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1、 人工智能带动 5G 爆发,自主可控迫在眉睫 Table_Industry Table_CoverStock Table_ReportDate2023 年 3 月 14 日 蒋颖 通信行业首席分析师 执业编号:S1500521010002 联系电话:15510689144 邮 箱: 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 2 证券研究报告 行业研究 行业深度研究 通信通信 投资评级投资评级 看好看好 上次评级上次评级 Table_Author 蒋颖 通信行业首席分析师 执业编号:S1500521010002 联系电话:15510689144 邮 箱: 信达证券股份有限公司 CINDA
2、SECURITIES CO.,LTD 北 京 市 西 城 区 闹 市 口 大 街9号 院1号 楼 邮编:100031 人工智能带动人工智能带动 5G5G 爆发,自主可控迫在眉睫爆发,自主可控迫在眉睫 Table_ReportDate 2023 年 3 月 14 日 核心观点核心观点 Table_Summary 5G 是数字经济发展的基石,以人工智能是数字经济发展的基石,以人工智能、智能制造、智能制造为代表的新科技应为代表的新科技应用用有望有望拉动算力暴涨,高算力时代拉动算力暴涨,高算力时代仅仅“大带宽、低时延、高可靠大带宽、低时延、高可靠”的的 5G才能满足数字经济的发展需求,才能满足数字经济
3、的发展需求,5G 投资势在必行。投资势在必行。ChatGPT 开启人工智能新纪元,ChatGPT 拥有海量的参数和复杂的算法模型,需要大量的算力支撑;工业互联网、智能制造等也是数字时代的核心组成部分,5G 的更大容量和更高速度可以支持更多设备和传感器的连接,打造万物互联新时代。5G 赋予智能制造赋予智能制造“无线无线”可能,国产替代成为主旋律,芯片作为智能制可能,国产替代成为主旋律,芯片作为智能制造上游核心环节,自主可控迫在眉睫。造上游核心环节,自主可控迫在眉睫。5G 将有效解决智能制造中工业互联网网络层连接问题,加速新型工业化进程。面对国内外动荡的局势以及国际贸易摩擦,重要产业链的断供短期内
4、会影响到企业的正常生产经营,同时限制企业的自主创新发展,长期来看,不利于国家工业强国战略的推行,在工业 4.0 时代,我们要实现工业强国,就必须在芯片等卡脖子的关键工序实现真正的自主可控。中证中证 5G 通信主题指数(指数代码为通信主题指数(指数代码为 931079.CSI,以下简称中证,以下简称中证 5G通信指数)由中证指数公司在通信指数)由中证指数公司在 2019 年年 4 月月 25 日发布。日发布。该指数选取该指数选取 50只产品和业务与只产品和业务与 5G 通信技术相关的上市公司股票作为样本股,包括通信技术相关的上市公司股票作为样本股,包括但不限于电信服务、通信设备、计算机及电子设备
5、和计算机运用等细但不限于电信服务、通信设备、计算机及电子设备和计算机运用等细分行业,旨在反映相关领域的分行业,旨在反映相关领域的 A 股上市公司整体表现。股上市公司整体表现。市值分布:市值分布:从市值分布来看,指数成分股自由流通市值在 100-300 亿元的数量最多,占比 42%,共有 21 只。成分股自由流通市值占比最高的也是 100-300 亿元的个股,占比 34%。行业分布:行业分布:从行业分布上来看,指数中电子和通信两个申银万国一级行业的成分股数量最多,占比分别达到 50%和 22%。指数收录了 25只电子和 11 只通信的个股。按照行业流通市值占比的分布来看,电子和计算机行业成分股的
6、市值占比最高,分别为 58%和 18%。指数权重股:指数权重股:中证 5G 通信指数前十大权重股精选了 5G 相关板块的相关龙头企业,其中包含了 7 只电子行业的个股,以及通信、计算机、国防军工行业的个股各 1 只。前十大权重股的平均市值达到 600.05 亿的规模,市盈率(TTM)平均数为 36.99,2022Q3 的 ROE(TTM)达到 14.98。华夏中证华夏中证 5G 通信主题通信主题 ETF(基金代码:(基金代码:515050)是由华夏基金管理有限公司成立的一只 ETF,跟踪中证 5G通信主题指数(931079.CSI)。风险因素:风险因素:5G 建设不及预期建设不及预期,芯片缺货
