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【行业洞察】华为昇腾:“芯片+生态”双轮驱动,加速构建自主可控的全球化AI算力体系

来源:九方智投 2025-05-15 21:02
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简要

正文

事件:

2025年5月13日,美国商务部宣布撤销拜登政府2025年初发布的《人工智能扩散规则》,并计划未来制定替代规则。同时BIS发布三份指导文件,加强对海外AI芯片出口管控,具体包括:

1.发布指导意见,明确全球范围内使用华为昇腾芯片违反美国出口管制,明确对于H卡的限制;

2.世界范围内禁止使用美国AI芯片训练和推理中国AI大模型,禁止IaaS提供商为中国训练AI大模型,限制了云厂商在国外拿卡用于训练国产大模型;

3.向美国企业发布供应链保护指南,防止供应链上芯片转运的风险。

总结而言:本届特朗普政府针对芯片的整体政策方向倾向于扶持美国本土芯片行业的发展,同时定点打击中国AI算力与AI大模型的发展,自主可控逻辑进一步强化。

昇腾计算产业是基于昇腾系列(HUAWEIAscend)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,包括昇腾系列处理器、系列硬件、CANN(ComputeArchitectureforNeuralNetworks,异构计算架构)、AI计算框架、应用使能、开发工具链、管理运维工具、行业应用及服务等全产业链。

昇腾处理器:首个覆盖全场景AI芯片,为AI提供强大算力。昇腾处理器是基于华为达芬奇架构的NPU。2018-2019年,华为推出昇腾310\910NPU。NPU(神经网络处理器)针对矩阵运算专门优化设计,可解决传统芯片在神经网络运算时效率低下的问题。此外,华为达芬奇架构面向AI计算设计,通过独创3DCube设计,每时钟周期可进行4096次MAC运算,为AI提供强大算力支持。

昇腾处理器是全球首个覆盖全场景的AI芯片。昇腾AI芯片基于统一的达芬奇架构,具备从几十毫瓦IP到几百瓦芯片的平滑扩展,拥有端边云全场景部署的能力,也是构建昇腾计算产品、使能上层软件和应用的底座,有高算力、高能效、灵活可裁剪等特性。

软硬件对标英伟达,全球AI算力第二选择。华为推出基于达芬奇架构的NPU,是全球首个覆盖全场景的AI芯片。

其中,昇腾310主要用于推理,有较高能效比;昇腾910面向训练场景,算力可对标英伟达A100;在国内AI加速卡市场,华为市场份额居于前列。

此外,昇腾构建全栈AI软硬件平台,其中CANN计算架构可对标英伟达CUDA核心软件层。通过软硬件对标,华为昇腾致力于成为全球AI算力第二选择。

AI服务器零部件:AI芯片价值量占比最高(超70%),网卡、电源、存储等零部件价值量成长性较强。

昇腾处理器是基于华为达芬奇架构NPU。2018-2019年,华为推出昇腾310、910NPU。NPU(神经网络处理器)针对矩阵运算专门优化设计,可解决传统芯片在神经网络运算时效率低下的问题。此外,华为达芬奇架构面向AI计算设计,通过独创3DCube设计,每时钟周期可进行4096次MAC运算,为AI提供强大算力支持。

昇腾处理器是全球首个覆盖全场景的AI芯片。昇腾AI芯片基于统一的达芬奇架构,具备从几十毫瓦IP到几百瓦芯片的平滑扩展,拥有端边云全场景部署的能力,也是构建昇腾计算产品、使能上层软件和应用的底座,有高算力、高能效、灵活可裁剪等特性。

昇腾310具有较高能效比。昇腾310处理器于2018年推出,主要用于推理场景,具有较高的能效比,在8W数据精度下算力可达16TOPS,可将AI从数据中心延伸到边缘设备,为平安城市、自动驾驶、云服务和IT智能等应用场景提供全新解决方案。

昇腾910性能可对标英伟达A100。昇腾910芯片在2019年推出,面向训练场景,可实现业界最佳AI性能与能效。昇腾910的性能最高可达640TOPSINT8,320TFLOPSFP16,在算力性能上对标英伟达A10080GBPCIe。

昇腾计算:基于华为昇腾系列(HUAWEIAscend)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。

关键特性:“开放、简单、可信”的AI解决方案。

昇腾计算产品

场景化解决方案:
1)国家区域人工智能计算中心

方案主要用于人工智能深度学习模型开发、模型训练和模型推理场景,以AI算力集群赋能产业集群,推动人工智能产业集约集聚发展。

2)城市人工智能中枢

依托ICT技术与知识创新融合,推动城市的感知、认知、决策和执行实现深度协同,打造面向城市的智能应用和场景化服务。

3)通用训练服务器场景

通用训练服务器场景主要面向互联网、金融、运营商等行业,提供Atlas800、Atlas300TPro等通用训练服务产品。

4)视频与图像分析

华为视频与图像分析解决方案聚焦中心和边缘推理,面向各行业环境和事件实时智能分析场景提供多款Atlas系列产品。

在国内AI加速卡市场,华为市场份额位于前列。据IDC数据,2022年,中国AI加速卡(公开市场)出货量约为109万张,其中英伟达市场份额85%,华为约10%,百度约2%,寒武纪和燧原科技均为1%。因此在国内厂商中,华为市场份额较高。

