2018年中國(guó)GPU服務(wù)器市場(chǎng)格局、2019年GPU服務(wù)器行業(yè)發(fā)展規(guī)模及未來(lái)十年市場(chǎng)空間分析[圖]

    一、GPU服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模

    GPU具有較為完整的技術(shù)生態(tài)。高運(yùn)算性能硬件、驅(qū)動(dòng)支撐、API接口、通用計(jì)算引擎/算法庫(kù)、較為成熟的開(kāi)發(fā)環(huán)境都為應(yīng)用GPU的深度學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)者提供了足夠友好、易用的工具環(huán)境。開(kāi)發(fā)者可以迅速獲取到深度學(xué)習(xí)加速算力，降低了深度學(xué)習(xí)模型從研發(fā)到訓(xùn)練加速的整體開(kāi)發(fā)周期。

    驅(qū)動(dòng)程序，獨(dú)立顯卡廠商不僅提供高性能硬件，也一直提供配套驅(qū)動(dòng)來(lái)支持其GPU調(diào)用計(jì)算資源。早期圖形處理、游戲業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)地位使得英偉達(dá)一直在GPU驅(qū)動(dòng)下了不少功夫，公司總部大多數(shù)員工都是從事驅(qū)動(dòng)程序的研發(fā)工作。從圖形接口API來(lái)看，不同的獨(dú)立顯卡廠商提供不同的圖形標(biāo)準(zhǔn)API，而不同的API接口適應(yīng)于不同的計(jì)算系統(tǒng)，如OpenGL標(biāo)準(zhǔn)支持Unix系統(tǒng)的服務(wù)器計(jì)算平臺(tái)，Direct3D支持windows系統(tǒng)的PC。英偉達(dá)推出的CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture)通用并行計(jì)算平臺(tái)，是為利用GPU并行運(yùn)算能力開(kāi)發(fā)的計(jì)算平臺(tái)?？梢宰岄_(kāi)發(fā)人員用C語(yǔ)言編寫的程序在其處理器上高速運(yùn)行，大大提升了通用GPU的易用性。

    算法庫(kù)，CUDA包括了大量的GPU加速庫(kù)和基于C語(yǔ)言的編程工具，開(kāi)發(fā)者可以在熟悉的編程環(huán)境下便捷地調(diào)用加速庫(kù)。CUDA提供的算法庫(kù)可以讓應(yīng)用程序像調(diào)用庫(kù)函數(shù)一樣簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)一些深度學(xué)習(xí)算法。CUDA開(kāi)發(fā)人員的數(shù)量在5年里增長(zhǎng)了14倍，超過(guò)60萬(wàn)人，CUDASDK的下載量達(dá)到180萬(wàn)。眾多CUDA開(kāi)發(fā)人員對(duì)于維持英偉達(dá)GPU客戶黏性非常重要。

    GPU完整的技術(shù)生態(tài)，吸引了大量A.I企業(yè)采用GPU進(jìn)行人工智能加速，建立了良好的行業(yè)生態(tài)。英偉達(dá)與科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展合作項(xiàng)目，深入了解科研領(lǐng)域需要的運(yùn)算問(wèn)題，為其提供專業(yè)的超級(jí)計(jì)算加速解決方案。英偉達(dá)與不同應(yīng)用領(lǐng)域的企業(yè)合作，如醫(yī)療、金融、天氣等，開(kāi)發(fā)面向不同領(lǐng)域的加速產(chǎn)品。截止2016年底，與英偉達(dá)合作開(kāi)發(fā)深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目的公司已經(jīng)達(dá)到了19,439家。除了傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)巨頭公司以外，還有很多創(chuàng)業(yè)公司，用于圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、搜索引擎、醫(yī)學(xué)成像、機(jī)器人、數(shù)據(jù)挖掘等應(yīng)用加速。

