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《人脸识别欧亿·体育（中国）有限公司报告：浮云渐
散，刷脸时代来临》2017-09-23
《首个系统性发展规划落地，AI
迎来新机遇》2017-07-21
《AlphaGo三胜柯洁，人工智能
进化几何》2017-05-30
＃emailAuthor＃ 分析师：
袁煜明
yuanyuming@xyzq
S0190515040001
＃assAuthor＃ 研究助理：
洪依真
hongyzh@xyzq
投资要点
＃summary＃
片产业长期落后美日韩等发达国家，尽管占有9成以上PC和智能手机的
制造量，但芯片自给率仅10%左右。而产业向AI芯片的升级带来了绝佳
机会，寒武纪、海思等优势企业有望推动中国“芯”实现弯道超车。近年
国家战略级政策对AI芯片相关产业频吹春风，国内终端市场大，国产AI
芯片有望借国产化趋势与智能手机、安防摄像头等终端率先形成放量

破使AI芯片作为上游产业率先爆发。人工神经网络通过训练与预测的过
程实现应用，对并行计算能力要求高，训练偏好高性能，应用对简单指令
重复计算和及时性要求高。随着大数据存取、算力以及深度学习训练方法
等方面的瓶颈被突破，芯片作为AI领域的上游成为了率先爆发的产业

对AI计算在简单指令下的并行算力要求，AI芯片应运而生。其中，GPU
因其易编程性和良好的并行计算能力最早最广泛被应用于AI计算

FPGA和ASIC增速较快。按照是否为冯诺依曼架构及是否为类脑芯片可
对市场中用于AI计算的芯片进行分类：冯诺依曼架构下均是非类脑芯片，
主要包括传统的CPU和GPU；非冯架构下包括类脑与非类脑芯片，其中
非类脑芯片包含ASIC（寒武纪、谷歌TPU等）、FPGA和部分新GPU（Nvidia
的Tesla系列等），类脑芯片包括IBM的TrueNorth等。在主要的AI芯片
中，GPU峰值性能高、通用性好，但功耗大，适用于数据中心和训练过
程；FPGA效率高、灵活性好，但峰值性能弱、成本高，适用虚拟化云平
台和预测过程；ASIC效率高、功耗比佳，但量产前成本高，适用智能终
端和AI平台；类脑芯片能耗低、感知力强，但缺乏训练、精度低

而以寒武纪为代表的ASIC厂商在终端的落地前景更为广阔。英伟达Volta
架构提升了GPU预测效率，Intel不断推进CPU+FPGA架构，未来或呈现
GPU发展高端复杂算法、高性能计算和数据中心；ASIC发展智能终端、
AI平台与算法IP化；FPGA应用于变化较快的欧亿·体育（中国）有限公司应用和虚拟化云平台
这样的格局，其中注重终端寒武纪等ASIC的落地前景更为广阔

浪潮信息

＃title＃
AI芯片助中国“芯”弯道超车，由浅入 “深”
度学习
＃createTime1＃ 2017年9月25日
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欧亿·体育（中国）有限公司跟踪报告
目录
1、AI芯片迎政策春风，中国“芯”突破可期........... - 4 -
1.1、芯片产业具备战略性、先导性和基础性，中国“芯”奋起直追 . - 4 -
1.2、AI芯片形成突破，战略级政策频吹春风，助力弯道超车 ........... - 5 -
1.3、终端引领ASIC芯片落地浪潮，国产化趋势或带来发展良机...... - 7 -
2、大数据与深度学习推动AI芯片进化 ........ - 8 -
2.1、人工神经网络与深度学习简介及其对算力的要求 .......... - 8 -
2.2、大数据、场景和算力需求相互促进，推动上游的AI芯片发展 ..- 11 -
3、AI计算芯片—前世今生. - 12 -
3.1、CPU难堪大任，AI芯片站上舞台 ....... - 12 -
3.2、AI芯片的业态简述和对比 ...... - 13 -
4、GPU、FPGA、ASIC与类脑芯片的优缺点与应用场景 .... - 16 -
4.1、GPU性能高、功耗大、通用性好，适用于数据中心和训练过程........... - 16 -
4.2、FPGA效率高、灵活性好，但峰值性能较弱、成本较高，适用于虚拟化云平
台和预测过程 ......... - 18 -
4.3、ASIC效率高、功耗比佳，但量产前成本高，适用智能终端和AI平台. - 19 -
4.4、类脑芯片能耗低、感知力强，但缺乏训练方法、精度低 .......... - 20 -
5、芯片的业态和应用领域.. - 21 -
5.1、GPU与英伟达- 21 -
5.2、FPGA与Xilinx、Altera........... - 22 -
5.3、ASIC与Google、寒武纪 ........ - 23 -
5.4、类脑芯片与IBM和高通.......... - 24 -
6、AI芯片的未来走向........ - 25 -
6.1、短期：GPU仍延续AI芯片的领导地位，FPGA增长较快 ........ - 25 -
6.2、长期：各种AI芯片基于各自优势适用于不同场景....... - 25 -
7、相关标的........... - 26 -
8、风险提示........... - 28 -
图1、我国集成电路进口额占全球市场份额超6成，逆差近年稍有稳定 ........ - 4 -
图2、国内芯片产业销售额保持20%增速 ..... - 5 -
图3、进入全球前50的企业数迅速上升 ....... - 5 -
图4、海思今年有望进入全球半导体前20强- 5 -
图5、神经网络模型 . - 9 -
图6、神经网络应用过程：训练和预测 ......... - 9 -
图7、数字“6”的不同形式 ........... - 10 -
图8、鲁本斯的油画《竖起十字架》........... - 10 -
图9、DeepMind机器人翻越障碍 .....- 11 -
图10、Amazon Go Just Walk Out ......- 11 -
图11、AI芯片发展的助力.. - 12 -
图12、CPU指令流水执行 .. - 12 -
图13、CPU结构 .... - 12 -
图15、AI芯片简要发展历程 .......... - 14 -
图16、GPU中计算单元占比高....... - 16 -
图17、GPU浮点计算能力远高于CPU ....... - 16 -
图18、英伟达Tesla P100 GPU可使数据中心应用程序性能提升高达50倍 .. - 17 -
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欧亿·体育（中国）有限公司跟踪报告
图19、FPGA内部结构....... - 18 -
图20、Volta架构的新GPU V100在预测阶段性能提升约10倍，是CPU的30倍
...... - 21 -
图21、英伟达GPU应用体系 ......... - 22 -
表1、近三年部分AI+芯片产业支持政策 ...... - 6 -
表2、部分终端产品对AI芯片的应用 ........... - 8 -
表3、四类人工智能芯片特点对比 .. - 15 -
表4、现有用于AI计算的部分芯片对比 ..... - 15 -
表5、全球科技巨头在云端FPGA的布局.... - 23 -
表6、部分ASIC 专用芯片介绍...... - 24 -
表7、全球知名公司研发的类脑芯片........... - 25 -
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欧亿·体育（中国）有限公司跟踪报告
报告正文
1、AI芯片迎政策春风，中国“芯”突破可期
1.1、芯片产业具备战略性、先导性和基础性，中国“芯”奋起直追
发达国家的ICT产业建立在强势的芯片基础之上。芯片产业是一国工业的支柱之
一，其下游的ICT产业在美、日、韩等发达国家中的地位尤为重要。我们耳熟能
详的诸多公司，如美国的谷歌、IBM、Intel、微软、Apple、AT&T、英伟达，韩
国的三星，日本的Sony、东芝等都属于ICT领域，每年能贡献超百亿美元的利润

