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

2023年2月9日 行业研究 RISC-V：深度受益于AIoT浪潮，边缘算力提升驱动五年十倍成长 ——AI行业跟踪报告之一 电子行业 买入（维持） 作者分析师：刘凯 执业证书编号：S0930517100002021-52523849 kailiu@ebscn.com 行业与沪深300指数对比图 10% 0% -10% -20% -30% 02/2205/2208/2211/22 电子行业沪深300 资料来源：Wind 要点 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 资料来源：搜狗百科，光大证券研究所绘制 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DiscoDiffusion，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 资料来源：猎云网 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 资料来源：AI芯天下，光大证券研究所 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 资料来源：《关于深圳市中科蓝讯科技股份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市申请文件第二轮审核问询函的回复》 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-VISA、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 资料来源：嘉楠科技公开PPT，雷锋网 图表6：RISC-V在2027年将占到所有MCU和处理器出货量的25% 资料来源：GARTNER、光大证券研究所整理 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-Fi4和Bluetooth5(LE)技术，内置基于RISC-V指令集开发的32位MCU(120MHz)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&5GHz双频Wi-Fi6和Bluetooth5(LE)的RISC-VSoC，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-Fi6研发上的新突破，进一步扩展了公司AIoT产品矩阵的5GHzWi-Fi6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 公司名称 归母净利润（亿元） PE（X） 市值 21 22E23E 24E 21 22E23E 24E （亿元） 中科蓝讯 2.3 2.3 2.8 3.3 34 33 27 23 77 乐鑫科技 2.0 1.6 2.5 3.5 45 56 36 26 89 全志科技 4.9 2.3 3.4 4.3 31 68 46 36 156 晶晨股份 8.1 10.1 13.5 18.1 42 34 25 19 341 瑞芯微 6.0 5.1 8.0 11.7 63 74 47 32 376 汇顶科技 8.6 3.2 6.9 10.2 30 80 37 25 254 兆易创新 23.4 26.7 30.7 37.4 34 29 26 21 788 资料来源：wind一致预测，股价时间为2023-02-09 行业及公司评级体系 评级说明 增持未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%； 行买入未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上业 及 减持未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%至15%； 公中性未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%；司 无评级因无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使无法给出明确的投资评级。 评卖出未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上；级 基准指数说明： A股主板基准为沪深300指数；中小盘基准为中小板指；创业板基准为创业板指；新三板基准为新三板指数；港股基准指数为恒生指数。 分析、估值方法的局限性说明 本报告所包含的分析基于各种假设，不同假设可能导致分析结果出现重大不同。本报告采用的各种估值方法及模型均有其局限性，估值结果不保证所涉及证券能够在该价格交易。 分析师声明 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师，以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法，使用合法合规的信息，独立、客观地出具本报告，并对本报告的内容和观点负责。负责准备以及撰写本报告的所有研究人员在此保证，本研究报告中任何关于发行商或证券所发表的观点均如实反映研究人员的个人观点。研究人员获取报酬的评判因素包括研究的质量和准确性、客户反馈、竞争性因素以及光大证券股份有限公司的整体收益。所有研究人员保证他们报酬的任何一部分不曾与，不与，也将不会与本报告中具