從鑫鼎晟的專業視角來看，觀點速覽：我國在AI領域快速發展的環境下，AI芯片需求進一步提升。因此，GPU國產替代需求旺盛，也爲優質的國產GPU芯片提供了良好的發展空間。通用型GPU的市場正在快速成長，但國內企業尚未形成明顯的市場格局：我國移動GPU和桌面GPU兩大主要終端應用場景市場持續保持增長。全球GPU的市場已經達到了448億美元，我國約佔全球市場規模的24.7%。互聯網、政府側、服務、電信、金融、製造、教育等領域是GPU算力需求較大的領域。國產GPU產品處於導入信創領域階段，未來向其他領域進一步衍生：目前國內主流的CPU廠商往往會率先導入信創領域，一是能夠強化自身的市場份額和知名度，其次，信創領域市場的基本盤可爲企業穩定發展和營收增長提供基礎。在此之上，企業後續纔能有足夠的經濟基礎來進行產品研發迭代，趕超國際巨頭並打開消費市場。我國數據中心端、雲廠商以及智算領域對GPU需求也極爲旺盛：在全球芯片供應不穩定的情況下，我國發展AI行業，形成自主可控的芯片供應體系，爲國產GPU提供了更多進入市場的機會。圖形渲染IP授權、IP自研能力與先進的微架構是GPU芯片的核心：未來能夠獲得IMG永久IP授權，且具備消化吸收IMG IP並進一步創新形成完整桌面端GPU IP能力和其他核心IP自研能力的企業更具競爭優勢。一、GPU芯片產業及其發展（一）CPU、GPU與GPGPU1、CPU：中央處理器CP U（Central Processing Unit）是 計算機硬件系統的核心部件，負責執行計算機程序中的指令，處理和管理計算機系統中的各種數據和任務。2、GPU：全功能圖形處理器GP U（Graphics Processing Unit） 被稱爲顯示芯片，多用於個人電腦、工作站、遊戲主機以及移動設備（智能手機、平板電腦、VR設備）上專門運行繪圖運算的微處理器，是計算機顯卡的核心。GPU分獨立和集成類，獨立GPU一般封裝在獨立的顯卡電路板上，擁有獨立顯存集成GPU的製作由CPU廠家完成，因此兼容性較強，並且功耗低、發熱量小。GPU圖形渲染功能門檻很高，不僅是硬件複雜度很大（遠大於單純的GPGPU功能），同時圖形渲染功能本身也受到國際巨頭們的完整知識產權保護。3、GPGPU：並行計算處理器GPGP U（General-purpose computing on Graphics Processing Unit）是G PU衍生出來的概念，指的是並行計算處理器，屬於全功能GPU的一個子集，僅被用於通用計算。全功能GPU除了具備圖形處理功能外，也自帶GPGPU的通用計算功能。而GPGPU廠家若想向GPU遷移，在技術方面具有更高的壁壘和難度，至少需要補齊完整的圖形渲染功能，以及一些必要的附加功能。因此，GPGPU企業想補足圖形渲染功能、做一個全功能的GPU，是很難繞過當前的技術壁壘的。（二）GPU應用端分類目前GPU在許多行業中得到了廣泛應用，包括計算機遊戲、虛擬現實、人工智能、圖像渲染、科學計算等。根據應用端可將GPU分爲移動端和桌面端，其中桌面端又分爲服務器GPU和PC端GPU。服務器GPU可做專業圖形處理、計算加速、深度學習等應用，根據雲計算、人工智能等一系列技術的發展，服務器GPU以獨立GPU爲主。PC GPU在輕度辦公場景下會優先考慮集成GPU，提高效能；在重度辦公場景下會優先考慮獨立GPU，保證性能輸出。移動GPU由於專注輕薄，內部空間緊湊，所以一般採用集成GPU。（三）國內GPU芯片市場規模現狀從下游應用來看，互聯網、政府側、服務、電信、金融、製造、教育等領域是算力需求較大的領域。其中互聯網領域佔整體算力49.7%的份額；其次分別爲政府、服務、電信、金融，佔比分別爲12.0%、10.0%、7.2%、5.8%。從GPU的應用終端來看，我國移動GPU和桌面GPU兩大主要終端應用場景市場持續保持增長。