AI芯片第一股登陆科创板，寒武纪所在的AI芯片行业发展如何？

人工智能最初出现于1956年，在我国发展起步较晚，最初开始于上个世纪80年代。近年来，得益于社会现有数据量爆发以及生活数字化的需求，人工智能发展迅猛。集成电路是半导体产业的核心，由于技术的复杂性，集成电路产业结构高度专业化，目前产业链主要分为IC设计、IC制造、IC封装测试。

人工智能芯片作为人工智能的基础，在人工智能发展浪潮中也是必然出现的产物，并在其中扮演非常重要的角色，另外集成电路行业技术研发能力也必将影响到人工智能芯片的未来发展。

01

集成电路发展现状

集成电路占据了半导体行业80%以上的市场份额，也是人工智能不可或缺的一个基础与核心。近年来，国家先后出台了许多利好集成电路行业发展的法律法规和产业政策，鼓励各大产业基金为行业投入资本力量。

1.全球集成电路行业概况

2013-2018年，全球集成电路行业呈现快速增长趋势，产业收入年均复合增长率为9.3%；2019年，受国际贸易摩擦冲击的影响，全球集成电路产业总收入为3,304亿美元，较2018年度下降16.0%。因贸易摩擦各项问题有所进展，加上数据中心设备需求增加、5G商用带动各种服务扩大、车辆持续智能化等，在贝壳投研（ID:Beiketouyan）看来2020年全球集成电路产业市场规模有望重回增长。

2.中国集成电路行业概况

我国本土集成电路产业发展起步较晚，但近年来发展迅速，行业增速领先全球。根据中国半导体行业协会披露，近几年以来，我国集成电路产业规模得到快速增长，2018年实现总销售额高达6,532亿元，较上年增长20.7%。受益于5G通信和人工智能应用发展的需求拉动，以及2019年下半年全球集成电路行业景气开始回温，未来两年中国集成电路行业仍将保持快速增长态势，到2020年市场规模有望突破9,000亿元。

3.产业头部效应严重

从全球集成电路行业的竞争格局来看，目前集成电路行业的头部效应较严重，主要市场由美国、欧洲、日本、韩国的企业占据。我国虽然在近年发展迅速，但是和欧美日韩的头部企业相比，还是有较大差距的，目前国内也比较缺乏具有竞争力的龙头企业，我国集成电路贸易逆差也比较大，2018年同比增长11.21%。

在人工智能和5G共同到来的黄金时代，在社会和政府的各项扶持下，国内企业也有望发展到占据市场主要份额。

02

AI芯片行业政策环境分析

我国一直大力支持人工智能和集成电路产业的发展。近年以来，国家和各级地方政府不断通过产业政策、税收优惠政策、成立产业基金等方式支持人工智能和集成电路产业发展，有望带动行业技术水平和市场需求不断提升。

1.2014年，工信部发布《国家集成电路产业发展推进纲要》，提出到2020年，集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小，全行业销售收入年均增速超过20%，企业可持续发展能力大幅增强。

2.2016年，国务院印发《关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知》（国发[2016]43号），将“核高基”、集成电路装备等列为国家科技重大专项，发展关键核心技术，着力解决制约经济社会发展和事关国家安全的重大科技问题。

3.2017年，国务院公布《新一代人工智能发展规划》，提出抢抓人工智能发展的重大战略机遇，构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国。

03

AI芯片行业发展现状

1.AI芯片产业链

人工智能领域是计算机科学的一个分支，主要是通过模拟和延展人类及自然智能的功能，拓展机器的能力边界。人工智能在生活中的常见应用就是照片美颜、图片搜索、语音输入、语音合成等功能。目前主流的人工智能算法通常可分为“训练”和“推理”两个阶段，训练即是通过庞大的数据量来不断优化调整人工智能模型的参数，使模型最终能达到预期效果，推理即是在训练结束后，可以预测待处理输入数据对应的输出。

