2019年中国人工智能芯片行业市场前景研究报告.pdf

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1、2019年 AIAI芯片行业市场前景研究报告芯片行业市场前景研究报告 中商产业研究院编制中商产业研究院编制 更多产业情报：更多产业情报：http:/ 随着人工智能受到媒体和资本的热捧，近来国内外各路豪杰纷纷推出自己 的人工智能芯片，在PC行业已经开始逐年衰退，智能手机行业也随着市场的逐 渐饱和进入瓶颈期的情况下，人工智能、 物联网、云计算、大数据等领域被认 为是下一个风口。其中，人工智能无疑是最受媒体和资本热捧的宠儿。同时， 国外大厂纷纷推出了自己的人工智能芯片。 数据显示，2019年中国人工智能芯片市场规模破50亿元，预测2020年中国 人工智能芯片市场规模达将近200亿元。 前前 言言 I

2、ntroduction 目 录目 录CONTENTSCONTENTS 人工智能芯片定义 分类 特点 计算过程 GPU与CPU的差别 人工智能芯片发展历程 人工智能芯片行业概况人工智能芯片行业概况 1 人工智能市场情况 人工智能技术发明专利申请数 中国人工智能企业细分占比 中国半导体市场情况 人工智能芯片市场占比 人工智能芯片市场分析 人工智能芯片市场分析人工智能芯片市场分析 2 5G等技术推动其增长 国家政策利好 AI+行业兴起 人工智能芯片市场促进因素人工智能芯片市场促进因素 3 人工智能芯片企业分布 人工智能芯片上市公司排名 中兴通讯 三安光电 亨通光电 百度 寒武纪 地平线 景嘉微 启英

3、泰伦 重点企业分析重点企业分析 4 人工智能芯片未来发展趋势 人工智能芯片市场规模预测 人工智能芯片行业发展前景人工智能芯片行业发展前景 5 01 人工智能芯片行业概况 PAGE 人工智能芯片的定义人工智能芯片的定义 5 AI芯片也被称为AI加速器或计算卡 ，即专门用于处理人工智能应用中的大 量计算任务的模块。当前，AI芯片主要 分为 GPU 、FPGA 、ASIC。 为了支持多样的AI计算任务和性能 要求，理想的AI芯片需要具备高度并行 的处理能力，能够支持各种数据长度的 按位、固定和浮点计算 ； 比当前大几个 数量级的存储器带宽，用于存储海量数 据;低内存延迟及新颖的架构，以实现计 算元件

4、和内存之间灵活而丰富的连接。 人工智能芯片分类人工智能芯片分类 PAGE 6 图表来源：中商产业研究院整理 随着人工智能的快 速发展，应用场;景不断 拓展，目前已覆盖包括 深度学习、机器视觉、 指纹识别、人脸识别、 个人助理、智慧机器人 等13个具体应用。 技术架构来看，人 工智能芯片分为通用性 芯片(GPU) 、半定制化 芯片(FPGA)、全定制化 芯片(ASIC)三大类。 人工智能芯片人工智能芯片 ASIC FPGA GPU TPU BPU NPU BPU 人工智能芯片特点人工智能芯片特点 PAGE 7 图表来源：中商产业研究院整理 芯片芯片 特点特点 GPU GPU称为图形处理器，它是显

5、卡的“心脏”是单指令、多数据处理，采用数 量众多的计算单元和超长的流水线，主要处理图像领域的运算加速。 FPGA FPGA称为现场可编程门阵列，用户可以根据自身的需求进行重复编程。适 用于多指令，单数据流的分析，与GPU相反，因此常用于预测阶段，用硬件 实现软件算法，因此在实现复杂算法方面有一定的难度。 ASIC ASIC是一种为专门目的面设计的集成电路。是为实现特定要求而定制的专 用AL芯片。除了不能扩展以外，在功耗，可靠性，体积方面都有优势。尤 其在高性能、低功耗的移动端。 目前适合深度学习 的人工智能芯片主要有 GPU、FPGA、 ASIC三种 技术路线。GPU最先被 引入深度学习，技术