    GPU的高運(yùn)算性能使其迅速占領(lǐng)A.I數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，完備的生態(tài)環(huán)境可幫助其維持霸主地位。從上圖可以看出，GPU的浮點(diǎn)運(yùn)算能力一直保持著直線上升。英偉達(dá)在2017年GPU技術(shù)大會(huì)上發(fā)布的全新一代人工智能GPU芯片—TeslaV100能夠達(dá)到15Tflops的單精度浮點(diǎn)性能，7.5Tflops的雙精度浮點(diǎn)性能，可以滿足當(dāng)前A.I深度學(xué)習(xí)的運(yùn)算能力。GPU持續(xù)提升的運(yùn)算能力是其維持在A.I數(shù)據(jù)中心這一運(yùn)算密集型應(yīng)用場(chǎng)景中霸主地位的根本，而面對(duì)眾多新興A.I芯片的挑戰(zhàn)，GPU已經(jīng)建立起的完備的生態(tài)環(huán)境可幫助其提高防御能力。

    GPU的生態(tài)環(huán)境有利于其將在訓(xùn)練學(xué)習(xí)領(lǐng)域（A.I數(shù)據(jù)中心）建立的優(yōu)勢(shì)延續(xù)至推理應(yīng)用領(lǐng)域（前端電子產(chǎn)品）。當(dāng)前GPU已經(jīng)占據(jù)了A.I數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，學(xué)習(xí)階段處理器需求已經(jīng)被GPU占領(lǐng)。未來(lái)隨著A.I行業(yè)應(yīng)用的逐漸落地，推理階段處理器需求將持續(xù)放量。從學(xué)習(xí)到推理階段，算法部署的平滑、便捷性是需要考慮的重要問(wèn)題。如果從數(shù)據(jù)中心、云端到前端應(yīng)用，整個(gè)產(chǎn)品線都采用英偉達(dá)的CUDA計(jì)算平臺(tái)，可以極大地減少算法跨平臺(tái)的難度，實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡，省去了變更運(yùn)行環(huán)境所需的協(xié)同工作。

    相比較而言，無(wú)論是FPGA、還是ASIC，都尚處于發(fā)展階段。目前有一些公司基于FPGA技術(shù)路線或ASIC技術(shù)路線開(kāi)發(fā)的A.I專用芯片，是為滿足自身的需求而進(jìn)行的個(gè)性化開(kāi)發(fā)。典型的就是谷歌的TPU，公司并沒(méi)有計(jì)劃將其做成一款通用芯片推向市場(chǎng)。有些公司也在基于FPGA或ASIC開(kāi)發(fā)通用的A.I專用芯片，但是都未達(dá)到GPU的成熟程度。一款芯片要做的具有通用性，性能穩(wěn)定優(yōu)異，需要較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用、優(yōu)化、驗(yàn)證。但是不可否認(rèn)的是，長(zhǎng)期來(lái)看，GPU能耗高、價(jià)格貴等問(wèn)題也給A.I專用芯片留下了機(jī)會(huì)。A.I數(shù)據(jù)中心需求增加。當(dāng)前深度學(xué)習(xí)對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理需求，需要專業(yè)的A.I數(shù)據(jù)中心來(lái)支撐。隨著A.I的縱深發(fā)展，未來(lái)A.I數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)、流量和處理能力也將隨之提升，對(duì)專業(yè)數(shù)據(jù)中心需求將會(huì)增多。具體表現(xiàn)為：當(dāng)前許多從事A.I研發(fā)的互聯(lián)網(wǎng)巨頭，像亞馬遜、百度、騰訊等，都已部署自己的數(shù)據(jù)中心，并嘗試承載A.I業(yè)務(wù)，許多A.I潛在應(yīng)用行業(yè)客戶尚未部署自己的A.I數(shù)據(jù)中心。隨著A.I行業(yè)應(yīng)用繼續(xù)深入發(fā)展，A.I數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)模將會(huì)持續(xù)增加。到2020年超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將占全部數(shù)據(jù)中心服務(wù)器安裝量的47%，達(dá)到485個(gè)。預(yù)計(jì)專業(yè)的A.I數(shù)據(jù)中心增長(zhǎng)趨勢(shì)與之相同，未來(lái)幾年A.I數(shù)據(jù)中心也呈現(xiàn)直線上升。

