電子行業(yè)專題研究：中國(guó)如何解決AI算力瓶頸問(wèn)題

1告華泰研究算告華泰研究算力是制約中國(guó)發(fā)展大模型的主要瓶頸我們認(rèn)為算力是制約中國(guó)發(fā)展以ChatGPT為代表的大模型主要瓶頸之一。據(jù)OpenAI，大模型訓(xùn)練所需算力每3-4個(gè)月增長(zhǎng)1倍，增速遠(yuǎn)超摩爾定律 (18-24個(gè)月/倍)。隨著GPT-4等下一代大模型出現(xiàn)，算力需求還有望進(jìn)一步大幅增長(zhǎng)。我們認(rèn)為美國(guó)對(duì)華出口限制，主要造成中國(guó)先進(jìn)工藝發(fā)展短期受限、國(guó)產(chǎn)替代方案或推高大模型訓(xùn)練成本/時(shí)間兩大影響。中國(guó)發(fā)展高性能計(jì)算，應(yīng)加大在：1)異構(gòu)計(jì)算芯片架構(gòu)；2)先進(jìn)封裝方面的投入。我們看到在長(zhǎng)電、通富、盛合晶微、華峰、中芯國(guó)際等在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，寒武紀(jì)、海光、芯原、燧原、沐曦等在異構(gòu)計(jì)算(算力芯片、IP)等領(lǐng)域積極布局。影響#1：先進(jìn)工藝對(duì)提升芯片性能至關(guān)重要，中國(guó)大陸發(fā)展短期受限發(fā)展先進(jìn)制程意義在于持續(xù)提升晶體管密度，提升芯片性能、降低功耗。根ikiChipnmnmnm5.9倍，3nm晶體管密度有望比5nm提升70%，性能提升11%，功耗降低22年8月美國(guó)限制英偉達(dá)、AMD對(duì)華出口高端GPU芯片，盡管后來(lái)有替代版本A800推出，但由于對(duì)高速互聯(lián)總線的帶寬做部分裁剪，在使用性能和功耗上面仍與A100有部分差距。目前H100性能是A100的4.5倍，而A800理論性能相比A100降低約1/3，隨著算力需求不斷增加，國(guó)內(nèi)由于A100以上芯片的進(jìn)口限制導(dǎo)致大模型訓(xùn)練時(shí)間/成本或顯著提升，客觀上阻礙了我國(guó)大模型的發(fā)展。因中國(guó)企業(yè)進(jìn)行14nm以下半導(dǎo)體代工受到技術(shù)及設(shè)備限制，及美國(guó)限制海外代工企業(yè)為中國(guó)設(shè)計(jì)企業(yè)生產(chǎn)性能超過(guò)A100的片，短期內(nèi)，中國(guó)芯片公司能夠生產(chǎn)超過(guò)A100的AI芯片的難度也較高。Jul-22Nov-22Mar-23增持(維持)研究員SACNo.S0570521050001SFCNo.AUZ066研究員SACNo.S0570522020001聯(lián)系人SACNo.S0570121120092聯(lián)系人SACNo.S0570122020002聯(lián)系人SACNo.S0570122070045leping.huang@+(852)36586000zhanghaoyi@+(86)2128972228chenyu019111@+(86)2128972228廖健雄+(86)75582492388鶴陽(yáng)quanheyang@+(86)212897222827%27%。美國(guó)限制16/14nm及以下先進(jìn)邏輯工藝技術(shù)及設(shè)備向中國(guó)出口，對(duì)期發(fā)展造成較大阻力。進(jìn)入3nm制程以下，目前主流FinFET將走向物理極限，GAAFET將成為主流技術(shù)，但美國(guó)對(duì)中國(guó)禁售相關(guān)EDA軟件。同時(shí)，荷蘭EUV及先進(jìn)DUV光刻設(shè)備目前均無(wú)法對(duì)中國(guó)出口。子滬深子(%)90影響#2：A10090(9)(17)(26)Mar-22資料來(lái)源：Wind，華泰研究路徑#1：異構(gòu)計(jì)算蓬勃發(fā)展，關(guān)注GPU，DPU，存算一體等不同路徑面對(duì)先進(jìn)制程昂貴成本和日趨接近物理極限，僅靠工藝改進(jìn)難以滿足算力膨脹需求。異構(gòu)計(jì)算從計(jì)算架構(gòu)出發(fā)，充分利用計(jì)算資源并行分布，將不同制程/架構(gòu)、不同指令集、不同功能硬件進(jìn)行組合，成為解決算力瓶頸更為經(jīng)濟(jì)的方式。目前主流異構(gòu)包括1)GPU(英偉達(dá)/AMD)，2)DPU(英偉達(dá)子公司Mallonex)，3)存算一體，4)自適應(yīng)加速器(AMD)等路徑。目前中國(guó)擁有海光、龍芯、鯤鵬等CPU公司，寒武紀(jì)、天數(shù)、燧原、芯動(dòng)、登臨等GPU公司及云豹智能、中科馭數(shù)等DPU公司，異構(gòu)計(jì)算正蓬勃發(fā)展。路徑#2：先進(jìn)封裝助力超越摩爾定律，國(guó)內(nèi)公司積極布局2.5/3D等領(lǐng)域先進(jìn)封裝是一系列通過(guò)把采用不同工藝的小芯片相結(jié)合，提升芯片互聯(lián)密度及通信帶寬，從而大規(guī)模提升芯片性能的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超越摩爾定律。AMD于2015年，在業(yè)界內(nèi)率先采用2.5DChiplet設(shè)計(jì)的芯片，通過(guò)把存儲(chǔ)和計(jì)算芯片在平面上連接，大幅提高系統(tǒng)性能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)英特爾市場(chǎng)地位挑戰(zhàn)。我們看到目前，長(zhǎng)電、通富等國(guó)內(nèi)公司在2.5D/3D、Chiplet等先進(jìn)封裝領(lǐng)域布局領(lǐng)先。Chiplet作為長(zhǎng)期趨勢(shì)，有望提升芯片測(cè)試需求及IP可復(fù)用性。