7、影响供应链稳定,中美贸易摩芯片缺货影响供应链稳定,中美贸易摩擦加剧,新冠疫情蔓延。擦加剧,新冠疫情蔓延。8XeZcWaYfYaVbZdXbR8QbRsQpPmOnOfQrRnOfQqRnQaQpPzQNZtOnPxNsOzR 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 3 目 录 一、人工智能领航数字经济高算力时代,5G 投资迫在眉睫.5 二、人工智能带动算力暴涨,将大幅拉动 5G 投资.9 三、5G 赋予智能制造“无线”可能,国产替代成为主旋律.17 四、中证 5G 通信主题指数(931079.CSI)介绍.21 五、中证 5G 通信指数成份股财务分析.24 六、中证 5G 通信主题指数
8、 ETF 投资价值.26 七、风险因素.28 表 目 录 表 1:政策持续支持智能制造发展.19 表 2:中证 5G 通信基本信息、中证 5G 通信主题指数与同类指数对比.21 表 3:中证 5G 通信指数十大权重股概况.25 表 4:华夏中证 5G 通信主题 ETF 费率介绍.26 图 目 录 图 1:ChatGPT 发布两个月后用户数超过 1 亿.5 图 2:C 网站访问量.5 图 3:GPT1.0 的 12 层 Transformer Decoder 结构.5 图 4:GPT 的 left-to-right Transformer 架构.5 图 5:ChatGPT 演变路径.6 图 6:
9、2020 年前的 NLP 模型参数(百万个).7 图 7:2020 年后 NLP 模型参数.7 图 8:各模型训练所需算力.7 图 9:ChatGPT 日常运营所需服务器台数.7 图 10:GPT-3 的各种功能.8 图 11:嵌入 ChatGPT 的 Bing 搜索引擎.8 图 12:4G 网络(浅绿)与 5G 网络(深绿)的区别.9 图 13:5G 万物互联.9 图 14:GPT-3 训练用 Tokens(亿个).9 图 15:运营商的中间作用.10 图 16:移动电话基站建设情况(万站).10 图 17:三大运营商 5G 用户数(百万户).10 图 18:三大运营商资本开支情况(亿元).
10、11 图 19:5G 网络架构.11 图 20:5G 产业链涉及公司.12 图 21:云计算产业链及相关公司.13 图 22:云产业链投资时钟与产业链.14 图 23:云数据中心投资构成.15 图 24:云计算对人工智能的底座作用.15 图 25:国内算力资源结构.15 图 26:思科 Nexus 9800 系列交换机.16 图 27:全球光模块市场情况预测.16 图 28:5G 推动工业互联网的发展.17 图 29:工业互联网产业增加值占 GDP 比重持续提升.18 图 30:工业互联网带动三大产业增加值逐步增长.18 图 31:2017-2022 年中国集成电路贸易逆差持续扩大.20 图
11、32:2010-2025 年中国及全球半导体市场规模及预测.20 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 4 图 33:成分股自由流通市值数量分布.22 图 34:成分股自由流通市值权重分布.22 图 35:指数成分股行业数量分布.22 图 36:按行业流通市值占比分布.22 图 37:5G 相关指数成分股行业数量分布对比.23 图 38:中证 5G 通信指数及同类指数销售净利率.24 图 39:中证 5G 通信指数及同类指数归母净利润同比增速.24 图 40:中证 5G 通信指数及同类指数总资产同比增速.24 图 41:中证 5G 通信指数及同类指数净资产同比增速.24 图 42:华
12、夏基金基金数量(左轴)及总资产净值(右轴).27 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 5 一、人工智能领航数字经济高算力时代,5G 投资迫在眉睫 1.1 ChatGPT 开启人工智能新纪元,算力需求有望暴涨 2022 年 11 月 30 日 OpenAI 开发并推出聊天机器人 ChatGPT,之后 ChatGPT 的热度迅速上升。据英国卫报,ChatGPT 发布两个月后,用户已经超过 1 亿,成为了目前达到 1 亿用户数最快的技术消费应用。Similarweb 统计显示,ChatGPT 的 1 月日均独立访问用户数达 1300 万人,其官网 在 1 月 31 日的访问量达到了 28
