能化和散热技术创新是绿色数据中心关键点37 4.3.芯片功耗提升空间有限，低功耗和云边端一体是主旋律39 4.4.提升光传输密度是降低器件功耗的主攻方向42 4.5.结合使用绿色能源是算力可持续发展之路43 4.6.构建全光智能算力网络，“东数西算”实现资源最优解47 5.生态：汽车/元宇宙/机器人等多场景共荣的算力生态如何构建？50 5.1.人工智能核心驱动，算力发展没有天花板52 5.2.智能网联车——自动驾驶和智能座舱，算力争霸制高点53 5.3.元宇宙：算力即权力62 5.4.Web3时代，算力将是重要技术支撑69 5.5.万物互联：物联网高速发展，终端智能化赋能千行百业71 5.6.算力时代的自主可控正成为核心焦点75 6.投资策略：抓住“光与云”的确定性，探索“边缘+绿色”的广阔空间78 6.1集中算力投资：“光与云的确定性”78 6.2“边缘+绿色”，无限可能的大空间机会79 7.风险提示79 图表目录 图表1：算力革命6 图表2：近10年来全球算力的增长明显滞后于数据的增长7 图表3：自动驾驶对于算力需求8 图表4：人工智能计算需求增长曲线与电子芯片算力增长曲线的高度不匹配8 图表5：计算力发展阶段9 图表6：算力资本与物质资本相互促进10 图表7：算力投资对经济的杠杆作用11 图表8：计算力对经济的推动作用11 图表9：人均算力反应国家智能化水平12 图表10：不同制程手机芯片成本13 图表11：核心数与算力关系曲线13 图表12：算力与网络的供需错配14 图表13：算力发展的驱动原因15 图表14：四类关键技术对算力的具体要求15 图表15：现代算力发展的三个阶段17 图表16：算力生态功能18 图表177：中心和边缘侧的算力错位19 图表188：罗永浩抖音直播带货19 图表19：2013年至2021年中国DOU值20 图表20：北美三大云业务营收同比增速20 图表21：北美四大云厂商资本支出（单位：百万美元）21 图表22：英伟达数据中心业务单季度营收及其同比增速（单位：亿美元）21 图表23：arista预计到2026年整个数据中心交换机市场将增长至240亿美元22 图表24：国内优质IDC公司推荐（8月11日收盘价）23 图表25：北美优质IDC产业链公司推荐（8月11日收盘价）23 图表26：国产服务器厂商推荐（8月11日收盘价）（PE取Wind一致预期）24 图表27：云计算部署方式24 图表28：边缘计算部署方式24 图表29：边缘计算的范围25 图表30：边缘计算发展历史25 图表31：边缘计算产业联盟26 图表32：边缘计算的�大核心优势27 图表33：5G下的边缘计算28 图表34：广域MEC28 图表35：局域MEC29 图表36：全球数据流量类型（ZB/Y）30 图表37：边缘计算主要玩家31 图表38：智能制造架构33 图表39：边缘计算在智能制造中的应用34 图表40：边缘计算A股标的（9月2日收盘价）（PE取Wind一致预期）34 图表41：历年服务器芯片能耗对比（W/GFLOPS）35 图表42：晶体管结构原理及3nm以后解决方案展望36 图表43：数据中心能耗组成36 图表44：重点城市数据中心最新政策37 图表45：欧洲和中国不同类型数据中西PUE水平37 图表46：百度自研北极天蝎整机柜服务器38 图表47：华为iCooling数据中心AI神经网络模型38 图表48：英维克制冷系统示意图38 图表49：海底数据中心示意图39 图表50：CISC与RISC对比39 图表51：CISC与RISC对比40 图表52：RMCortex-A72架构40 图表53：ARMAmpereA1与x86IntelXeonOptimized3、AMDEPYCE4的H.264视频处理效率对比41 图表54：基于ARM架构的苹果M1芯片41 图表55：电动车智能座舱大火的高通8155芯片41 图表56：RISC架构对未来智能化社会要求更加匹配，以ARM为例42 图表57：随着速率持续提升，光模块单Gbit/s的能耗持续降低（单位：W/G）43 图表58：CPO交换机系统架构43 图表59：intel1.6T硅光引擎与12.8T的可编程以太网交换机集成CPO交换机实物43 图表60：我国光伏发电潜力44 图表61：我国70米高度陆地（左）和海上（右）风能资源（单位：瓦/平方米）44 图表62：传统加热系统与SAI芯片废热回收加热系统44 图表63：SAI的核心理念45 图表64：SAIHEAT余热利用示意图45 图表65：行山能源信息技术产业基地一期图46 图表66：分布式光伏数据中心46 图表67：通信基站分布式光伏发电改造47 图表68：网络限制和算力潮汐效应是影响算力网络的突出问题48 图表69：全光底座总体架构48 图表70：算力网络全光应用典型场景49 图表71：人类社会必然向智能社会过度，需要算力进行匹配50 图表72：智能社会随时、随地、随需、随形的算力51 图表73：云边端一体算力生态51 图表74：AI架构运算流程52 图表75：人工智能持续渗透将大力拉动算力需求53 图表76：自动驾驶不同等级算力需求54 图表77：5GV2X车路协同系统55 图表78：配备4颗NVIDIADriveOrin芯片，ET7整体算力达到1016TOPS55 图表79：DOJOD1Chip介绍156 图表80：DOJOD1Chip介绍156 图表81：Transformer神经网络56 图表82：纯视觉几乎达到了雷达的精准度57 图表83：英伟达自动驾驶全栈能力57 图表84：自动驾驶需要端到端的开发流程58 图表85：英伟达助力电动车革命58 图表86：智能电动车的变化—域控制器59 图表87：智能座舱一芯多屏、多屏联动功能59 图表88：智能座舱多种交互方式融合的极致体验59 图表89：特斯拉三代智能座舱芯片方案对比60 图表90：特斯拉第三代智能座舱方案详情60 图表91：新款特斯拉座舱性能媲美游戏主机60 图表92：比亚迪秦座舱可支持�者荣耀60 图表93：高通8155说明书61 图表94：特斯拉model3拆解，可以看到tbox用的是telit蜂窝通信模组61 图表95：蜂窝通信模组产品形态发展趋势62 图表96：元宇宙的概念62 图表97：多边形建模图示63 图表98：RTX3090支持8K渲染64 图表99：逼近显示的游戏画面64 图表100：控制台/显卡算力变化64 图表101：AR/VR技术的发展对于算力的驱动与要求65 图表102：内容创作的4个阶段66 图表103：通过AI实现3D动画66 图表104：英伟达GPU云计算概览66 图表105：英伟达GPU云计算流程66 图表106：NVIDIA云计算平台主要应用方向67 图表107：通过AI算法实现特征提取68 图表108：高精度渲染的NFT图片69 图表109：区块链游戏效果图69 图表110：云渲染价格70 图表111：RenderNetwork的运行机制70 图表112：物联网众多下游行业将对共同拉动算力增长71 图表113：蜂窝通信终端规模预测72 图表114：智慧工厂算力分析73 图表115：近�年中国工业互联网市场规模73 图表116：新基建的三大组成部分74 图表117：全生命周期数字化管理实现数字制造闭环74 图表118：英伟达A10075 图表119：GPU在异构计算中优势明