AIGC行业深度报告(9)：华为算力编年史

华西计算机团队2023年6月14日华为算力编年史请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明证券研究报告|行业深度研究报告分析师：刘泽晶SAC NO：S1120520020002邮箱：liuzj1@hx168.com.cnAIGC行业深度报告(9) 核心逻辑:华为算力编年史，国产芯片之光。我们复盘了华为国产芯片发家史，从手机端到AI算力，远期来看，2009年-2012年，手机芯片不断革新；2013年-2017年，麒麟芯片横空出世；2018年-至今，昇腾+鲲鹏打造AI算力生态；近期来看，19年，中国计算产业千亿蓝海，新兴产业链助推行业高增，万亿市场呈待挖掘，华为鲲鹏应运而生；20-21年，华为持续加码国产软硬件，以一云两翼双引擎，构筑开放产业生态，“硬件开放、软件开源、使能伙伴”，助力计算产业长远发展。22年，行业信创元年，华为深度受益；23年，我们判断算力呈现爆发模式，华为正依托昇腾AI算力，开启新一轮成长周期。算力大爆发，华为AI开启新一轮成长周期: 再三强调，大模型背景下算力势必迎来爆发，我国超算规模持续高增。在智算大趋势下，华为为加快千行百业数字化转型和智能化升级，计划构建面向通用计算的鲲鹏计算产业和面向人工智能的昇腾AI计算产业。根据新华网财经，华为昇腾计算业务总裁张迪煊表示，“昇腾AI”基础软硬件平台已孵化和适配了30多个主流大模型，已有25个城市基于昇腾建设人工智能计算中心，其中14个已经上线并饱和运行，根据电子信息产业网，华为计算产品线总裁邓泰华在华为全联接大会2022上表示，截至2022年11月，昇腾AI已有20多个算力节点接入中国算力网。华为AI产品种类丰富，包括AI芯片、AI服务器、AI云、全栈全场景AI解决方案等，我们判断华为依托昇腾AI算力开启新一轮成长周期，相关产业链有望深度受益。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”。近年来国际环境发生较大变化，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: AI算力，自立自强，AI+信创势在必行，我们判断华为正以昇腾AI开启新一轮成长周期，关注四条投资主线：1) 华为AI服务器厂商，相关受益标的为: 拓维信息、神州数码、广电运通、四川长虹、东华软件、同方股份等；2)国产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；3) AI服务器厂商，相关受益标的为: 中科曙光、工业富联、浪潮信息等；4)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。风险提示: 核心技术水平升级不及预期的风险、AI伦理风险、政策推进不及预期的风险、中美贸易摩擦升级的风险。2 目录301 华为算力编年史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04 风险提示 01华为算力编年史4 1.1 国产芯片之光——华为海思5资料来源：海思官网，华西证券研究所海思产品服务九大领域使能万物互联的智能终端海思是全球领先的Fabless半导体与器件设计公司。公司前身为华为集成电路设计中心，1991年启动集成电路设计及研发业务，为汇聚行业人才、发挥产业集成优势，2004年华为将海思注册全资子公司，提供海思芯片对外销售及服务。海思产品覆盖智慧视觉、智慧IoT、智慧媒体、智慧出行、显示交互、手机终端、数据中心及光收发器等多个领域。产品服务辐射全球，持续研发专利丰厚。海思在中国、新加坡、韩国、日本、欧洲等地设有12个办事处和研发中心，产品和服务遍布全球100多个国家和地区。海思有着20余年的技术积累，目前拥有200+自主知识产权的芯片，8,000+专利。 