2019年中国人工智能芯片行业市场前景研究报告.pdf

2019年 AI芯片行业市场前景研究报告 中商产业研究院编制 更多产业情报：http://www.askci.com/reports/ 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 言 Introduction 目录 CONTENTS 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 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 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 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 启英泰伦 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 5 01 人工智能芯片行业概况 PAGE 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，以实现计算元件和内存之间灵活而丰富的连接。 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 ASIC FPGA GPU TPU BPU NPU BPU 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 特点 GPU GPU称为图形处理器，它是显卡的“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 PAGE 8 图表来源：中商产业研究院整理 训练过程 执行过程 人脸 车辆 语音 人脸标签 车辆型号 文字识别 人 工 神 经 网 络 人脸识别 车辆识别 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。 GPU与CPU的差别 PAGE 9 图表来源：中商产业研究院整理 CPU GPU 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 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 10 2007 年以前， AI 芯片产业一直没有发展成为成熟的产业；AI芯片市场需求不高。 2007-2010年，随着高清视频、 VR、 AR游戏 等 行 业 的 发 展 ， GPU产品取得快速的突破。 2010-2014年，云计算广泛推广，人工智能的研究人员可以通过云计算借助大量 CPU 和 GPU 进行混合运算，进一步推进了 AI 芯片的深入应用，从而催生了各类 AI 芯片的研发与应用。 2015年-至今， GPU 性能功耗比不高的特点使其在工作适用场合受到多种限制， 业界开始研发针对人工智能的专用芯片。 02 人工智能芯片市场分析 中国人工智能市场情况 PAGE 12 01002003004005006007008002015201620172018E2019E2020E2015-2020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 PAGE 13 2018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 市场规模（亿元） 人工智能技术发明专利申请数 PAGE 14 排名 企业 申请量/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 PAGE 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 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 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 2014年-2019年5月中国集成电路进口情况统计 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 2014年-2019年5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 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 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 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 0102030405060708090100201620172018E2019E2016-2019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。 0102030405060201620172018E2019E2016-2019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 PAGE 19 数据来源：中商产业研究院整理 目前，我国的人工智能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 人工智能芯片市场促进因素 PAGE 21 5G等技术推动其增长 国家政策利好 AI+行业兴起 国家政策利好 人工智能芯片市场促进因素 PAGE 22 文件名称 时间 部门 内容 人工智能标准化白皮书（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...