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诚如我们在《Deepseek的意义、价值与影响》中所阐述的那样,开源模型Deepseek的率先冲线,标志着 “机器智能寒武纪时刻”的启动,产业即将因此进入应用创新大爆发周期。
这一趋势所隐含的一重必然逻辑还在于:2025年,将成为AI推理之年,GPU失其鹿,ASIC与SOC们共逐之。
山雨欲来风满楼。新年之前,SOC、ASIC板块已相继遭遇炒作;春节之后,ASIC的分支之一——所谓的LPU(LogicProcessingUnit),亦被拱于台上。厘清个中逻辑,我们的系列报告先从端侧SOC说起。
低成本多模态是AI终端爆发的起点1.AI是最新的交互方式,端侧AI的交互基础将是多模态模型
把握科技终端产品发展规律的线索之一是交互方式。
回想古早时期的电脑,还需要靠直接输入机器语言指令来操作,应用范围极其有限;直到1984年,苹果推出了划时代的Macintosh计算机,靠图形用户界面和鼠标操作方式,让电脑变得前所未有的简单易用。
下一个划时代的交互方式的变革发生在智能手机的诞生,手指触控这种更高效的方式替代了鼠标,前者将我们推向了移动互联网时代,即使后面的云计算革命,也只是移动互联网时代的延伸。
AI,也可以视为对交互模式的一种底层创新:多样性和不确定性的输入,依托训练好的基座大模型、配合优质的端侧模型,输出最优反馈。从指令式进阶到智能化。
第一个出圈的产品是Chatbot,但其局限在大语言模型LLM。而为了追求通用人工智能(AGI),未来输入和输出一定都是多模态的,如此才符合与终端使用者交互的需求。
随着AI多模态大模型逐渐成熟,2025 年开始会涌现更多综合性多模态交互,将深度结合数据集、文本、音频、视频等实现更高维度的人机交互层级。被畅想超过10年的AIOT,也将第一次可能迎来爆款产品潮。
2.Deepseek意外加速低成本、低功耗的到来
训练时追求Scaling law。但即使财大气粗的美国大厂再不关注成本,仅现在改造全球一年出货量1000多万台的服务器,年投入量就高达数千亿美元以上了。
而推理时代无疑要将所有的智能终端都AI化,手机、耳机、电视、电脑、音箱、家电……合计年出货量接近30亿台,如果仍然是高成本改造,要投入的天文数字显然是完全不可行的。
春节期间爆火的国产开源模型DeepSeek V3横空出世。在其工程技术创新中,用到的多头潜在注意力(MLA,Multi-Head Latent Attention),成为其降低推理成本的关键,MLA大幅优化了Transformer架构中的KV Cache机制,显著减少了推理过程中所需的硬件资源,从而降低了推理成本。
对产业链的意义在于,优质开源模型降本速度如此之快,靠这些模型蒸馏出来的小模型,将加速推理时代的到来:模型能力平民化,部署成本大幅降低。多模态AI为基础,低成本实现普惠,数十亿量级的智能终端,终将见到全面AI化的可能。
图:全球主要智能终端出货量 资料来源:IDC
3. 已经有了令人振奋的探路式新产品——眼镜
AI+低成本,将带动硬件的爆发的推论并非臆测。
2024年初,被市场寄予厚望的苹果头戴式产品MR遭遇滑铁卢,事后来看失败的原因是没有基于AI交互、成本还高昂,等于是捅了自己两刀。
意外成功的却是不被人关注Ray-Ban Meta 眼镜,2024 年发售销量突破 200 万副,显示了 AI 与传统眼镜结合后显现的巨大市场潜力,另外值得一提的是,这款眼镜的售价只有MR的十分之一不到。