風(fēng)險(xiǎn)提示：AI及技術(shù)落地不及預(yù)期；本研報(bào)中涉及到未上市公司或未覆蓋個(gè)股內(nèi)容，均系對(duì)其客觀公開(kāi)信息的整理，并不代表本研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該公司、該股票的推薦或覆蓋。預(yù)訓(xùn)練大模型(GPT-3.5)(2017年谷歌提出)預(yù)訓(xùn)練大模型(GPT-3.5)(2017年谷歌提出)隨著AI應(yīng)用的普及，以及以ChatGPT為代表的大模型的出現(xiàn)，AI相關(guān)算力需求正成為高性能計(jì)算的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。當(dāng)前，大模型最重要的特點(diǎn)是通過(guò)不斷增加模型參數(shù)和訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集的規(guī)模，來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的預(yù)測(cè)精度和通用性。根據(jù)OpenAI統(tǒng)計(jì)，目前大模型訓(xùn)練所需算力的增速保持3-4個(gè)月/倍速度增長(zhǎng)，遠(yuǎn)超摩爾定律18-24個(gè)月/倍。MegatronTuringMegatronTuringNLG530B(PetaFLOPS)GPT-3GPT-3Tramsformer275x/2yrs1,000,000,000MicrosoftT-NLGMegatron1Megatron10,000,000XLNetXceptionWav2Vec2.0XceptionWav2Vec2.0MoCoResNet50,000,000InceplionBERTLargeInceplion,000GPT-1,000ResNeXtSeq2SeqVGG-19Seq2SeqVGG-1900esnetMoore00esnetMooresLaw2x/2yrsDemseNet201AlexNet1,00020122013201420152016201720182019202020212022資料來(lái)源：Nvidia，華泰研究根據(jù)微軟2020年披露，其服務(wù)OpenAI的計(jì)算集群采用超過(guò)1萬(wàn)張GPU。微軟2020年表示，與進(jìn)入TOP500榜單的超算相比，這一計(jì)算集群排名前五。我們假設(shè)該集群使用英偉達(dá)A100，經(jīng)簡(jiǎn)略測(cè)算，在用于超算的FP64雙精度下，其浮點(diǎn)計(jì)算能力約相當(dāng)于我國(guó)最先進(jìn)的超算中心太湖之光，是世界最大的超算中心Frontier的9%。以目前火熱的ChatGPT為例，ChatGPT主要是由(1)GPT-3.5大模型，(2)對(duì)該大模型進(jìn)行基于人類反饋的強(qiáng)化學(xué)習(xí)(RLHF)訓(xùn)練而來(lái)。GPT-3.5模型未公布細(xì)節(jié)，但是其前代GPT-3擁有1750億參數(shù)，數(shù)據(jù)集499Btokens，訓(xùn)練數(shù)據(jù)量為300Btokens?；谌祟惙答伒膹?qiáng)化學(xué)習(xí)(RLHF)??目的：對(duì)齊人類價(jià)值觀，提供有用、清晰的答案，減少失真或有偏見(jiàn)的輸出?方法：微調(diào)GPT-3.5→通過(guò)人類排序訓(xùn)練獎(jiǎng)勵(lì)模型→通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)模型訓(xùn)練微調(diào)后的GPT-3.5注：GPT-3.5的參數(shù)量、數(shù)據(jù)量參考GPT-3數(shù)據(jù)資料來(lái)源：OpenAI，華泰研究為了實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算，我們認(rèn)為半導(dǎo)體行業(yè)可從工藝，架構(gòu)，先進(jìn)封裝三方面進(jìn)行創(chuàng)新。我們看到，在美國(guó)加強(qiáng)對(duì)華出口限制的背景下，中國(guó)發(fā)展先進(jìn)工藝的路徑短期受阻。但是我們認(rèn)為，通過(guò)1)芯片架構(gòu)創(chuàng)新及2)先進(jìn)封裝，我們?nèi)匀荒苓M(jìn)一步提高計(jì)算芯片性能。我們看到長(zhǎng)電、通富、盛合晶微、華峰測(cè)控、寒武紀(jì)、海光、燧原、沐曦、芯原等在積極布局。主要技術(shù)手段主要產(chǎn)品全球國(guó)先進(jìn)工藝光刻機(jī)半導(dǎo)體生產(chǎn)ASML臺(tái)積電、三星、Intel上海微中芯國(guó)際異構(gòu)計(jì)算CPUGPU/AIDPUIntel,AMDNVidia,AMDNvidia/Mallonex,MarvellArm海光,飛騰，華為鯤鵬寒武紀(jì)、燧原、沐曦，登臨，中科馭數(shù)、云豹智能芯原天數(shù)智芯先進(jìn)封裝設(shè)備封測(cè)生產(chǎn)泰瑞達(dá)、愛(ài)德萬(wàn)、Besi、Disco日月光、安靠華峰測(cè)控、光力科技長(zhǎng)電、通富、盛合晶微資料來(lái)源：華泰研究IMEC預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體行業(yè)將在2024年進(jìn)入GAA時(shí)代。IMEC預(yù)計(jì)全球先進(jìn)制程工藝將在2023年大規(guī)模量產(chǎn)3nm，2026年進(jìn)入1.4nm時(shí)代，2032年進(jìn)入0.5nm時(shí)代。16/14nm開(kāi)始，F(xiàn)inFET為半導(dǎo)體器件的主流選擇，但進(jìn)入3nm制程以下時(shí)，F(xiàn)inFET走向極限，基于FinFET結(jié)構(gòu)進(jìn)行的芯片尺寸縮小變得較為困難，GAAFET(Nanosheet、Forksheet)晶體管結(jié)構(gòu)將逐步接棒，強(qiáng)化溝道控制能力。