中信证券指出，GPU的核心竞争力在于架构等因素决定的性能先进性和计算生态壁垒。国内GPU厂商纷纷大力投入研发快速迭代架构，推动产业开放构建自主生态，加速追赶全球头部企业。国产替代需求持续释放叠加国际局势不确定性加剧，AI&数据中心、智能汽车、游戏等GPU需求有望高增，国产GPU迎来发展黄金期，我们看好国产GPU公司的发展与投资机遇。
全文如下计算机丨GPU:研究框架
GPU的核心竞争力在于架构等因素决定的性能先进性和计算生态壁垒。国内GPU厂商纷纷大力投入研发快速迭代架构，推动产业开放构建自主生态，加速追赶全球头部企业。国产替代需求持续释放叠加国际局势不确定性加剧，AI&数据中心、智能汽车、游戏等GPU需求有望高增，国产GPU迎来发展黄金期，我们看好国产GPU公司的发展与投资机遇。
▍理解GPU的核心：性能先进性+生态计算壁垒
GPU物理性能取决于微架构、制程、流处理器数量、核心频率等，其中微架构是核心点。我们认为微架构的快速创新迭代是GPU性能领先的前提，其图形渲染单元和通用计算单元设计向着“更多、更专、更智能”的方向优化迭代。根据应用场景来划分，数据中心要求强算力、高并发吞吐量；游戏业务要求浮点运算能力强、访存速度快；图形显示要求图显专业化、精细化等。
生态：GPU生态构筑通用计算极深壁垒，CUDA生态占据大部分市场，类CUDA生态蓬勃发展。GPU生态由上层算法库，中层接口、驱动、编译器和底层硬件架构三大部分基本构成。GPU研发难度在图形渲染硬件层面和？通用计算软件生态层面，在IP、软件栈方面研发门槛较高，需要较长的积累，先发优势明显。CUDA生态从2006年推出至今，经过不断发展完善，几乎已在行业生态内处于垄断地位，目前RoCm等兼容Cuda的类计算生态蓬勃发展并处于快速推广阶段。
▍海外复盘：NVIDIA与AMD(ATI)的竞争贯穿GPU发展历程，架构创新升级和新兴AI等领域前瞻探索是领跑的关键
NVIDIA长期居于GPU市场领导地位，近年AMD凭借RDNA架构在游戏市场强势崛起。Verified Market Research数据显示，2022年全球独立GPU市场规模约448.3亿美元，NVIDIA和AMD的市场份额占比约为8:2.NVIDIA凭借自身性能领先和CUDA生态优势性始终占有GPU领域超50%的市场份额，数据中心业务更是全面领先，在游戏显卡领域，近年AMD凭借RDNA系列架构强势崛起。
NVIDIA先后与AMD等企业在性能方面竞争博弈，架构创新升级和新兴领域前瞻探索是领跑GPU行业的关键。NVIDIA凭借性能领先长期占据超五成市场份额，AMD(ATI)也曾因架构出色、性能惊艳实现反超。同时NVIDIA早在2006年前瞻性布局通用计算、构建CUDA生态，为如今AI&数据中心领域的全面领先构筑牢固的壁垒。NVIDIA积极布局异构芯片、汽车、元宇宙等新市场，寻找新的强有力业务增长点。
▍国内GPU市场：各应用场景市场广阔，国内厂商大有可为
需求端1—AI:数据中心和终端场景不断落地对计算芯片提出更多更高需求。新一轮AI对算力需求远超以往：ChatGPT类语言大模型底层是2017年出现的Transformer架构，该架构相比传统的CNN/RNN为基础的AI模型，参数量达到数千亿，对算力消耗巨大，因此对算力硬件有大量需求。甲子光年预测，中国AI芯片市场规模2023年将达到557亿元。AI芯片可进一步细分为云端和终端，中国云端芯片市场规模较大，预计2023年增长至384.6亿元，复合年增速到52.8%；终端芯片市场规模预计2023年增长至173亿元，年复合增长率达62.2%，伴随各AI终端落地预计保持较快增长速度。
需求端2—汽车：汽车智能化浪潮下域控制器GPU市场前景广阔。自动驾驶和智能座舱是智能汽车中具有广阔前景的方向。盖世汽车预计，2025年自动驾驶域控制器出货量将达到432万台，每台自动驾驶域控制器配备1-4片高性能计算GPU；智能座舱域控制器出货量将达到528万台，绝大多数智能座舱域控制器配备1片GPU.自动驾驶技术不断提高和座舱进一步智能化拉动汽车GPU市场规模快速扩张。
需求端3—游戏：游戏玩家人数持续增长，游戏GPU市场稳中有升。Newzoo Expert数据显示全球游戏玩家人数在2021年已达到2.96亿人，且预计在2015-2024年预测期内将以5.6%的复合年增率增长；游戏市场内，游戏机和PC两大主体出货量再创新高，游戏机三大巨头2021年出货量高达4008万台；2021年Q4全球PC GPU出货量(包括集成和独立显卡)高达11000万片。
▍投资建议：
产业逻辑：GPU的核心竞争力在于架构先进性能和生态丰富性，国产厂商正持续大力投入研发实现GPU架构创新升级和快速迭代，力争赶超国际领先水平；同时构建与主流适配良好的生态环境，打造自主开放的软硬件生态和信息产业体系。
投资建议：外部不确定因素叠加内部加速自主创新背景下，国产GPU厂商有望加速崛起。伴随政策大力扶持、国际科技贸易政策影响、国产厂商产品性能提升及生态逐步完善，国产GPU龙头正迎来关键发展机遇。
▍风险因素：
产业链安全风险；市场竞争加剧风险；商业需求不及预期风险；产品研发不及预期风险；国产替代进程不及预期；宏观经济环境风险。