人工智能芯片产业链上游主要是人工智能算法以及芯片设计工具。人工智能算法覆盖广泛，包括视觉算法、语音处理算法、自然语言处理算法以及各类机器学习方法（如深度学习等），研究人工智能算法的机构为斯坦福大学、麻省理工学院、卡耐基梅隆大学等大学以及谷歌、脸书、亚马逊等知名互联网企业。

人工智能芯片行业的核心为芯片设计和芯片制造。我国芯片设计企业在近几年发展较快，在各细分领域涌现出一大批优秀企业。除此之外，一些芯片设计工具厂商、晶圆代工厂商与封装测试厂商也为人工智能芯片行业提供了研发工具和产业支撑。

当前我国人工智能芯片行业的下游应用场景主要聚集在云计算与数据中心、边缘计算、消费类电子、智能制造、智能驾驶、智慧金融、智能教育等领域。

2.AI芯片国内市场规模

在经历了互联网和移动互联网的追赶之后，中国正成为一个重要的数据大国，IDC预计到2025年中国将拥有全球数据量的27.8%。另外，“数字中国”等产业政策推动中国产业的信息化、智能化升级转型，这为我国AI芯片的发展提供了众多实际的应用场景。

中国人工智能芯片市场主要分为终端、云端和边缘端。

①在终端，近年来，在全球智能手机出货量增速放缓的情况下，国产品牌手机销量强势上涨，与苹果、三星等国外终端厂商的市场份额逐渐缩小。人工智能的发展和通信网络的升级推进着中国互联网的演变，同时也推动着智能终端的更新迭代。

根据IDC对中国智能终端市场发展的预测，到2022年，40%的智能终端产品将拥有人工智能的相关功能。在国内头部智能终端厂商的带领下，人工智能芯片将成为智能手机等终端的标配，预计人工智能芯片在终端的应用将进入一个全新的普及阶段，渗透率将逐年提升。

②在云端，服务器及数据中心需要对大量原始数据进行运算处理，对于芯片等基础硬件的计算能力、计算进度、数据存储和带宽等都有较高要求。传统数据中心存在着能耗较高、计算效率较低等诸多发展瓶颈，因此数据中心中服务器的智能化将是未来发展趋势。

根据IDC数据，2018年中国智能服务器市场规模为13.05亿美金，同比增长131%，到2023年将达到43.26亿美金，整体市场年均复合增长率将达到27.08%。按照人工智能芯片占到人工智能服务器成本的30%-35%进行测算，未来中国服务器市场对于人工智能芯片的需求有望突破100亿元人民币。

③在边缘端，随着中国5G的快速商用落地，5G产业的各项配套产业将迎来快速发展的契机，车联网、工业互联网、物联网等应用行业将逐步进入发展的新阶段。根据赛迪顾问预测，到2022年中国边缘计算市场规模将达到325.31亿元。

根据前瞻产业研究院的预测数据显示，未来几年内，中国人工智能芯片市场规模将保持40%-50%的增长速度，到2024年，市场规模将达到785亿元。

04

AI芯片行业竞争格局

集成电路设计行业属于技术密集型行业，而智能芯片作为集成电路领域新兴的方向，在集成电路和人工智能方面有着双重技术门槛。目前，泛人工智能类芯片（可用于人工智能计算任务的各类芯片的总称）领域中的主要企业分为两类：

第一类是国际集成电路设计龙头企业，包括：

Nvidia、Intel、AMD、Qualcomm、NXP、Broadcom、Xilinx、联发科、华为海思等等，还包括主要以进行IP授权模式经营业务的ARM、Cadence和Synopsys等公司；国际集成电路设计龙头企业一般都经过了多年的技术沉淀和研发积累，在综合技术实力、销售规模、资金实力、人才团队等方面仍占据优势。目前，在泛人工智能类芯片领域，NvidiaGPU产品和IntelCPU产品的市场份额仍占据明显优势。