寻找新的智能载体一直是产业链的追求,最大的机会当然在AI终端本身。但是在最大的叙事之外,我们观察到,AI终端的爆发,可能将打开国产芯片一次难得的追赶窗口期,显然也是值得我们重视的“支线任务”。
1. 步入GPU时代霸权的后期
GPU是当下的巅峰。
但去年下半年以来,英伟达霸权的两道裂缝越撕越大:一个是博通预计2027年ASIC芯片将达到 600-900 亿美元,一个是Deepseek的训练GPU小时数据估算只有同类模型的25%左右。
随着英伟达信仰的松动,美股对芯片的关注点逐渐从GPU,转到了新的数字芯片,即ASIC和AI终端芯片,两个方向都孕育着新的产业机会。AI终端芯片,其AI功能将依靠NPU模块实现,相对服务器,还要求成本、能耗、可靠性、安全和个性化,搭载NPU模块的SOC将是最优解。
随着AI带来量价齐升的机遇,Market Reaserch预计,全球SOC市场规模到2032年将超过3200亿美元。
图:AI终端芯片给SOC带来新的机会 资料来源:国海证券
2. 聚焦端侧芯片AI SOC
SOC,system on chip,直接翻译过来就是把计算和其它电子系统系统集成在一块硅片上,也被称为系统级芯片(SOC)。
根据市场已有的主流SOC,其硬件功能一般集成了CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、NPU(神经网络处理器,实现AI功能的关键)、ISP(图像信号处理器,手机摄像头的核心)、多媒体视频编解码器、WIFI、多种接口等。
但是完整的SOC系统,除了硬件设计之外,还要提供系统级的软件参考设计,包括如安卓、鸿蒙的OS,以及配套的驱动软件、算法、中间件。
集成各种软件和硬件功能的SOC,是一个真正的多面手,可以处理数字信号、模拟信号、混合信号,甚至射频信号,常常应用在嵌入式系统中,广泛搭载在手机,可穿戴、智能音箱、智能汽车等各个智能终端上。
图:SOC示意图
也正是由于硬件设计难度高,软件还具有生态壁垒,SOC这个约1600亿美元的大赛道,主要被高通、联发科、苹果、三星等少数企业垄断,比如高通由于垄断SOC变得肆无忌惮,时常挥舞专利的大旗,让下游手机厂苦不堪言。
在手机和智能车机时代,国产SOC芯片被压着打毫无还手之力。国内SOC企业,只能在一些边缘市场中苦苦挣扎,比如电视机、白牌机、学习机。
国内此前真正完成突破的是华为,其子公司海思设计的SOC芯片,由于硬件设计能力强,又依托华为手机的生态,靠年出货量超1亿部,一度威胁到苹果的生存,只不过后来被美国系统性针对,导致国内的SOC行业又陷入寂静的长夜。
比市场规模快速扩大更激动人心的是,AI推理时代,现有海外垄断的格局将生变,AI终端芯片中的国产企业可能迎来翻身良机。
AI在边缘侧的应用越来越广泛,SOC将更加变成集成人工智能(AI)和边缘计算能力的系统级芯片,成为AI SOC, 算力达到几十甚至数百TOPS。除了硬层面的更新,AI大模型还将导致传统OS生态开始松动,即基座大模型掌握话语权而不一定是传统的OS企业。
产业链话事人的变化,随着而来的就是供应链的重新洗牌,对于软硬件并重的SOC更是如此。比如字节AI耳机选的主控芯片是恒玄科技、智能玩具选的主控SOC是乐鑫科技,而不再是高通联发科一统江湖。
以前,国产SOC企业的举步维艰,除了硬件设计的差距之外,更让人难以逾越的是封闭的生态。国产SOC企业始终陷在“先有蛋还是先有鸡”的死循环中。
如上所述,AI对智能终端的重塑,将不亚于新能源对汽车行业的改造,除了终端霸主格局可能生变之外,被围困许久的国产SOC企业,也可能迎来换道超车的机会。
