新时代证券-计算机行业:芯片系列报告之八:Intel发布神经网络芯片,AI芯片领域进入战国时代

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行业: 电子信息
作者: 田杰华
发布机构: 新时代证券
发布日期: 2017-10-20
2017 年 10 月 18 日 计算机行业 Intel 发布神经网络芯片,AI 芯片领域进入战国时代 ——芯片系列报告之八 行业专题研究  事件 在 10 月 17 日召开的 WSJ D.Live 大会上,英特尔联合 Facebook 设计 并发布了新的专为深度学习设计的系列处理器 Intel Nervana NNP,拥有新 的存储器架构,更高的可扩展性、数值并行化,并且英特尔有将深度学习性 能提升 100 倍的野心。按照 Intel 之前对芯片预先命名的序列,该芯片的预 发布代号为“Lake Crest” 。 (消息来源于机器之心)  投资要点 Intel 发布首款 AI 芯片,主要面向数据中心,将于今年年底量产。在 10 月 17 日的华尔街日报举办的 WSJ D.Live 大会上,Intel 宣布即将配臵全世 界首创的为人工智能而重新设计的系列处理器: Intel® Nervana™ Neural Network Processor family(神经网络处理器系列) ,简称“NNP”,NNP 将 主要用于数据中心的 AI 相关应用加速,根据 Intel 的计划,NNP 将于今年年 底开始量产。 Intel 服务器处理器实现 AI 架构全覆盖,NNP 针对深度学习做了部分硬 件架构重构和优化。 Intel 服务器处理器组合有 XEON、XEON PHI、 XEON+ARRIA、XEON+LAKE CREST,全覆盖 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等架构。NNP 针对深度学习的特点,在存储结构方面做出相关优化,并提 出新的数据结构 Flexpoint。 Intel 通过外延并购大力部署 AI 芯片。Intel 在错过了移动芯片之后,大 力部署 AI 芯片领域,先后收购了 Altera(167 亿美元) 、Nervana(3.5 亿美 元) 、Movidius、MobilEye(153 亿美元) 。 AI 芯片领域进入战国时代。由于 AI 芯片领域仍处于探索阶段,CPU+AI 芯片的异构架构各有所长,Intel、NVIDIA、Xilinx、高通、AMD 等芯片巨头 都推出了各自的 AI 芯片架构,另外 ASIC 方面中国企业如寒武纪、深鉴科技 等已处于世界领先地位。  风险提示:AI 芯片技术及应用进展不及预期 敬请参阅最后一页免责声明 -1- 推荐(维持评级) 分析师 田杰华 (执业证书编号:S0280517050001) tianjiehua@xsdzq.cn 联系人 戴煜立 daiyuli@xsdzq.cn 行业与指数对比图 14% 8% 2% -4% -10% -16% -22% 2016/10 2017/01 计算机 2017/04 2017/07 2017/10 沪深300 相关研报 华为 MATE10 发布,拉开 AI 芯片应用序 幕 2017-10-17 京东新推出无人零售方案,巨头、VC 推 动智能零售多层次发展 2017-10-18 新时代计算机周报 20171016:三季报预 告披露总结,净利预告增速中值低于去年 同期 2017-10-16 AI 零售市场阿里、百度相继出手,百度 风投领投 YI Tunnel 天使轮 2017-10-10 英伟达 GPU 技术大会亮点解读 2017-09-26 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 目 录 1、 Intel 发布首款 AI 芯片,主要面向数据中心 ...................................................................................................... 3 2、 错过移动时代的 X86 时代王者,并购发力 AI 芯片捍卫曾经荣耀 ..................................................................... 5 3、 芯片厂商各显神通,AI 芯片领域进入战国时代................................................................................................. 6 4、 风险提示............................................................................................................................................................ 7 图表目录 ................................................................................................................................................................... 