6、最 为成熟: FPGA具有硬件 可编程特点，性能出众 但壁垒高。ASCI 由于 可定制、低成本是未来 终端应用的趋势。 人工智能芯片计算过程人工智能芯片计算过程 PAGE 8 图表来源：中商产业研究院整理 训练过程训练过程 执行过程执行过程 人脸人脸 车辆车辆 语音语音 人脸标签人脸标签 车辆型号车辆型号 文字识别文字识别 人人 工工 神神 经经 网网 络络 人脸识别人脸识别 车辆识别车辆识别 语音识别语音识别 伴随着大数据的发展， 计算能力的提升，人工智 能近两年迎来了新一轮的 爆发。而人工智能的实现 依赖三个要素：算法是核 心，硬件和数据是基础， 其中硬件指的是运行AI算 法的芯片与相对应

7、的计算 平台。芯片就是硬件的最 重要组成部分。包括两个 计算过程：1、训练，2、 执行。 GPUGPU与与CPUCPU的差别的差别 PAGE 9 图表来源：中商产业研究院整理 CPUCPU GPUGPU 架构区别架构区别 70%晶体管用来构建Cache还有一部分控制单元， 负责逻辑算数部分不多 非常依赖Czche 逻辑核心复杂 整个就是一个庞大的计算阵列（包括alu和 shader填充） 不依赖Cache 逻辑核心简单 计算目的计算目的 适合串行 运算复杂度高 适合大规模并行 运算复杂度低 GPU使用SIMD来让多个执行单元以同样的步伐来处理不同的数据，原本用于处理图像数据，但其离散化和分布

8、式的特征，以及用矩阵运算替代布尔运算适合处理深度学习所需要的非线性离散数据。作为加速器的使用，可以 实现深度学习算法。 GPU由并行计算单元和控制单元以及存储单元构成GPU拥有大量的核和大量的高速内存，擅长做类似图像处理 的并行计算，以矩阵的分布式形式来实现计算。同CPU不同的是，GPU的计算单元明显增多，特别适合大规模并行 计算。 PAGE 人工智能芯片发展历程人工智能芯片发展历程 10 2007 年以前年以前， AI 芯芯 片产业一直没有发展片产业一直没有发展 成为成熟的产业；成为成熟的产业；AI 芯片市场需求不高芯片市场需求不高。 2007-2010年年，随着高随着高 清视频清视频、 V

9、R、 AR游游 戏 等 行 业 的 发 展戏 等 行 业 的 发 展 ， GPU产品取得快速的产品取得快速的 突破突破。 2010-2014年年，云计算广云计算广 泛推广泛推广，人工智能的研人工智能的研 究人员可以通过云计算究人员可以通过云计算 借助大量借助大量 CPU 和和 GPU 进进 行混合运算行混合运算，进一步推进一步推 进了进了 AI 芯片的深入应用芯片的深入应用， 从而催生了各类从而催生了各类 AI 芯片芯片 的研发与应用的研发与应用。 2015年年-至今至今， GPU 性性 能功耗比不高的特点使能功耗比不高的特点使 其在工作适用场合受到其在工作适用场合受到 多种限制多种限制， 业

10、界开始研业界开始研 发针对人工智能的专用发针对人工智能的专用 芯片芯片。 02 人工智能芯片市场分析 中国人工智能市场情况中国人工智能市场情况 PAGE 12 01002003004005006007008002015201620172018E2019E2020E20152015- -20202020年中国人工智能行业市场规模预测年中国人工智能行业市场规模预测 市场规模（亿元） 近年来中国人工智能产业发展 迅速。从市场规模来看，自2015年 开始，中国人工智能市场规模逐年 攀升。截至2017年中国人工智能市 场规模已达到了217亿元，同比增 长52.8%。据预测，到2020年，中 国在人工智能

11、的市场规模将达到 710亿元。2015到2020年间复合年 均增长率为44.5%。 数据来源：中商产业研究院整理 中国人工智能市场情况中国人工智能市场情况 PAGE 13 20182018年中国人工智能行业投融资轮次占比情况年中国人工智能行业投融资轮次占比情况 天使轮 ABC其他 随着人工智能产业的快速发展，中国人工智能产业热度不减，行业投融资规模呈现上涨趋 势。从企业投资来看，天使轮投资占比逐渐降低，人工智能投资轮次后移。2018年A轮融资占 据大半。 数据来源：中商产业研究院整理 01002003004005006007002015201620172018中国人工智能行业投融资次数统计情况

