報告導(dǎo)讀
AMD系列新品重磅來襲，MI 300X表現(xiàn)亮眼，成為AI算力增量市場的有效補(bǔ)充，但暫未撼動英偉達(dá)在GPU市場的統(tǒng)治地位。
摘要
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投資建議：AMD MI300系列為AI算力市場貢獻(xiàn)增量，芯片市場“贏家通吃”英偉達(dá)仍占AI芯片主導(dǎo)地位，推薦標(biāo)的英偉達(dá)（NVDA.O）。
以MI 300X為代表的AMD系列新品重磅發(fā)布，整體表現(xiàn)亮眼。AMD舉行“AMD數(shù)據(jù)中心與人工智能技術(shù)首映會”，發(fā)布了一系列新產(chǎn)品。其中，MI 300X針對大語言模型進(jìn)行優(yōu)化，產(chǎn)品性能大幅突破。MI 300X與MI 300A類似，由多個chiplets組成，在chiplets間內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)鏈接可實現(xiàn)共享。但MI300X移除了MI300A 上原有的CPU chiplets，成為了純GPU產(chǎn)品。從參數(shù)上看，MI300X基于CDNA 3，擁有192GB的HBM3 DRAM內(nèi)存，5.2TB/s的內(nèi)存帶寬，Infinity Fabric帶寬896GB/s和1530億個晶體管，采用5nm和6nm的制程并含13個chiplets。
AMD的MI 300系列產(chǎn)品作為全球AI算力的新供給，是AI算力增量市場有效補(bǔ)充，但暫時難以撼動英偉達(dá)在AI芯片市場的統(tǒng)治格局。第一，在硬件端，英偉達(dá)具備系統(tǒng)性集成競爭優(yōu)勢。GH200集合了Grace Hopper架構(gòu)，并應(yīng)用第四代Tensor Core提升計算性能、進(jìn)行模型優(yōu)化，以及NVLink實現(xiàn)高速傳輸，這些系統(tǒng)性的優(yōu)化并不僅是MI 300X部分硬件參數(shù)的提升所能比擬的，而這超異構(gòu)創(chuàng)新正形成了英偉達(dá)在硬件端的競爭壁壘，實現(xiàn)了芯片和系統(tǒng)耦合。
第二，軟件端CUDA打造高兼容性的GPU通用平臺，形成的壁壘短期內(nèi)ROCm無法打破。CUDA具備ROCm難以企及的開發(fā)人員數(shù)量，目前CUDA 擁有超過400萬開發(fā)人員，歷史上CUDA總下載量達(dá)到4000萬，整體而言，在發(fā)布時間、硬件支持、操作系統(tǒng)和開發(fā)者數(shù)量等維度上CUDA均具備優(yōu)勢，展現(xiàn)出更加繁榮的生態(tài)。
此外，量產(chǎn)時間、合作伙伴網(wǎng)絡(luò)和研發(fā)人員等因素均成為了英偉達(dá)的競爭優(yōu)勢的有力加持。MI300 X目前仍未送樣，距離實現(xiàn)量產(chǎn)也還有較長時間，仍需經(jīng)過產(chǎn)業(yè)實踐；而英偉達(dá)H100已在去年9月實現(xiàn)量產(chǎn)，GH200目前也已投入量產(chǎn)，上市時間指日可待；英偉達(dá)已形成了多元而龐大的客戶群和完備的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，整體積淀暫時優(yōu)于AMD；隨著英偉達(dá)研發(fā)人員數(shù)量和研發(fā)投入的高增，我們看好后續(xù)英偉達(dá)產(chǎn)品的迭代速度。
風(fēng)險提示：AI應(yīng)用發(fā)展不及預(yù)期；產(chǎn)品出貨時間不及預(yù)期；地緣政治沖突。
目錄
報告正文
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AI算力新供給，AMD MI300新品重磅發(fā)布
在2023年6月13日AMD舉行的“AMD數(shù)據(jù)中心與人工智能技術(shù)首映會”中，AMD發(fā)布了一系列新產(chǎn)品，包括第四代AMD EPYC（霄龍）產(chǎn)品組合、EPYC“Bergamo”CPU、EPYC “Genoa” CPU 、EPYC “Genoa-X” CPU、P4 DPU等。其中最受人關(guān)注的莫屬AMD AI Platforms中的硬件端MI300A、MI300X和Instinct Platform的發(fā)布。