1 国产SOC企业的技术能力并不弱,生态重构将给国产企业一次难得的机会
国内企业由于制程为代表的硬件性能落后,软件生态又切不进去,一般大家的印象就是国产的技术实力不行。但实际上,在夹缝中求生存的国产SOC企业技术实力并不弱。
靠份额说话的有力论据也有几例。除了曾跻身世界第一梯队的华为海思外,未上市的紫光展锐在4G手机SOC中也是主流玩家,晶晨股份在机顶盒、电视机行业中都具有跟海外龙头掰手腕的能力。
更能说明问题的是,在最近几年中,我们观察到只要产品生态解耦重构,国产芯片基本上都能抓住机遇:
随着国内电视机厂商,以海信、小米、TCL为代表的企业,在全球市场份额快速提升,晶晨股份等企业在TV用SOC中份额也随之提升,实现共荣。
国产扫地机器人石头科技、科沃斯成为主流品牌,全志科技、瑞芯微的出货量明显快速增长,相互成就。
智驾开始被国内企业主导,地平线份额将快速提升到40%左右,其他黑芝麻智能等也拥有一席之地,成为国产域控SOC的一针强心剂。
TWS耳机、手表中,也开始出现众多国产芯片厂的身影。
AI终端,将重构智能产业链分工。以前开发一个SOC芯片,必须打入手机才能在其他市场中生存。但现在面向AI,大家都是在同一起跑线上,甚至在要求的低成本、低功耗的场景中,国产企业还更胜一筹。
不同于手机,AI的下游比较分散,耳机、手表、音箱、玩具、扫地机器人等设备所强调的功能各不相同,过去开发一款手机SOC,然后在其他领域做阉割版的方式不再行得通,国产企业内卷式快速响应的打法,更为下游客户所青睐。正像云计算,带来了白盒化趋势和光模块解耦。
另外脱钩断链的背景下,下游的国内客户更加扶持国产供应,比如说字节选用乐鑫科技、恒玄科技等。
2.主要国产SOC企业盘点
除海思和展锐外,大部分SOC企业都已经完成了上市,这些公司收入和利润体量都不大。但2024年以来,他们的基本面都在发生着积极的变化,未来值得关注。
从跟着喝汤,到上桌吃肉,国产SOC芯片的翻身机会,在AI时代被开启。
图:AI终端芯片主要上市企业的数据
(1)兆易创新
兆易创新作为全球利基型存储和国内MCU的双龙头,基本盘的竞争实力相当突出。
未来在AI端侧芯片新品中,主要亮点在CUBE技术的堆叠DRAM,可能成为解决端侧存算瓶颈最优方案,甚至被誉为端侧的HBM,实际功耗只有 HBM 的三分之一不到,这对于强调低功耗的端侧尤为关键,据了解已经有手机大客户导入该方案。
(2)瑞芯微
布局下游为AIoT+汽车+机器人,是上市公司中对算力追求最为坚定的SOC企业,国内制程也最为领先。客户覆盖面广:BAT、美团、联想、小米、美的、创维、科沃斯、OPPO、步步高、视源、宇视、宇树。
产品又分为独立的SOC和内置NPU的AISOC。公司SOC芯片拳头产品3588是国内旗舰,在中高端消费场景中是少数可选的国产芯片,可对标高通。目前能够最多提供6TOPs算力的芯片,支持端侧3B参数级别的模型部署。下游典型应用:机器人、边缘服务器、智能驾驶等。
预期瑞芯微在今年将推出的独立NPU协处理器,以及下一代旗舰3688,算力实现跨越式提升,单颗芯片算力20-30TOPs ,SOC+NPU组合可完成端侧10B-100B参数模型部署。
(3)恒玄科技
公司的杀手锏技术在于自主研发的低功耗多核异构嵌入式SOC技术、蓝牙和WIFI连接技术,被誉为低功耗之王,这是在无线音频、智能手表和智能家居这些细分市场锻炼出来的看家本领。下游客户包括:所有主流安卓品牌,安克创新、漫步者;谷歌、百度、阿里、字节等互联网公司;格力、海信等家电品牌。