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心數(shù)量預(yù)測(cè)

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)服務(wù)器行業(yè)市場(chǎng)深度評(píng)估及市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)報(bào)告》

    GPU的A.I數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。2015-2017財(cái)年（2017財(cái)年時(shí)間為：2016年2月1日-2017年1月31日，其他時(shí)間依次類推），英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入達(dá)到了：3.17、3.39和8.3億美元。說(shuō)明CPU+GPU異構(gòu)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛部署，GPU在數(shù)據(jù)中心發(fā)揮的強(qiáng)大作用已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。當(dāng)前英偉達(dá)GPU在數(shù)據(jù)中心滲透率還不到1%，市場(chǎng)成長(zhǎng)空間仍然很大。

    目前，A.I數(shù)據(jù)中心（A.I數(shù)據(jù)中心只是GPU的全部數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的一部分，GPU應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心也有可能進(jìn)行A.I以外的超級(jí)計(jì)算）尚處于早期發(fā)展階段，主要是互聯(lián)網(wǎng)巨頭在A.I深度學(xué)習(xí)研發(fā)階段部署的A.I數(shù)據(jù)中心，隨著A.I縱深發(fā)展，A.I數(shù)據(jù)中心需求會(huì)繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，GPU在數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)進(jìn)一步爆發(fā)。2016年A.I數(shù)據(jù)中心GPU的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)4.71億美元，預(yù)計(jì)到2020年A.I數(shù)據(jù)中心的GPU市場(chǎng)規(guī)模會(huì)達(dá)到近40億美元，繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。

A.I數(shù)據(jù)中心GPU市場(chǎng)規(guī)模

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    2018年全年中國(guó)GPU服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模為13.05億美金（約合人民幣90.05億元），同比增長(zhǎng)131.2%。預(yù)測(cè)，到2023年中國(guó)GPU服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到43.2億美金（約合人民幣298億元），未來(lái)5年整體市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為27.1%。

2018-2023年中國(guó)GPU服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng)走勢(shì)

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    “計(jì)算和數(shù)據(jù)是人工智能不可缺少的組成部分。2018年，人工智能的發(fā)展引領(lǐng)中國(guó)GPU服務(wù)器市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)；訓(xùn)練依然是GPU服務(wù)器的主要工作負(fù)載，未來(lái)幾年推理工作負(fù)載的服務(wù)器也會(huì)逐漸上升；在深度學(xué)習(xí)的不斷推動(dòng)下人工智能取得重要突破；到目前為止，除了專業(yè)人工智能公司以外，許多大型公司也同時(shí)開(kāi)始涉足深度學(xué)習(xí)，并應(yīng)用在廣泛的商業(yè)實(shí)踐中。2018年以前，互聯(lián)網(wǎng)是GPU服務(wù)器的主要采購(gòu)行業(yè)，如今，許多傳統(tǒng)行業(yè)對(duì)GPU服務(wù)器也慢慢有所需求，嘗試將人工智能技術(shù)與自己的行業(yè)相結(jié)合。由此看來(lái)，GPU服務(wù)器市場(chǎng)規(guī)模還有很大上升空間。

    二、GPU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局分析

    1、GPU服務(wù)器市場(chǎng)格局

    2018年中國(guó)GPU服務(wù)器市場(chǎng)量?jī)r(jià)齊升，出貨量和銷售額均實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。
從行業(yè)來(lái)看，互聯(lián)網(wǎng)為主要采購(gòu)行業(yè)，占據(jù)60%以上的市場(chǎng)份額，是拉動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要行業(yè)；政府的采購(gòu)量也有所上升，超過(guò)了10%的市場(chǎng)份額；