8 敬请参阅最后一页免责声明 -2- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 1、 Intel 发布首款 AI 芯片,主要面向数据中心 Intel 推出神经网络处理器 Nervana。在 10 月 17 日的华尔街日报举办的 WSJ D.Live 大会上,Intel CEO Brian Krzanich 宣布 Intel 即将配臵全世界首创的为人工 智能而重新设计的系列处理器: Intel® Nervana™ Neural Network Processor family(神经网络处理器系列),简称“NNP”,按照 Intel 之前对芯片预先命名的序 列,该芯片的预发布代号为“Lake Crest”。 图表1: Intel 发布神经网络处理器系列 Intel® Nervana™ Neural Network Processor family,代号 Lake Crest 资料来源:机器之心,新时代证券研究所 Lake Crest(NNP)系列处理器主要面向数据中心,预计将于今年年底量产。 根据今年 2 月份 Intel 发布的 Lake Crest 系列处理器的部分性能数据,不同于市面 现行的 Xeon Phi,Lake Crest(NNP)专为 AI 负载设计。根据 Intel 的预测,其数 据中心处理器的市场占有率超过 99%,新发布的 NNP 系列芯片将主要用于数据中 心的 AI 应用的计算任务加速。 图表2: Intel 服务器处理器家族系列:XEON、XEON PHI、XEON+ARRIA、 XEON+LAKE CREST 敬请参阅最后一页免责声明 -3- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 资料来源:快科技,新时代证券研究所 图表3: Intel 服务器处理器发布计划 资料来源:快科技,新时代证券研究所 Intel 服务器处理器全覆盖 CPU、GPU、FPGA、ASIC。目前 Intel 服务器用 于深度学习的处理器芯片组合有 XEON、 XEON PHI、 XEON+ARRIA、 XEON+LAKE CREST,其中 XEON 是传统的 CPU 架构,XEON PHI 类似于 CPU+GPU 价格, XEON+ARRIA 是 CPU+FPGA 架构,XEON+LAKE CREST 是 CPU+ASIC 架构。 根据 Intel 的服务器处理器发布计划, 预计 NNP 系列处理器将于今年年底开始量产。 Intel 称 NNP 使用了 MCM 多芯片封装,搭载 32GB HBM2 存储,内部互联速 度是 PCIe 的 20 倍,浮点运算性能 8TFLOPS,NNP 针对深度学习对硬件架构做 了相应的优化: ①优化存储结构,缩短训练时间。使用通过软件控制的单片存储器较经典的 Cache 结构更好地控制了存储操作; ②可扩展性。拥有高速的开和关(on and off)的芯片内部数据互联,从而允 许大量数据的双向转换,使得多个芯片像一个大型虚拟芯片工作,因而能容纳大型 的模型; ③新的数据类型 Flexpoint 。Flexpoint 允许使用定点乘法和加法实现标量计算, 并可以通过共享指数实现大动态范围,新的数据结构会使得指令数变小,实现更大 规模的并行。 图表4: NNP 系统架构示意图 敬请参阅最后一页免责声明 -4- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 资料来源:快科技,新时代证券研究所 图表5: Intel 计划到 2020 年将深度学习的能效提高 100 倍 资料来源:快科技,新时代证券研究所 2、 错过移动时代的 X86 时代王者,并购发力 AI 芯片捍卫曾 经荣耀 在 Windows PC 时代,通过与微软和多家大型 PC 制造商结成合作伙伴,芯片 巨头英特尔赚得盆满钵满,但当世界进入移动时代时,英特尔不仅被 ARM、高通 等厂商远远甩开,甚至错过了这个重大机遇。 Intel 内生方面的芯片融核芯片 Xeon Phi 架构兼具 CPU 和 GPU 的特性,可用 于 AI 计算。 Xeon Phi 脱胎于 Intel 的 Larrabee, 是 Intel 推出的用于高性能计算(HPC) 的融核芯片。XeonPhi 不同于 CPU,也与 GPU 有一定差异(核数为数十个,而 GPU 的核则有成百上千) ,更多地被称为加速卡或加速器。2015 年的 TOP500 世 界超级计算机排名获得第二的天河二号就采用了 Intel 的 Xeon 和 Xeon Phi 芯片。 目前将 Phi 用于 AI 计算的企业较少。 2015 年 Intel 以 167 亿美元收购了 FPGA 双巨头之一的 Altera。目前全球的 FPGA 市场规模约 60 亿元。Xilinx 和 Altera 分别是市场份额排名第一、第二的企 敬请参阅最后一页免责声明 -5- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 业,两者的全球市场份额之和高达 90%,其产品广泛应用于通信、网络、云计算 和存储、工业、汽车和国防等领域。2015 年 Intel 收购 Altera 时,业界对其解读主 要是 Intel 意图布局物联网,而 2016 年之后人们越发意识到 Intel 收购 Altera 还可 以帮助其开拓机器学习的市场。 