根據相關市場統計，全球GPU的市場已經達到了448億美元，2022年我國GPU市場規模達到83.6億美元，2023年我國市場規模約111億美元。在AI的發展需求下，通用型GPU的市場正在快速成長。（四）國內GPU企業尚未形成明顯市場格局隨着多領域應用驅動市場規模擴大，GPU企業也隨之高速發展，其中象帝先已經過主流產能性能測試，其產品性能已達到國際第一梯隊水平。目前國內雖有多家GPU企業，但實際上仍未形成明顯的市場格局。（五）GPU芯片實現的重要基礎1、圖形渲染IP授權與核心IP自研能力GPU IP指的是GPU的相關知識產權。它包括了與圖形處理器相關的各種知識產權形式，如發明專利、商標、工業設計以及地理標誌等。GPU IP主要用於處理計算密集型和高度並行的計算任務，比如圖像和圖形的處理，也可以指代整個圖形處理器硬件的設計方案或者架構。目前IMG爲GPU IP領域的龍頭企業。IMG具備國際領先的完整移動端GPU IP，其圖形圖像部分具備世界領先水平，並且在國內是技術空白領域。然而，IMG IP面向移動端且算力存在侷限：IMG IP作爲低功耗的移動端IP，其主要價值是爲桌面GPU圖形渲染功能的賦能，其着色器算力方面較爲薄弱。雖然目前市場也出現了較多GPU企業自研IP的情況，但是自研IP可能存在技術風險，同時研發時間長且投入成本高，而IMG IP在移動端的圖形渲染領域是最爲成熟和知名的，因此出現問題的可能性較小。因此，未來能夠獲得IMG永久IP授權，且具備消化吸收IMG IP並進一步創新形成完整桌面端GPU IP能力和其他核心IP自研能力的企業更具競爭優勢。2、先進的微架構是GPU性能的核心抓手微架構（Micro Architecture）又稱爲微處理器體系結構，是硬件電路結構，用以實現指令執行。某一特定指令集可以用在不同微架構中執行，但在執行過程中因設計目的不同而存在技術效果的不同。GPU微架構包括流處理器、渲染核、雙精度浮點運算單元、特殊運算單元、流式多處理器、紋理處理器、圖形處理器、流處理器陣列。隨着下游應用領域擴張，能夠對市場主流的操作系統、CPU以及AI框架進行適配和兼容，滿足各類客戶需求將成爲未來GPU企業智能生態發展的主流趨勢。二、全功能GPU國產化必要且緊急（一）GPU行業競爭情況從全球GPU芯片產業鏈來看，行業巨頭大多集中在美國、歐洲、日本和韓國等，它們位居產業鏈各個環節核心，對全球GPU行業起着決定性的作用。在獨立GPU市場上，主要由NVIDIA、AMD和Intel三家公司壟斷，其2022年全球獨立GPU市場市佔率分別爲88%、8%和4%。從PC GPU市場格局來看，NVIDIA、Intel和AMD三家在2022年Q2市場佔有率分別爲18%、62%和20%，Intel憑藉其集成顯卡在桌面端的優勢佔據最大的市場份額。我國在AI領域快速發展的環境下，AI芯片需求進一步提升。因此，GPU國產替代需求旺盛，也爲優質的國產GPU芯片提供了良好的發展空間。（二）我國形成一系列政策推動GPU行業發展當前我國部署的自主可控戰略的重要性進一步凸顯。在信息產業安全替代的國家政策下，重要IT部件的國產化成爲剛需，各級政府也相繼釋放出了巨大的國產替代市場空間，爲國產化產品和廠商提供了廣闊的發展舞臺。（三）我國GPU產品國產替代需求旺盛通過國家前幾年的大力扶持和相關企業的努力，我國在CPU芯片、存儲芯片（DRAM/Flash）、網絡芯片等信息產品核心芯片方面，已有基本可用的替代方案。但是在GPU芯片方面，我國目前使用的GPU芯片幾乎全部來自NVIDIA和AMD，其中，中高端產品佔據了GPU芯片70%以上的市場份額，而國內企業中僅有極少數能夠實現量產可對標NVIDIA中高端GPU芯片的企業。缺乏可以批量應用的國產化產品，一直是我國在GPU芯片領域的一個空白。在信息安全問題頻發、美國遏制中國科技發展以及俄烏衝突的時代背景下，我國高度重視芯片產業發展。