AIGC行业深度报告：ChatGPT加速计算服务器时代到来
（每日研选深度报告导读，请关注：报告派）
报告出品/作者：华西证券、刘泽晶
以下为报告原文节选
01 AI服务器需求呈现加速状态
1.1 ChatGPT的竞争本质即大模型储备竞赛
大模型是人工智能发展的必然趋势: 大模型即“大算力+强算法”结合的产物。大模型通常是在大规模无标注数据上进行训练，学习出一种特征和规则。基于大模型进行应用开发时，将大模型进行微调，如在下游特定任务上的小规模有标注数据进行二次训练，或者不进行微调，就可以完成多个应用场景的任务。
大模型是辅助式人工智能向通用性人工智能转变的坚实底座: 大模型增强了人工智能的泛化性、通用性，生产水平得到质的飞跃，过去分散化模型研发下，单一AI应用场景需要多个模型支撑，每个模型需要算法开发、数据处理、模型训练、参数调优等过程。大模型实现了标准化AI研发范式，即简单方式规模化生产，具有“预训练+精调”等功能，显著降低AI开发门槛，即“低成本”和“高效率”。
算力是打造大模型生态的必备基础，服务器是算力的载体: 算力是训练大模型的底层动力源泉，一个优秀的算力底座在大模型(AI算法)的训练和推理具备效率优势；服务器是算力的底层载体，包含CPU、GPU、内存、硬盘、网卡等，在ChatGPT中具有举足轻重的作用，算力是服务器通过对数据进行处理后实现结果输出的一种能力。
1.2 大模型出现带动AI服务器呈现加速状态
我们认为大模型的出现有望带动AI服务器需求: 我们认为除了对低延迟低功耗算力的性能需求，在服务器的种类上也产生了多样化、细分化的场景应用需求。各行业与人工智能技术的深度结合及应用场景的不断成熟与落地，使人工智能芯片朝着多元化的方向发展，为了迎合芯片的多元化，服务器的类型也将越来越丰富，并适用越来越多的行业应用场景。根据IDC的数据，在2021年的统计，预计到2025年中国加速服务器市场规模将达到108.6亿美元，且2023年仍处于中高速增长期，增长率约为20%。
AI大模型对算力的需求分别来自训练和推理两个环节。1）训练环节：通过标记过的数据来训练出一个复杂的神经网络模型，使其能够适应特定的功能，模型具有一定的通用性，以便完成各种各样的学习任务。该环节需要处理海量的数据，注重绝对的计算能力。2）推理环节：利用训练好的模型，使用新数据推理出各种结论。借助神经网络模型进行运算，利用输入的新数据来一次性获得正确结论的过程。该环节对算力要求比训练环节略低，但注重综合指标，单位能耗算力、时延、成本等都要考虑。
1.3 服务器架构随负载量扩张而不断优化
服务器价值凸显:计算机的一种，它比普通计算机运行更快、负载更高、价格更贵，主要用于在网络中为其它客户机提供计算或者应用服务。服务器具有高速的CPU运算能力、长时间的可靠运行、强大的I/O外部数据吞吐能力以及更好的扩展性。服务器一般具备承担响应服务请求、承担服务、保障服务的能力。其内部的结构与普通的计算机相差不大，主要包括如：CPU、硬盘、内存，系统、系统总线等，但相较于PC端需考虑几方面，例如可拓展性、易使用性、可用性和易管理性。
服务器架构随负载量扩张而不断优化: 服务器架构经历了从传统单一模式到集群模式，再到分布式架构的优化过程。传统单一模式，服务器诞生初期将所有功能汇集在同一个系统，缺点为不便于维护、横向拓展性不佳；因此集群模式诞生，这种集群模式将同一项目放在多个服务器上，有效缓解用户访问量大的压力，但由于各个服务器间功能重复却缺乏协同，系统维护成本仍然较高，且增加了用户重复登陆问题，因此服务器架构进化到分布式模式。在分布式架构中，整个系统按照不同功能拆分为多个单一功能的子模块，每个模块被放到不同服务器中相互协作，共同组成服务器网络，能够有效解决功能耦合度高等问题且代码复用性高。
