计算机行业深度报告-巨头纷纷布局-AI PC元年开启

什么是AI PC？——具备五大特性，或成为个人大模型普惠的第一终端 根据《AI PC产业白皮书》，AI PC具有五大特性：（1）内嵌个人大模型，拥有个性化本地知识库，（2）具备CPU、GPU、NPU本地混合AI算力，（3）拥有开放的AI应用生态，（4）可运用自然语言交互，（5）拥有设备级个人数据和隐私安全保护。随着大模型的升级和用户规模的增长，云端AI成本持续攀升，AI计算负载向边缘侧和端侧下沉将是大势所趋。PC在场景、算力、安全性等方面优势显著，或将成为个人大模型普惠的第一终端：场景层面，PC模态交互能力丰富、承载场景全面，未来AI PC将成为个人秘书、助理和管家，商业落地路径顺畅； 算力层面，PC是个人拥有的性能配置最高的设备之一，可以支撑大模型低成本、高效率响应；安全层面，PC是个人用户重要的本地存储终端，端侧大模型数据无需上传至云端，能够在保护隐私的前提下实现个性化的大模型体验。 PC如何实现AI功能？——异构计算下支持运行百亿级参数大模型 在PC端运行大模型的核心在于性能和功耗的平衡，英特尔酷睿Ultra和高通骁龙X Elite均采用CPU+GPU+NPU异构计算，其中高通骁龙X Elite已支持PC端运行经过压缩和性能优化的百亿级参数个人大模型。以采用分离式模块架构的英特尔酷睿Ultra为例，在异构计算下，（1）GPU负责承载高性能、高吞吐量的AI应用，比如媒体、渲染和3D应用等；（2）NPU是专用的低功耗AI引擎，适用于持续运行的AI应用；（3）CPU可以快速响应，适用于运行轻量级、单次推理的低延迟AI任务。根据英特尔测试，在异构计算下，Stable Diffusion图像生成效率明显提升；视频剪辑工具剪映切换至下一代酷睿产品的NPU后，处理视频素材时的功耗和时长也明显降低。此外，根据工商时报报道，Windows 12预计将于2024年6月上市，或将引入大量AI技术。在底层芯片和操作系统的支持下，AI PC有望加速落地。 AI PC发展前景？——2024年或成为AI PC元年，PC销售有望量价齐升随着科技巨头纷纷布局，AI PC有望加速渗透，根据IDC报告，预计2024年中国AI PC新机出货占比将超过50%，AI PC有望迎来发展元年。在AI PC拉动下，消费市场将缩短换机周期、商用市场将加速智能化转型，PC销售有望量价齐升。 根据IDC数据，预计2027年中国消费和商用AI PC合计销售额将达2308亿元，2023-2027年复合增速达90.5%，未来可期。 投资建议 云端AI成本持续攀升，端侧AI是大势所趋，随着科技巨头纷纷布局，AI PC有望加速渗透，2024年有望迎来AI PC元年，建议重点关注。芯片端受益标的包括海光信息、龙芯中科等；软件端受益标的包括软通动力、中国软件国际、润和软件、中国软件、虹软科技等；智能硬件端受益标的包括科大讯飞、中科创达等。 风险提示：技术发展不及预期；商业落地不及预期；政策支持不及预期。 1、什么是AI PC？——具备五大特性，或成为个人大模型普 惠的第一终端 云端AI成本持续攀升，端侧AI是大势所趋。随着大模型的升级和用户规模的增长，云端AI成本持续攀升。由于访问量激增超出了服务器的承受能力，OpenAI在2023年11月一度暂停ChatGPT Plus订阅。在英特尔、高通等芯片厂商支持下，终端设备AI能力将持续提升，AI计算负载向边缘侧和端侧下沉将是大势所趋。根据IDC《AI PC产业白皮书》预测，2024年中国终端设备市场中将有55%的设备硬件具备AI算力基础，预计2027年将进一步攀升至近80%的水平，并进入平稳提升阶段。 图1：IDC预计具备AI算力的终端设备占比将持续提升 PC在场景、算力、安全性等方面优势显著，或将成为个人大模型普惠的第一终端。