國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商在先進(jìn)工藝領(lǐng)域尚存較大差距。IMEC指出，ASML牽頭的歐洲企業(yè)研發(fā)的HighNAEUV光刻機(jī)是半導(dǎo)體工藝進(jìn)入GAA的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。0.7nm之后，IMEC表示通過(guò)器件及材料創(chuàng)新，可使得先進(jìn)制程繼續(xù)演進(jìn)，逐步進(jìn)入0.5nm/0.2nm時(shí)代。受出口限制，荷蘭目前所有EUV光刻機(jī)無(wú)法向中國(guó)出口。根據(jù)ASML官網(wǎng)，荷蘭政府自2019年以來(lái)就限EUV光刻機(jī)向中國(guó)大陸出口，且目前已擴(kuò)大至最先進(jìn)的DUV光刻機(jī)。國(guó)內(nèi)公司方面，以光刻機(jī)為例，上海微電子已攻克90nm光刻機(jī)，可應(yīng)用于電源管理、LCD驅(qū)動(dòng)、WiFi、射頻、各類數(shù)?；旌系刃酒a(chǎn)，但28nm光刻機(jī)尚待突破。中芯國(guó)際是中國(guó)大陸第一家實(shí)現(xiàn)14納米FinFET量產(chǎn)的集成電路晶圓代工企業(yè)，該產(chǎn)能較為稀缺。2022年10月7日，美國(guó)商務(wù)部頒布出口限制新規(guī)。本次修訂限制含有美國(guó)技術(shù)半導(dǎo)體設(shè)備和美國(guó)人參與：1)128層或以上NAND；2)18nm或以下DRAM；16/14nm或以下邏輯半導(dǎo)體的建設(shè)。中國(guó)大陸在先進(jìn)制程擴(kuò)產(chǎn)方面面臨較大困難。根據(jù)中芯國(guó)際招股書(shū)及公告，F(xiàn)inFET工藝(14納米及以下)已于2021年實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)能1.5萬(wàn)片。公司“12英寸芯片SN1”募投項(xiàng)目規(guī)劃將FinFET產(chǎn)線產(chǎn)能擴(kuò)充到3.5萬(wàn)片/月。但由于實(shí)體清單影響，對(duì)中芯國(guó)際用于10nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)(包括極紫外光技術(shù))的產(chǎn)品或技術(shù)，美國(guó)商務(wù)部會(huì)采取“推定拒絕”(PresumptionofDenial)的審批政策進(jìn)行審核，因此該擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃面臨較大不確定性，該產(chǎn)線為國(guó)內(nèi)稀缺的先進(jìn)制程產(chǎn)能。資料來(lái)源：ISSCC，華泰研究資料來(lái)源：IEEE，華泰研究異構(gòu)集合助推全球計(jì)算芯片快速發(fā)展。異構(gòu)計(jì)算從后端制造創(chuàng)新出發(fā)，充分利用計(jì)算資源的并行和分布計(jì)算技術(shù)，將不同制程和架構(gòu)、不同指令集、不同功能硬件進(jìn)行組合，成為解決算力瓶頸更為經(jīng)濟(jì)的一種方式。目前比較常見(jiàn)AI芯片異構(gòu)有以英偉達(dá)GraceHopper為代表的CPU+GPU路線，以Waymo為代表的CPU+FPGA路線以及以MobileyeEyeQ5芯片和地平線征程系列為代表的CPU+ASIC路線。資料來(lái)源：《AI芯片：前沿技術(shù)與創(chuàng)新未來(lái)》(張臣雄，2021年，人民郵電出版社)，華泰研究公司異構(gòu)計(jì)算方案代表產(chǎn)品應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域英偉達(dá)CPU+GPUCPU+GPU+ASICGraceHopperXavier數(shù)據(jù)中心智能駕駛IntelCPU+GPUXPU數(shù)據(jù)中心谷歌CPU+GPUGoogleTensor智能手機(jī)AMDCPU+GPUAPU數(shù)據(jù)中心AppleCPU+GPUM1智能手機(jī)MobileyeCPU+ASICEyeQ5智能駕駛WaymoCPU+FPGA-智能駕駛特斯拉CPU+GPU+ASICFSD智能駕駛資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，華泰研究回避先進(jìn)制程瓶頸，AMD異構(gòu)集合計(jì)算另辟蹊徑帶來(lái)算力突破。2011年AMD率先推出APU(AcceleratedProcessingUnit，加速處理器)產(chǎn)品，將中央處理器和獨(dú)顯核心做在一個(gè)晶片上，同時(shí)具有高性能處理器和最新獨(dú)立顯卡的處理性能。在CPU+GPU的最適合的方式開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用。目前最新的AMDMI200系列加速器采用多種解決方案，包括ATOSBullSequanaX410-A52U1N2S(雙CPU+四GPU)、戴爾PowerEdgeR7525(雙CPU+三GPU)、技嘉G262-Z00(雙CPU+四GPU)、HPECrayEX235a(單CPU+四GPU)等。資料來(lái)源：ISSCC，華泰研究從MI250到MI300：異構(gòu)+先進(jìn)封裝+工藝合力推進(jìn)計(jì)算效率提升。MI250加速器是AMD第一款ExaScale百億億次(10的18次方)級(jí)別加速卡產(chǎn)品。