12、中国人工智能行业投融资次数统计情况 市场规模（亿元） 人工智能技术发明专利申请数人工智能技术发明专利申请数 PAGE 14 排名排名 企业企业 申请量申请量/ /件件 1 百度在线网络技术（北京）有限公司 1426 2 腾讯科技（深圳）有限公司 1016 3 广东欧珀移动通信有限公司 933 4 阿里巴巴集团控股有限公司 784 5 华为技术有限公司 671 6 平安科技（深圳）有限公司 657 7 国家电网公司 547 8 北京小米移动软件有限公司 466 9 深圳大疆创新科技有限公司 451 10 北京市商汤科技开发有限公司 369 2018年中国企业人工智能技术发明专利排行榜年中国企业人

13、工智能技术发明专利排行榜TOP10 2018年全球人工智能专利申请 数量前三位：中国9.93万件、美国 4.89万件、日本3.12万件。 2018年中国企业人工智能技术 发明专利排行榜前十名的中国企业 在该领域的发明专利申请量均在 369件及以上，技术主要围绕指纹 识别、指纹芯片、应用程序、图像 处理、语音识别、人脸图像识别、 数字计算设备、数据处理方法、自 动驾驶等控制系统等领域布局。其 中，百度在线网络技术(北京)有限 公司以1426件专利位居第一，腾讯 科技(深圳)有限公司以1016件专利 位列第二。 数据来源：中商产业研究院整理 中国人工智能企业细分占比中国人工智能企业细分占比 PAG

14、E 15 数据来源：中商产业研究院整理 中国人工智能企业行业占比情况中国人工智能企业行业占比情况 AI+智能机器人 大数据及数据服务 智能驾驶 无人机 人工智能技术的快速发展，推 动我国人工智能与电子终端和垂直 行业加速融合，涌现出了智能家居 、智能汽车、可穿戴设备、智能机 器人等一批人工智能产品，并正在 全面重塑家电、机器人、医疗、教 育、金融、农业等行业。 数据显示，目标行业市场中 AI+占比40%，其次是智能机器人、 智能驾驶、无人机。随着人工智能 技术的逐渐成熟，科技、制造业等 业界巨头布局的深入，应用场景不 断扩展，对智能芯片的需求也将增 加。 中国半导体市场情况中国半导体市场情况

15、PAGE 16 数据来源：中商产业研究院整理 据数据显示，2014年-2018年中国集成电路进口量及进口金额呈增长趋势，增长幅度加大；2018年中国集成电路进口量 突破4000亿个，同比增长10.8%。2019年中国集成电路进口额破3000亿美元，同比增长19.8%。 在出口方面，2018年中国集成电路出口量突破2000亿个，同比增长6.2%。出口额增长26.6%。 01000002000003000004000005000002014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年1-5 20142014年年- -20192019年年5 5月中国集成电路进口情况统计月中国集成电

16、路进口情况统计 进口数量（百万个） 进口金额（百万美元） 0500001000001500002000002500002014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年1-5 20142014年年- -20192019年年5 5月中国集成电路出口情况统计月中国集成电路出口情况统计 出口数量（百万个） 出口金额（百万美元） 人工智能芯片市场占比人工智能芯片市场占比 PAGE 17 全球市场规模中基础层智能芯片的占比仍然最高，约为55.6亿美元，智能芯片仍然是未来全球人工智能产业的重要发展方向 之一，此外算法模型和智能传感器体量相当，分别为22.2亿美元和33.3亿美元。 中国

17、智能芯片在基础层产业中占比最大为9.1亿美元，智能传感器和算法模型分别达到4.2亿美元和3.3亿美元，整体产业结 构与全球特征趋势匹配。 全球人工智能核心产业基础层市场占比情况全球人工智能核心产业基础层市场占比情况 智能芯片 智能传感器 算法模型 中国人工智能核心产业基础层市场占比情况中国人工智能核心产业基础层市场占比情况 智能芯片 智能传感器 算法模型 数据来源：中商产业研究院整理 0102030405060708090100201620172018E2019E20162016- -20192019年全球人工智能芯片市场规模情况统计年全球人工智能芯片市场规模情况统计 亿美元 人工智能芯片市场