（1）场景层面，PC模态交互能力丰富、承载场景全面，面向工作、学习、生活等场景，AI PC可以提供个性化创作服务、私人秘书服务、设备管家服务，商业落地路径顺畅；（2）算力层面，PC是个人拥有的性能配置最高的设备之一，可以支撑大模型低成本、高效率响应；（3）安全层面，PC是个人用户重要的本地存储终端，端侧大模型数据无需上传至云端，能够在保护隐私的前提下实现个性化的大模型体验。 图2：PC或将成为个人大模型普惠的第一终端 图3：AI PC可应用于工作、学习、生活等多个场景 AI PC具备五大特性，支持运行个人大模型。根据《AI PC产业白皮书》，AI PC具有五大特性：（1）内嵌个人大模型，拥有个性化本地知识库，（2）具备CPU、GPU、NPU本地混合AI算力，（3）拥有开放的AI应用生态，（4）可运用自然语言交互， （5）拥有设备级个人数据和隐私安全保护。 图4：AI PC具备五大特性 巨头纷纷布局，AI PC时代即将开启。英特尔启动AI PC加速计划，目标2025年为1亿台PC实现AI特性，并即将发布首款AI PC芯片；高通发布下一代PC旗舰平台骁龙X Elite，支持运行130亿+参数的模型；联想发布全球首款AI PC，支持运行个人大模型。 （1）英特尔启动AI PC加速计划，目标2025年前出货1亿台AI PC，推出300余项AI加速的ISV功能。2023年10月20日，英特尔在on技术创新大会上宣布启动“AI PC加速计划”。“AI PC加速计划”旨在联结独立硬件供应商（IHV）和独立软件供应商（ISV），在酷睿Ultra处理器的支持下，强化PC端的AI体验。根据计划内容，英特尔目标2024年前推出超300项AI加速的ISV功能，2025年前为超过1亿台PC配备AI加速器。英特尔初始伙伴包括Adobe、Audacity、BlackMagic、BufferZone、CyberLink、DeepRender、Fortemedia、MAGIX、Rewind AI、Skylum、Topaz、VideoCom、Webex、Wondershare Filmora、Xsplit以及Zoom。 图5：英特尔启动AI PC加速计划，目标2025年为1亿台PC实现AI特性 （2）高通发布下一代PC旗舰平台骁龙X Elite，支持运行130亿+参数的模型。 2023年10月25日，高通在骁龙峰会上发布了面向PC端专为AI打造的下一代旗舰平台骁龙X Elite，推动终端侧AI的规模化扩展。骁龙X EliteAI引擎算力达75TOPS，支持运行130亿+参数的模型，连天助手可实现每秒处理30个token，搭载骁龙X Elite的PC预计2024年中面市，首批合作品牌包括宏基、华硕、戴尔、惠普、荣耀、联想、微软、三星、小米。 图6：高通发布下一代PC旗舰平台骁龙X Elite，支持运行130亿+参数的模型 （3）联想发布全球首款AI PC，具备五大核心特质，支持运行个人大模型。10月24日，在Tech World创新科技大会上，联想展示了全球首款AI PC，支持运行个人大模型。10月31日，英特尔、联想、爱奇艺签署三方合作备忘录，开启AI PC领域的深度合作，加速AI在应用端的落地。 图7：联想发布全球首款AI PC，支持运行个人大模型 （4）英特尔即将发布首款AI PC芯片。英特尔于2023年6月公布酷睿Ultra品牌，并将于12月14日发布第一代产品Meteor Lake。Meteor Lake基于Intel 4制程工艺打造，采用分离式模块架构设计，首次集成NPU，支持在PC上实现高能效的AI加速和本地推理体验。宏碁、华硕和微星已展示了搭载酷睿Ultra处理器的笔记本电脑，预计未来将有更多PC厂商加入。 图8：英特尔于2023年6月公布酷睿Ultra品牌 Meteor Lake采用分离式模块架构，为英特尔40年来最重大的架构转变。Meteor Lake由计算模块、SoC模块、图形模块、IO模块四个独立模块组成，由Foveros 3D封装技术连接，像搭积木一样“堆叠”。