13、00 万次、访问人数达到 1570 万人次,平均每天访问流量增加 3.4%。ChatGPT 聊天机器人程序使用基于 GPT-3.5 架构的大型语言模型并通过强化学习进行训练。目前 ChatGPT 仍以文字方式与用户进行互动,除了可以透过人类自然对话方式进行交互,还可以用于相对复杂的语言工作,包括自动文本生成、自动问答、自动摘要等功能,还具有编写和调试计算机程序,创作音乐、电视剧、童话故事和论文的能力。图图 1:ChatGPT 发布两个月后用户数超过发布两个月后用户数超过 1 亿亿 图图 2:C 网站访问量网站访问量 资料来源:UBS,Yahoo Finance,investorplace,信达
14、证券研发中心 资料来源:Similarweb,信达证券研发中心 OpenAI 2018 年 6 月发布的 GPT-1(即 Generative Pre-Training)基于 Transformer Decoder 技术,模型仅拥有 12 层 Transformer Decoder 结构每层有 12 个注意头,共有 1.17 亿参数。图图 3:GPT1.0 的的 12 层层 Transformer Decoder 结构结构 图图 4:GPT 的的 left-to-right Transformer 架构架构 资料来源:Improving Language Understanding by Ge
15、nerative Pre-Training,信达证券研发中心 资料来源:BERT:Pre-training of Deep Bidirectional Transformers for Language Understanding,信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 6 经过不断的迭代,2020 年 5 月发布的 GPT-3 已经拥有 96 层 Transformer Decoder 结构每层拥有 96 个注意头,模型拥有 1750 亿参数。GPT-3 的模型参数是 GPT-1 的 1495 倍,性能大幅提升。随后,2021 年 7 月 OpenAI在 GPT-3
16、 的基础上开发了 CodeX 模型,可以看作是一个有着代码专精能力的 GPT 模型,能够根据自然语言输入生成比较复杂的代码。在之后发布的 InstructGPT 中,加入了指令微调(Prompt tuning)和 RLHF(Reinforcement Learning from Human Feedback)人类反馈强化学习技术让模型输出更加合理。最终,基于GPT-3.5 系列模型,ChatGPT 于 2022 年 11 月问世。图图 5:ChatGPT 演变路径演变路径 资料来源:信达证券研发中心整理 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 7 1.2 人工智能应用逐渐向大模型发展,
17、算力需求激增 早期模型参数早期模型参数少算法简单少算法简单,现在,现在的大的大模型参数量均为千亿以上。模型参数量均为千亿以上。早期的 GPT-1 模型参数量仅有 1.17 亿,算法较为简单仅有 12 层 Transformer Decoder 结构,随着模型的不断迭代,参数量成倍增长。20 年发布的 GPT-3 模型参数量达到了 1750 亿,21 年百度发布的 ERNIE 3.0 Titan 中文预训练模型拥有 2600 亿参数,22 年谷歌发布的 PaLM 参数量达到了 5400 亿。图图 6:2020 年前的年前的 NLP 模型参数(百万个)模型参数(百万个)图图 7:2020 年后年后
18、 NLP 模型参数模型参数 资料来源:Hugging face,Tensorflow,信达证券研发中心 资料来源:State of AI Report,信达证券研发中心 ChatGPT 拥有海量的参数和复杂的算法模型,需要大量的算力支撑。拥有海量的参数和复杂的算法模型,需要大量的算力支撑。目前主流的一台 DGX A100 高算服务器(内含 8 台 A100 系列 80G GPU)的峰值算力性能为 5 PetaFLOP/s,我们假设其实际算力性能效率为 80%即 4 PetaFLOP/s,根据我们的测算,ChatGPT 当前日活用户稳定在 1000 万人的情况下,如果 24 小时平均分配任务,每