    從產(chǎn)品來(lái)看，4卡及以上GPU服務(wù)器占據(jù)了8成以上的市場(chǎng)份額，其中4卡、8卡、16卡均占有20%以上的市場(chǎng)份額；

    從廠商來(lái)看，浪潮、華為和曙光在出貨量和銷售額方面均位列市場(chǎng)前三；

    從市場(chǎng)趨勢(shì)來(lái)看，AI服務(wù)器和邊緣計(jì)算服務(wù)器等面向特定工作負(fù)載的細(xì)分服務(wù)器市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)，各大廠商加速布局該領(lǐng)域并推出新產(chǎn)品，2019年這些細(xì)分市場(chǎng)仍將是市場(chǎng)的熱點(diǎn)。

2018年中國(guó)GPU服務(wù)器廠商市場(chǎng)份額

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    2傳統(tǒng)業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，軍用市場(chǎng)穩(wěn)步拓展

    圖形顯控設(shè)備是飛機(jī)人機(jī)交互的核心接口，是飛機(jī)作戰(zhàn)效能提升的關(guān)鍵。顯控系統(tǒng)由顯示和控制兩部分組成，能夠?qū)⒋罅繌?fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)采集、處理、融合后通過(guò)大屏幕高分辨率的液晶顯示器顯示，使得飛行員得以高效獲取信息，有效地降低飛行員的工作負(fù)荷，因此顯控系統(tǒng)是飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)過(guò)程最為關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域之一。航電系統(tǒng)尤其是其中顯控系統(tǒng)升級(jí)，是提升飛機(jī)作戰(zhàn)能力、延長(zhǎng)飛機(jī)平臺(tái)服役期限的常用手段，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機(jī)自1978年交付美國(guó)空軍以來(lái)，洛馬公司和美國(guó)空軍對(duì)其進(jìn)行了多輪升級(jí)，包括換裝新型核心計(jì)算機(jī)和彩色座艙顯示器等，大

幅提高其作戰(zhàn)能力和服役期限。

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    全球GPU市場(chǎng)由Intel、NVIDIA和AMD三大廠商壟斷，兩大獨(dú)立顯卡廠商銷售額約占28%。Intel的GPU基本為集成顯卡芯片，主要用于Intel的主板和CPU，其他兩大廠商的GPU則以獨(dú)立顯卡芯片為主，2018年三大廠商GPU相關(guān)產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)銷售收入分別為370億美元、102億美元和41億美元，其中NVIDIA和AMD兩大獨(dú)立顯卡廠商的GPU相關(guān)產(chǎn)品在中國(guó)大陸銷售額分別為28.01億美元和25.16億美元，分別占該類產(chǎn)品全球總收入23.91%和38.86%。從兩大獨(dú)立顯卡廠商在中國(guó)大陸銷售收入的變化來(lái)看，銷售額在2015年觸底后逐年快速增加，由19.51億美元增加到53.17億美元，期間的復(fù)合增長(zhǎng)率約為40%，表明我國(guó)對(duì)獨(dú)立顯卡的需求十分旺盛。