公司在第三方TWS耳机中份额第一(字节的Ola Friend AI耳机为恒玄供应),是国内龙头。手表、手环作为第二增长曲线,已经占据了公司近3成的收入。公司的低功耗能力,刚好契合了AI时代的需求。2023年公司推出的BES2700系列已经站稳脚跟,新一代6nm BES2800主控芯片也完成流片,集成多核CPU、GPU、NPU、存储、低功耗WIFI、双模蓝牙,开始进行推广。
AI眼镜将成为公司最新的增长引擎;公司下一代2900芯片预计将加速推出,协同打造国产轻量化AI眼镜,预计将导入多个项目。
(4)晶晨股份
晶晨股份已有的产品主要是机顶盒和TV主控芯片,机顶盒主控芯片全球出货量第一,TV主控芯片全球前三,公司点的技能包为SOC中的视频编解码。
AI方向上,公司已有超过15款商用芯片配置自研的端侧AI算力单元,自主研发业内首款集成4K和AI功能的6nm商用芯片S905X5,能完成本地同声翻译、同声字幕等功能;且公司其他在研项目较多。
图:晶晨股份2024年半年报披露的在研项目
(5)中科蓝讯
中科蓝讯做白牌TWS耳机SOC起家,竞争力在高性价比和快速响应速度。客户:百度、小米、科大讯飞、TCL、联想、摩托罗拉、传音、realme等。
比如最近大火的字节,中科蓝讯公司的讯龙三代BT895X芯片,迅速完成了与火山方舟MaaS平台的对接,可向用户提供适配豆包大模型的软、硬件解决方案,能满足AI耳机端侧对语音处理、高速音频传输等的需求,现阶段已经适配了实时翻译、会议纪要、实时对话等功能。
(6)全志科技
老牌的SOC企业,优势在能够及时发现产业链上下游机会,市场拓展能力强。主要应用方向:1)智能音箱,切入了小度、小米、天猫精灵;2)扫地机器人,石头、小米、美的、追觅等品牌;3)AI教育,科大讯飞、作业帮;4)盒子,创维、天猫。
(7)乐鑫科技
扎根物联网领域,优势在能够提供“连接+处理”的系统系解决方案,是物联网领域的小高通。其“处理”以MCU为核心,包括AI计算;“连接”以无线通信为核心,包括Wi-Fi、蓝牙和Thread、Zigbee技术。
随着AI浪潮,公司芯片产品逐渐从 WIFI MCU 这一细分领域扩展至更广泛的AISOC。被大家全面关注到,是由于字节与乐鑫科技深度合作:
在 2024 年火山引擎冬季 FORCE 原动力大会上,火山引擎与乐鑫科技、ToyCity 等联合发布 AI + 硬件智跃计划。该计划将结合豆包大模型、火山引擎的拟人化语音对话、ToyCity 的潮玩设计、乐鑫科技的 AI 芯片等产品力积累,推动 AI 潮玩的普及化。
乐鑫科技在合作中提供一站式 Turnkey 解决方案,根据产品需求,提供侧重陪伴属性时注重互动性与拟人化设计的方案,产品形态复杂时增加边缘 AI 功能,实现从简单按键控制升级为语音唤醒控制,通过语音识别、情感识别和互动对话等功能。
乐鑫科技为下游提供物联网芯片、模组及相关软件技术支撑,其 ESP32S3 和 ESP32 - P4 产品线添加了边缘 AI 功能,可应用于桌面机器人、AI 陪伴产品等。
(8)翱捷科技
原来主要产品为蜂窝基带芯片,依托通信功能,能提供AI玩具、眼镜等的低功耗cat通信模组;近期第二代4G手机SOC将量产,这款芯片还可以用于AI眼镜、耳机。除此之外,得益于深厚的IP积累,公司具备ASIC芯片能力:公司24年上半年收入2.34亿元。
所以翱捷科技是稀缺的AI终端芯片+ASIC两个方向都受益的公司。
(9)地平线机器人
2025年智能驾驶域控SOC将放量,搭载车将有望超过500万辆,而且未来将可能切入人形机器人主控芯片赛道,成为中国版的FSD芯片。