19、天需要 3700 台高算服务器支持 ChatGPT 的日常运营;如果 ChatGPT 日活用户达到 1 亿人,每天需要 3.7万台高算服务器。据 OpenAI,GPT-3 175B 单次训练所需算力为 3640 PetaFLOP/s-day,根据我们测算,单次训练每天需要 910 台高算服务器。各种类模型在早期训练和后各种类模型在早期训练和后期期日常运营均需要消耗大量算力,人工智能引发新日常运营均需要消耗大量算力,人工智能引发新一轮科技革命,将拉动对一轮科技革命,将拉动对 5 5G G 算力基础设施的建设。算力基础设施的建设。图图 8:各模型训练所需算力各模型训练所需算力 图图 9:ChatG
20、PT 日常运营所需服务器台数日常运营所需服务器台数 资料来源:Language Models are Few-Shot Learners,信达证券研发中心 资料来源:信达证券研发中心 ChatGPT 下游应用广泛,文字聊天只是冰山一角下游应用广泛,文字聊天只是冰山一角 ChatGPT 除了以文字方式与用户进行互动,还具有编写和调试计算机程序,创作音乐、电视剧、童话故事和论文的能力。以 GPT-3 为例,目前该模型已经可以嵌入多种APP 使用。据微软示,Bing 每天有 100 亿次搜索查询,2023 年 2 月,微软已将 ChatGPT 嵌入 New Bing 搜索引擎中,算力需求有望不断释放
21、。根据 StatCounter,谷歌每天约有 3.3 万亿次搜索查询量,随着谷歌对标ChatGPT 的竞品 Bard 入局,未来算力需求或将成倍增长。05000100001500020000250003000035000400001000500010000日均上线 万 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 8 2022 年 3 月 1 日,OpenAI 官网发布了 ChatGPT 和 Whisper 模型 API,具备使开发人员能够访问语言聊天、语音转文本等功能。ChatGPT API 按照每一千个 Tokens/0.002 美元收费,这是继 ChatGPT Plus 版本后的又一全
22、新付费商业模式。ChatGPT API 和 ChatGPT 一致使用的 Gpt-3.5-turbo 模型,是目前最快速、最便宜、最灵活的文字生成模型。ChatGPT API 的价格为每 1000Tokens/0.002 美元,我们假设 5 个 token 等于 3 个单词,相当于每 30 万个单词仅需 1 美元(约 7 元人民币),比现有的 GPT-3.5 模型收费便宜 10 倍。费用门槛的大幅下降将使 ChatGPT 被集成到更多的 APP 应用当中,丰富 ChatGPT 的应用生态,也优化了人工智能应用的商业模式,使人工智能的发展进入良好正循环。目前海外已有照片分享应用 Snap、生鲜电商
23、平台Instacart、单词背诵软件 Quizlet、跨境电商平台 Shopify 嵌入了 ChatGPT API。此外,ChatGPT 模型还在不断改进、自我完善,未来将有更多增强功能供 APP 开发人员使用,ChatGPT 的应用场景有望更加丰富。图图 10:GPT-3 的各种功能的各种功能 图图 11:嵌入嵌入 ChatGPT 的的 Bing 搜索引擎搜索引擎 资料来源:Clockwise Software,信达证券研发中心 资料来源:Bing,信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 9 二、人工智能带动算力暴涨,将大幅拉动 5G 投资 2.1 5G 网络能满足
24、人工智能“高带宽、低时延、大容量”的网络需求 训练训练 ChatGPT 等人工智能模型等人工智能模型需要大量需要大量真实真实数据,数据,5G 网络将提供有利支撑网络将提供有利支撑。高带宽、大容量、低延时的 5G 网络,对于需要大量数据训练和计算的人工智能应用(如机器学习和深度学习应用)非常有利,可以大幅提高它们的效率和准确性,减少训练时间,并加快应用程序的发展和优化。此外,高速度、低延时的网络也能帮助人工智能应用做到对用户的实时反馈,减少响应时间。图图 12:4G 网络网络(浅绿)(浅绿)与与 5G 网络网络(深绿)(深绿)的区别的区别 资料来源:中国信通院,ITU-R M.2083-0(20
25、15)建议书,信达证券研发中心 5G 推动推动工业互联网、工业互联网、物联网发展,物联网发展,实现万物互联,变实现万物互联,变向向加速人工智能发展加速人工智能发展。5G 时代,“更高网速、低延时、可靠、低功率海量连接”不断突破技术壁垒,其高带宽、低时延、广连接等特点与物联网发展需求相契合,且 NB技术被纳入 5G 标准,其“广覆盖、大连接、低成本、低功耗”等特点符合窄带低速物联网应用领域的发展要求。随着工业互联网、物联网的发展,使得万物加强互联,由外而内地从边缘引入海量数据,为人工智能应用程序提供了更广阔的发展空间。人工智能应用通过收集这些海量数据,从数据中学习数据的规律和模式,来强化模型的逻
