AI行业跟踪报告之一，RISC-V：深度受益于AIoT浪潮，边缘算力提升驱动五年十倍成长

一、ChatGPT应用空间广阔，AIoT终端浪潮趋势渐起 ChatGPT开启AI发展新浪潮。ChatGPT是由人工智能实验室OpenAI研发的通用聊天机器人，使用了Transformer神经网络架构，GPT-3.5架构，是一种用于处理序列数据的模型，于2022年11月30日上线。ChatGPT的网页应用允许用户免费使用，不限量向公众开放，用户与ChatGPT之间的对话互动包括了普通聊天、信息咨询、撰写诗词作文、修改代码等。作为AI领域的最新成果，ChatGPT也拥有足够的想象力和发展空间。目前微软、谷歌等科技巨头坚定入局，展现出AI应用广阔的发展前景，AI行业有望开启新发展浪潮。 图表1：ChatGPT推出历程 AI发展趋势：（1）生成式AI发展势头持续火热。2022年大火的AI作画是生成式AI的典型应用案例，市面上涌现出多款AI绘画工具。例如由谷歌推出的Disco Diffusion，是一款最早流行的AI绘图工具，可以支持通过文字输入输出相应图片。 （2）智能辅助驾驶普及程度不断提升。自动驾驶是指不需要驾驶员执行物理驾驶操作，车辆就能够对行驶任务进行指导与决策，代替驾驶员操控使车辆完成安全行驶功能。（3）元宇宙应用前景持续被看好。当前元宇宙的应用主要表现于游戏、娱乐等领域，伴随元宇宙技术和产业成熟度的持续提高，应用范围将逐步扩大，并不断深入，如社会治理、公共服务等领域。（4）开源开放推动AI大规模应用。2022年11月3日，阿里达摩院牵头推出魔搭社区ModelScope，该社区首批上架超300个模型。其中，中文模型超过100个，覆盖视觉、语音、自然语言处理、多模态等AI主要领域，覆盖主流任务超过60个，均全面开源并开放使用。（5）大模型对算力需求持续扩大，人工智能芯片需求扩大。训练好的人工智能模型的背后是庞大的算力支撑，算力最底层的支撑便是人工智能芯片。过去几年，算力的需求不断提升，人工智能芯片的市场规模也随之扩大。（6）存算一体技术商业落地加速。存算一体的核心是将存储与计算完全融合，有效克服冯·诺依曼架构瓶颈，并结合后摩尔时代先进封装、新型存储器件等技术，实现计算能效的数量级提升。 AIoT时代拥有海量IoT终端。“智能”将是物联网时代最核心的生产力，AI技术将渗透到云、边、端和应用的各个层面，与IoT设备进行深度融合。在物联网时代，用户对于智能的需求呈现爆发式增长，深入各个领域。 图表2：AIoT时代拥有海量IoT终端 二、RISC-V芯片架构：深度受益于未来AIoT趋势，未来有望与X86和ARM架构三足鼎立 RISC-V是一个基于精简指令集（RISC）原则设计的开源指令集架构，秉承简单有效的设计哲学，具备开放、简洁、模块化、可扩展的技术优势。RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人任何企业设计、制造、销售RISC-V芯片和软件。RISC-V能满足从微控制器到超级计算机等各种尺寸的处理器，支持从FPGA到ASIC等各种实现，能高效地实现各种微结构，支持大量的定制与加速功能，能和现有软件栈与编程语言很好的适配。RISC-V技术标准的维护和推广由总部位于瑞士的RISC-V国际基金会持续负责，以保证RISC-V的开放和中立，技术供应稳定安全。 图表3：RISC-V特点 ARM架构和RISC-V架构都源自1980年代的精简指令计算机RISC，区别在于RISC-V推崇的大道至简的技术风格和彻底开放的技术模式。ARM是一种封闭的指令集架构，应用ARM架构的厂商只能根据自身需求调整产品频率和功耗，不得改变原有设计。经过几十年的发展演变，CPU架构变得极为复杂和冗繁，ARM架构文档长达数千页，指令数目复杂、版本众多，且彼此之间既不兼容，也不支持模块化，并且存在着高昂的专利和架构授权问题。相反，RISC-V在设计之初就定位为完全开源的架构，架构文档只有二百多页，基本指令数目仅40多条，同时一套指令集支持所有架构，模块化使得用户可以根据需求自由定制不同的指令子集。 图表4：X86、ARM、RISC-V架构比较 计算“边缘化”趋势将更多AI和计算能力赋予边缘设备，为SoC设计公司提供更多机会的同时也提出了更高的PPA要求（PPA是Performance（性能）、Power（功耗）、Area（尺寸）三者的缩写）。