昇腾软件:构建全栈AI软硬件平台,赋能昇腾生态蓬勃发展。昇腾处理器的卓越性能决定其算力水平,但其相关的软件生态是推升AI芯片计算生态发展的关键。

昇腾CANN:对标英伟达CUDA核心软件层。昇腾CANN对上支持AI框架,对下服务AI处理器,对标英伟达CUDA核心软件层。英伟达CUDA是一种通用并行计算架构,提供硬件直接访问接口,适配多种AI框架等。

昇思MindSpore:适配20+厂商硬件,打造大模型训推平台。

昇思MindSpore是华为推出的面向全场景AI计算框架,打造大模型最佳训推平台之一。MindSpore在机器学习开发中起上承应用(北向)、下接芯片(南向)的桥梁意义。MindSpore1.0实现业界首个全场景AI框架,1.5版本开始原生支持大模型。2023年6月,华为推出MindSpore2.0版本,提供大模型套件支持一站式训练,大模型最佳训推平台之一。

MindSpore适配20+厂商硬件设备,支持22+大模型训练。截至2023年6月,MindSpore已兼容适配20余家芯片厂商伙伴的硬件设备,支持Ascend/GPU/CPU等,大幅降低AI开发门槛,国内外的厂商已经训练22+个大模型,新增支持LLaMA、Bloom、GLM、GPT等百亿大模型。根据2023年Omdia报告,MindSpore在中国人工智能框架市场的份额约11%,位于第一梯队。

MindStudio:训练模型性能提升340%,提升客户迁移昇腾信心。

MindStudio是华为面向昇腾AI开发者提供的一站式开发环境和工具集。MindStudio致力于提供端到端的昇腾AI应用开发解决方案,使开发者能够在一个工具上高效完成算子开发、训练开发和推理开发。

算子开发:支持通过C/C++语言实现算子自动生成,并提供算子异常检测、上板调试及性能数据展示定位算子瓶颈。

训练开发:针对不同的训练框架提供灵活多样的调优手段,客户模型性能提升可达340%,调优效率提升300%。

推理开发:可实现一站式调试调优,大模型稀疏量化压缩,分钟级完成主流模型迁移,提高客户向昇腾迁移的信心。

昇腾计算生态:构建合作伙伴体系,扩展昇腾软硬件生态。

昇腾硬件开放:结合自有+伙伴硬件,产业链提供多元算力。

昇腾硬件开放:国资背景助力昇腾伙伴,提供优质渠道资源。昇腾整机硬件伙伴为连接昇腾产品与最终用户的良好渠道。昇腾整机硬件伙伴拥有自有品牌产品,能在昇腾产品基础上二次开发或加工生产,并销售与服务至最终用户的合作伙伴。

昇腾部分整机伙伴背靠地方国资,利于扩大华为计算产业生态。截止至2023年10月23日,根据iFind数据,华鲲振宇、长江计算、神州鲲泰、湘江鲲鹏等昇腾整机合作伙伴均获得地方国资参股,具备良好资源优势,有利于扩展渠道、获取订单等,进一步发展华为昇腾生态建设。

昇腾应用:Atlas900AI集群打造首个万卡AI集群。

华为技术有限公司董事长梁华表示,目前华为昇腾算力集群已经在华为云以及中国28个城市的AI智能算力中心大规模商业部署,同时华为云在“东数西算”的枢纽节点——贵州、内蒙建设了昇腾算力云中心,可以随时支持国内高校、关键基础设施行业以及企业客户对AI算力的需求。

昇腾应用:星火一体机性能优越,科技企业积极适配。

星火一体机基于鲲鹏CPU+昇腾GPU,单卡算力对标英伟达A100。2023年8月,华为与科大讯飞基于鲲鹏CPU+昇腾GPU,联合发布讯飞星火一体机。星火一体机FP16算力2.5petaFLOPS,单卡算力上,可对标英伟达A100。讯飞董事长刘庆峰表示,双方已在联合攻关算力卡脖子问题,也正一同打造面向超大规模大模型训练的国产算力集群,形成集群化优势。

AI为科技公司赋能

1)美团利用华为昇腾AI云服务。美团耗时30天,将70个模型迁移到昇腾云,并进行算子优化。在昇腾云上,大模型的训练效率达到了业界主流GPU的1.1倍。

2)紫东太初大模型使用昇腾910B进行训练。中科院自动化所主管刘昊表示,紫东太初大模型一直与武汉智算中心合作,使用华为昇腾910和910B训练AI大模型。

AI服务器零部件:AI芯片价值量领先,网卡/电源成长性强。

增量方面:根Semianalysis分析,AI服务器成本约为普通CPU服务器成本的25倍。普通服务器升级至AI服务器的价值量增幅如下:

