AIGC行业深度报告（8）：谁是国产英伟达

全球科技巨头,GPU王者——英伟达。英伟达是全球GPU龙头，2016年至今股价大幅增长近60倍，AI开启全新增长周期。2015年至今，英伟达持续深耕AI领域，并发布了多款AI硬件产品。公司GPU产品功能分为用于计算和网络的GPGPU与用于图形处理（Graphics）的GPU；平台化布局，打造4条产品线覆盖下游主流应用，分别是数据中心、游戏、专业可视化、自动驾驶，其中数据中心和游戏是公司主要业务，英伟达旗下产品包括云、边、端全面布局。我们复盘了近10年内英伟达股价走势，认为英伟达正在开启新一轮成长周期，我们认为此次AI浪潮不同于元宇宙阶段，大模型已经产生相关落地应用，相关大模型的火热势必对算力产生超高需求，英伟达作为全球算力龙头深度受益。 为什么是英伟达:英伟达作为全球AI算力龙头，以CUDA架构开启软硬件生态，形成护城河。CUDA的本质是“软件定义硬件”，实现“软件调用硬件”，可以简单理解，CUDA是英伟达实现软硬件适配的一种“类编译器”，将软件的代码转换成硬件汇编代码，CUDA是英伟达 实现软硬件生态的护城河。此外，CUDA核越多，计算性能越强，而GPU的CUDA核数是CPU的上百倍，因此GPU比CPU更适合于并行计算。 此外，英伟达今年发布多款AI产品，助力全球AI生态，例如加速库、Grace CPU、DGX超级计算机、全新AI服务平台，AI foundations云服务，我们判断英伟达正以AI产品开启第二波成长曲线。 AI硬件自主可控势在必行:如果说产品是AI赋能、企业开启第二轮业绩增长曲线的“流量入口”，那么算力即是大厂开启算力争夺战的“入场券”。我国目前已有较多应用，大模型短期百家争鸣，“自研大模型热”仍将持续，国内大模型自研进度明显加速，势必对算力提出更高要求。近年来，美国连续发动对我国高科技行业制裁，执意对我国高科技企业进行制裁，因此自主可控势在必行，我国政策端持续发力，加速推动国产自主可控进程，我国短期发布多条政策助力AI发展，工作方向主要瞄准推动国产AI芯片突破等。此外，我国产业端积极响应，智能算力建设正处于持续提速阶段。我们再次重申观点，短期算卡为王，长期自主可控！ 投资建议:关注三条投资主线：1)AI芯片厂商，相关受益标的为:寒武纪、海光信息、景嘉微、龙芯中科等；2)AI服务器厂商，相关受益标的为:中科曙光、神州数码、拓维信息、工业富联、浪潮信息等；3)AI云厂商，相关受益标的为:首都在线、鸿博股份、青云科技、优刻得、光环新网、新炬网络等。 01为什么是英伟达？ 02 AI硬件自主可控势在必行 03投资建议:梳理算力相关受益厂商 1.2 30年王者之路，AI硬件巨头崛起 竞争激烈，勇于破冰(1993年-1998年)：英伟达于1993年进入市场，当时显示芯片行业竞争激烈。1995年，英伟达推出NV1，但成效不明显，财政形势紧张。然而，1997年，公司推出了全球首款128位3D处理器RIVA 128(加速图形处理芯片)，仅前四个月就售出超过一百万台，成功逆袭。此后，英伟达在1998年继续发力，发布了两款高性能的3D处理器，RIVA128ZX和RIVATNT。 成功上市，高速发展（1999年-2005年）：1999年1月，英伟达在NASDAQ股票交易所以每股12美元的价格进行了首次公开募资。同年八月，发布了全球首款GPU(GeForce256)，将GPU定义为具备集成变换、照明、三角设置、裁剪和渲染引擎的单片处理器，能够每秒处理至少1000万个多边形。英伟达成为发展最快的半导体公司之一，收入达到10亿美元，并被纳入S&P500指数。 CUDA问世，强调生态(2006年-2009年)：2006年推出了CUDA，一种用于通用GPU计算的革命性架构，使科学家和研究人员能够进行更复杂的计算。2009年发布了首个完整的GPU计算架构（Fermi），其中Quadro 7000代表着一个飞跃，实现了游戏性能和计算性能的双重提升。 