AI PC行业报告：AI PC元年到来，看好PC CPU及配套芯片厂商发展

投资逻辑 我们认为，当前AIPC的发展，类似早期Windows系统的发展，在硬件性能可以满足更加丰富应用的情况下，通过软件的更新迭代，使得用户交互更加方便，提升用户工作效率，最终实现对更早期的DOS系统替代。传统PC受制于CPU的集成显卡的较低算力水平，目前最新一代PCCPU最高可以支持百亿参数级别的AI模型的运行。微软等厂商与也推出了PC端的AI应用如Copilot等，可以直接帮助用户提升生产力，导致用户体验更加直观。我们认为AIPC有望复制早期Windows系统的成功，凭借更方便的用户交互，更高的工作效率，实现对传统PC的替代。我们认为微软有充足的动力下放算力到终端，未来copilot等AI应用有望依靠端侧算力运算。而微软作为全球重要的PC操作系统厂商，推出依赖端侧算力的AI应用后，可以加速AIPC的渗透。对于PC处理器、OEM等硬件厂商，AIPC有望提升产品价值量，因此也具备推进AIPC发展的诉求。目前主要的PC处理器厂商以及OEM整机厂商都已经布局AIPC。英特尔已经启动“AIPC加速计划”，有望在2025年前实现为超过1亿台PC实现人工智能特性。2024年各厂商AIPC产品有望上市，2024年将成为AIPC元年，叠加PC市场出货量有望恢复，AIPC有望迎来高速增长。根据Canalys，预计全球2023年PC出货量为2.49亿台，同比减少12.4%，预计2024年PC出货量为2.67亿台，同比增长7.6%，2024年AIPC出货量在2000万左右，2027年将有60%的电脑具备AI处理能力，2027年出货量将超过1.75亿台。 AIPC的形态将主要以办公本为主，算力主要由CPU提供。AIPC的发展需要硬件厂商、操作系统厂商、软件或模型厂商合力推进。硬件当中处理器是端侧算力的提供者；操作系统调用硬件，其与硬件的适配决定了硬件所能够发挥的能力；各种不同软件则基于操作系统开发，决定了应用的丰富程度。我们认为AIPC短期内将紧密围绕微软的生态发展，而苹果则凭借大内存、MLXAI框架以及用户群体具备较大潜力。微软Windows系统分为支持x86与支持arm架构的版本，x86版本CPU厂商为英特尔、AMD，arm版的Windows微软与高通长期合作。x86端，17Q1AMD出货量市占率仅18%，23Q3AMD出货量市占率35.1%，英特尔为62.6%。英特尔新一代CPUmeteorlake算力最高34TOPS，AMD8040系列APU算力39TOPS。我们认为随着英特尔芯片架构升级，以及切换台积电代工，与AMD在架构设计和生产代工的差距基本追平，未来随着英特尔聚焦主业，有望重拾PC端CPU份额。Arm端，高通最新一代XElitePC处理器在高通AI引擎下具备75TOPS算力，可以运行130亿参数模型。高通凭借与微软的深度合作、当前产品的性能优势，有望掌握arm端AIPC的先发优势，并且凭借自研Nuvia架构保持竞争优势。我们认为处理器端的升级，也将带动配套芯片以及产业链厂商受益。在端侧运行AI模型带动存储向更高世代以及更大容量发展，拉动DDR5需求。DDR5世代内存接口芯片数量价格都有提升，内存接口芯片厂商有望受益。另外PC处理器采用先进封装趋势明显，封测厂商有望受益，其中通富微电与AMD绑定，AMD超80%封测订单在通富完成。 投资建议 x86端英特尔PCCPU产品架构升级，并切换台积电代工，设计架构与代工上逐渐追平AMD，未来将聚焦CPU+代工主业。PCCPU领域英特尔有望重拾份额。Arm端高通借与微软深度合作，当前产品性能领先，叠加切换自研架构带来的更强竞争力，有望受益。而arm处理器目前在PC渗透率较低，基数较低，高通PC业务有望迎来高速增长期。苹果MacBook软硬件结合好，内存容量大，有望成为AIPC重点产品。我们重点推荐英特尔、高通、苹果，建议关注AMD。