1.1.MI300A專為AI和HPC打造
MI300A成為全球首個為AI和HPC打造的APU加速卡。公司CEO蘇姿豐率先公布了MI300A，稱這是全球首個為AI和HPC（高性能計算）打造的APU加速卡。MI300A總共包含1460億個晶體管，含13個chiplets，24個Zen 4 CPU核心，1個CDNA 3GPU和128GB HBM3內(nèi)存，采用5nm和6nm的制程，CPU和GPU共用統(tǒng)一內(nèi)存。與MI 250相比，MI 300A提供了8倍的性能和5倍的效率。目前，MI300A已經(jīng)送樣。
1.2MI300X針對LLM進(jìn)行優(yōu)化，性能高于MI 300A
MI 300X表現(xiàn)亮眼，內(nèi)存帶寬大幅突破。MI300X與MI 300A類似，也是由多個chiplets組成的芯片，在chiplets間內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)鏈接可實現(xiàn)共享。但與MI 300A不同的是，MI 300X移除了 MI300A 上原有的CPU chiplets，成為了純GPU產(chǎn)品。MI300X同樣基于CDNA 3，擁有192GB的HBM3 DRAM內(nèi)存，5.2TB/s的內(nèi)存帶寬，Infinity Fabric帶寬896GB/s和1530億個晶體管，同樣采用5nm和6nm的制程并含13個chiplets。MI300X計劃于23Q3送樣、23Q4出貨。
MI300X性能顯著高于MI300A。對比MI 300X 和MI 300A，MI300A是由3個Zen4 CPU chiplets和多個GPU chiplets組成的，但在MI300X中，CPU被換成了2個額外的CDNA 3 chiplets，MI300X的晶體管數(shù)量也從1460億增加到了1530億。為滿足大語言模型對內(nèi)存的需求， MI 300X的DRAM內(nèi)存從MI300A的128GB增加到了192GB，內(nèi)存帶寬從800GB/s增加到了5.2TB/s。
MI300X是針對大語言模型進(jìn)行了優(yōu)化的版本。MI 300X能夠在內(nèi)存中處理高達(dá)800億參數(shù)的大型語言模型的芯片，蘇姿豐將其稱為“生成式AI加速器”，并表示其包含的CDNA 3 GPU chiplets是專門為AI和HPC工作負(fù)載而設(shè)計。此外，她在發(fā)布會中展示了MI300X如何使用Falcon-40B大型語言模型在內(nèi)存中運行一個40億參數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而不需要將數(shù)據(jù)在外部內(nèi)存中來回移動。
MI300X部分性能可對標(biāo)英偉達(dá)H100GPU。蘇姿豐表示，MI300X將提供英偉達(dá)H100 Hopper GPU2.4倍的內(nèi)存密度和1.6倍的內(nèi)存帶寬。我們認(rèn)為，AMD MI300X在內(nèi)存密度和內(nèi)存帶寬等參數(shù)上已優(yōu)于英偉達(dá)可比產(chǎn)品，MI 300X將一定程度影響AI加速卡市場份額。
1.3 AMD Instinct Platform實現(xiàn)現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)的直接使用
Instinct Platform實現(xiàn)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)中直接使用MI300X的AI計算能力和內(nèi)存。蘇姿豐在發(fā)布會中同時發(fā)布了AMD Instinct Platform，Instinct Platform將結(jié)合8個MI300X和1.5TB的HMB3內(nèi)存，并采用工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。通過利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的OCP基礎(chǔ)架構(gòu)，Instinct Platform可直接使用MI300X的AI計算能力和內(nèi)存，在降低了客戶總體開發(fā)成本的基礎(chǔ)上也加速了客戶的上市時間，實現(xiàn)了輕松部署的效能。
