AIGC行业深度报告(9)：华为算力编年史

华西计算机团队 2023年6月14日 分析师：刘泽晶 SACNO：S1120520020002 邮箱：liuzj1@hx168.com.cn 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 证券研究报告|行业深度研究报告 华为算力编年史 AIGC行业深度报告(9) 核心逻辑: 华为算力编年史，国产芯片之光。我们复盘了华为国产芯片发家史，从手机端到AI算力，远期来看，2009年-2012年，手机芯片不断革新；2013年-2017年，麒麟芯片横空出世；2018年-至今，昇腾+鲲鹏打造AI算力生态；近期来看，19年，中国计算产业千亿蓝海，新兴产业链助推行业高增，万亿市场呈待挖掘，华为鲲鹏应运而生；20-21年，华为持续加码国产软硬件，以一云两翼双引擎，构筑开放产业生态，“硬件开放、软件开源、使能伙伴”，助力计算产业长远发展。22年，行业信创元年，华为深度受益；23年，我们判断算力呈现爆发模式，华为正依托昇腾AI算力，开启新一轮成长周期。 算力大爆发，华为AI开启新一轮成长周期:再三强调，大模型背景下算力势必迎来爆发，我国超算规模持续高增。在智算大趋势下，华为为加快千行百业数字化转型和智能化升级，计划构建面向通用计算的鲲鹏计算产业和面向人工智能的昇腾AI计算产业。根据新华网财经，华为昇腾计算业务总裁张迪煊表示，“昇腾AI”基础软硬件平台已孵化和适配了30多个主流大模型，已有25个城市基于昇腾建设人工智能计算中心，其中14个已经上线并饱和运行，根据电子信息产业网，华为计算产品线总裁邓泰华在华为全联接大会2022上表示，截至2022年11月，昇腾AI已有20多个算力节点接入中国算力网。华为AI产品种类丰富，包括AI芯片、AI服务器、AI云、全栈全场景AI解决方案等，我们判断华为依托昇腾AI算力开启新一轮成长周期，相关产业链有望深度受益。 AI硬件自主可控势在必行:如果说产品是AI赋能、企业开启第二轮业绩增长曲线的“流量入口”，那么算力即是大厂开启算力争夺战的“入场券”。近年来国际环境发生较大变化，因此自主可控势在必行，我国政策端持续发力，加速推动国产自主可控进程，我国短期发布多条政策助力AI发展，工作方向主要瞄准推动国产AI芯片突破等。此外，我国产业端积极响应，智能算力建设正处于持续提速阶段。我们再次重申观点，短期算卡为王，长期自主可控！ 投资建议:AI算力，自立自强，AI+信创势在必行，我们判断华为正以昇腾AI开启新一轮成长周期，关注四条投资主线：1)华为AI服务器厂商， 相关受益标的为:拓维信息、神州数码、广电运通、四川长虹、东华软件、同方股份等；2)国产AI芯片厂商，相关受益标的为:寒武纪、海光信息、景嘉微、龙芯中科等；3)AI服务器厂商，相关受益标的为:中科曙光、工业富联、浪潮信息等；4)AI云厂商，相关受益标的为:首都在线、鸿博股份、青云科技、优刻得、光环新网、新炬网络等。 目录 01华为算力编年史 02AI硬件自主可控势在必行 03投资建议:梳理算力相关受益厂商 04风险提示 01华为算力编年史 海思是全球领先的Fabless半导体与器件设计公司。公司前身为华为集成电路设计中心，1991年启动集成电路设计及研发业务，为汇聚行业人才、发挥产业集成优势，2004年华为将海思注册全资子公司，提供海思芯片对外销售及服务。海思产品覆盖智慧视觉、智慧IoT、智慧媒体、智慧出行、显示交互、手机终端、数据中心及光收发器等多个领域。 产品服务辐射全球，持续研发专利丰厚。海思在中国、新加坡、韩国、日本、欧洲等地设有12个办事处和研发中心，产品和服务遍布 全球100多个国家和地区。海思有着20余年的技术积累，目前拥有200+自主知识产权的芯片，8,000+专利。 使能万物互联的智能终端 海思产品服务九大领域 麒麟芯片登场：麒麟910，全球首款4核LTESoC， 开启智能手机芯时代。 