18、分析人工智能芯片市场分析 PAGE 18 数据来源：中商产业研究院整理 数据显示，2018年全球人工智 能芯片市场规模将突破50亿美金， 随着包括谷歌、脸书、微软、亚马 逊以及百度在内的巨头相继入局， 预计到2019年全球人工智能芯片市 场规模破80亿美金，2020年有望突 破百亿大关，增长迅猛，发展空间 巨大。 0102030405060201620172018E2019E20162016- -20192019年中国人工智能芯片市场规模情况统计年中国人工智能芯片市场规模情况统计 亿元 人工智能芯片市场分析人工智能芯片市场分析 PAGE 19 数据来源：中商产业研究院整理 目前，我国的人工智能

19、芯片 行业发展尚处于起步阶段。随着 大数据的发展，计算能力的提升 ，人工智能近两年迎来了新一轮 的爆发。 数据显示，2018年中国人工 智能芯片市场规模达将突破40亿 元，预计2019年中国人工智能芯 片市场规模将进一步增长，破50 亿元。 03 人工智能芯片市场促进因素 人工智能芯片人工智能芯片市场促进因素市场促进因素 PAGE 21 5G5G等技术推动其增长等技术推动其增长 国家政策利好国家政策利好 AI+AI+行业行业兴起兴起 国家政策利好国家政策利好 人工智能芯片人工智能芯片市场促进因素市场促进因素 PAGE 22 文件名称文件名称 时间时间 部门部门 内容内容 人工智能标准化白皮书（

20、2018 版） 2018.1 中国电子技术标 准化研究院 国家标准化管理委员会宣布成立国家人工智能标准化总体组、专家咨询组，负 责全面统筹规划和协调管理我国人工智能标准化工作。 促进新一代人工智能产业发展 三年行动计划（2018-2020年） 2017.12 工业和信息化部 智能化终端产品应用、基础与元件发展、智能制造深化和基础设施构建。作为基础元件的神经网络芯片，是此阶段的发展重点。 新一代人工智能发展规划 2017.7 国务院 明确指出新一代人工智能发展分三步走的战略目标，到2030年使中国人工智能 理论、技术与应用总体达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心。 “十三五”国家科技创

21、新规划- -国家科技重大专项 2016.7 国务院 涉及芯片设计、制造的重大专项，要求整体创新能力进入世界先进行列。 “十三五”国家科技创新规划- -科技创新2030重大项目 2016.7 国务院 面向2030年体现国家战略意图的重大科技项目中，类脑计算的开发是重点之一。“十三五”国家科技创新规划- -新一代信息技术 2016.7 国务院 微纳电子与系统集成技术、高性能计算和人工智能等技术。 数据来源：中商产业研究院整理 5G5G等技术推动其增长等技术推动其增长 PAGE 23 人工智能芯片人工智能芯片市场促进因素市场促进因素 010000200003000040000500006000020

22、20E2021E2022E2023E2024E20202020- -20242024年中国年中国5G5G直接与间接经济产出情况预测直接与间接经济产出情况预测 直接经济产出（亿元） 间接经济产出（亿元） 从产出规模看，2024年5G带动 的直接产出和间接产出将分别达到3 万亿和6万亿元。 在直接产出方面，按照2020年 5G正式商用算起，预计当年将带动 约4840亿元的直接产出，2025年、 2030年将分别增长到3.3万亿、6.3 万亿元,十年间的年均复合增长率为 29%。 在间接产出方面，2020年、 2025年和2030年，5G将分别带动1.2 万亿、6.3万亿和10.6万亿元，年均 复合

23、增长率为24%。 数据来源：中商产业研究院整理 PAGE 24 人工智能芯片人工智能芯片市场促进因素市场促进因素 AI+AI+行业行业兴起兴起 在数字校园的基础上向智能校园演 进，构建技术赋能的教学环境，探 索基于人工智能的新教学模式，重 构教学流程，并运用人工智能开展 教学监测过程、学情分析和学业水 平诊断，建立基于大数据的多维度 综合性智能评价，精准评估教与学 的绩效，实现因材施教。 AI+教教育育 AI在安防落地具有三大应用： 视频结构化、生物识别和物体识别 。其中，人脸识别是当前公共安全 领域应用最为广泛，技术发展较为 成熟的AI技术，它可以快速实现人 脸识别、人脸检测、人脸比对、活

