全球科技映射系列报告之一：算力巨擘英伟达，探寻AI的星辰大海

/ 电子设备行业专题研究 全球科技映射系列报告之一：算力巨擘英伟达，探寻AI的星辰大海 / 2024年08月06日 【投资要点】 30年筚路蓝缕，成就AI时代先锋。英伟达在1993年成立，从游戏图像领域起家，经过30年的发展成长为跨越游戏、数据中心、专业可视化、汽车等多个领域的巨头。英伟达以创新的GPU技术为核心竞争 力，在数据中心业务上布局GPU+DPU+CPU的全栈计算平台，领导了AI和高性能计算的革命。此外，公司在游戏领域持续创新，不断提升游戏图像质量，专业可视化业务支持了数字内容创作，汽车业务推动了自动驾驶和智能座舱的发展。 技术与生态奠定AI领域持续领导地位。在GPU领域的技术领先和多年打造的CUDA软件生态，GPU的并行计算能力与人工智能大型模型训 练的需求高度契合，使得英伟达得以在人工智能浪潮中迅速崛起。同时得益于其前瞻性的市场布局，抓住了游戏、区块链、元宇宙等多轮机遇。当前，英伟达所处的市场环境有利。一方面，下游的云计算厂商对AI服务器的需求增长，资本开支在逐季上升，另一方面，市场上的竞争者数量有限，且在短期内难以突破公司在技术和生态系统方面所建立的壁垒。 中外科技企业存在联动和映射效应。一方面，海外科技巨头的业绩增长对全球产业链产生积极影响，中国企业作为其中的重要一环，将从中受益，为A股公司带来产业分工映射的机遇。另一方面，在一波科 技浪潮中，科技巨头为国内公司提供了方向的指引，快速增长的市场为国内公司提供了拓展的潜力，从而形成镜像映射。 关注英伟达镜像与产业分工映射机会。英伟达凭借多年的积累成为了此轮AI革命的先锋，同时我们认为AI的旺盛需求和英伟达的优势仍将持续，这将为其供应链中的企业带来积极影响，关注产业分工映射 公司。此外，英伟达从初创公司成长为AI巨头的经历对于A股公司具有借鉴意义。一家企业要想实现飞跃，必须具备卓越的产品能力、坚实的竞争壁垒、有利的市场环境以及具有前瞻性的企业战略。海外公司的成功经验可以对国内AI产业未来发展提供战略方向指引，关注国内镜像映射。 【配置建议】 建议关注国产CPU+DPU供应商海光信息；建议关注人工智能芯片与软件一体化的寒武纪；谨慎看好AI服务器印制电路板供应商沪电股份；建议关注中国AI服务器出货量第一的浪潮信息；谨慎看好光模块出货全球第一的中际旭创；谨慎看好AI高性能“运力”芯片进展快速的澜起科技。 强于大市（维持） 东方财富证券研究所 证券分析师：周旭辉 证书编号：S1160521050001 联系人：袁泽生 电话：021-23586475 相对指数表现 0.81% -5.42% -11.66% -17.89% -24.13%8/610/612/62/64/66/6 -30.36% 电子设备沪深300 相关研究 《随着北斗规模应用试点城市遴选逐步开展，北斗渗透率有望加快提升》 2024.07.15 《无人驾驶稳步推进，车载通信板块有望受益》 2024.07.10 《MWC大会以“未来先行”为主题，聚焦超越5G、人工智能经济、数智制造》 2024.07.02 《全球晶圆厂扩产，下游AI需求持续驱动》 2024.06.28 《折叠屏市场“火热”，关注重要创新环节》 2024.06.21 行业研究 电子设备 证券研究报告 【风险提示】 AI需求波动或增长放缓的风险。随着市场对AI技术的逐渐饱和或经济环境变化，AI需求可能出现波动或增长放缓，导致企业收入和利润下降，影响研发投入和市场扩张； 行业竞争格局恶化的风险。随着更多企业进入AI领域，竞争加剧可能导致价格战和市场份额争夺，压缩企业利润空间，影响可持续发展； 受地缘政治风险影响。地缘政治不稳定可能引发贸易限制、市场准入问题，导致供应链中断、市场机会丧失，面临法律和监管挑战； 技术替代和产品研发进度不及预期的风险。技术快速发展可能使现有产品迅速被新技术替代，或产品研发未能跟上市场变化，使企业失去市场竞争力和错失发展机遇。 