>> 光大证券-AI行业跟踪报告之五-边缘算力SoC:AIoT智能终端的大脑,端侧算法部署的核心-230323
| 上传日期: |
2023/3/23 |
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pdf 共6页 |
来源: |
光大证券 |
| 评级: |
买入 |
作者: |
刘凯 |
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一、边缘算力应用和端侧AI算法部署需求巨大 AI将提升社会劳动生产率,特别是在有效降低劳动成本、优化产品和服务、创造新市场和就业等方面为人类的生产和生活会带来革命性的转变。可以认为,AI是一个重要的生产力工具,AI通过与各行各业结合,赋能各行各业。在自动驾驶、智能家居、安防监控、机器人、医疗设备、智慧课堂等新兴行业中,人工智能的技术创新和应用落地是行业智能化的推手。此外,AI交互、AI创作等应用场景发展迅速,如自然语言处理工具ChatGPT的问世,有望进一步推动行业智能化程度不断提升。 AI技术必须具备三个要素:算法、数据、算力。 (1)数据:AI蓬勃发展主要是得益于大数据的累积以及AI专用算力的大幅增强。 (2)算力:过去10年,AI领域主要的算力载体是以国外芯片厂商提供的GPU设备为主,广泛应用于与AI相关的云端产品。而端侧嵌入式AI算力载体从CPU、GPU、DSP发展到ASIC架构,推动了基于深度学习的语音识别、人脸识别、图文识别、AIGC、目标检测、超分辨率、ADAS等技术的广泛应用。 (2)算法:模型算法架构持续迭代,Transformer神经网络结构逐渐成为自然语言处理领域的主流,如ChatGPT是其应用之一,主要用于云端产品,各算法厂商开始尝试应用到端侧产品,对端侧算力性能提出了更高的要求,这将推动AI算力的发展。从AI算法模型到端侧AI部署应用的落地,需要解决很多技术问题,如模型转换、量化、推理框架、算子融合、算子适配(自定义算子开发)等等。这不仅需要性能优越的算法模型以及可靠的高性能低消耗(低带宽低内存低功耗)硬件加速器,还需要通过AI编译器把算法模型转化成硬件设备能识别的表达式进行算法部署,再应用到具体的应用场景,满足用户的体验需求。在算法部署过程,算法开发应用算子级API和网络级API、支持量化感知训练模型导入等加速算法开发效率和应用落地效率。 二、SoC:智能终端设备的大脑,边缘算力的核心 智能应用处理器芯片均为系统级的超大规模数字集成电路,可以分为高性能应用处理器、通用应用处理器、人工智能视觉处理器、智能语音处理器、车载处理器、流媒体处理器等。上述处理器一般内置中央处理器(CPU),根据使用场景的需要增加图形处理器(GPU)、图像信号处理器(ISP)、神经网络处理器(NPU)及多媒体视频编解码器等处理内核。芯片内部设置高速总线负责各个处理器和外部接口的数据传输。配备闪存接口、动态存储器接口、显示接口、网络接口以及各种高速、低速外部设备接口。 SoC的关键技术主要包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SoC验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实现技术,以及嵌入式软件移植、开发研究,是一门跨学科的研究领域。SoC意味着在单个芯片上实现以前需要多个芯片才能实现的系统功能,克服了多芯片板级集成出现的设计复杂、可靠性差、性能低等问题,并且在减小尺寸、降低成本、降低功耗、易于开发等方面也有突出优势。SoC对研发设计、制造工艺以及软硬件协同开发技术的要求较高,主要体现在芯片验证和测试难度的提高,以及IP复用、混合电路设计的困难加大。任何SoC的设计都是性能、功耗、稳定性、工艺难度几方面的平衡。完整的SoC系统解决方案,除了提供硬件参考设计外,还需要提供系统级的软件参考设计,包括驱动软件、大型OS(Linux、Android、ChromeOS、国产OS等)的移植、针对性的算法、中间件和上层应用软件的适配等,并通过严格的可靠性、兼容性测试。 三、边缘算力SoC行业投资建议 投资建议:AI新浪潮未来将提升海量IoT设备的边缘算力需求。AIoT时代拥有海量IoT终端。“智能”将是物联网时代最核心的生产力,AI技术将渗透到云、边、端和应用的各个层面,与IoT设备进行深度融合。在训练方面,AI模型的训练需要海量数据支持,SoC中的NPU提取视觉和语音的特征数据,为云端AI提供大数据支撑。