26、辑,最终达到拥有预测趋势、执行策略的能力。例如 GPT-3 训练总共使用了接近 5000 亿个 Tokens,GPT 模型训练所用 Token 均为文字数据。随着人工智能模型规模成倍增长,训练所需要数据也越来越多。图图 13:5G 万物互联万物互联 图图 14:GPT-3 训练用训练用 Tokens(亿个)(亿个)资料来源:信达证券研发中心 资料来源:Language Models are Few-Shot Learners,信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 10 高速度、大容量、低延时高速度、大容量、低延时的的 5G 网络为人工智能应用提供支撑网络为人工智能应
27、用提供支撑。5G 网络提供了更高的数据传输速度和更低的延迟,使得人工智能可以更快速地处理大量的数据,更好地应对需要实时决策和响应的场景(例如自动驾驶汽车和工业自动化)。其次,5G 网络的更大容量和更高速度可以支持更多设备和传感器的连接,这为智能城市、工业互联网和物联网等领域的人工智能应用提供了重要支撑。例如,人工智能系统可以从大量的传感器数据中提取信息,并对城市的流量、环境和安全等问题进行智能分析和预测。运营商作运营商作是是 5G 建设的排头兵和主力军建设的排头兵和主力军。5G 发展已经度过了前期高峰期,运营商 5G 网络建设节奏逐渐平缓,基站建设持续稳定进行。作为国企数字经济担纲,运营商积极
28、布局云计算、IDC、工业互联网等创新业务,人工智能所带来的算力网络的进一步发展将拉动底层云计算业务的需求,并继续带动 5G 网络设施的建设。图图 15:运营商的中间作用运营商的中间作用 资料来源:信达证券研发中心 运营商运营商继续继续稳步推进稳步推进、持续、持续投资投资 5G 网络基础设施网络基础设施,5G 网络覆盖率逐渐提升。网络覆盖率逐渐提升。2022 年,我国 5G 基站总数达231.2 万站,比上年末净增 88.7 万站;2022 年,三大运营商 5G 用户数达 10.95 亿户。图图 16:移动电话基站建设情况(万站)移动电话基站建设情况(万站)资料来源:工信部,信达证券研发中心 图
29、图 17:三大运营商三大运营商 5G 用户数(百万户)用户数(百万户)资料来源:三大运营商公告,信达证券研发中心 050010001500201420152016201720182019202020212022年移动电 4G 5G 0%2%4%6%8%10%05001,0001,5005G 总 百万 QoQ 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 11 三大运营商 2021 年资本开支合计为 3393 亿元,同比增长 1.90%,中国移动和中国电信对 2022 年资本开支做了指引,中国移动预计 22 年资本开支为 1852 亿元(YOY+0.87%),中国电信预计 22 年资本开支为
30、930 亿元(YOY+7.24%),移动+电信 2022 年预测资本开支合计 2782 亿元,同比增长 2.91%。图图 18:三大运营商资本开支情况(亿元)三大运营商资本开支情况(亿元)资料来源:三大运营商公告,信达证券研发中心 5G 相关相关产业链丰富产业链丰富,5G 网络可分为终端、无线接入网(网络可分为终端、无线接入网(5G 基站)、承载网、核心网。基站)、承载网、核心网。其中 5G 基站主要由 BBU、RRU、天线、铁塔以及配套的无线机房构成。5G 基站的持续建设和投资,将带动半导体半导体芯片芯片:数字逻辑芯片、射频芯片、基带芯片、计算控制芯片、模拟芯片、前传/中传/回传光通信芯片、
31、电源芯片等;电子元器件:电子元器件:天线、天线振子、射频开关、PCB、CCL、LCP、滤波器、功放器等;通讯设备:通讯设备:交换机、路由器等;线缆线缆:光纤光缆、光模块等;电源模块:交直流模块、整流模块、蓄电池等的需求。核心网的建设还创造了服务器、交换机、路由器、IDC 机房、NFV/SDN、MEC 的需求。图图 19:5G 网络架构网络架构 资料来源:信达证券研发中心整理 -25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%0500100015002000250030003500400045005000200920102011201220132014201520162017