英伟达近30年发展史概括图 1.2 30年王者之路，AI硬件巨头崛起 多领域发展，产品多样(2010年-2014年)：自动驾驶领域：发布NVIDIADRIVE，为自动驾驶汽车铺平了道路。超级计算领域：多台超级计算机选用英伟达产品。中国的Tianhe-1A，橡树岭国家实验室Titan。电子产品领域：打造出多款领先市场的平板电脑以及手机2012年。电影领域：为多个名气较高的电影提供技术服务，例如《阿凡达》《星际迷航》和《盗梦空间》等。 深耕AI领域，算力赋能千行百业(2015年-至今)：2015年，NVIDIAGeForceGTXTITANX问世，专为训练深度神经网络而打造。2016年，推出NVIDIA ® DGX-1，此为全球首款一体化深度学习超级计算机。公司在GTC 2019大会上推出多项创新应用领域，涵盖人工智能，超级计算，自动驾驶，机器人等。并在同年推出NVIDIA ® EGX边缘计算平台，将AI引入企业边缘。此外，将AI成功引入多种领域，城市管理、家庭生活、制造/配送/零售、医疗健康(NVIDIAClara )。2023年，英伟达DGX大会上，持续赋能加速计算AI潮流，推出多款AI产品，例如DGX超级计算机等，并于COMPUTEX大会上推出超级GPU GH200，持续引领AI硬件市场！ 2013年-2022财年英伟达各业务营收(百万美元) Datacenter(百万美元) Gaming(百万美元) Professional Visualization(百万美元) Automotive(百万美元) OEM & IP(百万美元) 1.3产品：图形显控+计算中心加速卡双轮驱动 公司GPU产品功能分为1）用于计算和网络（Compute & Networking）的GPGPU；2）用于图形处理（Graphics）的GPU。 GPGPU（GeneralPurpose GPU）：通用计算图形处理器。在架构设计中去掉了GPU为图形处理设计的加速硬件单元，保留了SIMT架构和通用计算单元。可以将GPU的并行计算能力应用于科学计算、数据分析、机器学习等领域，提高计算速度和效率。 GPU（GraphicsProcessingUnit）：完成图像运算工作的微处理器。作为一个单独的模块，即独立显卡核心或者主板集成显卡核心。主要用于提供高性能的图形渲染能力。 根据2023财年年报，公司计算与网络类GPGPU收入150.68亿美元，图形处理类GPU收入119.06亿美元。其中1）计算与网络类收入同比+36%，主要应用于数据中心加速计算平台、人工智能驾驶舱、自动驾驶解决方案、电动汽车计算平台、NVIDIAAI企业和其他软件、加密货币挖掘等。2）图形处理类收入同比-25%，主要应用于游戏和个人电脑的GeForce图形处理器、游戏平台的解决方案、基于云的视觉和虚拟计算的软件、构建和操作3D互联网应用程序的全方位企业软件等。 英伟达Compute & Networking及Graphics类业务收入（亿美元） Compute & Networking 1.4业务:打造多元产品矩阵，数据中心与游戏为核心 公司软硬件结合平台化布局，打造4条产品线覆盖下游主流应用： 数据中心：2023财年收入150.1亿美元，占比56%。基于GPU、DPU和CPU三种新一代架构构建的NVIDIA加速计算平台，推出NVIDIA DGX人工智能超级计算机，让现代化的数据中心更快速地处理涉及深度学习、机器学习和高性能计算(HPC)的工作负载。 游戏：2023财年收入90.7亿美元，占比34%。产品包括GeForceRTX和GeForceGTX图形处理器，云游戏GeForceNOW，用于流媒体的屏蔽以及芯片系统（SOCs）和游戏机的开发服务。2023财年推出基于AdaLovelace架构的GeForceRTX40系列游戏图形处理器。 专业可视化：2023财年收入15.4亿美元，占比6%。