在芯片架構(gòu)方面，MI250由6nmGPU組成，并采用三種創(chuàng)新架構(gòu)提升芯片加速性能：1)針對(duì)高性能計(jì)算和AI訓(xùn)練等特殊領(lǐng)域做了性能的加強(qiáng)，2)采用Chiplet級(jí)封裝，使得存儲(chǔ)芯片更接近于計(jì)算芯片，3)采用傳統(tǒng)的電源管理等芯片來(lái)優(yōu)化能源效率。通過(guò)創(chuàng)新的架構(gòu)，MI250實(shí)現(xiàn)了HPC和AI節(jié)點(diǎn)的工作效率12倍的提升。而MI300則采用更為先進(jìn)的5nm工藝制程，并在架構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)了全方位的升級(jí)：1)采用底部堆疊晶圓與緩存、頂部堆疊CPU與GPU的3D封裝技術(shù)，2)在CPU與GPU之間采用統(tǒng)一的存儲(chǔ)架構(gòu)來(lái)存取數(shù)據(jù)，解決傳統(tǒng)CPU+GPU集成面臨緩存數(shù)據(jù)無(wú)法共享的問(wèn)題，大大提升運(yùn)算效率。基于架構(gòu)的創(chuàng)新、Chiplet以及3D封裝技術(shù)，AMDMI300相較于MI250實(shí)現(xiàn)芯片性能與能效8x/5x的提升，其提升速度大幅領(lǐng)先于業(yè)界平均水平。資料來(lái)源：ISSCC，華泰研究國(guó)內(nèi)多核異構(gòu)計(jì)算正當(dāng)時(shí)，目前用在數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛偏多。目前國(guó)內(nèi)從事異構(gòu)計(jì)算相關(guān)領(lǐng)域的芯片公司包括寒武紀(jì)(688256CH)、海思(未上市)、芯動(dòng)科技(未上市)、燧原科技(未上市)、天數(shù)智芯(未上市)、中科馭數(shù)(未上市)、云豹智能(未上市)等，除數(shù)據(jù)中心外，異構(gòu)計(jì)算還多用于智能駕駛領(lǐng)域。面向L3級(jí)及以上等級(jí)自動(dòng)駕駛車輛，單一芯片難以滿足諸多接口和算力需求，需采用多核異構(gòu)計(jì)算芯片。目前，主流的自動(dòng)駕駛芯片架構(gòu)有“CPU+GPU+ASIC”、“CPU+FPGA”和“CPU+ASIC”三種，是針對(duì)汽車自動(dòng)駕駛等級(jí)提升帶來(lái)數(shù)據(jù)體量快速膨脹的重要可行解決方案，國(guó)內(nèi)廠商包括華為、地平線等。1)CPU：國(guó)產(chǎn)CPU產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，走出三條國(guó)產(chǎn)化路線CPU3計(jì)劃等催生了我國(guó)一批CPU廠商，經(jīng)歷20年發(fā)展，現(xiàn)已形成以龍芯、飛騰、申威等為代表的具備競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)產(chǎn)CPU力量。根據(jù)內(nèi)核指令集路線，國(guó)產(chǎn)主流CPU廠商可分為三類：1)“指令集授權(quán)+自研”路線，代表廠商為龍芯和申威，分別基于MIPS架構(gòu)和Alpha架構(gòu)代表廠商為海思和飛騰，兩者已獲得永久性ARMV8架構(gòu)指令集授權(quán)，可基于該指令集架構(gòu)自主改造，擁有較高自主發(fā)展權(quán)。3)“IP內(nèi)核授權(quán)”路線，代表廠商為獲得X86內(nèi)核層級(jí)授權(quán)的兆芯和海光，因擴(kuò)充指令集形成自主可控指令集難度較大，其自主可控程度較低。資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，華泰研究國(guó)內(nèi)CPU廠商發(fā)展迅猛，各有千秋。目前，國(guó)產(chǎn)CPU主要廠商為龍芯、申威、海思、兆芯、飛騰以及海光。在服務(wù)器領(lǐng)域，海思、飛騰及海光性能上表現(xiàn)突出，所采用的ARM、X86架構(gòu)擁有完善生態(tài)體系，受到市場(chǎng)認(rèn)可。其中，華為海思具備較大技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，鯤鵬920產(chǎn)品性能上可媲美Intel最先進(jìn)至強(qiáng)系列CPU，但受供應(yīng)問(wèn)題影響，與飛騰、海光在國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局尚未定論。桌面CPU領(lǐng)域，龍芯與飛騰產(chǎn)品擁有更大市場(chǎng)份額。龍芯由于使用自主架構(gòu)，應(yīng)用生態(tài)相較匱乏，但產(chǎn)品性價(jià)比高且基本性能符合PC端要求，因此同樣具備較高競(jìng)爭(zhēng)力。其3A5000與Intel于2017年推出i7-7700k性能相當(dāng)，可在辦公場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)完全替代。申威CPU產(chǎn)品專用性較高，主要用于超算領(lǐng)域，性能上全球領(lǐng)先。