1.4 深度拆解服务器核心硬件组成部分
服务器的组成: 服务器主要由主板、内存、CPU、磁盘、网卡、显卡、电源、主机箱等硬件设备组成；其中CPU、内部存储和外部存储是组成核心部件。
CPU处理器：负责整个服务器的运算与控制，相当于人的大脑，是直接影响到服务器性能的核心部件。单台服务器可由多个CPU组成，一般服务器CPU个数多为2-4颗，也可有单颗的；虚拟化主机CPU有4-8颗的。CPU越多服务器性能越高。CPU的核数一般都是四核。
内部存储：是CPU和硬盘之间的缓冲设备，是临时存储器（作用是临时存放数据），程序在运行的时候，都会调度到内存中运行，服务器关闭或程序关闭之后数据将自动从内存中释放掉。
外部存储：永久存放数据的存储器，其中常用的硬盘有300GB，500GB，1TB，3TB，4TB等。硬盘类型分机械硬盘，固态硬盘两种。
硬件成本构成: 我们认为，以一台通用服务器为例，CPU(主板或芯片组)占比最高，大约占成本50%以上，内存(内部存储+外部存储)占比约为20%。
1.5 服务器的分类:按机箱结构分类
服务器按照机箱结构可分为:塔式服务器、机架式服务器、机柜式服务器、刀片式服务器。
塔式服务器: 采用台式机箱结构，常见的入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型。优点: 对放置空间要求较小，拓展性高，应用范围广泛，成本较低；缺点：升级扩张有限，独立性强；
机架式服务器: 设计宗旨主要是为了尽可能减少服务器空间的占用，例如专业网络设备。优点: 比塔式服务器对空间的要求更小。可扩展性强，扩展操作便利；缺点: 拓展和散热受到一定限制，因此无法实现完美的设备扩张，单机性能有限；
机柜式服务器: 应用于企业端，内部设备较多或不同设备单元放置在一个机柜中。优点:功能模块与支撑模块彻底分离，可靠高效。灵活架构，允许网络、计算、存储有机共存、维护简便，缺点: 投入成本较高、能耗高、内部拓展性有限。
刀片式服务器: 专为特殊应用行业和高密度计算机环境而生，每一片“刀片”即模板，类似独立服务器，在集群模式下，具备高速网络环境、资源共享等领域，广泛应用于数码媒体、医学、航天、军事等领域，性能较高，可实现轻松替换且便于维护，但是价格成本较高。
1.6.1 服务器的分类方式: 按照CPU架构分类
伴随应用需求不断扩张，不同架构服务器百花齐放：按照CPU指令集架构的差异，服务器可分为CISC、RISC、VLIM等架构。
CISC(复杂指令集):庞大复杂的指令数目，常见CISC微指令集主要集中在：AMD、Intel、VIA等IA-32、X86架构的CPU产品；优点在于能够有效缩短新指令的微代码设计时间，允许设计师实现CISC体系机器的向上相容，指令丰富且功能强大，而缺点指令使用率不均衡、不利于采用先进结构提高性能等。
RISC(精简指令集): 对指令数目和寻址方式都做了精简。包含了简单、基本的指令，透过这些简单、基本的指令，就可以组合成复杂指令，常见RISC微指令集主要集中在：DECAlpha、ARC、ARM、AVR、MIPS、PA-RISC、PowerPC、RISC-V中，优点在于指令执行效率高，原因是90%指令由硬件直接完成，10%的指令是由软件以组合的方式完成；缺点在于指令数较少，功能不及CISC强大。
VLIM(超长指令集架构)：采用多个独立的功能部件,指令调度是由编译器静态调度完成,因此指令可同时流出数目越大，超长指令的性能就明显；优点在于结构简单且价格低廉，缺点在于编译器负担较重，且需要更多内存，目前微处理器有Intel的IA-64和AMD的x86-64。
1.6.2 X86和ARM各具优势，国产生态迎新机遇
