【西南证券】AI硬件:端侧AI大幕拉开,引领新一轮终端创新周期.pdf

2023-12-18
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1 AI开启终端新时代,关注头部厂商布局


复盘智能终端历史,AI开启终端新时代


PC经历了上世纪90年代的黄金时期。彼时互联网开放,电脑小型化、低成本化后开始向大众市场快速渗透,微软和英特尔组成的WinTel联盟几乎垄断了 操作系统和CPU市场,软硬件的螺旋式升级带动了PC产业的繁荣发展。 2000年互联网泡沫破灭后,在2007智能手机出现之前,终端市场以功能手机、MP3等为主,但尚未形成爆款终端形态。


2007年苹果发布iPhone,大一统了“Phone+iPod+Internet”,开启了智能手机时代。3G/4G网络的商业化推动了移动互联网的大发展,各类应用层出 不穷,iOS和安卓生态空前繁荣。智能手机在各种应用场景需求的推动下引领了终端的创新。 2018年后随着手机和PC渗透率接近天花板,终端也呈现整体创新不足的局面。产业近两年也经历了下行调整。 以GPT为代表的生成式AI快速发展,加速变革工作学习生活模式和各行业的智能化转型。AI终端作为AI触达用户的终极载体,将给终端产业带来久违的软 硬件和生态的创新。


头部企业走在AI终端和AI芯片的布局前列


各大终端厂商在2023H2陆续上市或发布了相应的AI产品及未来计划。2024年将是AI PC集中发布的元年,头部PC企业均有发售计 划;2023Q4已有两款AI手机上市,明年也会有更多AI安卓机型上市;以AI Pin为代表的AI穿戴设备打开了端侧AI新的入口;此外, AI大模型与XR设备的结合或带来全新生态,可重点关注苹果和Meta在该方面的进展。


AI芯片方面,AMD、英特尔、高通、联发科等陆续发布了终端AI芯片产品。AI PC芯片方面,鉴于X86架构在PC领域的主导地位和 强大的生态体系,英特尔和AMD依然是PC厂商的合作主力;但ARM架构基于其低功耗、芯片体积小、低成本等优势,随着软件兼 容性的不断完善,在AI PC时代有望获得更多市场份额,可重点关注高通等移动芯片厂商在PC领域的进展。AI手机芯片方面,我们 认为苹果、高通、联发科、三星、以及国内领先的通信厂商等依靠长年的技术积累和专利壁垒,依然会成为该市场的主要参与者。


2 AI手机或带动智能手机行业新一轮的创新周期


智能手机渗透率接近天花板,且产品整体缺乏足够的创新,手机出货开始呈现周期性特征。2020-2021年疫情影响,对在线娱乐等 需求增多,带动了手机需求。此后智能手机产业经历了近两年的下行调整。 生成式AI和LLM的飞跃发展,深刻变革了个人生活与工作模式。智能设备作为人工智能触达终端用户的终极载体,正成为AI未来发 展落地的重要突破口。AI手机将AI模型/应用与手机结合,为手机产业带来创新变革,或带来智能手机行业新一轮的创新周期。 目前已上市的AI手机Vivo X100和Google Pixel 8均搭载了几十亿参数级别的轻量化AI模型,相关的AI应用主要集中在AI助手、文字 生成、语音/图像/视频处理等方面。


谷歌Pixel 8:首款搭载Google AI模型的手机


谷歌于10月4日发布Pixel 8手机,Pixel 8起售价699美元,Pixel 8 Pro起售价999美元。Pixel 8 Pro是首款搭载Google AI基础模型的设备,用户可以本地 运行体验谷歌AI模型,在Google自研的Tensor G3处理器的加持之下速度更快、效果更好,对自然语言的理解也有了进一步的突破。比如离线运行于Pixel 8 Pro上的魔术编辑器,让用户能自由选择和移动照片中的物体并重新定位,还能替换照片背景;音频魔术编辑器可消除视频中的噪音;Gboard能根据对 话信息自动生成更加自然、更符合交流习惯的回复建议;Pixel 8 Pro将内置一个专门用于图像处理的模型,为图库中放大之后的图片生成更加清晰的细节 ;视频增强功能Video Boost可有效调整视频的颜色、光线、噪点等,提升视频质量;实现生成网页摘要,朗读和翻译网页等功能。