公司創(chuàng)立時(shí)間團(tuán)隊(duì)背景代表產(chǎn)品產(chǎn)品最新進(jìn)展類型主要應(yīng)用場(chǎng)景海光信息2014年中科院計(jì)算所DCU系列2022年海光三號(hào)CPU正式發(fā)布并開(kāi)始貢獻(xiàn)營(yíng)收CPU/GPGPU服務(wù)器，工作站飛騰2014年中國(guó)電子S2500，D20002020年7月飛騰發(fā)布高效能桌面CPU騰銳D2000CPU服務(wù)器、桌面等龍芯中科2001年中科院計(jì)算所龍芯3A50002022年12月32核服務(wù)器芯片3D5000初樣驗(yàn)證成功CPU桌面、工控等兆芯科技2013年上海市國(guó)資委開(kāi)勝KH-300002022年10月發(fā)布新一代消費(fèi)級(jí)CPU“開(kāi)先KX-6000G”，及數(shù)據(jù)中心級(jí)CPU“開(kāi)勝KH-40000”CPU/GPU桌面海思2004年華為鯤鵬920-7260--CPU/GPU服務(wù)器等2016年捷世智通科技--CPU超算資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，華泰研究2)GPU：國(guó)產(chǎn)GPU奮起直追，圖像/計(jì)算花開(kāi)兩朵國(guó)產(chǎn)GPU廠商沿圖像/計(jì)算兩條路徑切入，人才、資本共同驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品落地。按照功能，GPU則側(cè)重處理以人工智能訓(xùn)練、推理為代表的通用計(jì)算任務(wù)，前者的軟硬件開(kāi)發(fā)復(fù)雜程度高于GPGPU。我國(guó)GPU初創(chuàng)公司創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)多擁有英偉達(dá)、AMD等國(guó)際大廠工作背景，結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)及階段性定位分別從不同路線切入。當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)GPU廠商在產(chǎn)品線和生態(tài)建設(shè)上較國(guó)際廠商仍存在較大差距，但在人才和資本的雙重驅(qū)動(dòng)下，國(guó)產(chǎn)GPU產(chǎn)品落地明顯加2021年12月，芯動(dòng)科技推出12nm高性能顯卡“風(fēng)華1號(hào)”，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)4K級(jí)桌面顯卡和服務(wù)器級(jí)顯卡兩大空白；2022年5月成立僅1年的摩爾線程發(fā)布首款全功能國(guó)產(chǎn)智能顯卡“MTTS60”；2022年5月景嘉微宣布JM9系列第二款GPU已經(jīng)完成流片、封裝階段工作，性能有望媲美GTX1080。公司創(chuàng)立時(shí)間團(tuán)隊(duì)背景代表產(chǎn)品產(chǎn)品最新進(jìn)展類型主要應(yīng)用場(chǎng)景景嘉微2006年國(guó)防科技大學(xué)JM5400、JM92312022年5月，JM9系列第二款完成流片GPU軍用市場(chǎng)、桌面辦公等芯動(dòng)科技2007年Imagination、AMD風(fēng)華1號(hào)、風(fēng)華2號(hào)2022年8月，發(fā)布風(fēng)華2號(hào)GPU桌面PC等芯瞳半導(dǎo)體2021年西郵GenBu01--GPU嵌入式設(shè)備、辦公電腦等瀚博半導(dǎo)體2018年AMDSV100、SG1002022年9月，發(fā)布7nm云端GPUSG100GPU云端推理摩爾線程2020年英偉達(dá)MTTS602022年3月，發(fā)布第一代MUSA架構(gòu)GPUGPU云端推理、邊緣端燧原科技2018年AMD燧思1.0、燧思2.02021年12月發(fā)布第二代推理產(chǎn)品“云燧i20”GPGPU云端訓(xùn)練、云端推理天數(shù)智芯2015年AMD7nmGPGPU4Q22將發(fā)布首款云端推理通用GPU“智鎧100”GPGPU云端訓(xùn)練、云端推理登臨科技2017年Goldwasser--GPGPU云端訓(xùn)練、云端推理壁仞科技2019年商湯科技、AMDBP1002022年8月壁仞科技發(fā)布首款通用GPUBR100，峰值算力超越英偉達(dá)A100GPUGPGPU云端訓(xùn)練、云端推理沐曦集成電路2020年------GPGPU數(shù)據(jù)中心、AI寒武紀(jì)2016年中科院290、3702022年下半年推出邊緣端590ASIC推理、數(shù)據(jù)中心云豹智能2020年海思YB6480DPU云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心中科馭數(shù)2018年中科院2022年12月自主研發(fā)的第二代DPU芯片K2成功點(diǎn)亮DPU數(shù)據(jù)中心資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，華泰研究國(guó)內(nèi)GPU廠商產(chǎn)品盡管與國(guó)外廠商仍存在差距，但差距在不斷縮小。以國(guó)內(nèi)GPU廠商景嘉微為例，公司2014年發(fā)布的JM5400技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)于ATI于2003年3月發(fā)布的M96芯片，與國(guó)外相當(dāng)技術(shù)水平的產(chǎn)品發(fā)布時(shí)間相差近11年；2018年發(fā)布的JM7200與2012年NVIDIA發(fā)布的GT640接近，發(fā)布時(shí)間相差約6年；2021年發(fā)布的JM9系列在部分性能上逼近NVIDIA2016年發(fā)布的GTX1080，如核心頻率、外存容量、工藝制程等，但考慮到JM9系列32位單精度浮點(diǎn)性能僅為1.5TFlops，遠(yuǎn)低于GTX1080的8.8TFlops，但接近GTX960的2.3TFlops，因此華泰計(jì)算機(jī)估計(jì)JM9系列NVIDIA的代際差距在5-6年之間(參考報(bào)告：《景嘉微:GPU開(kāi)啟第二增長(zhǎng)曲線》，2022/4/5)。隨著在國(guó)產(chǎn)替代過(guò)程中的技術(shù)迭代和人才的流入，我們認(rèn)為國(guó)內(nèi)GPU芯片與海外廠商的差距將不斷縮小。