2018年中國GPU服務(wù)器市場格局、2019年GPU服務(wù)器行業(yè)發(fā)展規(guī)模及未來十年市場空間分析[圖]

    一、GPU服務(wù)器市場規(guī)模

    GPU具有較為完整的技術(shù)生態(tài)。高運算性能硬件、驅(qū)動支撐、API接口、通用計算引擎/算法庫、較為成熟的開發(fā)環(huán)境都為應(yīng)用GPU的深度學(xué)習(xí)開發(fā)者提供了足夠友好、易用的工具環(huán)境。開發(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)練加速的整體開發(fā)周期。

    驅(qū)動程序，獨立顯卡廠商不僅提供高性能硬件，也一直提供配套驅(qū)動來支持其GPU調(diào)用計算資源。早期圖形處理、游戲業(yè)務(wù)的優(yōu)勢地位使得英偉達一直在GPU驅(qū)動下了不少功夫，公司總部大多數(shù)員工都是從事驅(qū)動程序的研發(fā)工作。從圖形接口API來看，不同的獨立顯卡廠商提供不同的圖形標準API，而不同的API接口適應(yīng)于不同的計算系統(tǒng)，如OpenGL標準支持Unix系統(tǒng)的服務(wù)器計算平臺，Direct3D支持windows系統(tǒng)的PC。英偉達推出的CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture)通用并行計算平臺，是為利用GPU并行運算能力開發(fā)的計算平臺?？梢宰岄_發(fā)人員用C語言編寫的程序在其處理器上高速運行，大大提升了通用GPU的易用性。

    算法庫，CUDA包括了大量的GPU加速庫和基于C語言的編程工具，開發(fā)者可以在熟悉的編程環(huán)境下便捷地調(diào)用加速庫。CUDA提供的算法庫可以讓應(yīng)用程序像調(diào)用庫函數(shù)一樣簡單實現(xiàn)一些深度學(xué)習(xí)算法。CUDA開發(fā)人員的數(shù)量在5年里增長了14倍，超過60萬人，CUDASDK的下載量達到180萬。眾多CUDA開發(fā)人員對于維持英偉達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進行人工智能加速，建立了良好的行業(yè)生態(tài)。英偉達與科研機構(gòu)開展合作項目，深入了解科研領(lǐng)域需要的運算問題，為其提供專業(yè)的超級計算加速解決方案。英偉達與不同應(yīng)用領(lǐng)域的企業(yè)合作，如醫(yī)療、金融、天氣等，開發(fā)面向不同領(lǐng)域的加速產(chǎn)品。截止2016年底，與英偉達合作開發(fā)深度學(xué)習(xí)項目的公司已經(jīng)達到了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，用于圖像識別、語音識別、自然語言處理、計算機視覺、搜索引擎、醫(yī)學(xué)成像、機器人、數(shù)據(jù)挖掘等應(yīng)用加速。

    GPU的高運算性能使其迅速占領(lǐng)A.I數(shù)據(jù)中心市場，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的浮點運算能力一直保持著直線上升。英偉達在2017年GPU技術(shù)大會上發(fā)布的全新一代人工智能GPU芯片—TeslaV100能夠達到15Tflops的單精度浮點性能，7.5Tflops的雙精度浮點性能，可以滿足當前A.I深度學(xué)習(xí)的運算能力。GPU持續(xù)提升的運算能力是其維持在A.I數(shù)據(jù)中心這一運算密集型應(yīng)用場景中霸主地位的根本，而面對眾多新興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)勢延續(xù)至推理應(yīng)用領(lǐng)域（前端電子產(chǎn)品）。當前GPU已經(jīng)占據(jù)了A.I數(shù)據(jù)中心市場，學(xué)習(xí)階段處理器需求已經(jīng)被GPU占領(lǐng)。未來隨著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題。如果從數(shù)據(jù)中心、云端到前端應(yīng)用，整個產(chǎn)品線都采用英偉達的CUDA計算平臺，可以極大地減少算法跨平臺的難度，實現(xiàn)平滑過渡，省去了變更運行環(huán)境所需的協(xié)同工作。