X86架构服务器仍占绝对优势，ARM架构服务器潜力巨大：根据市场应用占比把服务器分为X86服务器和非X86服务器，目前使用X86架构的服务器CPU仍然占据绝对优势。根据芯八哥数据，按照2021年统计数据，X86架构市场占比高达97%，ARM占比仅为2.07%，Power BI 占比为0.27% ，但以ARM为代表的RISC结构近年来增长迅猛，尤其国内诞生了以华为海思、阿里平头哥为代表芯片企业。
X86和ARM各具优势: ARM体积小、低功耗、低成本、执行更加高效、指令长度固定，然而在性能上不及X86，如果ARM要在性能上接近X86，就需要极高的频率，从而带来较高能耗；X86单条指令功能强大且指令数相对较小、带宽要求低，然而缺点在于寻址范围小、部分计算机利用率不高、执行速度慢。
ARM加速迭代，国产生态迎新机遇: 根据TrendForce数据预测，随着云数据中心增长，预计到2025年，ARM架构在数据中心服务器市场渗透率将达到22％；ARM在服务器的市场崭露头角，早在2008年高通、博通、微软、华为、飞腾等，也陆续开发了各自的ARM服务器CPU，2019年，随着着ARM的Neoverse平台路线图的推出，服务器市场份额渗透率得到质的提升；国产生态迎新机遇，X86生态依然被AMD和英特尔垄断，而ARM架构随着国产生态和技术逐渐成熟，迎来国产替代的新机遇。
1.6.3 我国服务器占比逐年攀升，呈现快速增长态势
我国服务器占比逐年攀升，云有望成为重要抓手: 根据IDC数据，2021年全球服务器市场规模为992亿美元，同比增长9.01%，中国市场规模约251亿美元，近年来占全球比重呈现快速上升趋势，已成为全球最主要的服务器增长市场。此外，公有云作为国内外数据流量的重要抓手，服务器同样彰显其重要算力底座，我们认为其存在巨大成长空间。
我国服务器单台均价接近全球均价: 2021年全球服务器平均单价高达7328 美元/台，我国市场也达到了6415 美元/台，我国服务器价格呈现上升状态，并且接近全球服务器平均价格。
人工智能应用场景下的加速计算服务器是中国服务器的核心驱动力: 根据IDC的数据，随着智能应用正不断深入，从碎片化过渡到深度融合的一体化，从单点转换为多元化的应用场景，在金融、制造、能源和公共事业等行业体现尤为显著。2021年上半年，中国加速计算服务器市场达到24亿美元，同比增长85.1%，此外，中国2021年H1服务器排名前五的厂商分别为浪潮、新华三、华为、戴尔、联想。此外，根据IDC的预测，未来中国整体服务器的复合增长率为12.7%，2025年中国服务器市场规模预计将达到424.7亿美元。
1.7.1 AI服务器: 加速计算服务器是服务器成长的核心驱动力
服务器同样可以按照CPU数量进行分类: 可以分为单路服务器、双路服务器、四路服务器和多路服务器。“路”指的是服务器物理CPU的数量，也就是服务器主板上CPU插槽的数量。单路指服务器支持1个CPU；双路指服务器支持2个CPU；四路指服务器支持4个CPU；以此类推。一般CPU数量越多，即拥有更强的性能，同时能显著降低性能的功耗比。
AI服务器价值凸显: 随着大数据、云计算、人工智能等技术的成熟与在各行各业的应用，AI服务器价值凸显；1、硬件架构，相较于通用服务器，AI服务器是采用异构形式的服务器，在异构方式上可以根据应用的范围采用不同的组合方式，如CPU+GPU、CPU+TPU、CPU+其他的加速卡等；2、加速卡数量: 通用服务器一般是单路或多路CPU架构，而AI服务器需要承担大量的AI运算，一般配置四块及以上加速卡；3、独特设计，AI服务器由于对加速卡的独特需求，需要针对性的对于系统结构、散热等做专门的设计，才能满足AI服务器需求。
1.7.2 AI服务器: GPU为主流“加速卡”，正在大放异彩