特性JM5400ATIATIM96JM7200NVIDIAGeForeGT640JM9系列NVIDIAGeForeGTX960NVIDIAGeForeGTX1080工藝65nm55nm28nm28nm14nm28nm16nm核心頻率550MHZ680/800MHz1300MHZ900MHZ1500MHZ1127MHZ1607MHz外存位寬128bit128bit64bit128bit-128bit256bit外存容量1GB512MB2-4GB2GB8GB2GB/4GB8GB像素填充速率2.2Gpixel/s-5.2Gpixels/s7.2Gpixels/s32Gpixels/s--資料來(lái)源：公司公告，Expreview，華泰研究3)DPU：不同技術(shù)路線滿足用戶差異化需求，國(guó)內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)加速布局DPU的出現(xiàn)是異構(gòu)計(jì)算的又一里程碑：其本質(zhì)作用在于承載網(wǎng)絡(luò)側(cè)專用性的網(wǎng)絡(luò)堆棧算法和傳輸協(xié)議運(yùn)算轉(zhuǎn)移，從而助力其他計(jì)算模塊高效處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。DPU的主要技術(shù)路線包括FPGA和SoC，分別滿足低功耗和高性價(jià)比兩類客戶需求。海外市場(chǎng)仍以英偉達(dá)、英特爾、博通為主，國(guó)內(nèi)主要DPU公司包括云豹智能、中科馭數(shù)、云脈芯聯(lián)、星云智聯(lián)、大禹智芯等，大部分公司已有DPU第一代芯片甚至迭代產(chǎn)品量產(chǎn)發(fā)布。國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)商也正積極通過(guò)自主研發(fā)或?qū)ν馔顿Y的方式布局DPU行業(yè)。公司創(chuàng)立時(shí)間團(tuán)隊(duì)背景代表產(chǎn)品產(chǎn)品最新進(jìn)展類型主要應(yīng)用場(chǎng)主要應(yīng)用場(chǎng)景云豹智能2020年博通、AMD、英特爾、YB6480已完成第一代產(chǎn)品的研發(fā)和量產(chǎn)海思DPU數(shù)據(jù)中心中科馭數(shù)2018年中科院2022年12月自主研發(fā)的第二代DPU芯片K2成功點(diǎn)亮DPU數(shù)據(jù)中心星云智聯(lián)2021年RFMD(威訊聯(lián)合半導(dǎo)體),英飛凌等DPU：D1055AS；智能網(wǎng)卡：N1045XS、N1045XT、N1025XSDPU產(chǎn)品D1055AS已于2022年7月發(fā)布DPU數(shù)據(jù)中心大禹智芯2020年美團(tuán)、阿里巴巴、百Parataus1.0、Parataus2.02022年10月第二代DPU產(chǎn)品發(fā)布度等DPU數(shù)據(jù)中心云脈芯聯(lián)2021年metaFusion-200、metaFusion-5002022年5月發(fā)布首款多場(chǎng)景RDMA智能網(wǎng)卡(DPU)產(chǎn)品DPU數(shù)據(jù)中心芯啟源2015年博通、MarvellAgilioCX/FX/LX系列智能網(wǎng)卡、EDA、TCAM芯片以及USBIP產(chǎn)品線DPU數(shù)據(jù)中心資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，華泰研究產(chǎn)業(yè)將從2.5D逐步走向3D封裝，先進(jìn)封裝助力高性能計(jì)算芯片實(shí)現(xiàn)超越摩爾定律。高性能計(jì)算領(lǐng)域，先進(jìn)封裝是超越摩爾定律的一項(xiàng)重要路徑，其能提供更高的系統(tǒng)集成度與芯片連接密度，芯片系統(tǒng)將持續(xù)實(shí)現(xiàn)性能提升，同時(shí)兼顧功耗和面積。目前行業(yè)正從芯片/Chiplet在平面上通過(guò)中介層、硅橋、高密度RDL等方式連接的2.5D封裝，逐步走向把存儲(chǔ)、計(jì)算芯片在垂直維度進(jìn)行堆疊的3D封裝。我們看到2.5D/3D封裝領(lǐng)域主要方案提供者為：臺(tái)積電(3DFabric平臺(tái))，英特爾(EMIB/Foveros)、三星(3DTSV/X-Cube)、日月光(VIPack)等。資料來(lái)源：ISSCC，華泰研究長(zhǎng)電科技等國(guó)內(nèi)公司已在量產(chǎn)2.5D封裝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)初步突破，未來(lái)將逐步進(jìn)入3D封裝領(lǐng)域。2.5/3D封裝核心在于以微小線寬距和微小中心距的微凸點(diǎn)為特點(diǎn)的高密度中介層互聯(lián)，包括TSV(硅通孔)、RDL(重布線堆疊)、FOinterposer(扇出型中介)、嵌入式芯片基板。我們看到國(guó)內(nèi)公司正在相關(guān)技術(shù)方面取得初步突破。長(zhǎng)電科技2022年已突破帶2.5D硅通孔MCM的大尺寸FCBGA技術(shù)，并進(jìn)入小量產(chǎn)。未來(lái)其有望在2.5D封裝領(lǐng)域逐步成熟，并走向3D封裝領(lǐng)域。通富微電多層堆疊NANDFlash及LPDDR封裝實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)，并于2022年完成基于TSV技術(shù)的3DSDRAM封裝開(kāi)發(fā)。設(shè)備方面，封裝設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊，測(cè)試設(shè)備長(zhǎng)期受益于Chiplet等趨勢(shì)。當(dāng)前后道封裝設(shè)備主要由Besi、Disco、K&S等公司占據(jù)，國(guó)產(chǎn)化率較低。