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英偉達(dá)在GPU市場統(tǒng)治地位短期不會改變
英偉達(dá)持續(xù)加大研發(fā)投入，注重創(chuàng)新能力培育。據(jù)FourWeekMBA統(tǒng)計，截至2023年1月，英偉達(dá)全球員工總數(shù)共26196人，其中研發(fā)人員19532人，研發(fā)人員占比約75％，四年間英偉達(dá)研發(fā)人員數(shù)量近乎翻倍。其中很多員工來自英特爾和AMD，由于英偉達(dá)在GPU市場的龍頭地位，其對于芯片開發(fā)者而言具備較高的吸引力，頭部效應(yīng)吸引大量高端人才注入，因此維護(hù)了自己的研發(fā)能力優(yōu)勢。
英偉達(dá)以超異構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)建面向大規(guī)模AI計算的超級計算機(jī)。我們認(rèn)為，英偉達(dá)的核心競爭優(yōu)勢在于，構(gòu)建了AI時代面向大規(guī)模并行計算而設(shè)的全棧異構(gòu)的數(shù)據(jù)中心。英偉達(dá)NVLink性能快速迭代，同時NVSwitch可連接多個NVLink，在單節(jié)點內(nèi)和節(jié)點間實現(xiàn)以NVLink能夠達(dá)到的最高速度進(jìn)行多對多GPU通信，滿足了在每個GPU之間、GPU和CPU間實現(xiàn)無縫高速通信的需求，同時基于DOCA加速數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載的潛力，實現(xiàn)DPU的效能提升，GPU +Bluefield DPU+Grace CPU的結(jié)合開創(chuàng)性地實現(xiàn)了芯片間的高速互聯(lián)。同時CUDA充當(dāng)通用平臺，引入英偉達(dá)軟件服務(wù)和全生態(tài)系統(tǒng)。我們認(rèn)為，芯片和系統(tǒng)耦合的實現(xiàn)使得英偉達(dá)真正實現(xiàn)了超異構(gòu)創(chuàng)新。
英偉達(dá)自研Grace Hopper超級芯片，為AI數(shù)據(jù)中心而生。Grace Hopper是適用于大規(guī)模AI和HPC應(yīng)用的突破性加速CPU。通過NVLink-C2C 技術(shù)將Grace和Hopper架構(gòu)相結(jié)合，為加速AI和HPC應(yīng)用提供 CPU+GPU 相結(jié)合的一致內(nèi)存模型。它采用新型900 GB/s一致性接口，比PCIe 5.0快7倍，并可運行所有的英偉達(dá)軟件棧和平臺，包括 NVIDIA HPC SDK、NVIDIA AI和NVIDIA Omniverse。
英偉達(dá)CUDA構(gòu)筑軟件業(yè)務(wù)底層框架基石，打造高兼容性的GPU通用平臺。借助英偉達(dá) CUDA 工具包，開發(fā)者可以在GPU加速的嵌入式系統(tǒng)、桌面工作站、企業(yè)數(shù)據(jù)中心、基于云的平臺和HPC超級計算機(jī)上開發(fā)、優(yōu)化和部署應(yīng)用程序。CUDA最初用于輔助GeForce提升游戲開發(fā)效率，但隨著CUDA的高兼容性優(yōu)勢彰顯，英偉達(dá)將GPU的應(yīng)用領(lǐng)域拓展至計算科學(xué)和深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域。CUDA可以充當(dāng)英偉達(dá)各GPU系列的通用平臺，因此開發(fā)者可以跨GPU配置部署并擴(kuò)展應(yīng)用。目前，通過 CUDA 開發(fā)的數(shù)千個應(yīng)用目前已部署到嵌入式系統(tǒng)、工作站、數(shù)據(jù)中心和云中的GPU。
CUDA形成的壁壘短期內(nèi)ROCm無法打破，成為英偉達(dá)與AMD市場份額差距的重要影響因素。在COMPUTEX 2023中，英偉達(dá)表示，目前CUDA 擁有超過400萬開發(fā)人員，歷史上CUDA 的總下載量也達(dá)到驚人的4000萬。而ROCm作為AMD為對標(biāo)英偉達(dá)而打造的開放式軟件平臺，2016年4月首次發(fā)布，相比2007年發(fā)布的CUDA目前使用的人數(shù)依舊較少。ROCm操作系統(tǒng)直至2023年4月才支持Windows，改變了僅支持Linux的尷尬局面，同時長期僅支持Radeon Pro系列GPU，近期才開始陸續(xù)拓展。此外，ROCm缺少類似于CUDA的社區(qū)支持和成熟的生態(tài)體系。我們認(rèn)為，目前CUDA已形成極高的準(zhǔn)入壁壘，也成為了英偉達(dá)持續(xù)擴(kuò)展人工智能領(lǐng)域市場的品牌影響力來源，帶動了英偉達(dá)GPU的高市場份額，短期內(nèi)ROCm的軟件支持難以匹敵CUDA。