32、20182019202020212022E 资 开支 元 YoY 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 12 图图 20:5G 产业链涉及公司产业链涉及公司 资料来源:信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 13 2.2 云计算为人工智能的发展提供算力资源(1)什么是云计算 5G 时代时代,移动互联网逐步向移动互联网逐步向“人工智能“人工智能+万物智联”过渡,产业重心万物智联”过渡,产业重心向向“云”转移,云计算将迎来发展新风口。“云”转移,云计算将迎来发展新风口。云计算是对传统 IT 模式从底层硬件到业务模式的颠覆,在传统 IT 模式下,企业需要自建/租用
33、 IDC,同时购买服务器、存储等,服务器还需装系统、中间件、应用等,同时需进行调试,而云计算模式下,企业只需要按需购买可计量的 IT 服务即可。云计算的发展有望带动智能网联汽车、智能制造、智能家居、云视频等行业发展,将大力推动社会和经济的变革。云计算产业链按照服务模式可分为 IAAS(基础设施即服务基础设施即服务)、)、PAAS(平台即服务)、(平台即服务)、SAAS(软件即服务)(软件即服务)三种:1)IAAS(基础设施即服务基础设施即服务):):主要提供云基础设施,属于“重资产”服务模式,由 IDC(数据中心,给 ICT 设备提供运行环境的场所)、网络设备及配套(交换机、路由器、光模块、光
34、器件、光纤光缆)、IT 设备(服务器、存储等)等组成。参与者主要包括互联网企业、网络运营商、IDC 服务商等,核心竞争力体现在资本、品牌、技术、服务、运营建设等综合方面。2)PAAS(平台即服务):(平台即服务):可类比为互联网“操作系统”,该层云技术研发及创新最活跃,参与者主要是各大平台运营商,比如亚马逊 AWS、微软 Azure、谷歌 GCP、阿里云、腾讯云、百度云等,核心竞争力体现在研发实力,越强的技术实力有望形成越强的客户粘性,3)SAAS(软件即服务):(软件即服务):主要是向客户提供基于 Web 的软件,主要应用包括云通信、云办公等,参与者包括各类传统企业软件巨头和新兴 SAAS
35、企业等,目前市场竞争格局较为分散。图图 21:云计算产业链及相关公司云计算产业链及相关公司 资料来源:根据艾瑞咨询、易观智库整理,信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 14“云基建“云基建+云通信”作为通信行业的核心赛道,仍处于初期发展阶段,未来渗透率有望逐步提升,长期成长空间云通信”作为通信行业的核心赛道,仍处于初期发展阶段,未来渗透率有望逐步提升,长期成长空间大。大。云基建产业链主要由 IDC(数据中心,给 ICT 设备提供运行环境的场所)、网络设备及配套(交换机、路由器、光模块、光器件、光纤光缆)、IT 设备(服务器、存储等)等组成,从投资时钟来看,一般而言,
36、由于 IDC为重资产业务,建设周期长,所以云巨头一般在 IDC 上会投入持续稳定的资本开支,租用/自建好 IDC 以后,开始根据业务需求布置整体网络,采购网络设备及配套设施,最后根据业务发展情况,有计划地采购服务器并放置于 IDC 机柜内,最后在 IAAS 和 PAAS 层基础上发展云通信等应用。图图 22:云产业链投资时钟与产业链云产业链投资时钟与产业链 资料来源:信达证券研发中心 从云数据中心投资顺序来排列从云数据中心投资顺序来排列,依次是依次是 IDC、网络设备及配套网络设备及配套(交换机、路由器、光器件)、服务器,我们按照(交换机、路由器、光器件)、服务器,我们按照投资占比来排列,依次
37、是服务器、投资占比来排列,依次是服务器、IDC、交换机交换机、路由器路由器、光模块光模块、光纤连接器光纤连接器,占比分别为占比分别为 69%、13%、8%、2%、7%、0.3%。我们用 5000 个机柜规模的数据中心为基础进行测算,总投资额约为 54 亿元,单机柜建设成本假设为 15 万,土地价值假设为 1 亿元,单机柜可容纳 15 台服务器;组网架构为 Leaf-Spine 架构,Leaf/Spine 层收敛比为 1.5:1,路由器/Spine 收敛比为 2.5:1;服务器、交换机、路由器使用的光模块分别为 25G、100G/400G、400G;服务器至 Leaf 交换机使用 MPO-LC