正文目录 1.大鹏一日同风起，游戏跨越AI的技术巨头5 1.1.发展历程：酝酿30年的“一夜成名”5 1.2.业务与财务：数据中心业务强劲增长，毛利率提升显著6 1.3.数据中心业务：GPU+CPU+DPU三重架构，引领AI革命8 1.4.游戏+汽车+专业可视化：生长于游戏的多元赛道巨头8 2.会当凌绝顶，技术+生态铸竞争壁垒11 2.1.英伟达GPU：技术领先，AI时代的算力核心11 2.2.CUDA：软件生态高筑竞争壁垒，AI革命的催化剂12 2.3.投资未来：做时代的“造风人”14 2.4.市场格局：云服务需求旺盛，英伟达独占鳌头18 3.行业重点公司梳理20 3.1.中美科技股映射20 3.2.海光信息20 3.3.寒武纪21 3.4.沪电股份22 3.5.浪潮信息23 3.6.中际旭创24 3.7.澜起科技25 4.风险提示27 图表目录 图表1：英伟达发展历程5 图表2：英伟达FY2021Q1-FY2025Q1收入和同比增速（单位：百万美元）6 图表3：英伟达FY2021Q1-FY2025Q1各季度分业务收入占比7 图表4：FY20-FY25Q1英伟达毛利率与净利率7 图表5：FY20-FY25Q1研发费用和研发费用率7 图表6：传统系统和计算加速系统对比8 图表7：英伟达GeForce408016GBvs3080Tivs2080Super9 图表8：英伟达RTX4090AD102GPU9 图表9：RTX关闭与开启图像效果对比9 图表10：英伟达车规SoC算力发展示意图10 图表11：英伟达加速视觉计算平台10 图表12：CPU与GPU核心示意图11 图表13：一块V100对比两块20核CPU加速倍数11 图表14：PCGPU市场份额12 图表15：AIB独立显卡市场份额12 图表16：数据中心耗电量占全球电力需求占比预测12 图表17：CUDA构建的生态系统13 图表18：使用CUDA加速标准C语言错误!未定义书签。 图表19：全球游戏市场规模按终端分和英伟达市值14 图表20：1993年游戏《毁灭战士》与2024年游戏《黑神话：悟空》画面对比 ..........................................................................................................................15 图表21：全球区块链投融资轮次分布15 图表22：全球加密资产市值与英伟达市值15 图表23：元宇宙技术产业视图16 图表24：训练SOTA模型FLOPS每秒浮点运算次数规模17 图表25：2016-2020英伟达热门HPC应用吞吐量17 图表26：HGXB200相比HGXH100推理速度提升17 图表27：英伟达上市以来市值走势18 图表28：2024Q1全球云服务厂商市场份额18 图表29：2020-2024Q2亚马逊、微软、谷歌季度资本开支（单位：亿美元） ..........................................................................................................................18 图表30：全球数据中心加速器季度市场份额19 图表31：2019年8月至今申万电子与分成半导体指数走势20 图表32：2024年以来英伟达与行业重点公司股价走势20 图表33：2019-2024Q1海光信息营收与归母净利润21 图表34：2019-2024Q1海光信息毛利率和净利率21 图表35：2019-2024Q1寒武纪营收与归母净利润22 图表36：2023年寒武纪收入按产品分类22 图表37：2019-2024Q1沪电股份营收与归母净利润23 图表38：2019-2024Q1沪电股份毛利率和净利率23 图表39：2019-2024Q1浪潮信息营收与归母净利润24 图表40：2023年浪潮信息收入和毛利率按产品分类24 图表41：2019-2024Q1中际旭创营收与归母净利润25 图表42：2023年中际旭创收入按产品分类（单位：亿元）25 图表43：2019-2024Q1澜起科技营收与归母净利润26 图表44：2023年澜起科技收入和毛利率按产品分类26 图表45：行业公司估值比较表（截至2024年08月05日）26 1.