计算机行业动态跟踪：英伟达AI芯片再升级，全球算力需求仍居高不下

行业研究|动态跟踪 看好（维持） 英伟达AI芯片再升级，全球算力需求仍居高不下 计算机行业 国家/地区中国 行业计算机行业 报告发布日期2023年08月10日 核心观点 英伟达推出下一代AI超级芯片GH200。美国当地时间8月8日早上，英伟达创始人、CEO黄仁勋在世界计算机图形会议SIGGRAPH2023上进行了主题演讲。在 本次演讲中，英伟达宣布推出了下一代NVIDIAGH200GraceHopper超级芯片，并配备了全球首发的HBM3e内存。GH200由72核GraceCPU和4PFLOPS的HopperGPU组成，内存容量高达141GB，提供每秒5TB的带宽。通过将两个GH200芯片连接到一起，可以得到性能更强的计算服务器。与前一代相比，双配置的内存容量是之前的3.5倍，带宽是之前的3倍。GH200芯片有望于2024年Q2末投入生产。 芯片升级带来更高的能效，在同等预算和同等工作负载条件下都较以往以CPU为主的数据中心有很大提升。在过去60年里，通用计算是相对主流的，用1亿美元可以 打造8800块x86CPU组成的数据中心，功耗是5MW。而在当下以及未来的加速计算和AI计算时代，用同样的1亿美元，可以打造由2500块GH200芯片组成的数据中心，功耗仅有3MW，并且其AI推理性能将达到上述CPU系统的12倍，能效达到20倍。如果要达到和1亿美元的x86CPU数据中心相同的AI性能，仅需要210块GH200组成的计算平台即可，功耗仅为0.26MW，成本也只需800万美元。 英伟达仍旧牢牢占据AI基础设施领域的主导地位。自ChatGPT引领生成式AI浪潮以来，NVIDIAGPU已成为支持生成式AI和大模型训练的大算力AI芯片首选。随 着此次GH200超级AI芯片的升级以及多款GPU、服务器产品的推出，英伟达展现了在AI基础设施领域的绝对主导地位。 英伟达持续拓展AI生态，与HuggingFace合作、推出AIWorkbench和AIEnterprise4.0。英伟达将为HuggingFace上构建大型语言模型和其他高级AI应用 程序的开发人员提供生成式AI的超级计算能力，通过HuggingFace平台可以直接在NVIDIADGXCloud上训练模型。AIWorkbench是一个统一易用的工作空间，帮助开发人员快速在PC或工作站上创建、测试和微调模型，并无缝扩展到几乎任何数据中心、公有云或NVIDIADGXCloud上。NVIDIAAIEnterprise4.0新支持了多款软件和工具，有助于简化生成式AI部署。 英伟达成为AI大模型开发的首选，GPU短缺问题短期难解决。英伟达在AI芯片领域的长期积累使其在生成式AI浪潮中占据了主导地位，英伟达的GPU也成为了各大科技公司争相采购的对象。但GPU的供应瓶颈限制了人工智能领域的快速发展， 投资建议与投资标的 NVIDIAH100正面临有史以来最严重的缺货。根据GPUUtils的测算，目前市场上对H100的需求在43.2万张左右，这个数字还没有包括中国区特供的H800，国内各家大模型厂商对H800的需求也居高不下。英伟达目前也在积极提升产能，预计算力供应短缺的情况可能还会持续一段时间。 我们认为，算力板块有望维持较高景气度，算力产业链值得重视。建议关注海光信息(688041，买入)、浪潮信息(000977，未评级)、中科曙光(603019，买入)、拓维信息(002261，未评级)、优刻得-W(688158，未评级)、亚康股份(301085，未评级)等。 风险提示 技术落地不及预期；政策监管风险；芯片产能不足风险 证券分析师浦俊懿 021-63325888*6106 pujunyi@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514050004 证券分析师陈超 021-63325888*3144 chenchao3@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860521050002 证券分析师谢忱 xiechen@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522090004 联系人杜云飞 duyunfei@orientsec.com.cn 联系人覃俊宁 qinjunning@orientsec.com.cn 联系人宋鑫宇 songxinyu@orientsec.com.cn 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 一、SIGGRAPH2023召开，英伟达AI布局持续演进4 1.1AI芯片再度升级，英伟达巩固AI算力领域主导地位4 1.2AI生态持续拓展，助力生成式AI开发与多领域应用7 二、全球算力需求居高不下，算力板块仍具潜力9 投资建议与投资标的10 风险提示10 图表目录 图1：生成式AI是AI的“iPhone时刻”4 图2：英伟达推出下一代AI超级芯片GH2004 图3：由两个GH200芯片组成的计算平台4 图4：由256张GH200组成的DGXGH200系统5 图5：同等预算下GH200数据中心的能效是x86CPU数据中心的20倍5 图6：同等性能下GH200数据中心的成本为x86CPU数据中心成本的1/126 图7：英伟达推出基于RTX6000的RTXWorkstation6 图8：英伟达推出基于L40SGPU的OVX服务器6 图9：英伟达与HuggingFace达成合作7 图10：NVIDIAAIWorkbench工作流程7 图11：英伟达升级AIEnterprise4.08 图12：英伟达Omniverse采用OpenUSD标准，提供多种API服务8 图13：ChatUSD9 图14：DeepSearch9 图15：中国AI芯片市场规模及增速10 图16：2021年中国AI加速卡市场份额占比（出货量口径）10 一、SIGGRAPH2023召开，英伟达AI布局持续演进 1.1AI芯片再度升级，英伟达巩固AI算力领域主导地位 英伟达推出下一代AI超级芯片GH200，配备全球首发的HBM3e内存。