早在2006年，國務院頒佈了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006年—2020年）》，“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”位列16個科技重大專項首位，也被稱之爲“01專項”，國產GPU位列其中。我國IT產業的自主可控正勢在必行。（四）IT基礎設施GPU國產化的重要性當前國內重要信息系統、關鍵基礎設施中使用的CPU、GPU等芯片和關鍵服務大多依賴國外。其中政府、金融、能源、電信、交通等領域的信息化系統主機裝備中50+%採用外國產品，比如基礎網絡中70%以上設備來自美國思科公司；從微軟黑屏門、伊朗核電站、Intel芯片漏洞、蘋果Siri監聽門等諸多網絡安全事件中可以看出，互聯網安全不僅關乎公民人身財產安全，更關乎國家經濟發展和國防安全。在我國IT基礎設施長期被海外巨頭壟斷的情況下，對於 數據安全、網絡安全等方面均存在一定風險，尤其涉及黨政辦公、國央企、數據中心等領域，對於網絡安全、數據保護至關重要。因此在覈心領域例如信創行業率先實現IT技術軟件、硬件的國產化必要且緊急。2024年1月29日，工業和信息化部、教育部、科技部、交通運輸部、文化和旅遊部、國務院國資委、中國科學院等7部門聯合印發《關於推動未來產業創新發展的實施意見》，提出我國需加快突破GPU芯片、集羣低時延互連網絡、異構資源管理等技術，建設超大規模智算中心，滿足大模型迭代訓練和應用推理需求。在政策和市場的雙重推動下，國內GPU廠商產品迭代速度和研發速度將會更進一步。三、GPU在信創產業的發展（一）信創行業核心市場2022年信創核心市場（IT基礎設施+基礎軟件）規模爲2,392.8億元，佔比26.0%；非核心市場（平臺軟件+應用軟件+IT安全產品）規模爲6.827.4億元，佔比74.0%，預計到2027年，信創市場規模預計達到4.23萬億元，2020—2027年複合增長率爲35.7%。（二）GPU是繼CPU國產化後在信創領域的下一個重點在信創政策的推動下，國產CPU產業已經初具規模，行業中也出現了較多國產CPU的企業，市場形成較爲良性的競爭格局。當前階段，國內主流的CPU廠商有兆芯、飛騰、海光、龍芯、申威、海思六家。基於信創行業的推動，爲國產CPU企業帶來了巨大的發展機會。在2023年開年，信創大額採購訂單出現。雖然CPU技術不斷迭代，但是仍存在一定侷限，其主要用於少量的複雜計算，對於多數據計算存在不足。因此，也就進一步強化了GPU在計算機中的作用。目前在信創領域，國產GPU的滲透率不到0.5%，處於行業發展初期。GPU也是信創領域核心技術國產化的下一個重點對象。由於GPU研發壁壘更高，早期我國行業競爭格局尚未明朗，市場中僅有1-2家企業具備完全自主GPU的研發、批量供應能力，市場相對薄弱。經過長時間的沉澱，行業中形成了不少高性能國產GPU的企業。在信創領域快速發展之際，將孕育出優質的國產GPU企業。（三）我國政府提出“2+8+N”的國產替代策略在外部環境具有較多不確定因素下，我國政府進一步強化信創及相關核心行業的IT信息基礎的國產化。因此，也提出了“2+8+N”的推動策略和國產化的滲透路徑。“2+8+N”應用體系中，“2”指黨、政等信創市場；“8”指關於國計民生的八大關鍵行業，包括金融、電信、電力、石油、交通、航空航天、教育、醫療等信創外延行業；“N”指汽車、物流、菸草、電子、建築等行業。黨政信創自上而下推進，區縣級下沉空間非常大；另一方面，黨政信創除了公文系統之外還有政務系統和事業單位。1、黨政信創黨政、事業單位的PC、服務器的GPU國產替代市場，需求緊急明確。結合我國黨政信創領域PC、服務器GPU芯片的存量市場情況、國產替代滲透要求以及每年增量，2024—2030年我國黨政信創領域PC+服務器GPU芯片市場規模如下如圖。