我們看到光力科技子公司ADT、LP及LPB可提供涵蓋傳統(tǒng)封裝及先進(jìn)封裝領(lǐng)域的劃片機(jī)產(chǎn)品，大族激光可提供半導(dǎo)體激光切割設(shè)備。此外，我們看到Chiplet技術(shù)可將不同工藝的小芯片集成，提升芯片系統(tǒng)的良率及降低成本，正在成為行業(yè)趨勢(shì)。我們認(rèn)為未來(lái)成熟的Chiplet替代傳統(tǒng)SoC方案，或?qū)⑻嵘M、數(shù)?；旌系葴y(cè)試機(jī)需求，華峰測(cè)控在積極布局。產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)主要上市公司芯原股份、國(guó)芯科技等封裝設(shè)備光力科技、文一科技、大族激光等測(cè)試設(shè)備華峰測(cè)控、聯(lián)動(dòng)科技、金海通等封裝代工廠長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技、甬矽電子、晶方科技、盛合晶微等獨(dú)立測(cè)試公司偉測(cè)科技、利揚(yáng)芯片等封裝基板興森科技等資料來(lái)源：華泰研究公司代碼公司代代碼通富微電002156CHMobileyeMBLYUS華天科技002185CHMarvellMRVLUS興森科技002436CH微軟MSFTUS景嘉微300474CH英偉達(dá)NVDAUS光力科技300480CH泰瑞達(dá)TERUS聯(lián)動(dòng)科技301369CHTSMCTSMUS文一科技600520CH中科馭數(shù)未上市長(zhǎng)電科技600584CH兆芯科技未上市晶方科技603005CH云豹智能未上市金海通603061CH芯瞳半導(dǎo)體未上市海光信息688041CH芯動(dòng)科技未上市龍芯中科688047CH天數(shù)智芯未上市利揚(yáng)芯片688135CH天數(shù)智芯未上市華峰測(cè)控688200CH天津飛騰未上市寒武紀(jì)-U688256CH燧原科技未上市國(guó)芯科技688262CH盛合晶微未上市甬矽電子688362CH未上市偉測(cè)科技688372CH上海微電子未上市芯原股份-U688521CH沐曦集成電路未上市中芯國(guó)際688981CH摩爾線程未上市三星005930KS瀚博半導(dǎo)體未上市AppleAAPLUS海思未上市AMDAMDUS登臨科技未上市安靠技術(shù)AMKRUS壁仞科技未上市ASMLASMLUSWaymo未上市日月光半導(dǎo)體ASXUSMellanox未上市谷歌GOOGUSArm未上市IntelINTCUS資料來(lái)源：彭博，華泰研究提示1)AI技術(shù)落地不及預(yù)期。雖然AI技術(shù)加速發(fā)展，但由于成本、落地效果等限制，相關(guān)技術(shù)落地節(jié)奏可能不及我們預(yù)期。2)本研報(bào)中涉及到未上市公司或未覆蓋個(gè)股內(nèi)容，均系對(duì)其客觀公開(kāi)信息的整理，并不代表本研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該公司、該股票的推薦或覆蓋。分析師聲明本人，黃樂(lè)平、張皓怡，茲證明本報(bào)告所表達(dá)的觀點(diǎn)準(zhǔn)確地反映了分析師對(duì)標(biāo)的證券或發(fā)行人的個(gè)人意見(jiàn)；彼以往、現(xiàn)在或未來(lái)并無(wú)就其研究報(bào)告所提供的具體建議或所表迖的意見(jiàn)直接或間接收取任何報(bào)酬。一般聲明及披露本報(bào)告由華泰證券股份有限公司(已具備中國(guó)證監(jiān)會(huì)批準(zhǔn)的證券投資咨詢業(yè)務(wù)資格，以下簡(jiǎn)稱“本公司”)制作。本報(bào)告所載資料是僅供接收人的嚴(yán)格保密資料。本報(bào)告僅供本公司及其客戶和其關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)使用。本公司不因接收人收到本報(bào)告而視其為客戶。本報(bào)告基于本公司認(rèn)為可靠的、已公開(kāi)的信息編制，但本公司及其關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)(以下統(tǒng)稱為“華泰”)對(duì)該等信息的準(zhǔn)確性及完整性不作任何保證。本報(bào)告所載的意見(jiàn)、評(píng)估及預(yù)測(cè)僅反映報(bào)告發(fā)布當(dāng)日的觀點(diǎn)和判斷。在不同時(shí)期，華泰可能會(huì)發(fā)出與本報(bào)告所載意見(jiàn)、評(píng)估及預(yù)測(cè)不一致的研究報(bào)告。同時(shí)，本報(bào)告所指的證券或投資標(biāo)的的價(jià)格、價(jià)值及投資收入可能會(huì)波動(dòng)。以往表現(xiàn)并不能指引未來(lái)，未來(lái)回報(bào)并不能得到保證，并存在損失本金的可能。華泰不保證本報(bào)告所含信息保持在最新?tīng)顟B(tài)。華泰對(duì)本報(bào)告所含信息可在不發(fā)出通知的情形下做出修改，投資者應(yīng)當(dāng)自行關(guān)注相應(yīng)的更新或修改。本公司不是FINRA的注冊(cè)會(huì)員，其研究分析師亦沒(méi)有注冊(cè)為FINRA的研究分析師/不具有FINRA分析師的注冊(cè)資華泰力求報(bào)告內(nèi)容客觀、公正，但本報(bào)告所載的觀點(diǎn)、結(jié)論和建議僅供參考，不構(gòu)成購(gòu)買(mǎi)或出售所述證券的要約或招攬。該等觀點(diǎn)、建議并未考慮到個(gè)別投資者的具體投資目的、財(cái)務(wù)狀況以及特定需求，在任何時(shí)候均不構(gòu)成對(duì)客戶私人投資建議。