存储端推荐原厂以及国内模组厂，建议关注电源管理芯片、内存接口芯片、以及与处理器厂商绑定较深入的封测厂商。 风险提示 终端产品需求恢复不及预期，软件生态开发不及预期，美国制裁加剧风险。 内容目录 一、AIPC元年来临，硬件、软件万事俱备4 1.1硬件性能提升，PC端AI应用逐渐丰富，软硬件生态已备4 1.2云厂商减少云端推理算力诉求明确，有望加速AIPC渗透6 1.3硬件厂商加速AIPC发展，英特尔启动AIPC加速计划8 1.4PC整体需求回暖，AIPC出货有望高速增长9 二、x86处理器英特尔有望重拾份额，arm处理器高通异军突起11 2.1处理器AI能力加速迭代，x86仍是主力产品11 2.2x86处理器：英特尔微架构升级+切换台积电代工，有望拉平与AMD差距并重拾市场份额13 2.3arm处理器：高通异军突起，苹果极具潜力15 2.4处理器升级带动存储、内存接口芯片、电源管理芯片、封测需求提升18 三、PC行业低谷已过，AIPC加速处理器以及配套产品厂商增长20 四、风险提示21 图表目录 图表1：早期DOS系统依赖命令输入，操作难度大4 图表2：Windows3.0拥有了图形界面，方便用户操作4 图表3：传统PC端的AI应用集中在视频会议与视频通话，应用场景有限5 图表4：当前硬件已经可以支持超百亿参数模型端侧运行5 图表5：PC端AI应用可以提升用户生产力，用户体验更直观5 图表6：苹果推出MLXAI框架，M3Max在使用后运行Whisper识别10分钟音频仅需要100秒6 图表7：大模型训练所需算能力随参数呈指数级提升，必须在云端进行（红色为AI大模型，蓝色为AI常规模型）7 图表8：端侧加入推理算力可以减少云端推理算力需求，降低云厂商推理算力开支7 图表9：混合式AI相比完全云端部署更具优势8 图表10：主要PC处理器厂商与OEM厂商推进AIPC发展9 图表11：英特尔启动“AIPC加速计划”，有望在25年以前未一亿台PC实现人工智能特性9 图表12：PC出货已过高速增长期，AIPC增长动力主要来自份额提升10 图表13：23Q3全球PC出货量同比减少7.6%，环比增长10.71%10 图表14：预计2024年全球PC出货量同比增长7.6%，达到2.67亿台10 图表15：AIPC进入高速增长期，2027年AIPC渗透率将达到60%11 图表16：我们认为短期内Windows操作系统的PC将是AIPC的主力产品11 图表17：各处理器厂商产品AI性能持续迭代12 图表18：x86架构生态丰富，arm架构功耗低12 图表19：arm处理器在PC渗透率27年有望达25%13 图表20：23Q3AMD在PCx86处理器出货市占率35.1%，英特尔为62.6%13 图表21：AMDPCCPU业务21、22年营收增速更快（单位：百万美元）13 图表22：早期英特尔使用体内代工，制程落后AMD，MeteorLake采用英特尔与台积电共同生产，制程追赶AMD ...............................................................................................14 图表23：MeteorLake架构升级，分为compute、SOC、GPU、I/Otile14 图表24：meteorLake各tile可以共同协作进行AI任务的处理14 图表25：英特尔、AMD目前在PCCPU性能与性价比无明显差别15 图表26：AMD与英特尔目前推出的AIPC产品算力上无较大差别15 图表27：2021年全球PCArm处理器销售额高通仅占3%16 图表28：目前arm版本的Windows11所支持的芯片全部为高通产品16 图表29：高通XElite算力最高75TOPS，性能与13代i7对标，能耗减少68%17 图表30：高通产品制程、CPU性能、AI处理能力较联发科有优势17 图表31：苹果M3系列新品AI能力较M1提升60%18 图表32：苹果M3Max统一内存架构最高支持128GB内存18 