作为IoT边缘或终端设备的心脏，系统级芯片(SoC)不仅要有更好的性能，功耗和占用面积还要尽可能低。传统的通用型MCU/MPU/CPU已经难以满足不同应用场景和性能要求，结合边缘计算领域的技术和商用模式创新才能释放AI和算力的潜能。此外，不同应用场景对软件和AI算法的要求各异，虽然在边缘侧增加AI推理功能已经技术可行，但还需要定制化的芯片才能实现具有AI增强性能的处理器。当前，中小企业和初创公司更多专注于应用软件和AI算法方面，而大中型企业则更注重边缘计算的生态建设。 在物联网通信协议方面，Wi-Fi、蓝牙、Thread、Zigbee、NB-IOT、Cat.1等各种通信协议有各自主要应用领域，多种标准和协议并存将是未来IoT市场的状态。此外，计算架构“开放”激发开源硬件创新，RISC-V掀起了开源硬件和开放芯片设计的热潮，现已得到全球很多大中企业、科研机构和初创公司的支持，围绕RISC-V成长起来的生态和社区也发展迅猛，从基础RISC-V ISA、内核IP到开发环境和软件工具，都在推动RISC-V生态的进一步扩大。 根据研究公司Semico的数据，到2027年，至少包含部分RISC-V技术的芯片数量将以每年73.6%的速度增长，届时将生产约250亿颗AI芯片，收入将达到2910亿美元。RISC-V芯片应用将从场景化到设备化、多样化，在吃住行游购物娱乐、元宇宙、教育、产业领域大量的IoT设备等都获得广泛的应用。 图表5：AI浪潮下RISC-V芯片应用领域 图表6：RISC-V在2027年将占到所有MCU和处理器出货量的25% 三、AI + RISC-V行业投资建议 投资建议：ChatGPT开启AI发展新浪潮，AIoT应用场景广阔，有望带动RISC-V应用加速扩展，建议关注深度布局RISC-V中国芯片企业：中科蓝讯、乐鑫科技、全志科技、晶晨股份、瑞芯微、汇顶科技、兆易创新。 1、中科蓝讯：90%以上收入占比来自于RISC-V架构，有望深度受益于未来AIoT趋势 公司是无线音频SoC芯片领域规模领先、具有较强市场竞争力的主要供应商之一，主营业务为无线音频SoC芯片的研发、设计与销售。 公司自成立即采用RISC-V指令集架构作为技术开发路线研发、设计芯片，该指令集工具链完整，可模块化设计，具有设计简便、开源免费等特点。作为RISC-V产业的先行者，公司是中国RISC-V产业联盟会员单位、RISC-V基金会战略会员。 公司基于开源的RISC-V指令集架构，配合开源实时操作系统RT-Thread，自主开发出高性能CPU内核和DSP指令，实现了各种音频算法。 公司股权激励业绩考核目标2023-2025年收入14、18和23.5亿元，业绩成长可期。 2、乐鑫科技：持续深度布局RISC-V 公司研发的ESP32-C2是一款集成自研的Wi-Fi 4和Bluetooth 5 (LE)技术，内置基于RISC-V指令集开发的32位MCU (120 MHz)的物联网芯片。该芯片设计理念是尽可能地减少对晶圆面积的占用，以及减少对flash容量的需求，目前已实现量产。其适用于低数据速率的简单物联网应用，如智能插座、智能照明等。 ESP32-C5是全球首款集成2.4&5 GHz双频Wi-Fi 6和Bluetooth 5 (LE)的RISC-V SoC，专为需要高效无线传输的物联网应用设计。ESP32- C5 是公司继ESP32-C6之后，在Wi-Fi 6研发上的新突破，进一步扩展了公司AIoT产品矩阵的5 GHz Wi-Fi 6产品线。 3、全志科技：基于RISC-V架构的D1系列芯片已大规模量产 全志科技推出的D1系列芯片是AP级别的RISC-V架构计算平台，面向高清解码市场。相关产品已经进入大规模量产，且配套的哪吒开发板及开源平台在业内得到了极大的关注，对RISC-V架构的普及、产业化起到了积极的推动作用。目前，已有多所高校和科研机构基于D1系列进行RISC-V架构的系统及应用的研究，应用范围覆盖消费电子、工业控制、车载、科研教育等领域。当下，全志科技针对智慧视觉和智能语音两个行业领域，再次推出了包含RISC-V架构的处理器平台V85x和R128系列，为行业持续注入动力。 风险提示：商业化进展不及预期，技术突破不及预期。 图表7：重点公司盈利预测与估值表