    相比較而言，無論是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)路線開發(fā)的A.I專用芯片，是為滿足自身的需求而進行的個性化開發(fā)。典型的就是谷歌的TPU，公司并沒有計劃將其做成一款通用芯片推向市場。有些公司也在基于FPGA或ASIC開發(fā)通用的A.I專用芯片，但是都未達到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，需要較長時間的應(yīng)用、優(yōu)化、驗證。但是不可否認的是，長期來看，GPU能耗高、價格貴等問題也給A.I專用芯片留下了機會。A.I數(shù)據(jù)中心需求增加。當前深度學(xué)習(xí)對海量數(shù)據(jù)的處理需求，需要專業(yè)的A.I數(shù)據(jù)中心來支撐。隨著A.I的縱深發(fā)展，未來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，對專業(yè)數(shù)據(jù)中心需求將會增多。具體表現(xiàn)為：當前許多從事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%，達到485個。預(yù)計專業(yè)的A.I數(shù)據(jù)中心增長趨勢與之相同，未來幾年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

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    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國服務(wù)器行業(yè)市場深度評估及市場前景預(yù)測報告》

    GPU的A.I數(shù)據(jù)中心市場將繼續(xù)保持高速增長。2015-2017財年（2017財年時間為：2016年2月1日-2017年1月31日，其他時間依次類推），英偉達數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入達到了：3.17、3.39和8.3億美元。說明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)揮的強大作用已經(jīng)被廣泛認可。當前英偉達GPU在數(shù)據(jù)中心滲透率還不到1%，市場成長空間仍然很大。

    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)中心市場的一部分，GPU應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心也有可能進行A.I以外的超級計算）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)中心需求會繼續(xù)保持高速增長，GPU在數(shù)據(jù)中心的市場規(guī)模會進一步爆發(fā)。2016年A.I數(shù)據(jù)中心GPU的市場規(guī)模達4.71億美元，預(yù)計到2020年A.I數(shù)據(jù)中心的GPU市場規(guī)模會達到近40億美元，繼續(xù)保持高速增長。

A.I數(shù)據(jù)中心GPU市場規(guī)模

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

2018-2023年中國GPU服務(wù)器市場規(guī)模同比增長走勢

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    “計算和數(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GPU服務(wù)器市場的高速增長；訓(xùn)練依然是GPU服務(wù)器的主要工作負載，未來幾年推理工作負載的服務(wù)器也會逐漸上升；在深度學(xué)習(xí)的不斷推動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開始涉足深度學(xué)習(xí)，并應(yīng)用在廣泛的商業(yè)實踐中。2018年以前，互聯(lián)網(wǎng)是GPU服務(wù)器的主要采購行業(yè)，如今，許多傳統(tǒng)行業(yè)對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，GPU服務(wù)器市場規(guī)模還有很大上升空間。

    二、GPU市場競爭格局分析

    1、GPU服務(wù)器市場格局

    2018年中國GPU服務(wù)器市場量價齊升，出貨量和銷售額均實現(xiàn)快速增長。
從行業(yè)來看，互聯(lián)網(wǎng)為主要采購行業(yè)，占據(jù)60%以上的市場份額，是拉動市場增長的主要行業(yè)；政府的采購量也有所上升，超過了10%的市場份額；

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

    從廠商來看，浪潮、華為和曙光在出貨量和銷售額方面均位列市場前三；

    從市場趨勢來看，AI服務(wù)器和邊緣計算服務(wù)器等面向特定工作負載的細分服務(wù)器市場迎來爆發(fā)，各大廠商加速布局該領(lǐng)域并推出新產(chǎn)品，2019年這些細分市場仍將是市場的熱點。

2018年中國GPU服務(wù)器廠商市場份額

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    2傳統(tǒng)業(yè)務(wù)競爭優(yōu)勢明顯，軍用市場穩(wěn)步拓展

