2021年中國AI芯片行業產業鏈上中下游市場分析

2021-03-16 來源：中商產業研究院

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中商情報網訊：從廣義上講只要能夠運行人工智能算法的芯片都叫作AI芯片。但是通常意義上的AI芯片指的是針對人工智能算法做了特殊加速設計的芯片，現階段，這些人工智能算法一般以深度學習算法為主，也可以包括其它機器學習算法。AI芯片也被稱為AI加速器或計算卡，即專門用于處理人工智能應用中的大量計算任務的模塊。

隨著人工智能產業的持續高速發展，AI在智能安防、無人駕駛、智能手機、智慧零售零售、智能機器人等幾大行業不斷落地，工信部提前發放5G商用牌照，人工智能和5G將引爆下一輪智能化熱潮。

一、產業鏈

資料來源：中商產業研究院整理

二、上游分析

1.芯片設計

芯片設計行業已經成為國內半導體產業中最具發展活力的領域之一，近年來，中國芯片設計產業在提升自給率、政策支持、規格升級與創新應用等要素的驅動下，保持高速成長的趨勢。數據顯示，芯片設計業銷售收入從2015年的1325億元增長到2020年的3546億元。預計2021年，中國芯片涉及行業市場規模將接近4000億元。

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2.晶圓制造

晶圓是指制作硅芯片所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。硅晶圓作為制造芯片的基本材料，在產業中扮演著舉足輕重的地位。數據顯示，2016年中國晶圓制造行業市場規模突破1000億元，到2019年，中國晶圓制造行業市場規模超過2000億元，達到2149.1億元。預計2021年，我國晶圓制造行業市場規模或達到2941.4億元。

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3.芯片封測

封裝測試是將生產出來的合格晶圓進行切割、焊線、塑封，使芯片電路與外部器件實現電氣連接，并為芯片提供機械物理保護，并利用集成電路設計企業提供的測試工具，對封裝完畢的芯片進行功能和性能測試。數據顯示，2016-2019年，我國芯片封裝測試市場規模由1036億元增長至2350億元，年均復合增長率為12.42%。中商產業研究院預測，在2021年芯片封裝測試的市場規模將達到2931.2億元。

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4.重點企業分析

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三、中游分析

1.AI芯片分類

AI芯片按技術架構分類有四種：

GPU未來的應用方向是高級復雜算法和通用性人工智能平臺，買來就可以使用；FPGA更適用于各種具體的行業，人工智能會應用到各個具體領域。ASIC是全定制芯片，因其算法復雜度越強，越需要一套專用的芯片架構與其進行對應，ASIC基于人工智能算法進行獨立定制，其發展前景看好。類腦芯片是人工智能最終的發展模式，但是離產業化還有一定距離。

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AI芯片按功能分類主要有兩種：

訓練環節通常需要通過大量的數據輸入，訓練出一個復雜的深度神經網絡模型。訓練過程由于涉及海量的訓練數據和復雜的深度神經網絡結構，運算量巨大，需要龐大的計算規模，對于處理器的計算能力、精度、可擴展性等性能要求很高。推斷環節是指利用訓練好的模型，使用新的數據去“推斷”出各種結論。這個環節的計算量相對訓練環節少很多，但仍然會涉及到大量的矩陣運算。在推斷環節中，除了使用CPU或GPU進行運算外，FPGA以及ASIC均能發揮重大作用。

2.市場規模

目前我國的人工智能芯片行業發展尚處于起步階段。隨著大數據的發展，計算能力的提升，人工智能近兩年迎來了新一輪的爆發。數據顯示，2016-2019年我國智能芯片的市場規模從19億元增長至56.1億元，復合年均增長率為43.5%，預計2021年市場規模將進一步增長，達到86.3億元。未來，人工智能芯片行業市場前景非常可觀。

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3.重點企業分析

資料來源：中商產業研究院整理

四、下游分析

1.智慧服務器

云端高性能芯片主要面向人工智能計算中的數據中心集中計算需求，主要用在智能服務器產品和云端人工智能計算場景中。根據IDC的研究數據，2019年中國智能服務器市場規模約為19.5億美元，2018年至2023年的年均復合增長率達到27.09%，預計到2021年市場規模將達到31.8億美元，市場規模快速增長。

數據來源：IDC、中商產業研究院整理

2.智慧城市

近年來，智能化浪潮對城市管理行業帶來巨大沖擊，行業結構開始發生明顯變化，智能化系統解決方案的滲透率越來越高，推動著對AI芯片的需求。2019年度中國智慧城市市場規模250.5億元人民幣，預計2021年將達到8820億元，市場規模保持高速增長，其中智能云端產品占比逐漸增加，在智能城市領域占據更重要地位。