美国当地时间8月8日早上，英伟达创始人、CEO黄仁勋在世界计算机图形会议SIGGRAPH2023上进行了主题演讲。本次演讲重点仍旧是人工智能，在黄仁勋眼中，生成式AI是AI的“iPhone时刻”。他谈道，自然语言是新的编程语言，我们已经使计算机科学民主化，现在每个人都可以成为程序员。大语言模型是新的计算平台，这个新计算平台将赋能各种新的应用，并让以前的所有计算平台都能够受益，例如Office和Copilot。在本次演讲中，英伟达宣布推出了下一代NVIDIAGH200Grace Hopper超级芯片，并配备了全球首发的HBM3e内存。 图1：生成式AI是AI的“iPhone时刻”图2：英伟达推出下一代AI超级芯片GH200 数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所 GH200芯片将于2024年Q2投产，性能较H100GPU大幅提升。在2022年3月，英伟达就推出了GraceHopper的超级芯片，首次将CPU和GPU融合在一块主板上，直到今年5月才正式 量产，本次推出的是采用了HBM3e的新型芯片。GH200芯片专为高性能计算和生成式AI时代打造，将于今年年底左右进行样片测试，并于2024年Q2末投入生产。GH200由72核GraceCPU和4PFLOPS的HopperGPU组成，通过NVLinkC2C技术连接，HBM3e内存容量高达141GB，提供每秒5TB的带宽。其每个GPU的容量达到NVIDIAH100GPU的1.7倍，带宽达到H100的 1.55倍。通过将两个GH200芯片连接到一起，可以得到性能更强的计算服务器。与前一代相比，双配置的内存容量是之前的3.5倍，带宽是之前的3倍。 图3：由两个GH200芯片组成的计算平台 数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所 GH200具备极强的可扩展性，最多支持256张芯片连接形成DGXGH200计算平台。通过NVLinkSwitch技术，可以将256块GH200组成DGXGH200SuperPod，提供高达1EFLOPS的算力和144TB的高速内存。再通过NVIDIAQuantum-2InfiniBandSwitch技术，用高速、低延时的网络连接多个DGXGH200SuperPod，进而搭建出面向生成式AI时代的GraceHopperAI超级计算机。 图4：由256张GH200组成的DGXGH200系统 数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所 芯片升级带来更高的能效，在同等预算和同等工作负载条件下都较以往以CPU为主的数据中心有很大提升。在过去60年里，通用计算是相对主流的，用1亿美元可以打造8800块x86CPU组 成的数据中心，功耗是5MW。而在当下以及未来的加速计算和AI计算时代，用同样的1亿美元，可以打造由2500块GH200芯片组成的数据中心，功耗仅有3MW，并且其AI推理性能将达到上述CPU系统的12倍，能效达到20倍。如果要达到和1亿美元的x86CPU数据中心相同的AI性能，仅需要210块GH200组成的计算平台即可，功耗仅为0.26MW，成本也只需800万美元。黄仁勋表示，在AI时代，英伟达的技术可以替代传统数据中心，“这就是数据中心在向加速计算转变的原因。你买得越多，越省钱。” 图5：同等预算下GH200数据中心的能效是x86CPU数据中心的20倍 数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所 图6：同等性能下GH200数据中心的成本为x86CPU数据中心成本的1/12 数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所 针对生成式AI和大模型开发、内容创作、数据科学等场景，英伟达更新桌面级AI工作站GPU系列。英伟达推出了4款桌面级AIGPU新品：RTX6000、RTX5000、RTX4500和RTX4000，基于最强的RTX6000，英伟达还打造了提供给企业级用户的一站式解决方案RTXWorkstation，支持最多4张RTX6000GPU，可以在15小时内完成8.6亿token的GPT3-40B的微调，还能让StableDiffusionXL每分钟生成40张图片，比RTX4090快5倍。 图7：英伟达推出基于RTX6000的RTXWorkstation 数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所 面向数据中心，英伟达推出OVX服务器，采用L40SAdaGPU。NVIDIAOVX服务器针对图形、计算、存储和网络进行了优化，每台服务器上可以启用多达8个L40SGPU，每个GPU配备 48GBGDDR6内存，提供1.45PFLOPS算力。OVX服务器仅用7小时就可以完成8.6亿token 的GPT3-40B的微调，性能表现是A100的1.7倍。 图8：英伟达推出基于L40SGPU的OVX服务器 数据来源：SIGGRAPH，东方证券研究所 英伟达仍旧牢牢占据AI基础设施领域的主导地位。自ChatGPT引领生成式AI浪潮以来，NVIDIA GPU已成为支持生成式AI和大模型训练的大算力AI芯片首选，亦当之无愧是推动生成式AI普及的核心功臣。随着此次GH200超级AI芯片的升级以及多款GPU、服务器产品的推出，英伟达展现了在AI基础设施领域的绝对主导地位。 1.2AI生态持续拓展，助力生成式AI开发与多领域应用 英伟达与HuggingFace合作，通过HuggingFace平台可以直接在NVIDIADGXCloud上训练模型。HuggingFace是当前最受AI开发者喜爱的平台之一，拥有200万用户、超25万个模型，以及5万个数据集，英伟达将为构建大型语言模型和其他高级AI应用程序的开发人员提供生成式AI的超级计算能力。DGXCloud的每个实例有8个NVIDIAH100或A10080GBTensorCoreGPU，