38、跳线、Leaf 交换机至 Spine 交换机使用 MPO-MPO 跳线,远距离的 Spine 交换机至路由器采用 LC-LC 跳线。1)服务器服务器:我们假设 5000 个机柜可容纳 7.5 万台服务器,假设每台服务器单价在 5 万元,则在总投资占比为69%,占据云基础设施投资的最大份额。2)IDC:占据 13%的份额,IDC 投资中,土建装修投资占比 17%、供配电系统 47%、冷源空调暖通系统 15%。3)网络设备及配套网络设备及配套:交换机占据 8%的份额,光模块占比 7%,光纤连接器占比 0.3%。随着数据中心迈入 400G高速率时代,以及网络架构向叶脊架构转变,有望提升交换机和光器件
39、需求。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 15 图图 23:云数据中心投资构成:云数据中心投资构成 资料来源:信达证券研发中心(2)云计算对于人工智能的算力底座作用 提供云计算算力资源。提供云计算算力资源。人工智能模型不断优化,内在算法趋于复杂化,叠加训练用数据库参数也成倍数增长,算力资源也成为人工智能应用模型发展的必不可少的一环。ChatGPT 训练和推理所需要的计算处理都是需要高性能服务器来完成的,目前主流的一台 DGX A100 高算服务器(内含 8 台 A100 系列 80G GPU)的峰值算力性能为 5 PetaFLOP/s,我们假设其实际算力性能效率为 80%即 4 P
40、etaFLOP/s,根据我们的测算,ChatGPT 当前日活用户稳定在 1000 万人的情况下,如果 24 小时平均分配任务,每天需要 3700 台高算服务器支持 ChatGPT 的日常运营。国内 BAT 也已经布局类 ChatGPT 产品,包括百度的“文心一言”、阿里的类 ChatGPT 对话机器人等项目,这类项目无论在早期训练和后续日常推理均需要消耗大量的算力。图图 24:云计算对人工智能的底座作用云计算对人工智能的底座作用 图图 25:国内算力资源结构国内算力资源结构 资料来源:信达证券研发中心 资料来源:中国信通院,信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/ 16
41、 搭建算力搭建算力基础设施基础设施网络网络。高算服务器主要存在于数据中心机房中,通信数据中心为高算服务器提供几大资源:网络资源、电力资源、制冷资源,给予服务器一个高可靠、高带宽的舒适环境,保障服务器能充分发挥算力功能,为人工智能应用提供支持。据中国信通院,我国基础算力为 95EFlops 占比 47%,增速为 27%,智能算力为 104EFlops占比超 50%,增速为 85%,超算算力为 3EFlops。我国算力结构不断优化,未来普通计算中心投资有望逐渐减少,智能计算中心、超算中心投资建设有望成为主流并维持较高增速。数据中心的网络是由交换机、路由器、光器件(光模块、光纤连接器、光纤光缆)数据
42、中心的网络是由交换机、路由器、光器件(光模块、光纤连接器、光纤光缆)组组成成,智能计算中心、超算中心的建设催生了对更高传输速率、更大带宽的网络需求,数据中心的带宽从早期的 100G 逐渐步入 800G 时代,数据中心网络架构也不断升级迭代,从早前的三层网络架构向叶脊架构升级转变,同时催生一些新技术的变革,对于交换机、路由器、光器件带来了新的机遇:交换机交换机/路由器路由器层面:层面:商用交换机端口向 800G 迭代。为满足高算服务器的高带宽网络需求,各交换机厂商纷纷推出适合更高交换容量、更高速以太网端口的交换机系列。如紫光股份推出 H3C S12500R 系列交换路由器支持高密 400G 以太
43、网端口;思科推出的 Nexus 9232E 和 Nexus 9800 系列交换机支持高密 400G 端口,作为向 800G 端口交换机迈进的过渡产品。更高的交换容量也对交换芯片、交换机架构提出了新的要求,速率的升级会带动交换机价值量总体的提升;网络架构的转变也会带动接入层、汇聚层交换机使用数量的增加。总体而言,创造了交换机的量价齐升的机会。光器件层面:光器件层面:2023 年是 800G 光模块批量出货的元年。光模块是进行光电和电光转换的光电子器件,主要安装在交换机端口上并连接光纤,实现对电信号到光信号的转变。高带宽、高速率的网络需求,会使 100G、200G 光模块向 800G 加速迭代,带
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