未来几个月,Google将推出Assistant with Bard,由生成式AI驱动,结合了谷歌Bard的生成和推理能力。该工具将与Gmail和Docs等谷歌应用程序集成 ,用户可轻松地与Google Assitant交谈,并让它帮助执行照片创建社交帖子、创建购物清单以及在电子邮件中查找信息等一系列操作。此外,谷歌计划 在未来向Magic Editor添加更多直观的生成式AI功能,以提升图像视频的处理能力等。


3 AI PC将深入变革PC产业,颠覆传统硬软件形式


AI PC将深入变革PC产业


从出货量看,PC整体呈现周期性的特征。2020-2021年疫情影响,对远程办公、在线娱乐等需求增多,带动了PC的一波需求。但随 着人们生活回归正常,PC需求透支,供给过剩,PC产业出现了两年的下行调整。 经过30多年的发展,PC形式经历了桌面PC-笔电-平板电脑的变化,渗透率已接近天花板,整体上PC产业缺乏足够的创新,人们对 传统PC的需求更多来自于自然的换机周期。 生成式AI和LLM的飞跃式发展,深刻变革了个人生活与工作模式,加速各行各业实现智能化转型。AI技术需要在实际场景中得以更 深入的应用,AI发展正从软件主导转向硬件+软件并行驱动,而智能设备作为人工智能触达终端用户的终极载体,正成为AI未来发展 与落地的重要突破口。AI PC将AI模型与PC结合,为PC产业带来硬件架构设计、交互方式、数字内容、应用生态等方面的变革。


部分大型企业在AI PC硬件上的布局


联想集团:PC中嵌入AI芯片,在CPU基础上引入NPU,大幅提升PC的AI能力,实现更好地管理AI工作量、提升性能、控制电池消耗 等目的;装备传感器,实现更多的交互功能。未来或将采用“CPU+GPU+NPU+DPU”的芯片架构,以提升算力,同时在存储、 散热方面亦有更新。 英特尔:12月14日将发布代号Meteor Lake的酷睿Ultra处理器,这是首款配备集成式的神经网络加速单元(NPU)的酷睿处理器 ,用于在PC上带来高能效的AI加速和本地推理体验。Meteor Lake是首个采用3D Foveros封装技术的客户端芯粒设计,采用Intel 4 制程(7nm工艺),集成Intel锐炫显卡,带来了独立显卡级别的性能。高通:推出用于PC端的骁龙X Elite芯片平台,算力达到75 TOPS,支持在终端运行超过130亿参数的生成式AI模型。


4 AI XR融合打造全新生态,智能座舱是未来端侧AI重要载体


AI XR融合打造全新生态


XR设备可承载海量的信息流和深度的内容数据,其独特的优势使它能成为个人空间的延伸。计算机视觉、自然语言交互、深度学习 等先进AI技术能使XR设备提供逼真的沉浸感、交互性和无缝的MR体验。内容方面,XR产业通过GPT等生成式AI的编码能力和虚拟 世界中模型/环境/角色的自创能力,帮助企业持续提升生产力。AI与XR的融合或创造全新的生态,推动数字体验的发展,并将其扩 展到制造业、虚拟生产、电子商务、教育等行业。 苹果的Vision Pro开启了空间计算时代,带来了全新的3D交互方式。生成式AI赋能空间计算将大幅推动产业的技术革新并提升用户 体验。AI构建的底层框架,与空间计算的结合,有望创造出更宏伟的元宇宙上层建筑。 9月27日,Meta推出对话助手Meta AI,可在旗下产品WhatsApp、Messenger和Instagram上使用,并将搭载在Ray-Ban Meta 智能眼镜和Quest 3中。Meta AI可提供实时网络信息,通过文本提示生成图像并分享,使用文本提示重新设计图片样式和背景等。