第二类是以寒武纪、地平线机器人、Graphcore、WaveComputing等为代表的专业人工智能芯片设计公司。在贝壳投研（ID:Beiketouyan）看来专业人工智能芯片设计公司普遍成立时间相对较晚，在营收规模、综合技术积累等方面难以与国际集成电路设计龙头企业相提并论，但在人工智能算法和针对人工智能应用场景的专用芯片设计方面有着自身独到的技术优势和一定的研发实力，未来随着人工智能应用的逐步成熟，该等企业有望迎来快速发展的阶段，逐步跻身成为集成电路设计龙头企业。

（1）Nvidia（NVDA.O）

英伟达公司在1999年发明的GPU激发了PC游戏市场的增长，重新定义了现代计算机显卡，并且对并行计算进行了革新。最近，通过将GPU作为可以感知和理解世界的计算机、机器人乃至自动驾驶汽车的大脑，GPU深度学习再度点燃了全新的计算时代——现代人工智能。

2019年，英伟达实现营业收入为109.18亿美元，归母净利润为27.96亿美元。

（2）Intel（INTC.O）

英特尔公司是全球最大的个人计算机零件和CPU制造商。英特尔在设计和制造关键技术方面处于世界领先地位,这些技术为云计算和日益智能化、互联互通的世界提供了动力。该公司为覆盖多个行业的广泛客户提供计算、网络、数据存储和通信解决方案。

英特尔于2015年6月以167亿美元收购FPGA芯片厂商Altera，2016年8月以3.5亿美元收购了人工智能芯片创业公司NervanaSystems，2017年3月以153亿美元收购以色列智能驾驶芯片和平台公司Mobileye，2019年12月以20亿美元收购以色列云端人工智能芯片创业公司HabanaLabs。

2019年，英特尔实现营业收入为719.65亿美元，归母净利润为210.48亿美元。

（3）AMD（AMD.O）

超威半导体公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器(CPU、GPU、主板芯片组、电视卡芯片等),以及提供闪存和低功率处理器解决方案。AMD致力为技术用户——从企业、政府机构到个人消费者——提供基于标准的、以客户为中心的解决方案。

2019年，AMD实现营业收入为67.31亿美元，归母净利润为3.41亿美元。

（4）ARM

ARM（安谋）是一家英国知名芯片设计公司，它是集成电路行业IP授权商业模式的代表企业。ARM拥有多系列处理器IP产品以及配套软件体系，全球领先的各大终端设备厂商都在广泛使用ARM的CPU技术，应用领域涉及手机、数字机顶盒、汽车电子等各类终端设备以及云服务器。2016年7月，ARM被日本软银集团以309亿美元全资收购。

（5）华为海思

华为海思（HiSilicon）成立于2004年，其前身是创建于上世纪90年代的华为集成电路设计中心。历经十几年的发展，已成长为中国第一、全球前五的无晶圆厂IC设计公司。

根据市场调研机构ICInsights公布的最新数据显示，2020年第一季度，华为海思的销售额达到26.7亿美元（约合人民币190亿元），较去年一季度增加了9.35亿美元，同比上涨54%。排名也从第15位跃升至第10位，取代了英飞凌和KIOXIA（东芝存储），首次挺进全球半导体TOP10之列。值得一提的是，这也是中国大陆首次有厂商跻身前十名。

（6）寒武纪

寒武纪成立于2016年，一直专注于人工智能芯片产品的研发与技术创新，致力于打造人工智能领域的核心处理器芯片，让机器更好地理解和服务人类。

寒武纪创始人陈天石是国内顶尖的人工智能专家，公司整体技术能力强，是目前国际上少数几家全面系统掌握了智能芯片及其基础系统软件研发和产品化核心技术的企业之一，能提供云边端一体、软硬件协同、训练推理融合、具备统一生态的系列化智能芯片产品和平台化基础系统软件。

05

总结

放眼全球，在贝壳投研（ID:Beiketouyan）看来人工智能领域的应用目前均处于技术和需求融合的高速发展阶段，未形成统一的生态，就人工智能芯片这一细分领域而言，国内芯片厂商与国外芯片巨头基本处于相似的发展阶段。而随着人工智能相关技术的进步，应用场景将更加多元化，中国人工智能芯片市场将得到进一步的发展。（ty003）