在推理层面,各类带有NPU的边缘侧芯片SoC将提供丰富的AI算力,经过压缩的轻量级AI模型可以在音箱、摄像头等边缘侧部署。 边缘算力SoC行业建议关注:全志科技、瑞芯微、晶晨股份、富瀚微、芯原股份、中科蓝讯、炬芯科技、恒玄科技、翱捷科技、乐鑫科技等。 3.1、全志科技 公司目前的主营业务为智能应用处理器SoC、高性能模拟器件和无线互联芯片的研发与设计。主要产品为智能应用处理器SoC、高性能模拟器件和无线互联芯片。公司产品满足消费、工业、车载领域的应用需求,产品广泛适用于智能硬件、智能家电、智能物联网、智能汽车电子、平板电脑、网络机顶盒以及电源模拟器件、无线通信模组等多个产品市场。根据公司年报,2022年公司实现收入15.1亿元,同比减少26.7%;实现归母净利润2.1亿元,同比减少57.3%。 全志科技SoC产品应用包括:(1)天猫精灵、小米、小度等品牌的智能音箱;(2)石头、云鲸、小米、追觅、乐动、美的、海尔、Shark等品牌的扫地机;(3)创想三维3D打
研究报告全文:2023年3月23日行业研究边缘算力SoCAIoT智能终端的大脑端侧算法部署的核心AI行业跟踪报告之五电子行业要点买入维持一边缘算力应用和端侧AI算法部署需求巨大作者分析师刘凯AI将提升社会劳动生产率特别是在有效降低劳动成本优化产品和服务创造新执业证书编号S0930517100002市场和就业等方面为人类的生产和生活会带来革命性的转变可以认为AI是一个021-52523849kailiuebscncom重要的生产力工具AI通过与各行各业结合赋能各行各业在自动驾驶智能家居安防监控机器人医疗设备智慧课堂等新兴行业中人工智能的技术创新和应用落地是行业智能化的推手此外AI交互AI创作等应用场景发展迅速如行业与沪深300指数对比图自然语言处理工具ChatGPT的问世有望进一步推动行业智能化程度不断提升10AI技术必须具备三个要素算法数据算力11数据AI蓬勃发展主要是得益于大数据的累积以及AI专用算力的大幅增强-72算力过去10年AI领域主要的算力载体是以国外芯片厂商提供的GPU设-16备为主广泛应用于与AI相关的云端产品而端侧嵌入式AI算力载体从CPUGPU-25DSP发展到ASIC架构推动了基于深度学习的语音识别人脸识别图文识别0322062209221222AIGC目标检测超分辨率ADAS等技术的广泛应用电子行业沪深300资料来源Wind2算法模型算法架构持续迭代Transformer神经网络结构逐渐成为自然语言处理领域的主流如ChatGPT是其应用之一主要用于云端产品各算法厂商开始尝试应用到端侧产品对端侧算力性能提出了更高的要求这将推动AI算力的发展从AI算法模型到端侧AI部署应用的落地需要解决很多技术问题如模型转换量化推理框架算子融合算子适配自定义算子开发等等这不仅需要性能优越的算法模型以及可靠的高性能低消耗低带宽低内存低功耗硬件加速器还需要通过AI编译器把算法模型转化成硬件设备能识别的表达式进行算法部署再应用到具体的应用场景满足用户的体验需求在算法部署过程算法开发应用算子级API和网络级API支持量化感知训练模型导入等加速算法开发效率和应用落地效率二SoC智能终端设备的大脑边缘算力的核心智能应用处理器芯片均为系统级的超大规模数字集成电路可以分为高性能应用处理器通用应用处理器人工智能视觉处理器智能语音处理器车载处理器流媒体处理器等上述处理器一般内置中央处理器CPU根据使用场景的需要增加图形处理器GPU图像信号处理器ISP神经网络处理器NPU及多媒体视频编解码器等处理内核芯片内部设置高速总线负责各个处理器和外部接口的数据传输配备闪存接口动态存储器接口显示接口网络接口以及各种高速低速外部设备接口SoC的关键技术主要包括总线架构技术IP核可复用技术软硬件协同设计技术SoC验证技术可测性设计技术低功耗设计技术超深亚微米电路实现技术以及嵌入式软件移植开发研究是一门跨学科的研究领域SoC意味着在单个芯片上实现以前需要多个芯片才能实现的系统功能克服了多芯片板级集成出现的设计复杂可靠性差性能低等问题并且在减小尺寸降低成本降低功耗易于开发等方面也有突出优势SoC对研发设计制造工艺以及软硬件协同开发技术的要敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告电子行业求较高主要体现在芯片验证和测试难度的提高以及IP复用混合电路设计的困难加大任何SoC的设计都是性能功耗稳定性工艺难度几方面的平衡完