全球GPU计算龙头英伟达(NVIDIA)近日公告称,美国总部已于8月26日收到美国政府通知, 向中国区(含中国香港)所有客户停售H100、A100 芯片, 其他GPU芯片暂时不受影响;预计当前第三季度对中国约4亿美元的相关潜在订单,将需要申请新的出口管制许可证,或需接受替代产品。
同是竞争对手的超微(AMD)也收到了相同的通知,将暂停向中国所有数据中心的GPU卡MI100和MI200出货,要求当地IC渠道商和OEM合作伙伴统计在中国区的MI 100已出货量、MI 200已出货客户清单和出货明细。
据最新公告,美国政府已授权英伟达A100 和 H100 订单履行和物流出口到2023年9月1日,后续若有进一步要求,也会依循相关法令规范,与供应链及客户协调。
此次禁售主要是针对高速运算(HPC)及数据中心用高端GPU产品
万得产业链数据库显示,GPU(图形处理器芯片)的图像识别和自然语言处理功能在智能手机等电子产品中很常见,由于GPU在复杂的并行计算方面具有明显优势,因此近年来被广泛用于包括亚马逊、微软、谷歌、百度、甲骨文等全球核心云服务商服务器端的密集型数据处理。
从超威的产品研发代号看,Mi系列是超威专门应用于数据中心的高端GPU,包括Mi 100(7nm)、Mi 200(6nm)、以及明年推出的Mi300x(5nm),搭载自研Zen 4及RDNA 3的GPU架构,并采用台积电(TSMC)先进制程和相应先进封装技术。
英伟达2022年推出主攻数据中心市场的Hopper架构H100(4nm),采用台积电代工。较上一代Ampere架构的A100(7nm)相比,晶体管密度提升47%,AI运算的训练和推理速度提升6-10倍,功耗降低30%。自研GPU架构发展历程从Volta(2017年)、Turing(2018年)、Ampere(2020年)到2022年的Hopper,现已发展到第四代。其中,NVIDIA H100是目前全球同类产品中属于性能最强大的GPU。
从产品型号看,上述禁令正是针对AI高速运算(HPC)及数据中心的高端GPU。目前此类GPU主要被应用于云端数据的AI模型训练和执行推理。不过,目前业界库存堆高的消费型GPU产品完全没有受到任何影响,将可继续正常出货销售。
万得产业链数据库中的GPU产业详情
下文将从GPU产业上下游、企业明细入手,分析当前高端GPU禁售将会影响哪些产业链和供应链。
GPU覆盖14个产业链上下游,涉及约6家上市公司。GPU作为芯片的一种,与下游IDC数据中心、云计算、PC计算机和智能手机等行业需求有直接关系,同时对上游生产IC制造(包含Foundry和IDM)、IC封测、EDA软件、IP授权有一定影响。
GPU产业链上游分析详情
GPU相关上市公司主营分析数据显示,目前在GPU市场主要被英伟达和超威所垄断。上游IC制造相关公司的公开信息显示,晶圆代工龙头台积电凭借在7nm及5nm等先进制程地位,几乎囊括所有GPU晶圆代工订单。超威和英伟达是台积电top10客户,其GPU皆是5-7nm先进制程,直接影响到台积电订单收入。超威已陆续规划于2024年导入台积电量产的3nmGPU产品。台积电独占全球先进制程90%产能。英伟达和超威相关GPU产品信息如下:
从国内来看,国产GPU是最火爆的芯片投资赛道之一。近2年内的壁仞科技融资超50亿元,摩尔线程融资30亿元,沐曦集成融资20亿元,累计拿下了100多亿元融资,占全体国产初创GPU公司历史融资额的90%以上。
从融资规模、人才技术密度、GPU流片来看,有些厂商的产品显然是针对数据中心、科学计算和AI的,比如壁仞科技BR100、摩尔线程MTT S2000、沐曦集成GP GPU等。国内多数的 GPU 创业公司在选择GPU IP和晶圆代工上,都使用成熟的市场化路径。一方面,该类企业均追随国际大厂脚步,采用台积电7nm流片,集中精力做GPU设计,以大幅缩短研发周期;另一方面,在GPU IP授权上,国内厂商只能购买Imagination、Arm、芯原等3家移动端成熟IP,在PC端和服务器端IP领域相比GPU巨头的经验落后不少。
其中,英国Imagination曾经是苹果公司的专用GPU IP供应商,被苹果抛弃后被中资收购,并在国内流行起来。而芯原股份的GPU源自其从美国收购的图芯,是老牌IP供应商。国产GPU面临的问题主要集中在GPU IP授权的不可控性、先进制程的不可控性(先进GPU芯片由台积电、三星代工)以及海外相关政策的风险,目前国内的GPU设计产业对海外的EDA软件还有着较高的依赖性。