GPU>网卡(15.7倍)>电源(3倍)>组装与测试(2倍)>CPU(1.8倍)>主板(1.5倍)>存储(1.3倍)>DRAM(1倍)>散热模组(0.7倍)>机壳(0.4倍)。

价值量方面:根据NVIDIADGXH100AI服务器价值量拆分,我们推测昇腾服务器中价值量较高的环节为AI芯片、智能网卡、内存DRAM、CPU、存储NAND等,未来可随着服务器市场规模不断增长进行关注。

美国制裁进一步升级,信创AI昇腾份额领先。AI算力:大模型抬升算力需求,AI服务器采购有望增长。AI算力需求不断提升。国内外大模型相继推出,拉动数据量呈指数级增长。根据华为GIV预测,2030年,人类将迎来YB(量级)数据时代,全球算力规模达到56ZFlops,平均年增速达到65%。全球云厂商IT资本支出持续增长。

根据Counterpoint数据,2024-2025年,全球云厂商IT支出占Capex比例预计为35%左右,同比增速约13%。对标海外,国内CSP厂商AI服务器采购量有较大增长空间。根据TrendForce,2022年美系CSP的AI服务器采购量占比高达66%,但中系CSP占比仅为约11.3%,对标海外仍有较大成长空间。

政策引导智算中心发展,加速算力设施国产化进程。如青岛海之心智算中心要求国产人工智能加速卡占比超70%,宁夏推动华为等自主可控产业园区落地等。2023年10月8日,工信部、网信办等六部门联合印发《算力基础设施高质量发展行动计划》,提出计算力、运载力、存储力、应用赋能四方面到2025年量化指标。我们预计国产GPU芯片需求有望持续增长。

信创AI订单落地,国产服务器台数占比约47%。2023年10月13日,中国电信发布《AI算力服务器(2023-2024年)集中采购项目》中标候选人公示,以G系列为代表的国产AI服务器,中标金额约28亿元,占比约33%;中标台数约1977台,占比约47%。我们认为信创产业已经从CPU发展至GPU,未来随着国产厂商性能提升、生态发展,预计国产GPU市场空间有望持续增长。

智算中心建设提速,昇腾处理器份额领先。昇腾处理器性能国内领先,成为国内智算中心的主流选择,18个国家新一代人工智能创新发展试验区中,已有12个城市披露采用昇腾AI芯片,占比高达2/3。

昇腾产业链:AI芯片价值量最高,地方国资助力整机伙伴

昇腾计算生态:昇腾构建完备软硬件体系,并联合整机合作伙伴、IHV硬件伙伴、一体机解决方案伙伴等,满足行业多维算力需求,扩展昇腾计算生态。

昇腾服务器:昇腾推出自有Atlas硬件(AI加速卡、AI服务器等),也向伙伴开放自有硬件用于集成与二次开发,并且昇腾部分整机伙伴背靠地方国资,具备良好资源优势。此外,应用方面,昇腾推出Atlas900AI集群,为业界首个万卡AI集群;昇腾服务器也获科大讯飞、美团、紫东太初等科技产业积极适配。

AI服务器零部件:AI芯片占比高达70%+,网卡/存储价值量较高。

国产算力佼佼者,产业链有望受益。2024 - 2028 年中国智算中心市场投资规模预计大幅增长,互联网及云厂商建设的智算中心算力规模占比达35%。在H20 出口限制下,国产芯片替代空间广阔。

1)整机:昇腾构建庞大生态伙伴网络,战略级、领先级、优选级等伙伴基于昇腾产品二次开发,如昆仑技术、华鲲振宇、神州鲲泰、长江计算等企业推出多种服务器产品,应用于多领域。

2)电源:芯片性能升级使功耗提升,带动电源价值量增长。AI服务器供电环节多,GB200 NVL72 等对PSU 需求提升,Atlas系列服务器电源模块也在升级。泰嘉股份与华为长期合作,杰华特DrMOS 和多相控制器产品已量产爬坡。

3)散热:单机柜功耗增加推动液冷技术应用,冷板式液冷和浸没式液冷为主要形式。2026年中国液冷数据中心规模有望达180亿元,浸没式液冷发展迅速。英维克申菱环境等国产厂商液冷技术收入增长,还有众多液冷基础设施厂商积极布局。

4)连接:AI背板连接器需求旺盛,2025年通信连接器市场规模将达600 亿元,外企垄断AI服务器高速连接器市场。华丰科技连接器产品矩阵完善,具备核心技术,有望实现国产替代。

参考资料:

20250506-国盛证券-国产算力佼佼者,昇腾产业链有望受益

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