整的SoC系统解决方案除了提供硬件参考设计外还需要提供系统级的软件参考设计包括驱动软件大型OSLinuxAndroidChromeOS国产OS等的移植针对性的算法中间件和上层应用软件的适配等并通过严格的可靠性兼容性测试图表1SoC示意图资料来源华强电子网光大证券研究所三边缘算力SoC行业投资建议投资建议AI新浪潮未来将提升海量IoT设备的边缘算力需求AIoT时代拥有海量IoT终端智能将是物联网时代最核心的生产力AI技术将渗透到云边端和应用的各个层面与IoT设备进行深度融合在训练方面AI模型的训练需要海量数据支持SoC中的NPU提取视觉和语音的特征数据为云端AI提供大数据支撑在推理层面各类带有NPU的边缘侧芯片SoC将提供丰富的AI算力经过压缩的轻量级AI模型可以在音箱摄像头等边缘侧部署边缘算力SoC行业建议关注全志科技瑞芯微晶晨股份富瀚微芯原股份中科蓝讯炬芯科技恒玄科技翱捷科技乐鑫科技等31全志科技公司目前的主营业务为智能应用处理器SoC高性能模拟器件和无线互联芯片的研发与设计主要产品为智能应用处理器SoC高性能模拟器件和无线互联芯片公司产品满足消费工业车载领域的应用需求产品广泛适用于智能硬件智能家电智能物联网智能汽车电子平板电脑网络机顶盒以及电源模拟器件无线通信模组等多个产品市场根据公司年报2022年公司实现收入151亿元同比减少267实现归母净利润21亿元同比减少573全志科技SoC产品应用包括1天猫精灵小米小度等品牌的智能音箱2石头云鲸小米追觅乐动美的海尔Shark等品牌的扫地机3创想三维3D打印机小米喷墨打印机等4科大讯飞作业帮词典笔5longTV等海外运营商机顶盒6长安汽车智能驾舱7一汽全景泊车上汽荣威全景泊车等8腾讯-创维极光盒子天猫魔盒敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告电子行业公司布局高性能AI芯片为智能语音技术落地提供更强算力不断深化在智能音箱领域的投入探索与产业上下游持续推动产业共同发展打造更多标杆产品以满足终端消费者需求基于智能语音的技术积累及生态布局公司已与智能家电扫地机器人陪伴机器人AI教育学习机词典笔等领域重要客户深度合作拓展智能硬件产业多元化发展推动智能硬件产品加速普及和消费升级风险提升新产品推广低于预期下游需求不及预期32瑞芯微公司的SoC芯片主要应用于智能物联和消费类电子两个领域既包含传统的电子产业也应用于新兴的AIoT产业AIoT产业包含云管边端用服务板块公司SoC产品大量应用于端侧作为设备的大脑执行AI算法输入输出用户交互等功能是端侧产品的核心部件公司部分中高端芯片也用于边侧的小型服务器对多路终端进行智能分析和管理从而减轻网络和终端的压力公司的高端处理器也用于云服务器中作为云游戏云软件的模拟处理器根据业绩预告公司预计2022年归母净利润约27-33亿元同比减少45-55公司积极开拓国内外市场积累了丰富优质的客户资源2022年公司的下游终端客户数千家分布于中国大陆中国台湾韩国日本欧美等全球各地公司不断加强和客户的沟通与合作形成覆盖各种产品品类具有广度和深度的客户格局1在智能物联领域尤其是商业标牌显示收银机金融支付设备教育设备办公会议系统等领域公司是国内领先的供应商2在视觉领域公司的客户群体迅速扩大产品竞争力日益加强合作客户有LG星网锐捷亿联腾讯阿里商米视源美团宇视研华联想等3在消费电子领域公司和SONY华硕OPPO百度科沃斯网易小米步步高美的创维等国内知名消费电子品牌合作推出各类智能硬件包括词典笔智能音箱扫地机器人等智能家电以及手机适配器等产品图表2RK3588主要技术亮点及应用的八大方向资料来源瑞芯微2022年中报光大证券研究所敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告电子行业2021年底面世的RK3588是业内领先的高性能多场景应用的AIoT芯片RK3588推向市场后得到各个行业众多客户的认可在计算视觉存储大屏及车载等各个领域都得到相应的应用公司制定了RK3588的八大方向包括ARMPC平板高端摄像头NVR8K和大屏设备汽车智能座舱云服务设备及边缘计算ARVR的应用得益于RK3588优秀的性能表现及完善的Demo演示公司在上述应用方向上均取得各细分行业内头部客户的立项以及众多中小客户的项目众多项目已达量产阶段RK3588在2022年已形成批量销售风险提示下游需求不及预期新品落地不及预期33晶晨股份公司主营业务为系统级SoC芯片及周边芯片的研发设计与销售目前主要