每年的市場數據波動由存量市場國產替代滲透率、GPU芯片週期性替換導致，也同時基於此，黨政信創領域GPU芯片市場需求較爲穩定且是長期需求的產品。因此，在政策的推動下，國產GPU芯片在黨政信創領域發展空間廣闊。2、信創外延市場國內重要行業的國企、科研院校及研究所的PC、服務器GPU的國產替代市場穩步推進。除黨政辦公外，以金融、石油、電力、電信、交通、航空航天、醫院、教育爲代表的八大重要行業將啓動國產化替代項目並穩步推進。其中，金融、教育、電信等領域屬於跟進黨政領域國產替代最爲快速的下游領域。信創八大行業GPU市場規模呈波動狀態，主要在於國產替代的滲透增速以及PC更新週期等原因，但整體市場空間保持穩定增長。（四）信創產業是國產GPU發展的基礎，未來向其他領域進一步衍生黨政信創、八大行業信創領域GPU的國產替代，爲國產GPU在其他領域的突破奠定基礎。在數字經濟、AI行業快速發展的背景下，市場對算力提出了更高的要求。首先是數據中心的建設不斷加大，拉動GPU需求；其次隨着我國各行業雲進程不斷加快，用戶雲網融合的需求日益增長；再者，隨着AIGC領域chatgpt、大模型的推出，對AI芯片、智能算力提出了更多需求，隨之拉動GPU的需求。而目前主流的國產CPU廠商，大部分是採用率先突破信創以及行業信創領域，再對消費端領域進行突破。採用此戰略的主要原因在於：1）C端已經有成熟的海外廠家產品長期佔領市場，消費者的購買習慣難以改變且存在不確定性，市場突破難度高，難以保證盈利；2）海外產品在消費端已經形成了較爲穩定的生態，突破時間長；3）信創領域國產替代明確，市場導入和收入確定性更強，良好保證了企業的營收規模和盈利能力。因此，主流的CPU廠商往往會率先導入信創領域，一方面能夠強化自身的市場份額和知名度，另一方面信創領域市場的基本盤可爲企業穩定發展和營收增長提供基礎。在此之上，企業纔能有足夠的經濟基礎來進行產品研發迭代，趕超國際巨頭並打開消費市場。四、國產GPU在其他領域的市場前景（一）數字經濟發展帶動算力需求在人工智能時代，無論是AIGC、GPT還是數字經濟，背後的核心技術設施是算力網絡。算力已成爲數字經濟時代的關鍵生產力要素。中美算力規模全球領先。2022年全球計算設備算力總規模達到906EFlops，增速達到47%。2022年全球算力競爭加劇，美國、中國、歐洲、日本在全球算力規模中的份額分別爲34%、33%、17%和4%，我國算力規模位列全球第二，以GPU爲主實現數據中心計算加速，市場佔有率近90%。（二）新增數據中心服務器對GPU需求旺盛未來隨着智能算力需求增長，我國數據中心對服務器GPU需求旺盛。目前，“東數西算”工程從系統佈局進入全面建設階段，預計至2025年“十四五”規劃期末，擬實現數據中心機架規模增長至1400萬架，規模總量將是2022年兩倍，總增量投資約7000億元。預計到2028年我國數據中心機架達到2339萬架，五年複合增長率達到19.42%。假設服務器數量根據五年20%的複合增長率進行計算，2024、2025、2027、2028年新增服務器數量達到380萬臺、456萬臺、547.2萬臺、656.6萬臺、788萬臺，根據一臺服務器配4—8個GPU（按6個來計算），單個GPU價格5800元來計算，數據中心服務器未來每年增量GPU市場規模接近2000億元。（三）GPU奠定了邊緣計算算力的基礎，市場空間廣闊目前根據物聯網上線設備數據產生量和處理量來看，數據中心的速度和計算力還是遠遠不夠，因此誕生了邊緣計算。我國邊緣計算行業正處於快速發展期，2022年我國邊緣計算市場規模達到700億元，2023年達到910億元，同比增長30%。預計到2027年我國邊緣計算市場規模將達到2599.1億元。