1.2 国产芯片发家史，从手机端到AI算力6华为海思芯片重点发展历程资料来源：海思官网，华为公众号，恒昌公司官微，威尔克通信实验室，全球半导体观察，华西证券研究所整理2009AI加持：麒麟970，首次在SoC中集成了AI计算平台NPU,开创端侧AI行业先河手机芯片开端：K3V1，华为第一代手机AP（应用处理器）手机芯片进阶：K3V2，华为手机搭载首款自研芯片，高性能体积小的4核AP麒麟芯片登场：麒麟910，全球首款4核LTE SoC，开启智能手机芯时代。算力最强AI处理器：昇腾910和昇腾310：采用“达芬奇架构”，实现低功耗到大算力场景的全覆盖。业界性能最高的ARM架构服务器：服务器芯片鲲鹏920手机芯片不断革新（2009年-2012年）：2009年，华为海思推出了第一款面向公开市场的手机终端处理器K3V1，此后又于2012年推出K3V2处理器并搭载在定位旗舰的Mate1、P6等机型上。虽然K3V2功耗高，兼容性差，但为后续型号革新奠定基础；麒麟芯片横空出世（2013年-2017年）：2013年底，华为海思推出了第一款SoC芯片麒麟910。随着麒麟芯片不断演进，2017年麒麟系列芯片已经发展到麒麟970，并用在P20等华为旗舰机型上，这是首次在SoC中集成了AI计算平台NPU，开创端侧AI行业先河；昇腾+鲲鹏打造AI算力生态（2018年-至今）：2018年华为海思发布昇腾310，并在2018年发布昇腾910：采用“达芬奇架构”，实现低功耗到大算力场景的全覆盖。2019年亦发布业界性能最高的ARM架构服务器芯片--鲲鹏920。20122013201720182019 1.3.1 麒麟芯片：从K3V1到麒麟9000，中国手机芯片崛起之路7资料来源：华为麒麟官方公众号，华西证券研究所麒麟芯片发展历程麒麟9000芯片性能麒麟系列是华为在手机上搭载的CPU处理器芯片。2020年，麒麟系列更新到麒麟9000。麒麟9000是业界最高集成度5nm5GSoC，采用全球顶级5nm工艺制程，集成153亿个晶体管的手机芯片。麒麟9000——更快、更高、更强刷新5G速度：麒麟9000通过支持5G SA双载波聚合，使其在Sub-6G下行理论峰值速率达4.6Gbps，上行理论峰值速率达2.5Gbps，带来更快的5G体验。高能效、高性能：麒麟9000全新升级Cortex-A77 CPU，采用1+3+4三档能效架构CPU，大核主频突破3.1GHz。同时搭载全球首个24核Mali-G78 GPU，图像处理能力极大提升，能做到长时间运行大型游戏更流畅更省电。AI+AR：AI方面，麒麟9000解锁更多AI功能，例如让AI实时处理从照片走向视频；AR方面，基于SLAM和实时语义理解，以及专属的AR加速器硬化模块，华为构建的实时环境感知平台能够随人的视觉同步感知、测量，并达到比人眼更高的精度。 1.3.2 鲲鹏CPU：硬件开放、软件开源、使能伙伴、发展人才8资料来源：鲲鹏计算产业白皮书，鲲鹏官网，慧博，华西证券研究所鲲鹏芯片产品体系演进鲲鹏全栈开放，使能全产业伙伴创新鲲鹏包括服务器和PC机芯片：芯片端——鲲鹏920面向数据中心，主打低功耗强性能。鲲鹏处理器是华为自主研发的基于ARM架构的企业级系列处理器产品，包含“算、存、传、管、智”五个产品系统体系。规格方面，鲲鹏920可以支持64个内核，主频可达2.6GHz，集成8通道DDR4，集成100G RoCE以太网卡。与此同时，鲲鹏920支持PCIe4.0及CCIX接口，可提供640Gbps总带宽。根据华为云官微，华为表示鲲鹏920大部分性能提升来自优化的分支预测算法和增加的OP单元数量，以及改进的内存子系统架构。服务器端——打造TaiShan服务器，实现高效能计算。华为还推出基于鲲鹏920的三款ARMTaiShan200 服务器，新服务器专为高性能、高效率场景而设计，主要应用于大数据、分布式存储、ARM原生应用等场景。构建自主生态，打造国产算力。