有多媒体智能终端SoC芯片无线连接芯片及汽车电子芯片公司芯片已广泛应用于包括但不限于智能机顶盒智能电视智能汽车智能投影仪智慧商显AR终端智能音箱智能门铃智能影像智能会议系统学习机跑步机动感单车健身镜带屏冰箱农业无人机刷脸支付广告机菜鸟仓储驿站后端分析盒K歌点播机直播机游戏机智能灯具控制面板智能门禁与考勤等根据业绩快报公司2022年实现收入555亿元同比增长161实现归母净利润73亿元同比减少1021S系列SoC芯片主要有全高清系列芯片和超高清系列芯片已广泛应用于IPTV机顶盒OTT机顶盒混合模式机顶盒及部分AIoT领域公司S系列SoC芯片方案被中兴通讯创维小米阿里巴巴GoogleAmazon等众多境内外知名厂商广泛采用相关终端产品已广泛应用于中国移动中国联通中国电信等国内运营商设备以及北美欧洲拉丁美洲亚太和非洲等众多海外运营商设备2T系列SoC芯片作为智能显示终端的核心关键部件公司T系列芯片已广泛应用于智能电视智能投影仪智慧商显智能会议系统等领域公司的T系列SoC芯片解决方案已广泛应用于小米海尔TCL创维海信长虹联想腾讯MaxhubSeewo希沃百思买亚马逊EpsonSky等境内外知名企业及运营商的智能终端产品3AI系列SoC芯片已广泛应用于包括但智能家居智能音箱智能门铃智能影像智能灯具控制面板智能办公智能会议系统会议一体机大屏会议会议平板智能门禁与考勤智慧教育应用学习机智能健身跑步机动感单车健身镜智能家电带屏冰箱无人机智能农业无人机智慧商业刷脸支付广告机智能终端分析盒菜鸟仓储驿站后端分析盒智慧娱乐K歌点播机直播机游戏机AR终端等领域公司AI系列SoC芯片已广泛应用于众多境内外知名企业的终端产品包括小米TCL阿里巴巴极飞爱奇艺GoogleAmazonSonosJBLHarmanKardonKeepZoomFitureMarshall等4W系列芯片公司Wi-Fi蓝牙芯片自2020年第三季度首次量产后稳步推进商业化进程2021年8月公司推出了自主研发的高速数传Wi-Fi5BT50单芯片可应用于高吞吐视频传输芯片成功量产并已规模销售公司新一代W系列产品Wi-Fi622成功流片已在2022年第四季度量产5汽车电子芯片目前有车载信息娱乐系统芯片和智能座舱芯片公司的车载信息娱乐系统芯片已进入多个全球知名车企并成功量产商用包括宝马林肯Jeep等国内方面已定点多个车厂该等芯片主要采用12纳米制程工艺内置神经网络处理器支持多系统多屏幕显示功能覆盖影音娱乐导航360敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告电子行业全景个性化体验人机交互个人助理DMSDriverMonitorSystem驾驶员监测系统等符合车规级要求部分产品已通过车规认证风险提示商业化进展不及机遇期技术突破不及预期图表3重点公司盈利预测与估值表市值归母净利润亿元PEX公司名称亿元2122E23E24E2122E23E24E全志科技1704921A344335815040瑞芯微38160457110363855337晶晨股份3478173A11615843483022富瀚微1593642557244382922芯原股份-U3980107A14242997569285166中科蓝讯832314A233536593624炬芯科技4825-04A--19---恒玄科技18641123149461556038翱捷科技-U287-59-25A-1217---169乐鑫科技10220102029511025135资料来源Wind光大证券研究所盈利预测为Wind市场一致预期股价时间为2023-03-22注晶晨股份芯原股份中科蓝讯炬芯科技翱捷科技22E净利润来源于业绩快报四风险分析市场竞争风险随着下游产业的发展和市场需求的不断增加AI各个细分领域的市场竞争愈发激烈总体上国内各细分行业厂商的市场份额与国际龙头企业相比差距较行业景气度低迷国际政治冲突新冠疫情极端气候等因素影响下全球经济复苏承压造成下游需求疲软从而会影响行业景气度若行业景气度持续低迷则会对行业内公司业绩产生负面影响敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告行业及公司评级体系评级说明行买入未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15以上业增持未来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