AI芯片是AI算力的“心脏”，GPU价值凸显: 伴随数据海量增长，算法模型趋向复杂，处理对象异构，计算性能要求高，AI 芯片在人工智能的算法和应用上做针对性设计，可高效处理人工智能应用中日渐多样繁杂的计算任务。在人工智能不断扩大渗透的数字时代，芯片多元化展现出广阔的应用前景，通过不断演进的架构，为下一代计算提供源源不断的动力源泉。
GPU作为AI芯片的主力军，正在大放异彩: AI芯片主要包括图形处理器(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、神经拟态芯片(NPU)等。人工智能深度学习需要异常强大的并行处理能力，GPU相比于CPU更擅长于并行计算能力，正在大放异彩。根据IDC的数据，2021年H1中国人工智能芯片，GPU占比最多为91.90%。
GPU服务器优势显著: GPU服务器超强的计算功能可应用于海量数据处理方面的运算，如搜索、大数据推荐、智能输入法等，相较于通用服务器，在数据量和计算量方面具有成倍的效率优势。此外，GPU可作为深度学习的训练平台，优势在于1、GPU 服务器可直接加速计算服务，亦可直接与外界连接通信；2、GPU服务器和云服务器搭配使用，云服务器为主，GPU服务器负责提供计算平台；3、对象存储 COS 可以为 GPU 服务器提供大数据量的云存储服务。
1.7.3 AI服务器: 芯片组(CPU+GPU)价值成本凸显
AI服务器芯片组价值成本凸显: 根据Wind及芯语的数据，AI服务器相较于高性能服务器、基础服务器在芯片组(CPU+GPU)的价格往往更高，AI服务器(训练)芯片组的成本占比高达83%、AI服务器(推理)芯片组占比为50%，远远高于通用服务器芯片组的占比。
浪潮通用服务器浪潮英信服务器NF5260M6搭载第三代英特尔?至强?可扩展处理器的一款2U双路机架式服务器，可支持1-2个支持1到2个英特尔? 至强? 第三代可扩展处理器，根据Intel官网数据，此款处理器建议零售价为9359美元，折合人民币约65000元。
浪潮AI处理器浪潮NF5488A5是一款浪潮自研的具有超强算力的AI服务器，性能领先。在4U空间内支持8颗第三代NVLink的NVIDIA A800 GPU，搭载2颗支持PCIe4.0的AMD EPYC 7002/7003 处理器，可提供极致训练性能和超高数据吞吐，广泛适用于图像、视频、语音识别、金融分析、智能客服等典型AI应用场景，根据天极网和中关村在线网数据，该款AMD(CPU)售价为8880美元，折合人民币约62000元，该款GPU售价为104000元。
--- 报告摘录结束 更多内容请阅读报告原文 ---
报告合集专题一览 X 由【报告派】定期整理更新
科技 / 电子 / 半导体 /
人工智能 | Ai产业 | Ai芯片 | 智能家居 | 智能音箱 | 智能语音 | 智能家电 | 智能照明 | 智能马桶 | 智能终端 | 智能门锁 | 智能手机 | 可穿戴设备 |半导体 | 芯片产业 | 第三代半导体 | 蓝牙 | 晶圆 | 功率半导体 | 5G | GA射频 | IGBT | SIC GA | SIC GAN | 分立器件 | 化合物 | 晶圆 | 封装封测 | 显示器 | LED | OLED | LED封装 | LED芯片 | LED照明 | 柔性折叠屏 | 电子元器件 | 光电子 | 消费电子 | 电子FPC | 电路板 | 集成电路 | 元宇宙 | 区块链 | NFT数字藏品 | 虚拟货币 | 比特币 | 数字货币 | 资产管理 | 保险行业 | 保险科技 | 财产保险 |
（特别说明：本文来源于公开资料，摘录内容仅供参考，不构成任何投资建议，如需使用请参阅报告原文。）
精选报告来源：报告派
