计算机行业周报：2024国内算力市场空间测算和格局推演

简述行业变化： 美国政府10月17日颁布了出口管制新规，全面收紧尖端AI芯片出口管制，该管制实施原计有30天的宽限期，然而10月23日美国政府决定提前实施出口管制，加速限制中国等国家获得高算力芯片。此举将使现有AI服务器厂商因英伟达GPU供应问题导致无法交付，迫使其寻求国产GPU替代产品。我们认为此举将加速AI算力国产化进程，进一步完善国产GPU生态体系建设。 国产GPU替代空间有多大？ AIGC带动GPU需求激增，根据11月22日英伟达发布的2024Q3财报，3季度数据中心业务实现营收145.14亿美元，同比增长278.66%。美国商务部最新出口管制措施实施之前，英伟达数据中心业务2023年总营收预计约450亿美元。按照中国区数据中心业务收入占比约为20%-25%，2023年中国区英伟达数据中心业务收入约为90-112.5亿美元，中性估计2024年中国区数据中心需求同比增长15%，那么2024年中国区英伟达GPU替代空间约742-927亿人民币。 国产算力谁将受益？ 在国内生态中，华为昇腾目前在研发、产品能力以及生态闭环上保持领先，预计将成为国内第一份额；海光信息依托中科曙光和中科院系强大的后盾，具备“芯-端-云”的完整闭环，与华为“鲲鹏+昇腾”产业链对应，有望成为重要的国产算力生态。其他独立第三方例如寒武纪、壁仞科技、摩尔线程、景嘉微等也将充分受益于算力国产化机会，有望凭借性价比优势分得一定的市场份额。整体看，随着国产算力的不断迭代，有望在未来实现弯道超车。 投资建议 当前国产AI算力体系中，具备“芯-端-云”产业链闭环的华为“鲲鹏+昇腾”生态和中科系“曙光+海光”产业链处于领先地位，寒武纪、壁仞科技、燧原科技等产业生态也有落地案例。我们建议积极关注国产GPU及服务器环节： 国产GPU：海光信息、寒武纪、景嘉微； 服务器：中科曙光、浪潮信息、紫光股份、神州数码、高新发展等。 算力网络：紫光股份、锐捷网络。 风险提示：AI技术发展演进不及预期；商业化进程不及预期；法律政策监管风险；行业竞争加剧。 1.智能算力需求强劲增长 1.1AIGC应用大幅提升算力需求 2022年11月OpenAI发布ChatGPT，引发了众多公司纷纷布局大模型训练。随后国内厂商百度、华为、阿里、商汤科技、科大讯飞发等积极参与大模型训练，陆续发布大模型产品。AIGC带动GPU需求激增，根据11月22日英伟达发布的2024Q3财报，3季度数据中心业务实现营收145.14亿美元，同比增长278.66%。 图表1：英伟达数据中心业务增速明显 1.2智能算力需求向多领域延伸 根据信通院联合IDC于2023年9月份共同发布的《中国算力发展指数白皮书》，当前我国算力规模持续增长，智能算力需求强劲增长。互联网依然是算力需求最大的行业，在通用算力和智能算力中占比分别为39%和53%。智能算力中政府、电信、金融、教育和制造分别占比8.67%/4.16%/3.67%/4.00%/4.16%,智能算力应用场景向工业制造、城市治理、智能零售、智能调度等领域延伸。 图表2：2022年中国通用算力行业需求分布 图表3：2022年中国智能算力行业需求分布 智能终端算力提升成为新的增长需求 手机、电脑等终端生成并存储了海量数据，终端侧私有数据和推理计算是终端应用能力的重要方向，可直接运行在手机和电脑等智能终端上的私有化AI模型成为“大模型时代”的新需求，对终端的智能算力水平提出了更高的要求，推动终端产品计算方式的迭代升级。手机终端智能算力渗透率持续快速增长，华为、小米等手机厂商相继入局大模型，华为直接将大模型能力嵌入手机系统层面，HarmonyOS 4系统将得到盘古大模型的加持；小米已经成功在手机本地跑通13亿参数AI大模型。 11月13日vivo正式发布首款AI大模型手机vivo X100系列，这是行业首批百亿大模型在终端调通的手机，其搭载了蓝心大模型，这是vivo研发的通用AI大模型矩阵，用户可在新机内使用“蓝心小V”智能助手。 