三大GPU供應(yīng)商全球市場(chǎng)銷售額占比

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NVIDIA和AMD在中國(guó)大陸的銷售收入

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AMD近五年銷售收入構(gòu)成

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NVIDIA近五年銷售收入構(gòu)成

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    中高端GPU芯片市場(chǎng)需求旺盛，國(guó)產(chǎn)替代前景廣闊。GPU芯片在個(gè)人計(jì)算機(jī)、云計(jì)算、人工智能、安防監(jiān)控等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，目前國(guó)產(chǎn)高性能GPU芯片市場(chǎng)近乎空白。我國(guó)信息安全領(lǐng)域設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的需求十分迫切，國(guó)務(wù)院于2015年5月發(fā)布《中國(guó)制造2025》，明確提出2020年中國(guó)集成電路內(nèi)需市場(chǎng)自制率將達(dá)40%，2025年將更進(jìn)一步提高至70%的目標(biāo)。保守估計(jì)，假設(shè)NVIDIA和AMD在中國(guó)大陸地區(qū)銷售額復(fù)合增長(zhǎng)率為30%，至2025年兩大廠商銷售額合計(jì)約253億美元，若國(guó)產(chǎn)化GPU芯片替代20%的進(jìn)口產(chǎn)品，則2025年國(guó)產(chǎn)GPU芯片市場(chǎng)空間約為50億美元。作為國(guó)內(nèi)GPU研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)軍企業(yè)，公司在GPU領(lǐng)域的技術(shù)具有領(lǐng)先性和稀缺性，未來(lái)有望在國(guó)產(chǎn)高性能GPU領(lǐng)域保持較高的市場(chǎng)份額。

    三、未來(lái)十年市場(chǎng)空間約為56億元

    未來(lái)軍機(jī)圖顯設(shè)備市場(chǎng)包括新機(jī)列裝設(shè)備配套、顯控設(shè)備升級(jí)和維修備件三部分，未來(lái)十年市場(chǎng)空間約為56億元。“建設(shè)一支強(qiáng)大的現(xiàn)代化的攻防兼?zhèn)涞娜嗣窨哲?rdquo;是我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的重要工作，未來(lái)我國(guó)軍用飛機(jī)相關(guān)產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)飛躍性的發(fā)展，對(duì)于航電系統(tǒng)尤其是顯控相關(guān)領(lǐng)域是巨大的市場(chǎng)機(jī)遇，新機(jī)列裝配套顯控系統(tǒng)交付、軍用飛機(jī)顯控系統(tǒng)升級(jí)及維修備件對(duì)圖形顯控設(shè)備需求巨大：新機(jī)列裝設(shè)備配套：預(yù)計(jì)未來(lái)十年中國(guó)各類軍機(jī)列裝數(shù)量共計(jì)3560架，其中戰(zhàn)斗機(jī)1000架、直升機(jī)1800架、運(yùn)輸機(jī)（轟炸機(jī)）200架、教練機(jī)400架及艦載機(jī)160架，考慮單座型及雙座型飛機(jī)圖顯設(shè)備配套數(shù)量的不同，預(yù)計(jì)平均每架戰(zhàn)斗機(jī)需配備4套圖顯設(shè)備，直升機(jī)需配備3套，運(yùn)輸機(jī)前后艙共需配備10套，教練機(jī)前后艙共配備6套，艦載機(jī)配備3套，按每套圖顯設(shè)備單價(jià)10萬(wàn)元計(jì)算，未來(lái)10年新飛機(jī)列裝配套圖顯設(shè)備市場(chǎng)空間約為14.28億元。

    顯控系統(tǒng)設(shè)備升級(jí)：（1）GlobalFirepower2018年統(tǒng)計(jì)中國(guó)共有各類軍用飛機(jī)3035架，按平均每架飛機(jī)配備4套圖顯系統(tǒng)，未來(lái)十年每架飛機(jī)圖顯設(shè)備升級(jí)一次；（2）在未來(lái)十年列裝的3560架飛機(jī)中，假設(shè)其中50%的圖顯系統(tǒng)需要升級(jí)一次，相關(guān)設(shè)備需求量為7140套。按每套圖顯設(shè)備單價(jià)10萬(wàn)元計(jì)算，顯控系統(tǒng)設(shè)備升級(jí)市場(chǎng)空間約為19.28億元。維修備件：假設(shè)維修備件與交付設(shè)備數(shù)量比例為1:1.5，未來(lái)十年軍用飛機(jī)市場(chǎng)圖顯設(shè)備備件需求約為22370套，每套設(shè)備單價(jià)同樣按照10萬(wàn)元計(jì)算，維修備件市場(chǎng)需求約為22.37億元。

未來(lái)10年新機(jī)列裝圖形顯控設(shè)備市場(chǎng)空間測(cè)算

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