这些公司或是自身的产品或是上游均是芯片欧亿·体育（中国）有限公司，本国芯片产业的强势不仅让这
些公司站稳了脚跟，对其国内人工智能、信息安全、网络建设等诸多领域的推动
作用更是不言而喻

IC产业是国家战略性、先导性、基础性欧亿·体育（中国）有限公司，对信息安全、“互联网+”建设和人
工智能等战略的发展必不可少。芯片是ICT产业的底层硬件，没有芯片的国产化，
就更不用说建立于其之上的ICT产业，对我国 “互联网+”建设和人工智能战略
等新一代信息技术发展乃至国家信息安全造成了巨大影响。中国虽然是世界的制
造工厂，是全球个人计算机、手机、家电以及其他多种电子设备的第一大制造国，
全球约有90%的个人笔记本电脑及智能手机和大量的电子设备在中国制造，但我
国的芯片自给率仍在10%左右，与我国的终端制造规模、发展速度相当不匹配，
芯片产业的弱势制约了国内电子信息产品的竞争力，压缩了欧亿·体育（中国）有限公司利润。所以国家
无论从科技战略发展的角度还是从国内实体经济的角度考虑，都必不可少要重点
发展芯片产业。国家在2014年发布的
国家战略性、基础性、先导性欧亿·体育（中国）有限公司发展

图1、我国集成电路进口额占全球市场份额超6成，逆差近年稍有稳定
欧亿·体育（中国）有限公司来源： 百度文库，兴业证券研究所
海思等企业逐渐崛起，中国“芯”在不断追赶。近几年，尽管全球芯片产业仍由
Intel、高通、英伟达等巨头把持，我国芯片产业仍呈现出蓬勃的发展力，近三年
欧亿·体育（中国）有限公司销售额复合增长率超20%。2009年全球纯芯片设计公司50强中，中国第一500
1000
1500
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3500
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5000
2010201120122013201420152016
集成电路进口额（亿元） 集成电路出口额（亿元） 逆差（亿元）
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欧亿·体育（中国）有限公司跟踪报告
家闯入世界50强的是华为旗下的海思公司，而2014年这个数目达到了9家，2016
年增长到了11家，分别是海思、紫光展讯，紫光锐迪科、中兴、大唐、南瑞、华
大、ISSI、瑞芯微、全志和澜起科技。此外，虽然2016年全球前20大半导体公
司中没有中国企业的身影，但是其门槛44.55亿美元与海思2016年的收入基本相
当，而表中的不少公司营收增速非常缓慢，尤其是排名居后的4家增速基本在0%
附近，明年海思有望进入全球前20强

图2、国内芯片产业销售额保持20%增速 图3、进入全球前50的企业数迅速上升
欧亿·体育（中国）有限公司来源：中国产业信息网、兴业证券研究所 欧亿·体育（中国）有限公司来源：IC Insights、兴业证券研究所
图4、海思今年有望进入全球半导体前20强
欧亿·体育（中国）有限公司来源： IC Insights，兴业证券研究所
1.2、AI芯片形成突破，战略级政策频吹春风，助力弯道超车
11.60%
16.22%
20.22% 19.70% 21.50% 18.97%
0%
5%
10%
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25%1000
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销售规模（亿元） 同比增