2016 年 8 月,Intel 收购 Nervana 并将生产人工智能 ASIC——Lake Crest。 2014 年 Naveen Rao 离开高通神经网络部门,并创建了 Nervana。2016 年 8 月, Intel 以 3.5 亿美元收购了 Nervana,后者目前已经成为 Intel 的人工智能事业部, 负责整合 Intel 的整体 AI 业务,Rao 担任 Intel 数据中心事业部副总裁、人工智能 解决方案部门总经理。Nervana 准备于 2017 年推出其自主研发设计的 ASIC 神经 网络芯片 Lake Crest。 2016 年 9 月,Intel 收购了专注于低功耗机器视觉的 Movidius,其芯片主要 应用于智能手机、无人机等移动设备中。其主要产品为 Myriad 系列 VPU (Vision Processing Unit)芯片。Google 的智能手机 Tango 即采用了 Movidius 的第一代芯 片。Movidius 国内合作伙伴海康威视,被布局 VR 的联想选为合作伙伴,同时也 是大疆无人机的芯片供应商。 2017 年 8 月,Intel 以 153 亿美元收购 MobilEye,MobilEye 的芯片被应用于 汽车的计算机视觉和智能驾驶中。特斯拉汽车曾采用其产品用于智能驾驶。据媒体 消息,Intel 的自动驾驶事业部将并入 Mobileye 中。 图表6: 2017 年 8 月 Intel 以 153 亿美元收购 Mobileye 资料来源:Intel,新时代证券研究所 3、 芯片厂商各显神通,AI 芯片领域进入战国时代 各路软硬件厂商角逐 AI 芯片。随着 AI 应用的不断深入,目前市场上流行的是 CPU+AI 芯片的异构处理器架构,AI 芯片主要有 GPU、FPGA、ASIC 三种不同的 实现方式。在 GPU 领域,英伟达遥遥领先,AMD 逐渐开始发力;在 FPGA 领域 主要有 Xilinx、Intel Altera;在 ASIC 领域,有寒武纪、深鉴科技、谷歌等。 敬请参阅最后一页免责声明 -6- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 智能手机、ADAS 等相关应用场景带来新的机会。高通有意在日后的芯片中加 入骁龙神经处理引擎,用于本地端推断,同时 ARM 也推出了针对深度学习优化的 DynamIQ 技术。ADAS 芯片当中,被高通 470 亿美元收购的 NXP、被 Intel153 亿 美元收购的 Mobileye 以及汽车电子厂商英飞凌都加入了 AI 芯片混战。 图表7: 各厂商的 AI 芯片布局 异构架构 优点 不足 适应与大量并行计 功耗大,执行效 GPU 算 率低 硬件可编程,灵活性 FPGA 较大,带宽较大 执行效率较低 执行效率高,功耗较 功能单一,一次 ASIC 低 性成本较高 代表厂商和产品 英伟达、AMD Xilinx、Intel(Altera)、微软、百度、腾讯、 华为、亚马逊 谷歌、寒武纪、深鉴科技 资料来源:新时代证券研究所 4、 风险提示 AI 芯片技术及应用进展不及预期。 敬请参阅最后一页免责声明 -7- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 图表目录 图表 1: 图表 2: 图表 3: 图表 4: 图表 5: 图表 6: 图表 7: Intel 发布神经网络处理器系列 Intel® Nervana™ Neural Network Processor family,代号 Lake Crest.. 3 Intel 服务器处理器家族系列:XEON、XEON PHI、XEON+ARRIA、XEON+LAKE CREST ................. 3 Intel 服务器处理器发布计划 ...................................................................................................................... 4 NNP 系统架构示意图 ................................................................................................................................ 4 Intel 计划到 2020 年将深度学习的能效提高 100 倍 .................................................................................. 5 2017 年 8 月 Intel 以 153 亿美元收购 Mobileye ........................................................................................ 6 各厂商的 AI 芯片布局................................................................................................................................ 7 敬请参阅最后一页免责声明 -8- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 特别声明 《证券期货投资者适当性管理办法》 、 《证券经营机构投资者适当性管理实施指引(试行) 》已于2017年7月1日 起正式实施。