24、体检测、人脸跟踪等技术应用，极 大提升警方办案效率。 AI+安防安防 随着智慧医疗的快速发展，基于医疗行业数 字化、智能化及资源整合的需求，AI等新兴科 技应用于医疗的程度越来越高。AI运用于医疗 领域，则可以更快速、准确、有效地冶疗各 种疾病。 AI+医疗医疗 就是利用人工智能来收集数据、 并进行数据分析，从而把握好农 业的生产的规律，促进农业的发 展。人工智能助力农业生产精细 化，从而促进农业提质增效。在 种植领域，企业利用人工智能对 农作物生长情况及环境数据进行 建模分析，为农业生产提供精准 指导。 AI+农业农业 通过工业人工智能与数字设计相结合，将制造 过程所需的信息无缝地结合到原材

25、料到产品的 转换过程当中，从而形成一个高度互联的工业 实体。通过一整套供应链系统横跨多个公司， 智能制造能通过对缺陷和故障的检测和纠正以 确保产品质量的一致性和可追溯。 AI+工业工业 04 重点企业分析 PAGE 人工智能芯片企业分布人工智能芯片企业分布 26 北京北京 江浙沪江浙沪 广东广东 数据来源：中商产业研究院整理 近年来，由于沿海地 区劳动力成本、环保要求 不断提高等因素的影响， 芯片产业正逐步从长三角、 珠三角等电子科技发达地 区向内地产业条件较好的 省市转移。 目前，中国已经形成 了以珠三角地区、长三角 地区为核心区域的聚集带。 人工智能芯片人工智能芯片上市公司排名上市公司排名

26、 PAGE 27 排名排名 名称名称 股票代码股票代码 净利润（亿元）净利润（亿元） 营业收入（亿元）营业收入（亿元） 1 中兴通讯 000063 8.63 222.02 2 三安光电 600703 6.21 17.29 3 亨通光电 600487 4.57 67.99 4 汇顶科技 603160 4.14 12.25 5 紫光股份 000938 3.77 122.2 6 华西股份 000936 3.52 7.16 7 大华股份 002236 3.16 43.48 8 新大陆 000997 2.48 12.15 9 澜起科技 688008 2.26 4.05 10 东土科技 300353 2.

27、04 1.33 图表来源：中商产业研究院整理 20192019年一季度人工智能芯片年一季度人工智能芯片上市公司净利润排名上市公司净利润排名 重点企业分析重点企业分析 PAGE 28 中兴通讯中兴通讯 1 数据来源：中商产业研究院整理 中兴通讯成立于1985年，是在 香港和深圳两地上市的大型通讯设 备公司。主要产品包括： 2G/3G/4G/5G无线基站与核心网、 IMS、固网接入与承载、光网络、 芯片、高端路由器、智能交换机、 政企网、大数据、云计算、数据中 心、手机及家庭终端、智慧城市、 ICT业务，以及航空、铁路与城市 轨道交通信号传输设备。股票代码： 000063。 2018年中兴通讯总营

28、业收入达 855.13亿元。 -90110310510710910111013102014201520162017201820142014- -20182018年中兴通讯经营数据统计年中兴通讯经营数据统计 总营业收入（亿元） 净利润（亿元） 重点企业分析重点企业分析 PAGE 29 中兴通讯中兴通讯 1 无线网络无线网络 云核心网云核心网 承载网承载网 固网固网 云计算云计算/ / 云基础设施云基础设施 视频视频/ / 多媒体多媒体/ / 能源能源 4 3 2 6 1 5 重点企业分析重点企业分析 PAGE 30 三安光电三安光电 2 数据来源：中商产业研究院整理 01020304050607

29、080902014201520162017201820142014- -20182018年三安光电经营数据统计年三安光电经营数据统计 总营业收入（亿元） 净利润（亿元） 三安光电股份有限公司成立于 2000年11月,总部坐落于厦门。于 2008年7月在上海证券交易所挂牌上 市，股票代码：600703。 主要从事全色系超高亮度LED外 延片、芯片、-族化合物半导体 材料、微波通讯集成电路与功率器 件、光通讯元器件等的研发、生产 与销售，产品性能指标居国际先进 水平。 据数据显示，2018年三安光电总 营业收入为83.64亿元，净利润为 28.3亿元。 注意：本报告只展示30页，欲知详细报告 及报告中涉及数据请下载报告PPT版本。