AI加持：麒麟970，首次在SoC中集成了AI计算平台NPU,开创端侧AI行业先河 2017 算力最强AI处理器：昇腾910和昇腾310：采用“达芬奇架构”，实现低功耗到大算力场景的全覆盖。 业界性能最高的ARM架构服务器：服务器芯片鲲鹏920 2019 手机芯片不断革新（2009年-2012年）：2009年，华为海思推出了第一款面向公开市场的手机终端处理器K3V1，此后又于2012年推出K3V2处理器并搭载在定位旗舰的Mate1、P6等机型上。虽然K3V2功耗高，兼容性差，但为后续型号革新奠定基础； 麒麟芯片横空出世（2013年-2017年）：2013年底，华为海思推出了第一款SoC芯片麒麟910。随着麒麟芯片不断演进，2017年麒麟系列芯片已经发展到麒麟970，并用在P20等华为旗舰机型上，这是首次在SoC中集成了AI计算平台NPU，开创端侧AI行业先河； 昇腾+鲲鹏打造AI算力生态（2018年-至今）：2018年华为海思发布昇腾310，并在2018年发布昇腾910：采用“达芬奇架构”，实现低功耗到大算力场景的全覆盖。2019年亦发布业界性能最高的ARM架构服务器芯片--鲲鹏920。 华为海思芯片重点发展历程 手机芯片开端：K3V1，华为第一代 手机AP（应用处理器） 2018 2013 2012 2009 手机芯片进阶：K3V2，华为手机搭载首款自研芯片，高性能体积小的4核AP 麒麟系列是华为在手机上搭载的CPU处理器芯片。2020年，麒麟系列更新到麒麟9000。麒麟9000是业界最高集成度5nm5GSoC，采用全球顶级5nm工艺制程，集成153亿个晶体管的手机芯片。 麒麟9000——更快、更高、更强 刷新5G速度：麒麟9000通过支持5GSA双载波聚合，使其在Sub-6G下行理论峰值速率达4.6Gbps，上行理论峰值速率达2.5Gbps，带 来更快的5G体验。 高能效、高性能：麒麟9000全新升级Cortex-A77CPU，采用1+3+4三档能效架构CPU，大核主频突破3.1GHz。同时搭载全球首个24核Mali-G78GPU，图像处理能力极大提升，能做到长时间运行大型游戏更流畅更省电。 AI+AR：AI方面，麒麟9000解锁更多AI功能，例如让AI实时处理从照片走向视频；AR方面，基于SLAM和实时语义理解，以及专属的AR加速器硬化模块，华为构建的实时环境感知平台能够随人的视觉同步感知、测量，并达到比人眼更高的精度。 麒麟芯片发展历程麒麟9000芯片性能 鲲鹏包括服务器和PC机芯片： 芯片端——鲲鹏920面向数据中心，主打低功耗强性能。鲲鹏处理器是华为自主研发的基于ARM架构的企业级系列处理器产品，包含“算、存、传、管、智”五个产品系统体系。规格方面，鲲鹏920可以支持64个内核，主频可达2.6GHz，集成8通道DDR4，集成100GRoCE以太网卡。与此同时，鲲鹏920支持PCIe4.0及CCIX接口，可提供640Gbps总带宽。根据华为云官微，华为表示鲲鹏920大部分性能提升来自优化的分支预测算法和增加的OP单元数量，以及改进的内存子系统架构。 服务器端——打造TaiShan服务器，实现高效能计算。华为还推出基于鲲鹏920的三款ARMTaiShan200服务器，新服务器专为高性能、高效率场景而设计，主要应用于大数据、分布式存储、ARM原生应用等场景。 构建自主生态，打造国产算力。目前，华为正基于“硬件开放、软件开源、使能伙伴、发展人才”的策略推动鲲鹏计算产业的发展。 鲲鹏芯片产品体系演进鲲鹏全栈开放，使能全产业伙伴创新 全栈全场景AI芯片，构建智能计算架构核心 昇腾910和昇腾310两款AI芯片均使用华为的达芬奇架构，每个AI核心可以在1个周期内完成4096次MAC计算，集成了张量、矢量、标量等多种运算单元，支持多种混合精度计算，支持训练及推理两种场景的数据精度运算。 