AI Pin:AI穿戴设备先驱


11月10日,OpenAI、微软等巨头投资的Humane公司发布了智能穿戴设备AI Pin。AI Pin是一款可吸附在衣服上的无屏穿戴设备, 内置OpenAI的GPT大模型,可通过语音、触摸板、激光投影和手势进行交互。AI Pin可执行撰写文稿、整理电邮、实时翻译、识别 食物并提供营养信息等任务,还支持Tidal音乐流。Humane计划未来为AI Pin增加导航和购物功能,并提供开发工具。 AI Pin整套系统起售价699美元,另外有每月24美元的订阅费。根据Humane的综合订阅计划,每月收取的24美元包括一个专用电 话号码和无限的通话时长、数据、文本、以及云存储等,由T-Mobile独家提供无线网络。 我们认为,目前AI Pin可承载的信息量和交互方式有限,短期内难以替代消费者对智能手机的依赖。但作为AI穿戴设备的先行者, AI Pin为AI终端的发展方向提供了一些参考和尝试。


5 端侧AI芯片:终端算力竞赛开启


AI手机AP:技术壁垒高,传统六强仍是主要参与者


根据Counterpoint Research数据,在全球手机AP市场中,苹果、高通、联发科、三星、以及国内领先的通信厂商等为主要玩家, TOP6几乎形成垄断局面,头部厂商竞争优势明显,市场竞争格局基本保持稳定。 苹果和H厂商是最早在手机处理器中引入NPU单元的,主要用于人脸识别、图像优化等轻度AI应用上。高通、联发科今年下半年陆 续发布了支持终端运行AI模型的手机芯片,其他厂商也在积极布局中。我们认为,TOP6厂商依靠长年的技术积累和专利壁垒,依然 会成为AI手机主芯片市场的主要参与者。


AI PC对主芯片的格局影响:X86中期维持主导地位,ARM有望获得更多市场份额


X86架构维持PC主导地位,长期或面临ARM架构竞争。PC的主芯片包括CPU和GPU,目前以X86架构为主。根据Statista数据,在 全球PC GPU市场中,英特尔、英伟达和AMD为主要玩家,22Q4分别占有71%/12%/17%的市场份额,英特尔市占率优势明显, PC GPU市场竞争格局基本保持稳定。根据Counterpoint Research数据,全球Notebook CPU/SoC市场由英特尔、AMD和ARM 主导,2022年市占率分别为69.6%/17.6%/12.8%。据Counterpoint Research预测,随着ARM芯片迭代及性能持续提升,苹果、 三星、联发科等国际大厂纷纷试水基于ARM架构的PC芯片,未来ARM将受益于其芯片体积小、功耗低、成本少、效能高等优势, 有望于2027年占据全球Notebook CPU/SoC出货量25%的市场份额


AI PC主芯片竞争格局:英特尔和AMD保持领先,高通有望实现从0到1


针对AI PC适用的芯片,英特尔和AMD进展保持领先,高通有望实现从0到1。英特尔和AMD于23H2推出基于PC端的AI处理器, 专为AI任务设计,在AI PC主芯片市场中具备先发优势。高通于10月的骁龙峰会上推出骁龙X Elite芯片,可支持130亿参数大模型, 为Windows-on-ARM笔记本设计,预计在2024年中期发布。我们认为,算力方面,AI PC的推出对PC芯片的算力要求更高,高通 在端侧AI推理能力将优于英特尔。与此同时,生态方面,2022年至今Windows开始支持高通,已发布多轮支持ARM架构芯片的操 作系统。未来高通在以骁龙X Elite为代表的AI PC芯片的助力下,有望在PC领域实现重要突破,逐步抢占市场份额。


报告节选:


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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