投資者應(yīng)當(dāng)充分考慮自身特定狀況，并完整理解和使用本報(bào)告內(nèi)容，不應(yīng)視本報(bào)告為做出投資決策的唯一因素。對(duì)依據(jù)或者使用本報(bào)告所造成的一切后果，華泰及作者均不承擔(dān)任何法律責(zé)任。任何形式的分享證券投資收益或者分擔(dān)證券投資損失的書(shū)面或口頭承諾均為無(wú)效。除非另行說(shuō)明，本報(bào)告中所引用的關(guān)于業(yè)績(jī)的數(shù)據(jù)代表過(guò)往表現(xiàn)，過(guò)往的業(yè)績(jī)表現(xiàn)不應(yīng)作為日后回報(bào)的預(yù)示。華泰不承諾也不保證任何預(yù)示的回報(bào)會(huì)得以實(shí)現(xiàn)，分析中所做的預(yù)測(cè)可能是基于相應(yīng)的假設(shè)，任何假設(shè)的變化可能會(huì)顯著影響所預(yù)測(cè)的回報(bào)。華泰及作者在自身所知情的范圍內(nèi)，與本報(bào)告所指的證券或投資標(biāo)的不存在法律禁止的利害關(guān)系。在法律許可的情況下，華泰可能會(huì)持有報(bào)告中提到的公司所發(fā)行的證券頭寸并進(jìn)行交易，為該公司提供投資銀行、財(cái)務(wù)顧問(wèn)或者金融產(chǎn)品等相關(guān)服務(wù)或向該公司招攬業(yè)務(wù)。華泰的銷售人員、交易人員或其他專業(yè)人士可能會(huì)依據(jù)不同假設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)、采用不同的分析方法而口頭或書(shū)面發(fā)表與本報(bào)告意見(jiàn)及建議不一致的市場(chǎng)評(píng)論和/或交易觀點(diǎn)。華泰沒(méi)有將此意見(jiàn)及建議向報(bào)告所有接收者進(jìn)行更新的義務(wù)。華泰的資產(chǎn)管理部門(mén)、自營(yíng)部門(mén)以及其他投資業(yè)務(wù)部門(mén)可能獨(dú)立做出與本報(bào)告中的意見(jiàn)或建議不一致的投資決策。投資者應(yīng)當(dāng)考慮到華泰及/或其相關(guān)人員可能存在影響本報(bào)告觀點(diǎn)客觀性的潛在利益沖突。投資者請(qǐng)勿將本報(bào)告視為投資或其他決定的唯一信賴依據(jù)。有關(guān)該方面的具體披露請(qǐng)參照本報(bào)告尾部。本報(bào)告并非意圖發(fā)送、發(fā)布給在當(dāng)?shù)胤苫虮O(jiān)管規(guī)則下不允許向其發(fā)送、發(fā)布的機(jī)構(gòu)或人員，也并非意圖發(fā)送、發(fā)布給因可得到、使用本報(bào)告的行為而使華泰違反或受制于當(dāng)?shù)胤苫虮O(jiān)管規(guī)則的機(jī)構(gòu)或人員。本報(bào)告版權(quán)僅為本公司所有。未經(jīng)本公司書(shū)面許可，任何機(jī)構(gòu)或個(gè)人不得以翻版、復(fù)制、發(fā)表、引用或再次分發(fā)他人(無(wú)論整份或部分)等任何形式侵犯本公司版權(quán)。如征得本公司同意進(jìn)行引用、刊發(fā)的，需在允許的范圍內(nèi)使用，并需在使用前獲取獨(dú)立的法律意見(jiàn)，以確定該引用、刊發(fā)符合當(dāng)?shù)剡m用法規(guī)的要求，同時(shí)注明出處為“華泰證券研究所”，且不得對(duì)本報(bào)告進(jìn)行任何有悖原意的引用、刪節(jié)和修改。本公司保留追究相關(guān)責(zé)任的權(quán)利。所有本報(bào)告中使用的商標(biāo)、服務(wù)標(biāo)記及標(biāo)記均為本公司的商標(biāo)、服務(wù)標(biāo)記及標(biāo)記。中國(guó)香港本報(bào)告由華泰證券股份有限公司制作,在香港由華泰金融控股(香港)有限公司向符合《證券及期貨條例》及其附屬法律規(guī)定的機(jī)構(gòu)投資者和專業(yè)投資者的客戶進(jìn)行分發(fā)。華泰金融控股(香港)有限公司受香港證券及期貨事務(wù)監(jiān)察委員會(huì)監(jiān)管，是華泰國(guó)際金融控股有限公司的全資子公司，后者為華泰證券股份有限公司的全資子公司。在香港獲得本報(bào)告的人員若有任何有關(guān)本報(bào)告的問(wèn)題,請(qǐng)與華泰金融控股(香港)有限公司聯(lián)系。香港-重要監(jiān)管披露?華泰金融控股(香港)有限公司的雇員或其關(guān)聯(lián)人士沒(méi)有擔(dān)任本報(bào)告中提及的公司或發(fā)行人的高級(jí)人員。?芯原股份(688521CH)：華泰金融控股(香港)有限公司、其子公司和/或其關(guān)聯(lián)公司在本報(bào)告發(fā)布日擔(dān)任標(biāo)的公司證券做市商或者證券流動(dòng)性提供者。?有關(guān)重要的披露信息，請(qǐng)參華泰金融控股(香港)有限公司的網(wǎng)頁(yè).hk/stock_disclosure其他信息請(qǐng)參見(jiàn)下方“美國(guó)-重要監(jiān)管披露”。美國(guó)在美國(guó)本報(bào)告由華泰證券(美國(guó))有限公司向符合美國(guó)監(jiān)管規(guī)定的機(jī)構(gòu)投資者進(jìn)行發(fā)表與分發(fā)。華泰證券(美國(guó))有限公司是美國(guó)注冊(cè)經(jīng)紀(jì)商和美國(guó)金融業(yè)監(jiān)管局(FINRA)的注冊(cè)會(huì)員。對(duì)于其在美國(guó)分發(fā)的研究報(bào)告，華泰證券(美國(guó))有限公司根據(jù)《1934年證券交易法》(修訂版)第15a-6條規(guī)定以及美國(guó)證券交易委員會(huì)人員解釋，對(duì)本研究報(bào)告內(nèi)容負(fù)責(zé)。華泰證券(美國(guó))有限公司聯(lián)營(yíng)公司的分析師不具有美國(guó)金融監(jiān)管(FI