    圖形顯控設(shè)備是飛機人機交互的核心接口，是飛機作戰(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荷，因此顯控系統(tǒng)是飛機綜合航電系統(tǒng)總體設(shè)計過程最為關(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，是提升飛機作戰(zhàn)能力、延長飛機平臺服役期限的常用手段，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機自1978年交付美國空軍以來，洛馬公司和美國空軍對其進行了多輪升級，包括換裝新型核心計算機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市場由Intel、NVIDIA和AMD三大廠商壟斷，兩大獨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兩大獨立顯卡廠商的GPU相關(guān)產(chǎn)品在中國大陸銷售額分別為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%。從兩大獨立顯卡廠商在中國大陸銷售收入的變化來看，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)合增長率約為40%，表明我國對獨立顯卡的需求十分旺盛。

三大GPU供應(yīng)商全球市場銷售額占比

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NVIDIA和AMD在中國大陸的銷售收入

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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芯片市場需求旺盛，國產(chǎn)替代前景廣闊。GPU芯片在個人計算機、云計算、人工智能、安防監(jiān)控等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，目前國產(chǎn)高性能GPU芯片市場近乎空白。我國信息安全領(lǐng)域設(shè)備國產(chǎn)化的需求十分迫切，國務(wù)院于2015年5月發(fā)布《中國制造2025》，明確提出2020年中國集成電路內(nèi)需市場自制率將達40%，2025年將更進一步提高至70%的目標。保守估計，假設(shè)NVIDIA和AMD在中國大陸地區(qū)銷售額復(fù)合增長率為30%，至2025年兩大廠商銷售額合計約253億美元，若國產(chǎn)化GPU芯片替代20%的進口產(chǎn)品，則2025年國產(chǎn)GPU芯片市場空間約為50億美元。作為國內(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，未來有望在國產(chǎn)高性能GPU領(lǐng)域保持較高的市場份額。

    三、未來十年市場空間約為56億元

    未來軍機圖顯設(shè)備市場包括新機列裝設(shè)備配套、顯控設(shè)備升級和維修備件三部分，未來十年市場空間約為56億元。“建設(shè)一支強大的現(xiàn)代化的攻防兼?zhèn)涞娜嗣窨哲?rdquo;是我國國防現(xiàn)代化建設(shè)的重要工作，未來我國軍用飛機相關(guān)產(chǎn)業(yè)將迎來飛躍性的發(fā)展，對于航電系統(tǒng)尤其是顯控相關(guān)領(lǐng)域是巨大的市場機遇，新機列裝配套顯控系統(tǒng)交付、軍用飛機顯控系統(tǒng)升級及維修備件對圖形顯控設(shè)備需求巨大：新機列裝設(shè)備配套：預(yù)計未來十年中國各類軍機列裝數(shù)量共計3560架，其中戰(zhàn)斗機1000架、直升機1800架、運輸機（轟炸機）200架、教練機400架及艦載機160架，考慮單座型及雙座型飛機圖顯設(shè)備配套數(shù)量的不同，預(yù)計平均每架戰(zhàn)斗機需配備4套圖顯設(shè)備，直升機需配備3套，運輸機前后艙共需配備10套，教練機前后艙共配備6套，艦載機配備3套，按每套圖顯設(shè)備單價10萬元計算，未來10年新飛機列裝配套圖顯設(shè)備市場空間約為14.28億元。

    顯控系統(tǒng)設(shè)備升級：（1）GlobalFirepower2018年統(tǒng)計中國共有各類軍用飛機3035架，按平均每架飛機配備4套圖顯系統(tǒng)，未來十年每架飛機圖顯設(shè)備升級一次；（2）在未來十年列裝的3560架飛機中，假設(shè)其中50%的圖顯系統(tǒng)需要升級一次，相關(guān)設(shè)備需求量為7140套。按每套圖顯設(shè)備單價10萬元計算，顯控系統(tǒng)設(shè)備升級市場空間約為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，未來十年軍用飛機市場圖顯設(shè)備備件需求約為22370套，每套設(shè)備單價同樣按照10萬元計算，維修備件市場需求約為22.37億元。

未來10年新機列裝圖形顯控設(shè)備市場空間測算

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