英偉達專題研究一、半導體及GPU行業概覽半導體行業長期穩健增長，也呈現出一定周期性2002~2021全球半導體銷售額CAGR約21%，庫存周期和創新周期因素疊加影響，板塊表現出一定周期性。HPC（高性能計算）、新能源車、AIoT等新產業驅動半導體開啟新一輪超級景氣周期。2021全球半導體年銷售額超5400億美元，增速超26%。英偉達營收位居半導體設計公司第二半導體產業鏈分為設計、材料、設備、制造、封測幾大環節，英偉達屬于最上游的Fabless設計公司。英偉達2021年營收規模超過博通（AVGO.O），位居半導體設計公司第二。英偉達在Fabless中營收增長顯著，行業研發費用率較高2013~2014英偉達營收小于AMD、聯發科（2454.TW），2015年英偉達超越AMD，2017年英偉達超越聯發科。（博通2016營收大增主要是2015年Avago以370億美元蛇吞象式并購博通）。Fabless行業研發費用率較高，整體保持在17%-25%區間。GPU：計算機圖顯核心，擅長大規模并行計算GPU基本概念：圖形處理器（graphicsprocessingunit，縮寫GPU），又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片。GPU與CPU區別：CPU基于低延時設計，計算核心和控制器以及若干級緩存組成，擅長邏輯控制，串行運算。GPU基于大吞吐量設計，擁有更多的計算核心，適合對密集數據進行并行處理，因此GPU被應用于AI訓練等需要大規模并發計算場景。CPU已經逐漸脫離摩爾定律，出現性能提升瓶頸，Nvidia預計GPU的計算能力在10年內將超越CPU1000倍。GPU市場格局：一超兩強PCGPU市場，英偉達接近70%份額，英特爾（INTC.O）CPU集成低端的GPU，市場份額與AMD

（AMD.O）相當。只看獨顯市場，英偉達市場份額高達70%-80%，AMD占20%-30%。英特爾今年也將推出首批主打筆記本的獨顯。服務器GPU英偉達占據70%以上份額。獨顯價格長期上升，2021年中觸頂后有所回調獨顯平均出貨價格長期呈上升趨勢，源于定期的產品升級換代以及競爭格局穩定。2021年中顯卡價格達到階段頂點，RTX30系列平均價格漲至建議零售價300%之上。隨后由于加密貨幣行情、庫存等因素，顯卡市場供需改善價格有所回落。二、公司深度分析公司介紹：GPU發明者、AI首倡者英偉達是一家主要做GPU（圖形處理器）的半導體設計公司。公司成立于1993年，由黃仁勛聯合Sun公司兩位年輕工程師共同創立。英偉達在AI行業發展初期市場皆不看好的情況下，前瞻性預見了GPU在AI市場的應用。英偉達收入結構：游戲占比持續降低，數據中心即將成為第一大業務游戲業務仍是支柱業務，占比近半。數據中心占比持續攀升，預計很快成為第一大業務。專業可視化業務營收占比約8%。汽車業務占比仍較小。英偉達增速、毛利率、OCFmargin優于同業英偉達、AMD