大鹏一日同风起，游戏跨越AI的技术巨头 1.1.发展历程：酝酿30年的“一夜成名” 图表1：英伟达发展历程 筚路蓝缕到初露锋芒（1993-1999年）：英伟达于1993年由黄仁勋（JensenHuang）、ChrisMalachowsky和CurtisPriem创立。面对竞争激烈的芯片市场和不被看好的游戏市场，英伟达决定进入3D图形芯片领域，目标是为游戏玩家创建3D图形卡。但是首个产品NV1失败，导致公司面临破产风险，公司决定及时放弃与世嘉的合作。1997年，公司重新设计芯片架构，推出了新产品Riva128芯片，芯片首次推出即成功，在推出前四个月便销售出超过100万片。1998年，英伟达与台积电成为合作关系。1999年公司推出GeForce256，世界上第 一个图形处理单元（GPU），引入可编程加速器概念。同年，公司成功上市，微软Xbox项目选择了英伟达GeForce，成为了英伟达的重要转折点。 高瞻远瞩的黑马（2000-2012年）：2000年后的英伟达进入快速成长期，在 2000年收购显卡先驱3DFX；2001年进军集成显卡市场；2004年NVIDIASLI问世；大大提高单台PC的图像处理能力；2005年为索尼PS3开发处理器，2006年CUDA架构问世，使得开发者可以通过GPU编程来加速应用程序。2011年，进入汽车市场，布局智能座舱芯片。在2012年，AI智能还是一个小众需求的时期，英伟达冒险投入资金开发AI芯片。 坚定不移的技术创新之路（2013-2022年）：2013年TEGRA4系列移动处理 器问世；2014年，随着TEGRAK1和SHIELDTABLET的问世，安卓游戏迎来了转折点。2015年，搭载TEGRAX1的NVIDIADRIVE的推出标志着公司正式进军深度学习领域。随后，2018年NVIDIARTX™的问世，以其光线追踪的卓越性能，重塑了电脑图像算法的未来。到了2022年，NVIDIAOmniverse™平台在构建互联网的下一阶段——元宇宙中发挥了不可或缺的基础性作用。一路的技术创新，奠定了英伟达在科技前沿的领导地位。 AI时代的“一夜成名”（2023年-至今）：从大模型问世以来，人工智能行 业对算力的需求快速提升，进行大模型训练需要通过GPU处理大量数据，因此，英伟达的GPU被大型数据中心和云服务厂商采用，成为了人工智能革命的先锋，也一度成为全球市值最高的公司。英伟达对未来的战略不止于AI，还在不断探索新的技术和市场机会，如数字孪生、气候建模和药物发现等。可见，英伟达酝酿30年的“一夜成名”不只是等风来，也是在为时代造风。 资料来源：英伟达官网，红杉资本公司官网，东方财富证券研究所 1.2.业务与财务：数据中心业务强劲增长，毛利率提升显著 英伟达业务分为五大板块：数据中心（DataCenter）、游戏（Gaming）、专业可视化（ProfessionalVisualization）、汽车（Auto）、OEM及其他（OEM&Others）。 数据中心：提供基于GPU、DPU和CPU芯片的数据中心计算方案，并 搭配CUDA等大量软件，使其成为全栈计算平台，提供AI和高性能计算解决方案； 游戏：通过RTX技术提升游戏体验，支持光线追踪和AI增强图像，推 动PC和云游戏发展； 专业可视化：推动数字内容创作，领域包括建筑设计、消费品制造、医疗设备和航空航天，数字内容创建包括专业视频编辑和后期制作、电影特效和广播电视图形等； 汽车：支持自动驾驶和车内坐舱计