目前，华为正基于“硬件开放、软件开源、使能伙伴、发展人才”的策略推动鲲鹏计算产业的发展。 1.3.3 昇腾AI芯片：面向“端、边、云”的全场景AI基础设施全栈全场景AI芯片，构建智能计算架构核心昇腾910 和昇腾310 两款AI 芯片均使用华为的达芬奇架构，每个AI 核心可以在1 个周期内完成4096 次MAC 计算，集成了张量、矢量、标量等多种运算单元，支持多种混合精度计算，支持训练及推理两种场景的数据精度运算。基于昇腾系列AI处理器和基础软件构建Atlas人工智能计算解决方案，包括Atlas系列模块、板卡、小站、服务器、集群等丰富的产品形态，打造面向“端、边、云”的全场景AI基础设施方案，覆盖深度学习领域推理和训练全流程，可以满足不同场景的大模型计算需求。华为的全栈全场景AI解决方案日臻完善。主要基于昇腾系列处理器和基础软件构建的全栈AI计算基础设施、行业应用及服务，包括昇腾系列芯片、Atlas系列硬件、芯片使能、CANN（异构计算架构）、AI计算框架、应用使能等。9资料来源：昇腾官网，华为云公众号，华西证券研究所昇腾全栈AI 软硬件平台，构筑智能世界的基石昇腾310昇腾910特征华为首款全栈全场景AI芯片业界算力最强的AI处理器架构达芬奇架构3D Cube技术达芬奇架构3D Cube技术算力16 TOPS@INT8,8 TOPS@FP16640 TOPS@INT8，320 TFLOPS@FP16最大功耗8W310W应用场景视频分析、智能监控、自动驾驶自然语言处理、计算机视觉昇腾910与昇腾310对比 1.4 19年：万亿市场呈待挖掘，华为鲲鹏应运而生10资料来源：鲲鹏计算产业白皮书，华西证券研究所整理2023年全球计算产业投资额（美元）114001043020004000600080001000012000全球计算产业投资空间中国计算产业投资空间2023年计算产业投资空间（亿美元）技术持续迭代，重塑ICT产业体系。新应用、新技术、新计算架构，百亿级联接、爆炸式数据增长将重塑ICT产业新格局，催生新的计算产业链条，涌现出新的厂家和新的生态体系：（1）硬件：服务器及部件、企业存储设备（2）软件：操作系统和虚拟化软件、数据库、中间件、大数据平台、企业应用软件（3）云服务、数据中心管理服务中国计算产业千亿蓝海，新兴产业链助推行业高增。根据《鲲鹏计算产业白皮书》，新的计算产业链将推动全球计算产业快速发展，带动全球数字经济走向繁荣。IDC预测，到2023年，全球计算产业投资空间1.14万亿美元。中国计算产业投资空间1043亿美元，接近全球的10%，是全球计算产业发展的主要推动力和增长引擎。IDC预测，在数字化浪潮的推动下，基于新一代计算平台，中国的服务器、存储、操作系统、数据库等IT企业将迎来巨大的发展机遇。 1.4 19年：万亿市场呈待挖掘，华为鲲鹏应运而生11资料来源：新智元，华为计算公众号，华为云公众号，鲲鹏官网，华西证券研究所鲲鹏920芯片TaiShan200服务器OpenEuler服务器开源2019鲲鹏元年，华为看准时机抢先入局2019年1月，华为宣布推出鲲鹏920以及基于鲲鹏920的TaiShan系列服务器。基于ARM架构，鲲鹏处理器能解决云端、边缘端、计算密集型和数据密集型等多种场景。2019年5月，华为发布全球首个基于自研ARM架构的分布式缓存鲲鹏Redis2019年8月，华为全面开放鲲鹏主板和整机参考架构，华为聚焦做好鲲鹏处理器，使能合作伙伴优先发展自有品牌的计算产品整机。2019年9月，华为宣布将欧拉OS 正式开源，并发布鲲鹏开发者套件DevKit。 1.4 19年：万亿市场呈待挖掘，华为鲲鹏应运而生12资料来源：鲲鹏计算产业白皮书，华西证券研究所鲲鹏计算产业定义鲲鹏计算产业发展阶段鲲鹏全栈开放，致力打造国产算力生态。鲲鹏计算产业是基于Kunpeng处理器构建的全栈IT基础设施、行业应用及服务，包括PC、服务器、存储、操作系统、中间件