1.3国产AI服务器整机集中度较高 根据IDC数据显示，浪潮、新华三、超聚变、宁畅和中兴位居2022年中国服务器市场前5名，Top5市场份额合计接近66.9%。据观知海内信息网统计和整理，2022年我国AI服务器市场（按销售额），浪潮以47%份额占据首位，新华三、宁畅分别以11%和9%占据第2、第3名，Top3占比约67%。 图表4：2022年中国服务器市场份额 图表5：2022年中国AI服务器市场份额 2.国内算力基础设施产业迎来多重催化 2.1美国出口管制新规将加速算力国产化进程 今年10月17日，美国商务部工业和安全局（BIS）发布了针对芯片的出口管制新规，对包括英伟达高性能AI芯片在内的半导体产品施加新的出口管制；限制条款已经于10月23日生效。英伟达给美国SEC的备案文件显示，立即生效的禁售产品包括A800、H800和L40S这些功能最强大的AI芯片。此次出口管制提前实施，将使现有AI服务器厂商因英伟达GPU供应问题导致无法交付，或将寻求国产GPU替代产品。我们认为此举将加速AI算力国产化进程，进一步完善国产GPU生态体系建设。 图表6：禁售或将给国产算力带来弯道超车机遇 政策促进算力基础设施高质量发展 2023年10月8日，工业和信息化部、中央网信办、教育部、国家卫生健康委、中国人民银行、国务院国资委等6部门联合印发了《算力基础设施高质量发展行动计划》，提出到2025年我国算力规模超过300EFLOPS，智能算力占比达到35%。《行动计划》提出了完善算力综合供给体系、提升算力高效运载能力、强化存力高效灵活保障、深化算力赋能行业应用、促进绿色低碳算力发展、加强安全保障能力建设等六方面重点任务，着力推动算力基础设施高质量发展。 2.2英伟达GPU国产替代空间测算 英伟达中国区业务占比超20% 据英伟达公布的财务数据，从英伟达2019财年至今，其中国区营收占比均维持在20%以上，中国区数据中心业务在英伟达相关业务收入占比约为20%-25%。 图表7：2015-2023年英伟达中国区收入情况汇总 国产替代空间显著提升 美国商务部最新出口管制措施实施之前，英伟达数据中心业务2023年总营收预计约450亿美元。按照中国区数据中心业务收入占比约为20%-25%，2023年中国区英伟达数据中心业务收入约为90-112.5亿美元，中性估计2024年中国区数据中心需求同比增长15%，那么2024年中国区英伟达GPU替代空间约742-927亿人民币。 图表8：2024年中国区英伟达GPU替代空间测算 2.3国产算力谁将受益？ 中国AI算力生态或将发生巨变 综合考虑美国禁令、当前国内各个公司的产品线布局，研发实力，产品进度等因素，我们认为未来中国AI算力生态或将发生较大改变，由现在的英伟达一家独大，逐步演变为国际生态（英伟达、AMD、Intel等）和国内生态分庭抗礼的局面。英伟达目前仍然有望凭借良好的CUDA生态，以及较好的集群性能占据一定的市场份额。 但是由于其受制于美国禁令，对单卡性能的严格限制或将严重影响其在中国区的市场份额。 图表9：中国AI算力生态或将发生巨变 在国内生态中，华为昇腾目前在研发、产品能力以及生态闭环上保持领先，预计将成为国内第一份额；海光信息依托中科曙光和中科院系强大的后盾，具备“芯-端-云”的完整闭环，与华为“鲲鹏+昇腾”产业链对应，有望成为重要的国产算力生态。 其他独立第三方例如寒武纪、壁仞科技、摩尔线程、景嘉微等也将充分受益于算力国产化机会，有望凭借性价比优势分得一定的市场份额。整体看，随着国产算力的不断迭代，有望在未来实现弯道超车。 GPGPU技术路线或将取得更大市场份额 最初GPU的设计目标仅是提升计算机对图像视频等数据的处理性能，解决CPU的性能瓶颈。