（AMD.O）營收近兩年保持高增速，英特爾

（INTC.O）基本停滯。英偉達毛利率65%，領先競爭對手AMD與英特爾。英偉達經營現金流率略低于英特爾，大幅高于AMD。游戲：量價齊升，技術創新持續引領行業近5年營收CAGR25%，ASPCAGR13%，出貨量CAGR11%。PCGPU營收超AMD3倍。目前主力產品為安培架構的RTX30系列，安培架構顯卡采用LiteHashRate（精簡哈希率）較少挖礦需求。下半年有望推出最新AdaLovlace架構下的RTX40系列顯卡。英偉達游戲業務主要由桌面端電腦、筆記本電腦顯卡以及Switch游戲機處理器構成，游戲本業務增速最快（全球游戲本市場五年銷量增十倍），疫情也刺激了高端筆記本的需求。英偉達引領游戲行業變革。在游戲畫面4K60幀早已成為可能的情況下，游戲硬件行業面臨瓶頸。英偉達創造性提出光線追蹤技術、DLSS、8K、云游戲等，引領行業。持續迭代架構，無視工藝的頂級芯片設計能力英偉達的GPU架構平均每2年更新一次架構，每6個月推出一款新產品。從Tesla到Ampere、從GTX到RTX性能穩步提升。同代顯卡制程工藝落后于AMD情況下性能、能耗比卻能與AMD打平，反映出英偉達頂級芯片設計能力。數據中心：爆炸式增長，前景無限英偉達數據中心業務營收5年CAGR53%。注冊Nvidia開發者達到3百萬人。自然語言處理、深度學習、云計算帶來的AI運算需求持續增長。主力硬件產品包括V100、A100加速卡，以及搭nvidiaGPU、網卡以及AMD或IntelCPU的DGX服務器等。全球云計算巨頭AWS、微軟Azure、GoogleCloud、阿里云都大量部署了英偉達V100顯卡以及DGX服務器。英偉達最新加速卡H100單精度算力高出AMD、摩爾線程相對應最新產品25%、400%。GPU因性能高、通用性好是AI服務器首選加速方案，ASIC缺點是靈活性不夠，FPGA缺點在于開發難度大，價格高。超算中心市場份額超70%，超算AI加速卡市場份額90%。3U一體的數據中心新計算架構英偉達2019年宣布以69億美元全額收購以色列超算以太網公司Mellanox，全球超算Top500中，96.3%采用了Mellanox互聯技術。在收購Mellanox之后，英偉達在這家公司原來硬件基礎上開發了BlueField系列DPU，將DPU定位為數據中心繼CPU和GPU之后的

“第三顆主力芯片”。DPU可集中處理加速數據密集型任務，包括網絡、安全與存儲。2021年英偉達發布是專為大規模人工智能和高性能計算應用而設計GraceCPU，基于ARM架構，72個核心，集成198MB緩存，搭檔LPDDR5X內存。推出CPU被黃仁勛稱為是完成了“解決問題的最后一塊拼圖”。汽車業務：重心調整生態優化，即將步入收獲期汽車業務營收5年CAGR3%。智能座艙芯片因高通、AMD均發力，利潤空間有限已戰略收縮；定位高端的智能駕駛芯片Xavier、Pegasus此前市場表現不及主打中低端的Mobileye。英偉達2019年底發布世界最強算力的自動駕駛芯片DriveAGXOrin，算力是前代7倍，已與2021Q4開始交付。自動駕駛的浪潮來臨后，英偉達與整車廠、Tier1、Robotaxi等智能汽車產業鏈建立合作，打造智能汽車生態。目前自動駕駛未來6年在手訂單超110億美元。專業可視化業務：由專業渲染到為各行各業AI賦能專業可視化業務營收5年CAGR20%，Omniverse是未來重要驅動因素。主力硬件產品包括QuadroRTX、TitanRTX系列，與思科、惠普、戴爾等PC廠商合作提供專業桌面、筆記本電腦；軟件包括虛擬協作、實時模擬的omniverse系統。占據工作室圖形處理市場90%份額，終端應用行業包括娛樂媒體，建筑、工程等。三、投資亮點CUDA為始打造軟件生態，構建極高競爭壁壘2006年推出的GPU軟件套件CUDA（ComputeUnifiedDeviceArchitecture，統一計算架構）是一個基于英偉達