根据上述规定,新时代证券评定此研报的风险等级为R3(中风险),因此通过公共平台推送的研报其 适用的投资者类别仅限定为专业投资者及风险承受能力为C3、C4、C5的普通投资者。若您并非专业投资者及风险 承受能力为C3、C4、C5的普通投资者,请取消阅读,请勿收藏、接收或使用本研报中的任何信息。 因此受限于访问权限的设臵,若给您造成不便,烦请见谅!感谢您给予的理解与配合。 分析师声明 负责准备本报告以及撰写本报告的所有研究分析师或工作人员在此保证,本研究报告中关于任何发行商或证券 所发表的观点均如实反映分析人员的个人观点。负责准备本报告的分析师获取报酬的评判因素包括研究的质量和准 确性、客户的反馈、竞争性因素以及新时代证券股份有限公司的整体收益。所有研究分析师或工作人员保证他们报 酬的任何一部分不曾与,不与,也将不会与本报告中具体的推荐意见或观点有直接或间接的联系。 分析师介绍 田杰华,复旦大学电子工程系本科、硕士,现任新时代证券计算机行业首席分析师。曾先后任职于交通银行股 份有限公司总行软件开发中心 3 年、中国银河证券股份有限公司投资研究总部 2 年。 投资评级说明 新时代证券行业评级体系:推荐、中性、回避 推荐: 未来6-12个月,预计该行业指数表现强于市场基准指数。 中性: 未来6-12个月,预计该行业指数表现基本与市场基准指数持平。 回避: 未来6-12个月,未预计该行业指数表现弱于市场基准指数。 市场基准指数为沪深 300 指数。 新时代证券公司评级体系:强烈推荐、推荐、中性、回避 强烈推荐: 未来6-12个月,公司股价超越分析师(或分析师团队)所覆盖股票平均回报20%及以上。该评级由分析师给出。 推荐: 未来6-12个月,公司股价超越分析师(或分析师团队)所覆盖股票平均回报10%-20%。该评级由分析师给出。 中性: 未来6-12个月,公司股价与分析师(或分析师团队)所覆盖股票平均回报相当。该评级由分析师给出。 回避: 未来6-12个月,公司股价低于分析师(或分析师团队)所覆盖股票平均回报10%及以上。该评级由分析师给出。 分析、估值方法的局限性说明 本报告所包含的分析基于各种假设,不同假设可能导致分析结果出现重大不同。本报告采用的各种估值方法及 模型均有其局限性,估值结果不保证所涉及证券能够在该价格交易。 敬请参阅最后一页免责声明 -9- 证券研究报告 2017-10-18 计算机行业 免责声明 新时代证券股份有限公司经中国证券监督委员会批复,已具备证券投资咨询业务资格。 本报告由新时代证券股份有限公司(以下简称新时代证券)向其机构或个人客户(以下简称客户)提供,无意针对或意图违反任 何地区、国家、城市或其它法律管辖区域内的法律法规。 新时代证券无需因接收人收到本报告而视其为客户。本报告是发送给新时代证券客户的,属于机密材料,只有新时代证券客户才 能参考或使用,如接收人并非新时代证券客户,请及时退回并删除。 本报告所载的全部内容只供客户做参考之用,并不构成对客户的投资建议,并非作为买卖、认购证券或其它金融工具的邀请或保 证。新时代证券根据公开资料或信息客观、公正地撰写本报告,但不保证该公开资料或信息内容的准确性或完整性。客户请勿将本报 告视为投资决策的唯一依据而取代个人的独立判断。 新时代证券不需要采取任何行动以确保本报告涉及的内容适合于客户。新时代证券建议客户如有任何疑问应当咨询证券投资顾问 并独自进行投资判断。本报告并不构成投资、法律、会计或税务建议或担保任何内容适合客户,本报告不构成给予客户个人咨询建议。 本报告所载内容反映的是新时代证券在发表本报告当日的判断,新时代证券可能发出其它与本报告所载内容不一致或有不同结论 的报告,但新时代证券没有义务和责任去及时更新本报告涉及的内容并通知客户。新时代证券不对因客户使用本报告而导致的损失负 任何责任。 本报告可能附带其它网站的地址或超级链接,对于可能涉及的新时代证券网站以外的地址或超级链接,新时代证券不对其内容负 责。本报告提供这些地址或超级链接的目的纯粹是为了客户使用方便,链接网站的内容不构成本报告的任何部分,客户需自行承担浏 览这些网站的费用或风险。 新时代证券在法律允许的情况下可参与、投资或持有本报告涉及的证券或进行证券交易,或向本报告涉及的公司提供或争取提供 包括投资银行业务在内的服务或业务支持。新时代证券可能与本报告涉及的公司之间存在业务关系,并无需事先或在获得业务关系后 通知客户。 除非另有说明,所有本报告的版权属于新时代证券。未经新时代证券事先书面授权,任何机构或个人不得以任何形式更改、复制、 传播本报告中的任何材料,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。所有在本报告中使用的商标、服务标识及标记,除非另有说明, 均为新时代证券的商标、服务标识及标记。 新时代证券版权所有并保留一切权利。 机构销售通讯录 北京 郝颖 销售总监 上海 固话:010-69004649 手机:13811830164 邮箱:Haoying1@xsdzq.cn 李佳璐 销售经理 深圳 手机:18801966799 邮箱:lijialu@xsdzq.cn 史月琳 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