GPU产业链下游产业遭遇“冰火两重天”
全球经济面临严重的通货膨胀侵蚀消费者购买力,导致智慧手机和PC电脑的销售出现放缓,加上全球多个国家陆续升息,使企业资本支出更加谨慎,加剧了市场对于CPU、GPU芯片需求减少的预测分析。
上述市场寒气同样传导到了3家GPU芯片巨头,季度收入增长放缓。英特尔(Intel)第二季度营收同比暴跌22%,净利润由盈转亏,超威也预告第三季度营收出现增速放缓迹象。英伟达今年第二季度财报显示,该季度营收为67.04亿美元,仅年增长3%,净利润为12.92亿美元、同比减少51%;其中,长期贡献英伟达近半营收的游戏业务也年衰退33%,曾经被炒上天价GPU更是量价齐跌,目前市场上显卡的价格平均比建议售价低10%,更有甚者某款消费NVIDIA GPU显卡降价幅度之大,竟比建议售价降低约40%,落在600至800美元左右。
相比去年火爆的芯片市场,虽然遭遇了包括俄乌战争及全球通膨冲击半导体生产链,但随着云计算、边缘运算、AI被企业大量导入,对于HPC(高性能计算)的强劲需求仍处于爆发性成长阶段。英伟达针对数据中心新推出的H100在海外某市场零售额为3.1万美元,是消费GPU零售价的50倍。
服务器主要来自美国和中国系大型数据中心、品牌业者及中大型企业客户需求支撑。数据中心(Data Center)包括服务器(Server)、储存系统、网络设备如交换机、路由器和防火墙,以及组织与连接设备所需的机架和布线,其中以服务器居于要角,而服务器虽又以CPU、GPU为系统运算核心,数据中心的资本支出直接拉动上游GPU景气行情。
公开数据显示,2021年全球数据中心资本支出首次超过2000亿美元,2022年第二季度全球云服务支出达到623亿美元 同比增长33%。全球云服务前三名由亚马逊云、微软Azure和谷歌云三大美系巨头占2022年第二季度全球云支出的63%,合计增长高达42%。2022年一季度中国大陆云服务支出达73亿美元,中国市场排名前四的云服务供应商依然是阿里云、华为云、腾讯云和百度云,占中国云服务总支出的79%,同比增长了19%。
美国会逐步加强对先进半导体的技术管控
半导体产业上中下游的分工经过30年的演化,高端市场竞争格局已然清晰明朗。在最上游的IC设计、半导体设备、EDA软件等,美国企业仍然占主导地位,AMD与英特尔、NVIDIA仍垄断电脑与服务器GPU市场。目前全球半导体市场中,28nm成熟制程大约占了市场的2/3,未来几年先进制程市场就算扩大,成熟制程仍将有一半的市占率,这仍然是未来中国半导体产业在全球化市场的重要立足点。消费级GPU长期会处于市场化竞争的态势,即智能手机、PC电脑和其他消费电子的GPU不受限制。
GPU上市公司超威和英伟达的主营数据显示,超微和英伟达对中国区直接销售市场依存度从2015年的15%左右提升到25%,加上OEM商在中国区间接服务器代工制造等,中国区市场的重要性远超30%。按照美国禁令最新消息和历史惯例,超微和英伟达客户订单将继续出货到明年3月,预计未来申请新的许可证后,会陆续开放白名单。
短期内美国芯片法案对台积电不会有影响,该法案的全部补贴约500亿美元,而台积电一年资本支出就400亿美元。据估算,1座月产5万片的14nm12寸晶圆厂,造价就要100亿美元以上。芯片法案补贴主要集中在先进制程,约370亿美元。如果不计民间资金,该笔补贴仅够用于建设3-4座14nm晶圆厂,耗时约5年。而届时14nm将成为成熟制程。台积电也测算人力成本和市场,在美国新建3nm最先进的晶圆代工厂理论上并不划算;但考虑到地缘战略风险,未来很大程度不排除需要在美国新建最先进的3nm晶圆厂和研发中心,以维持供应链的安全性和完整性。
长期来看,这是继美国政府向中国断供14nm以下先进制程的芯片制造设备之后,进一步实施3nm以下EDA软件工具的出口管制。且美国正在促成与其他国家或地区的“Chip4”芯片联盟,从而对先进半导体领域逐步实施全方位的技术管控,风险加大。
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