GPU平臺上面定制的特殊計算體系/算法。CUDA系統助力英偉達GPU方便且高效地發揮其并行計算能力，使GPU的使用范圍不僅限于顯卡，而成為了GPGPU（General-PurposeGPU）。CUDA平臺上又有cuDNN這樣的擴展計算庫，針對深度神經網絡等細分模型加速，可以集成到更高級別的機器學習框架中，如谷歌的Tensorflow，進一步完善了CUDA生態。CUDA經過多年優化，形成獨特軟硬件配合的生態系統，逐漸成為高端計算和圖形領域的權威標準，即使AMD的GPU和英偉達GPU性能相差不多，但是在人工智能領域的受歡迎的程度卻有天壤之別。除CUDA外，目前還有廣泛支持各家硬件的OpenCL也可以實現對GPU計算能力的調用，但整體優化效果不如CUDA。軟硬件體系打造全棧服務，英偉達已是計算平臺公司在芯片、服務器等硬件設施之上，CUDA、DOCA等開發套件構成了英偉達軟件業務的底層基礎框架，在此之上形成HPC、AI、Omniverse平臺，最終在應用工具&框架層面提供企業AI、自動駕駛、云游戲、元宇宙、醫療等眾多計算服務。英偉達已從一家GPU公司升級成計算平臺公司。游戲、芯片與系統、AI與企業軟件、Omniverse、汽車有望為英偉達分別帶來1000億、3000億、1500億、1500億以及3000億美金可獲取市場規模。數據中心業務長期受益于企業AI和HPC需求增長基于H100，最新企業級AI基礎設施DGXH100系統、DGXPOD、DGXSuperPOD將于今年三季度供應。財富10強企業和100強企業中，分別有8家和44家企業使用DGX作為AI基礎架構。英偉達加速卡正在被大規模計算中心加速采用，A100營收達到V1003倍。H100可部署于各種數據中心，預計于今年底前全面發售，阿里云、AWS、百度智能云、谷歌云、微軟Azure、OracleCloud、騰訊云和火山引擎等云服務商均計劃推出基于H100的實例。人工智能爆發式增長對加速卡需求強勁深度學習模型復雜度對芯片算力需求激增，自2012年以來，人工智能訓練任務所需求的算力每3.43個月就會翻倍，大大超越了芯片產業長期存在的摩爾定律（每18個月芯片的性能翻一倍）。整體AI模型算力需求平均2年增25倍，2017年Google發明的Transformer模型算力需求平均2年增275倍。H100具有新Transformer引擎，該引擎將新的TensorCore與能使用FP8和FP16數字格式的軟件結合，動態處理Transformer網絡的各個層，可將Transformer模型的訓練時間從數周縮短至幾天。汽車業務TAM巨大，但也面臨特斯拉、蘋果等封閉生態競爭全球自動駕駛正邁入商用階段，IDC預計L1和L2級自動駕駛在2024年的市場份額預計分別為64.4%和34.0%。汽車智能化進程推動數據處理量呈現指數級上升，英偉達預計汽車業務遠期TAM3000億美金。英偉達已量產Orin芯片254TOPS，遙遙領先行業（FSDHW3.0為144TOPS（兩顆芯片72TOPS*2

））被一線新能源車企廣泛采用。同時，英偉達汽車業務作為開放生態代表也面臨特斯拉、蘋果這類全封閉生態對手的競爭。元宇宙技術平臺底座，Omniverse未來可期Omniverse能將英偉達旗下GPU、CUDA、實時光線追蹤RTX技術等所有軟硬件技術集中到一個平臺，形成完整全棧解決方案，從而以更高效和兼容的方式，解決與“物理世界擬真”相關的各項痛點，是英偉達為創建元宇宙數字化虛擬空間的技術平臺底座。Omniverse讓各類設計參與方和開發人員在統一平臺下解決數據傳輸問題，統一應用軟件格式，在不同地點無縫協作。當前該平臺在建筑工程施工、媒體娛樂、制造業、超級計算及游戲開發等多個領域，已有成熟解決方案。游戲業務預計穩健發展，GeforceNow有望帶來增量空間GeForceNOW是英偉達的云游戲平臺，用戶可以訪問虛擬化的NVIDIA游戲機，并通過高帶寬連接享受高性能的游戲體驗，而無需考慮本地硬件(包括移動智能手機/平板電腦游戲以及將PC游戲擴展到電視。GeForceNow提供三檔訂閱方案（免費版、49.99美元/半年、99美元/年），營收貢獻較少，仍在培育期。四、盈利預測財務預測分項業務中，我們看好數據中心業務長期表現，考慮到高性能計算以及企業AI算力的強勁需求，我們預計該業務延續快速增長趨勢，FY2023（對應自然年2022.02.01-2023.01.30）增速52%，未來兩年保持40%+。汽車業務由于在手訂單110億美元在6年時間逐步轉化為收入以及新增訂單，具備高確定性和高成長性，考慮今年下游車企受制于供應鏈等因素，預計FY2023該業務營收11.2億，同比翻倍。FY2024收入有望超20億美元。游戲業務考慮到高端筆記本和顯卡需求減弱等因素我們認為FY2023收入增速將放