邊緣計算市場規模增長也帶動了服務器需求，2022年我國邊緣服務器市場規模達到455億元，根據邊緣計算行業發展需求，預計到2027年我國邊緣計算服務器市場規模達到14684.64億元。一般來說在邊緣服務器中，需要配備8個GPU卡，單片價格約爲5800元-10000元以上，整體佔邊緣服務器成本的40%—60%。根據邊緣服務器市場規模，預測2027年我國邊緣服務器GPU市場規模將達到7342億元。（四）AIGC行業發展爲國產GPU帶來發展空間AIGC對於高性能計算的需求，使得AI服務器成爲服務器領域業務增長最快的細分種類。我國也是AI芯片主要的市場之一，保守估計2028年我國AI芯片市場規模達到431億美元，五年複合增長率達到20%。其中推理服務器隨着AI大模型的落地需求漸增，預計到2027年我國AI推理服務器市場規模將達到956億元，其中90%爲GPU推理服務器。根據單個推理服務器用8塊GPU加速卡，佔整體服務器成本60%，到2027年我國推理服務器GPU市場規模達到645億元。隨着ChatGPT引發AI大模型熱潮，NVIDIA作爲加速計算領導者，目前高性能芯片處於供不應求的情況，一般至少需要6個月才能拿到產品；疊加美國芯片出口限制。面對我國AI芯片巨大的市場需求，國產GPU市場可期。（五）GPU大消費市場機遇廣闊1、電子競技、遊戲拉動桌面端GPU新需求疫情後，隨着國內社會生產生活的有序恢復和消費復甦步伐加快，驅動電競市場的反彈及增長。2023—2025年中國電競整體市場規模複合年均增長率預計在7.2%。2022年中國電競整體市場規模達1579億，電競用戶人數規模達5.04億元，進一步促進桌面端GPU的市場發展。2、雲遊戲市場規模不斷增長雲遊戲中的所有計算全部在雲端服務器進行，並通過互聯網接受玩家的輸入指令，同時將處理完成後的最終畫面結果顯示在玩家的前端設備上。因此，需要在服務器上搭載高性能的GPU來進行雲端渲染，將會對GPU性能提出更高要求。2021年中國雲遊戲市場規模約34億元，同比增長54.5%，預計在2022—2025年，雲遊戲市場整體複合增長率達到76.6%。3、“元宇宙”構建需求高性能的GPU實現元宇宙，離不開「物理世界數字化」的技術。把物理世界在數字化當中呈現出來，對GPU提出更高要求。實時渲染、物理渲染以及照片級逼真的渲染，都將由更高性能的GPU完成。未來，GPU圖形處理單元將在元宇宙中如何管理數據方面發揮重要作用。4、ADAS市場推動GPU需求2015年中國發布了《“十三五”汽車工業發展規劃意見》，對智能網聯汽車發展設定目標到2020年我國初步建立能夠支撐駕駛輔助及低階自動駕駛的網聯汽車標準體系。汽車製造商自2015年起開始整合L2自動駕駛。在2020年全球出售的汽車中，約有8%配置L2及以上自動駕駛功能。到2025年，在全球售出的汽車中，預計約有30%將支持L2或以上自動駕駛功能。五、小結2023年全球GPU行業市場規模達到595億美元，我國GPU市場規模111億美元，是GPU核心市場。人工智能、數據中心、區塊鏈、元宇宙等新技術層出不窮，驅動GPU市場繼續快速發展。但目前全球GPU領域主要被NVIDIA、AMD等廠家佔領。黨政、國央企、數據中心等關鍵領域，需要進一步保證國家信息安全和核心技術的自主可控。我國信創、信創外延等領域GPU的國產替代處於早期且確定性強，爲國產GPU企業帶來發展空間，也是爲國產GPU企業搶佔市場份額、進一步提升產品影響力以及計算生態的搭建提供機會。此外，在人工智能、物聯網等多下游領域快速發展情況下，我國數據中心端、雲廠商以及智算領域對GPU需求也極爲旺盛，在中美貿易戰、全球芯片供應不穩定的情況下，我國發展AI行業，形成自主可控的芯片供應體系，爲國產GPU提供了進入市場的機會。整體來看，國產GPU市場空間廣闊，短期市場需求更傾向於“能用”的狀態，未來產品更成熟的情況下，掌握核心IP與架構、產品性價比高且能批量穩定供應的企業更具競爭力。