但是，随着GPU在并行计算方面性能优势的逐步显现，以及并行计算应用范围的拓展，GPU演化出两条分支：一条是传统意义的GPU，延续专门用于图形图像处理用途，内置了视频编解码加速引擎、2D加速引擎、3D加速引擎、图像渲染等专用运算模块；另一条是作为运算协处理器的GPGPU，增加了专用向量、张量、矩阵运算指令，提升了浮点运算的精度和性能，可以满足更多计算场景的需要。 图表10：GPGPU的优势具体表现 随着GPGPU的技术进步和生态完善，其应用领域不断拓展，除了传统的图形图像处理外，还涉及了商业计算、大数据处理、人工智能等多个领域。在人工智能领域，其优势主要体现在：（1）训练效率高，加快模型的迭代和优化；（2）能源消耗低，人工智能的运行成本；（3）软件生态丰富，支持主流的人工智能框架，便于已有应用程序的移植和新算法的开发。目前，GPGPU已成为人工智能相关解决方案的主流选择。 2.4A股国产GPU厂商经营情况分析 当前A股共有3家国产GPU厂商，分别为海光信息、寒武纪、景嘉微，均已经明确GPU已经量产并且营收占比超过10%。 国产GPU厂商业绩分化，海光信息脱颖而出 2019-2022年，国产GPU厂商在营业收入方面实现了快速增长。 图表11：2019-2022国产GPU厂商营业收入情况 图表12：2019-2022年国产GPU厂商归母净利润情况 其中，海光信息的营收增长最为显著，从2019年的3.79亿元增长到2022年的51.25亿元，CAGR达138.21%。同期，寒武纪营收从4.44亿元增长到7.29亿元，景嘉微营收从5.31亿元增长到11.54亿元，均展现了较好的增长势头。归母净利润方面，国产GPU厂商的表现存在较大差异。其中，海光信息的归母净利润实现了快速增长，在2021年首次实现盈利，2022年则继续创造了历史新高；而寒武纪始终处于亏损状态，且亏损规模有持续扩大的趋势；景嘉微则保持了稳定的盈利能力，但盈利增速较为缓慢。 海光信息净利率持续提升，寒武纪盈利能力再次恶化2019-2022年，国产GPU厂商毛利率表现不一。 图表13：2019-2022国产GPU厂商销售毛利率情况 图表14：2019-2022年国产GPU厂商销售净利率情况 海光信息2019-2022年的毛利率分别为37.24%/49.79%/55.49%/52.05%，虽然低于其他竞争者，但整体表现出上升趋势，反映出产品技术含量的持续提升。寒武纪与景嘉微的毛利率水平较为稳定，整体呈波动趋势。我们认为，国产GPU厂商毛利率水平较高，反映了良好的技术创新能力和市场竞争力。净利率方面，海光信息2019-2022年产品销量持续增长，带动盈利能力大幅提升，同时其在成本控制和效率提升方面的持续优化，也帮助公司净利率持续提升，从而实现扭亏为盈；2020年以来，寒武纪由于营收增速较慢，导致公司净利率再次恶化，显示出了一定的经营困境；景嘉微的净利率水平表现持续稳定。 国产GPU厂商研发投入持续上升，海光信息投入领先 2019-2022年，国产GPU厂商研发投入持续上升。其中，海光信息2019-2022年研发支出分别为8.65/10.89/15.85/20.67亿元，研发支出居首位，反映了公司对技术创新的重视程度，为公司业绩的快速增长提供了强有力的支撑。研发人员数量方面，国产GPU厂商均有所扩张。2022年，海光信息、寒武纪和景嘉微的研发人员数量分别为1283/1205/896人。其中，海光信息的研发人员数量同比增速最快，为24.44%； 寒武纪和景嘉微则受限于经营业绩表现，研发人员扩张节奏有所放缓。 图表15：2019-2022国产GPU厂商研发支出情况 图表16：2019-2022年国产GPU厂商研发人员数量情况 3.投资建议 当前国产AI算力体系中，具备“芯-端-云”产业链闭环的华为“鲲鹏+昇腾”生态和中科系“曙光+海光”产业链处于领先地位，创业公司壁仞科技、燧原科技等产业生态也有落地案例。我们建议积极关注国产GPU及服务器环节： 国产GPU：海光信息、寒武纪、景嘉微； 服