图表33：华硕、联想AIPC产品都采用LPDDR5X，容量最高32GB18 图表34：DDR5内存接口芯片包括RCD、DB、SPD、TS、PMIC等19 图表35：澜起科技是国际少数可以量产DDR5内存接口芯片的厂商19 图表36：通富微电绑定AMD，苏州、槟城工厂营收高速增长（单位：亿元）20 图表37：通富微电苏州、槟城工厂净利润高速增长后，今年短暂承压（单位：亿元）20 图表38：英特尔PCCPU业务营收同比降幅收窄20 图表39：AMDPCCPU业务营收23Q3同比实现超40%增长20 图表40：推荐处理器厂商营收、盈利预测21 图表41：推荐存储、内存接口芯片、电源管理芯片、封测厂商营收、盈利预测21 一、AIPC元年来临，硬件、软件万事俱备 1.1硬件性能提升，PC端AI应用逐渐丰富，软硬件生态已备 类比生态与生态位的关系，我们认为硬件是底层的生态，而各种应用则是生态当中的不同生态位，生态位的诞生于演进依赖于底层生态的出现与演进。底层硬件是支撑软件生态诞生与迭代的关键，而软件生态的完善可以吸引消费者购买搭载软件的硬件产品，既而形成反馈，帮助软硬件厂商产品迭代，形成正向循环，加速产品的渗透。我们认为，现在PC端的底层硬件已经具备端侧运行百亿参数级别的AI模型的能力，而软件端则围绕微软的Copilot也初步具备了应用生态。因此AIPC的软硬件都已经有了初步能力，AIPC市场渗透有望开启。 我们认为，当前AIPC的发展，类似早期Windows系统的发展，在硬件性能可以满足更加丰富应用的情况下，通过软件的更新迭代，使得用户交互更加方便，提升用户工作效率，最终实现对更早期的DOS系统替代。回顾PC发展历史，Windows3.x基于硬件端32位处理器的性能提升，以及软件端更直观的交互，以及更方便的Office软件，获得了巨大成功，帮助微软奠定在PC端操作系统的绝对优势。硬件端，当时英特尔发布了80386处理器，是第一款32位的x86处理器，指令集更加丰富，性能较16位处理器有了明显提升，可以支持PC端运行更多的软件。而软件端，Windows3.0版本用户界面有了大幅提升，相比DOS系统需要依靠用户输入命令打开软件，Windows3.0具备了图形用户界面，使得用户操作更加直观。微软也开发了面向Windows系统的Office，相较于DOS系统的office，增加了更多的鼠标操作，方便用户使用，提升了用户的生产力。 图表1：早期DOS系统依赖命令输入，操作难度大图表2：Windows3.0拥有了图形界面，方便用户操作 来源：Linux网站，国金证券研究所来源：winworldpc网站，国金证券研究所 PC端传统x86处理器采用集成显卡进行端侧的图像渲染并且提供算力，算力较为有限。以英特尔集成显卡当中最高端的产品UHDGraphics770为例，其算力仅0.75TFLOPS，难以端侧运行较复杂模型。因此传统PC需要进行本地AI模型运行时，一般需要搭配独立显卡，而独立显卡对电脑的散热、电源功率都有要求，而办公本的尺寸、功率、续航、噪音都有要求，很难搭配独立显卡。因此传统PC端的AI应用集中在摄像头自动取景、背景虚化、摄像头延伸接触矫正等视频会议与视频通话领域，用户直观体验与感觉较少，且应用场景较为有限。 图表3：传统PC端的AI应用集中在视频会议与视频通话，应用场景有限 来源：AMD网站，国金证券研究所 硬件端，英特尔、AMD、高通最新一代的处理器随着架构升级，已经可以具备30TOPS以上的算力，最高可以支持百亿参数级别的AI模型的运行。而AI应用随着AIGC（生成式AI）的诞生也越发丰富，微软、Adobe等操作系统厂商与软件厂商也推出了PC端的AI应用如Copilot等。Copilot等应用能够处理的工作更加丰富，可以直接帮助用户提升生产力，导致用户体验更加直观。我们认为AIPC有望复制早期Windows系统的成功，凭借更方便的用户交互，更高的工作效率，实现对传统