基于昇腾系列AI处理器和基础软件构建Atlas人工智能计算解决方案，包括Atlas系列模块、板卡、小站、服务器、集群等丰富的产品形态， 打造面向“端、边、云”的全场景AI基础设施方案，覆盖深度学习领域推理和训练全流程，可以满足不同场景的大模型计算需求。 华为的全栈全场景AI解决方案日臻完善。主要基于昇腾系列处理器和基础软件构建的全栈AI计算基础设施、行业应用及服务，包括昇腾系列芯片、Atlas系列硬件、芯片使能、CANN（异构计算架构）、AI计算框架、应用使能等。 昇腾910与昇腾310对比 昇腾全栈AI软硬件平台，构筑智能世界的基石 昇腾310 昇腾910 特征 华为首款全栈全场景AI芯片 业界算力最强的AI处理器 架构 达芬奇架构3DCube技术 达芬奇架构3DCube技术 算力 16TOPS@INT8, 8TOPS@FP16 640TOPS@INT8， 320TFLOPS@FP16 最大功耗 8W 310W 应用场景 视频分析、智能监控、自动驾驶 自然语言处理、计算机视觉 技术持续迭代，重塑ICT产业体系。新应用、新技术、新计算架构，百亿级联接、爆炸式数据增长将重塑ICT产业新格局，催生新的计算产业链条，涌现出新的厂家和新的生态体系： （1）硬件：服务器及部件、企业存储设备 （2）软件：操作系统和虚拟化软件、数据库、中间件、大数据平台、企业应用软件 （3）云服务、数据中心管理服务 中国计算产业千亿蓝海，新兴产业链助推行业高增。根据《鲲鹏计算产业白皮书》，新的计算产业链将推动全球计算产业快速发展，带动全球数字经济走向繁荣。IDC预测，到2023年，全球计算产业投资空间1.14万亿美元。中国计算产业投资空间1043亿美元，接近全球的10%，是全球计算产业发展的主要推动力和增长引擎。IDC预测，在数字化浪潮的推动下，基于新一代计算平台，中国的服务器、存储、操作系统、数据库等IT企业将迎来巨大的发展机遇。 2023年全球计算产业投资额（美元）2023年计算产业投资空间（亿美元） 12000 11400 100008000600040002000 1043 0 全球计算产业投资空间 中国计算产业投资空间 2019鲲鹏元年，华为看准时机抢先入局 2019年1月，华为宣布推出鲲鹏920以及基于鲲鹏920的TaiShan系列服务器。基于ARM架构，鲲鹏处理器能解决云端、边缘端、计算密集型和数据密集型等多种场景。 2019年5月，华为发布全球首个基于自研ARM架构的分布式缓存鲲鹏Redis 2019年8月，华为全面开放鲲鹏主板和整机参考架构，华为聚焦做好鲲鹏处理器，使能合作伙伴优先发展自有品牌的计算产品整机。 2019年9月，华为宣布将欧拉OS正式开源，并发布鲲鹏开发者套件DevKit。 鲲鹏920芯片TaiShan200服务器OpenEuler服务器开源 鲲鹏全栈开放，致力打造国产算力生态。鲲鹏计算产业是基于Kunpeng处理器构建的全栈IT基础设施、行业应用及服务，包括PC、服务器、存储、操作系统、中间件、虚拟化、数据库、云服务、行业应用以及咨询管理服务等。华为聚焦于发展Kunpeng处理器的核心能力，通过战略性、长周期的研发投入，吸纳全球计算产业的优秀人才和先进技术，构筑Kunpeng处理器的业界领先地位，为产业提供绿色节能、安 全可靠、极致性能的算力底座。 分三阶段构建全行业、全场景鲲鹏计算产业体系。完成鲲鹏计算产业从关键行业试点到全行业、全场景产业链建设目标需分为三个阶段： 第一阶段：通过在政务、电信、金融和互联网等行业选取典型场景进行产业使能、孵化和试点，通过试点建立产业上下游厂家和用户信心。 第二阶段：面向政务、电信、互联网、广电、金融证券、电力、能源、交通等行业全面打通产业体系，为行业数字化业务创新提供基础。 第三阶段：面向全行业、全场景，打通产业链，构筑基于Kunpeng处理器的产业体系。 鲲鹏计算产业定义鲲鹏计算产业发展阶段 一云两翼双引擎，