应用于许多领先的3D设计和内容创建，如全宇宙、虚拟现实和增强现实技术。利用GPU在设计制造、数字内容创建方面提供动力。推出的NVIDIA RTX平台可利用光线跟踪，实时渲染胶片质量、逼真的物体和环境。 自动驾驶：2023财年收入9.0亿美元，占比3%。包括AV、人工智能驾驶舱、电动汽车计算平台和信息娱乐平台解决方案。根据2023财年年报，公司正与数百名汽车生态伙伴合作，包括汽车产业链制造商、汽车研究机构、地图公司和初创公司，为自动驾驶汽车开发和部署人工智能系统。推出的Drive作为一个人工智能汽车平台，覆盖多种自动驾驶领域。 英伟达四条产品线（2022年） 2022年(2023财年)英伟达收入结构 1.4.1业务:数据中心GPU，全球高端领导者 数据中心GPU：全球高端GPU领导者，经数十代产品迭代，技术指标全面升级。从2011年英伟达推出Tesla M2090数据中心GPU，到2022年H100、L40等型号产品，多项核心技术指标大幅提升。其中，CUDA作为GPU内部主要的计算单元，从512个升级到超14000个； 芯片工艺尺寸也从 40nm 降至 4nm ；单精度浮点算力从1332GFLOPS增至超50TFLOPS。GPU产品性能整体大幅跃升。 数据中心CPU：推出Grace系列，加速大型AI、HPC、云和超大规模工作负载。2022年公司发布首款CPU产品Grace，用于高性能计算和云计算。GraceCPU超级芯片采用NVLink®-C2C技术，可提供144个Arm®NeoverseV2核心和1TB/s的内存带宽，每瓦性能是当今领先CPU的2倍。此外，公司还推出的GraceHopper超级芯片将Grace和Hopper架构相结合，为加速AI和高性能计算(HPC)应用提供CPU+GPU相结合的一致内存模型。 英伟达部分数据中心GPU产品及参数 2013-2022年英伟达数据中心业务收入(亿美元)及增速（%） 20132014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Datacenter(亿美元) 1.4.2游戏:长期布局多规格产品 游戏业务：长期布局多规格产品，重磅推出ACE游戏开发版。游戏业务是英伟达第二大产品线，每一代新品推出带来显著的性能提升。 CUDA核心数从512个增长到超16000个，目前芯片尺寸最低达到 5nm 。 NVIDIARTX：具有光线追踪技术，可以模拟光的物理行为，从而在计算机生成的场景实现更逼真的效果。还提供深度学习技术NVIDIA DLSS，可以提高帧率，为游戏生成美丽清晰的图像。去年推出GeForceRTX40系列，采用第三代RTX技术，提供上一代4倍的性能。 GeForce NOW：用于云端，链接数字在线PC游戏平台让玩家串联游戏库。 ACE游戏开发版（AvatarCloudEngineforGames）：据东方财富网消息，23年5月29日公司推出全新定制AI模型代工服务ACE游戏开发版，利用AI驱动的自然语言交互技术，为游戏中的非玩家角色（NPC）带来智能。中间件、工具及游戏开发者可以使用“ACE游戏开发版”在他们的游戏和应用中建立和部署定制的语音、对话及动画AI模型。 英伟达部分游戏显卡及参数 2013-2022年英伟达数据中心业务收入(亿美元)及增速（%） 20132014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 1.4.3专业可视化、自动驾驶打造多元产品矩阵 专业可视化业务：着力提升视觉体验，扩大应用场景。从2017年推出的Quadro P400到当前RTX A6000，显卡专业性能实现质的飞跃，CUDA核心数从256个增至超18000个，工艺尺寸达 7nm 。根据2023财年年报，元宇宙、虚拟现实或增强技术正被纳入越来越多的企业应用程序中，公司的GPU正为虚拟汽车展厅、外科培训、设计和制造、数字内容创建等多种场景提供动力。同时Pa