人工智能芯片行业发展分析报告.docx

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人工智能芯片行业发展分析报告

2017年人工智能芯片行业分析报告

内容目录

1.人工智能倒逼芯片底层的真正变革...........................................................................................4

2.基于摩尔定律的机器时代的架构——从Wintel到AA.........................................................6

2.1.Intel——PC时代的王者荣耀.......................................................................................................6

2.1.1.Intel公司简介........................................................................................................................6

2.1.2.Intel带来的PC行业的市场规模变革和产业变化....................................................7

2.2.ARM——开放生态下移动时代的新王加冕............................................................................9

2.2.1.ARM公司简介.......................................................................................................................9

2.2.2.ARM架构——重新塑造移动智能时代......................................................................10

2.2.3.生态的建立和商业模式的转变——ARM重塑了行业..........................................12

3.人工智能芯片——新架构的异军突起.....................................................................................15

3.1.GPU——旧瓶装新酒.....................................................................................................................16

3.1.1.GPU芯片王者——NVIDIA..............................................................................................17

3.2.FPGA——紧追GPU的步伐........................................................................................................19

3.3.ASIC——定制化的专用人工智能芯片....................................................................................21

3.3.1.VPU——你是我的眼.........................................................................................................22

3.3.1.TPU——Google的野心...................................................................................................23

3.4.人工神经网络芯片........................................................................................................................24

3.4.1.寒武纪——真正的不同...................................................................................................25

4.从2个维度测算人工智能芯片空间.........................................................................................26

5.重点标的.......................................................................................................................................29

图表目录

图1：

遵从摩尔定律发展到微处理器发展..............................................................................................4图2：

摩尔定律在放缓...................................................................................................................................4图3：

全球智能手机每月产生的数据量（EB）5年提升了13X......................................................4图4：

单一神经元VS复杂神经元..............................................................................................................5图5：

2次应用驱动芯片发展......................................................................................................................6图6：

英特尔x86处理器总市场份额........................................................................................................6图7：

使用X86架构的单元.........................................................................................................................7图8：

摩尔定律下推动下的Intel股价上扬.............................................................................................8图9：

Intel2012Q1-2016Q4各产品线增速..........................................................................................8图10：

Intel总产品收入VSPC端收入...................................................................................................8图11：

IntelVS全球半导体增速.............................................................................................................8图12：

ARM的商业模式...............................................................................................................................9图13：

ARM架构的发展.............................................................................................................................10图14：

高级消费电子产品正在结合更多的ARM技术.....................................................................12图15：

ARM在智能手机中的成分...........................................................................................................13图16：

基于ARM芯片的出货量..............................................................................................................13

图17：

ARM在载有处理器芯片部门的市场占有率..........................................................................14

图18：

ARM收入及利润情况....................................................................................................................14图19：

人工智能芯片产业链......................................................................................................................15图20：

CPUVSGPU架构............................................................................................................................16图21：

GPU架构流程...................................................................................................................................16图22：

CPUVSGPU......................................................................................................................................17图23：

GPU性能............................................................................................................................................17图24：

2012-2016年NVIDIA营收情况................................................................................................18图25：

2012-2016年NVIDIA毛利情况................................................................................................18图26：

NVIDIA2017年上半年收入构成.................................................................................................18图27：

FPGA架构..........................................................................................................................................20图28：

FPGAVSCPU性能.........................................................................................................................20图29：

FPGAVSCPU功耗.........................................................................................................................20图30：

FPGA性能..........................................................................................................................................21图31：

VPU架构............................................................................................................................................22图32：

VPU模组...........................................................................................................................................22图33：

VPU应用............................................................................................................................................23图34：

3D景深结构......................................................................................................................................23图35：

3D成像...............................................................................................................................................23图36：

Google公司TPU架构...................................................................................................................23图37：

Google公司TPU性能...................................................................................................................24图38：

传统硬件处理方式..........................................................................................................................25图39：

寒武纪处理方式...............................................................................................................................25图40：

寒武纪芯片性能/能效....................................................................................................................25图41：

终端和移动端....................................................................................................................................25图42：

人工智能市场规模..........................................................................................................................26图43：

人工智能芯片总市场规模............................................................................................................27表9：

云端市场规模（单位：

百万美元）............................................................................................28图44：

云端领域人工智能芯片规模预测..............................................................................................28图45：

终端领域人工智能芯片市场规模预测.....................................................................................29

表1：

ARM架构汇总....................................................................................................................................11表2：

2020年ARM在各类型智能手机部件中的可获得的单机收入..........................................13表3：

人工智能系统......................................................................................................................................15表4：

NVIDIA出货芯片预测（单位：

百万颗）.................................................................................19表5：

冯诺伊曼架构VSFPGA架构.........................................................................................................19表6：

图像应用和语音应用人工智能定制芯片...................................................................................21表7：

实现原理...............................................................................................................................................22表8：

冯诺伊曼架构VS神经网络芯片架构........................................................................................24

1.人工智能倒逼芯片底层的真正变革

研究人类的科技发展史，发现科技的进步速度呈现指数型加速态势。

尤其在1950年以后进入芯片时代，摩尔定律推动下的每18个月“芯片晶体管同比例缩小一半”带来的性能提升以倍数计。

每一次加速的过程推动，都引发了产业的深层次变革，带动从底层到系统的阶跃。

我们本篇报告将着重从底层芯片角度出发，探讨人工智能芯片带来的深层次变革。

图1：

遵从摩尔定律发展到微处理器发展

然而时至今日，人类精密制造领域（半导体制造是目前为止人类制造领域的最巅峰）遇到

硅基极限的挑战，摩尔定律的放缓似乎预示着底层架构上的芯片性能的再提升已经出现瓶颈，而数据量的增长却呈现指数型的爆发，两者之间的不匹配势必会带来技术和产业上的

变革升级。

图2：

摩尔定律在放缓图3：

全球智能手机