英特尔表示，此次架构转变为40年来最重大的处理器架构变革。 具体来看，（1）计算模块（Compute Tile）：首次采用Intel 4制程工艺，在能耗比方面实现了重大进步。（2）SoC模块（SoC Tile）：首次集成神经网络处理单元（NPU），支持高能效的AI功能，兼容OpenVINO等标准化程序接口，便于AI的开发及应用普及。此外，SoC模块还集成了内存控制器、媒体编解码处理和显示单元，支持8K HDR和AV1编解码器以及HDMI 2.1和Display Port 2.1标准。（3）图形模块（GPU Tile）：集成了英特尔锐炫图形架构，支持光线追踪和Intel XeSS。（4）IO模块（IO Tile）：集成Thunderbolt4和PCIe Gen 5.0。 图9：Meteor Lake采用分离式模块架构，为英特尔40年来最重大的架构转变 2、PC如何实现AI功能？——异构计算下支持运行百亿级参 数大模型 在终端运行大模型的核心在于性能和功耗的平衡，英特尔酷睿Ultra和高通骁龙X Elite均采用CPU+GPU+NPU异构计算，可以低功耗执行AI任务，X Elite已支持在PC端运行经过压缩和性能优化的百亿级参数个人大模型。 （1）英特尔：Meteor Lake首次内置NPU，适用于持续的AI和AI卸载。在异构计算下，（1）GPU负责承载高性能、高吞吐量的AI应用，比如媒体、渲染和3D应用等；（2）NPU是专用的低功耗AI引擎，适用于持续运行的AI应用；（3）CPU可以快速响应，适用于运行轻量级、单次推理的低延迟AI任务。 图10：Meteor Lake首次内置NPU，适用于持续的AI和AI卸载 （2）高通：骁龙X EliteNPU算力达45TOPs，支持运行130亿参数大模型。高通骁龙X Elite采用自研OryonCPU以及AdrenoGPU，还有一颗高性能AI硬件加速单元HexagonNPU，算力达45TOPS，支持在端侧运行130亿参数的大模型。此外，骁龙X Elite还集成了独立的Sensing Hub，包含了两颗Micro NPU、ISP、DSP以及独立的内存单元，可以在低功耗下执行AI任务。 图11：骁龙X Elite为CPU、GPU、NPU异构计算架构 图12：高通Hexagon NPU算力达45TOPs 根据测试，异构计算下，StableDiffusion图像生成效率显著提升。根据英特尔测试，在Stable Diffusion图像生成任务中：（1）全部由CPU处理，时长为43.3秒，功耗为40W；（2）全部由GPU处理，时长为14.5秒，功耗为37W，相对效率提升至3倍；（3）Unet+、Unet-由NPU处理，时长为20.7秒，功耗为10W，相对效率提升至7.8倍；（4）Unet+由GPU处理、Unet-由NPU处理，时长为11.3秒，功耗为30W，相对效率提升至5倍。视频剪辑工具剪映切换至下一代酷睿产品的NPU后，处理视频素材时的功耗和时长也明显降低，将CPU和GPU释放去满足用户复杂场景的算力需求，可以获得更流畅和更长续航的剪辑体验。 图13：在NPU支持下，StableDiffusion图像生成效率显著提升 此外，根据工商时报2023年12月报道，Windows 12预计将于2024年6月上市，或将引入大量AI技术。在底层芯片和操作系统的支持下，AI PC有望加速落地。 3、AI PC发展前景？——2024年或成为AI PC元年，PC销 售有望量价齐升 AI PC有望加速渗透2024年将成为AI PC元年。随着巨头纷纷布局，集成了NPU计算单元的PC将陆续推向市场，PC端AI应用也将逐渐丰富，AI PC也将由2023年的AI Ready阶段迈入2024年的AI On阶段。根据IDC预测，中国AI PC占比将由2023年的8.1%攀升至2024年的54.7%，2024年将成为AI PC元年。 图14：IDC预计2024年中国AI