MI 300較英偉達(dá)GH 200部分硬件參數(shù)差距有望對標(biāo)，但整體仍存在一定差距。GH200超級芯片是英偉達(dá)系統(tǒng)性競爭優(yōu)勢的集大成者，將72核的Grace CPU、H100 GPU、96GB的HBM3和512 GB的LPDDR5X 集成在同一個封裝中，它集合了最先進(jìn)的Grace Hopper架構(gòu)，并應(yīng)用第四代Tensor Core提升計算性能、進(jìn)行模型優(yōu)化，NVLink實現(xiàn)了高速的傳輸，這都將進(jìn)一步形成英偉達(dá)的競爭壁壘。通過將英偉達(dá)GH 200和MI 300進(jìn)行對比，我們認(rèn)為，MI 300還有許多參數(shù)有待后續(xù)公布，但從算力、內(nèi)存等指標(biāo)上有望和英偉達(dá)實現(xiàn)對標(biāo)，但在架構(gòu)、制程和晶體管數(shù)量上仍與英偉達(dá)GH 200存在一定差距。
芯片市場具有一定的“贏家通吃”性。1）以全球x86 CPU服務(wù)器處理器市場為例，據(jù)Mercury Research，英特爾占超80％的市場份額；2）以獨立顯卡市場為例，據(jù)JPR測算，英偉達(dá)長期占全球獨立顯卡的市場份額近80％；3）以基帶芯片市場為例，據(jù)TechInsights，高通在2022年以61％的收入份額領(lǐng)先基帶芯片市場。而目前，英偉達(dá)就基于其繁榮的生態(tài)，構(gòu)筑了AMD暫時難以逾越的生態(tài)壁壘。
綜上所述，我們認(rèn)為英偉達(dá)短期內(nèi)仍占AI芯片主導(dǎo)地位，主要基于如下原因：
1）英偉達(dá)具備系統(tǒng)性集成競爭優(yōu)勢，GH200集合了Grace Hopper架構(gòu)，并應(yīng)用第四代Tensor Core提升計算性能、進(jìn)行模型優(yōu)化，以及NVLink實現(xiàn)高速傳輸，這些系統(tǒng)性的優(yōu)化并不僅是部分硬件參數(shù)的提升所能比擬的，而這超異構(gòu)創(chuàng)新正是英偉達(dá)在硬件端的競爭壁壘，實現(xiàn)了芯片和系統(tǒng)耦合；
2）CUDA具備ROCm難以企及的開發(fā)人員數(shù)量，而英偉達(dá)基于CUDA而形成的軟件生態(tài)的繁榮程度高于AMD的ROCm；
3）MI300 X目前仍未送樣，距離實現(xiàn)量產(chǎn)可能也還有較長時間，仍需經(jīng)過產(chǎn)業(yè)實踐；而英偉達(dá)H100已在去年9月實現(xiàn)量產(chǎn)，GH200目前也已投入量產(chǎn)，上市時間指日可待；
4）英偉達(dá)已形成了多元而龐大的客戶群和完備的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，在其合作伙伴網(wǎng)絡(luò)列表中，截止2023年6月14日，共公示了976家公司，英偉達(dá)的客戶群和合作伙伴積淀暫時優(yōu)于AMD；
5）研發(fā)人員的數(shù)量反映了公司長期的研發(fā)能力，隨著英偉達(dá)研發(fā)人員數(shù)量和研發(fā)投入的高增，我們看好后續(xù)英偉達(dá)產(chǎn)品的迭代速度。
整體而言，AMD的MI 300系列產(chǎn)品作為全球AI算力的新供給，是AI算力增量市場有效補(bǔ)充，但暫時難以撼動英偉達(dá)的市場統(tǒng)治格局，推薦標(biāo)的英偉達(dá)（NVDA.O）。
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風(fēng)險提示
AI應(yīng)用發(fā)展不及預(yù)期；產(chǎn)品出貨時間不及預(yù)期；地緣政治沖突。
來源：券商研報精選
責(zé)任編輯：Rex_16
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