天博电竞APP2023年4月29日,中国AI芯片厂商寒武纪(688256.SH)公布了2022年财务业绩报告。报告显示,2022年寒武纪实现了营业收入7.29亿元,较2021年增加798.93万元,同比增长1.11%,综合毛利率为65.76%,较2021年增长3.37%。
寒武纪的主营业务是应用于各类云服务器、边缘计算设备、终端设备中人工智能核心芯片的研发、设计和销售,为客户提供丰富的芯片产品与系统软件解决方案。
人工智能技术在云端(云)、边缘端(边)和终端(端)设备中均有广泛应用,但都需要由核心芯片提供计算能力支撑。云、边、端三种场景对于芯片的运算能力和功耗等特性有着不同要求,单一品类的智能芯片难以满足实际应用的需求。
云端产品线目前包括云端智能芯片、加速卡及训练整机。其中,云端智能芯片及加速卡是云服务器、数据中心等进行人工智能处理的核心器件,其主要作用是为云计算和数据中心场景下的人工智能应用程序提供高计算密度、高能效的硬件计算资源,支撑该类场景下复杂度和数据吞吐量高速增长的人工智能处理任务。
寒武纪的训练整机是由寒武纪自研云端智能芯片及加速卡提供核心计算能力,且整机亦由寒武纪自研的训练服务器产品。寒武纪的训练整机产品与智能计算集群系统业务的区别在于训练整机主要提供计算集群中的单体训练服务器,而不提供全集群搭建服务,主要面向有一定技术基础的商业客户群体。
边缘计算是近年来兴起的一种新型计算范式,在终端和云端之间的设备上配备适度的计算能力,一方面可有效弥补终端设备计算能力不足的劣势,另一方面可缓解云计算场景下数据隐私、带宽与延时等潜在问题。边缘计算范式和人工智能技术的结合将推动智能制造、智能零售、智能教育、智能家居、智能电网等众多领域的高速发展。
此产品线包括IP授权和基础系统软件平台。IP授权是将寒武纪研发的智能处理器IP等知识产权授权给客户在其产品中使用。基础系统软件平台是寒武纪为云边端全系列智能芯片与处理器产品提供统一的平台级基础系统软件(包含软件开发工具链等),打破了不同场景之间的软件开发壁垒,兼具灵活性和可扩展性的优势,无须繁琐的移植即可让同一人工智能应用程序便捷高效地运行在寒武纪云边端系列化芯片与处理器产品之上。
寒武纪的终端智能处理器IP产品覆盖了从0.5TOPS到8TOPS的区间内不同档位的人工智能计算能力需求,其片上缓存的尺寸亦可按照客户需求进行配置,无论是手机SoC芯片还是IoT类SoC芯片都可通过集成公司的处理器IP产品快速获得在终端做人工智能本地处理的能力。寒武纪智能处理器架构示意图如下:
智能处理器核是寒武纪所有智能芯片产品的基础,其在寒武纪主营业务中实现的功能主要体现在两方面:一方面是根据智能终端应用需求形成终端智能处理器IP产品,通过集成于终端设备的SoC芯片当中以IP授权的形式获得收入;另一方面是作为底层核心模块支撑寒武纪所有的云端智能芯片及加速卡、边缘智能芯片及加速卡研发。
寒武纪的云端智能芯片及加速卡、边缘智能芯片及加速卡业务主要以实体芯片或加速卡的形式直接销售给服务器厂商、IDC厂商、大型互联网公司及相关行业应用厂商获得收入。
云端智能芯片和边缘智能芯片,均基于寒武纪智能处理器核设计,结合云端和边缘端需求,增加一些外围接口和功能模块的智能芯片;云端智能加速卡和边缘智能加速卡,分别是基于云端智能芯片和边缘智能芯片,增加外围电路模块形成加速卡产品。
寒武纪的智能计算集群系统则是基于寒武纪云端智能芯片及加速卡产品,把整机服务器和寒武纪自研的集群管理软件整合到一起,直接形成计算集群的方式,向最终客户提供一站式服务。
从产业模式来看,集成电路企业主要包括IDM(垂直整合制造)天博电竞APP、Fabless(无晶圆厂)、Foundry(代工厂)以及封装测试企业(OSAT),集成电路设计行业运营模式主要为其中的IDM模式和Fabless模式。
采用IDM模式运营的企业,其业务涵盖了从芯片设计、晶圆制造到封装测试整个流程,能够发挥各个流程的协同效应,行业发展早期的大部分集成电路企业均采用该模式。由于这样的垂直整合制造模式对企业从研发水平、生产管理能力、资金规模到业务量均有很高的要求,目前仅有英特尔、三星、德州仪器等国际集成电路巨头采用这一运营模式。
采用Fabless模式运营的企业,主要专注于芯片设计和产品销售两个环节,晶圆制造和封装测试等流程均采用委外合作的方式进行。Fabless模式无需进行大量固定资产投资,具有灵活性强、研发和技术导向、对市场需求反应迅速等特点,在集成电路行业日益成熟、日趋专业化的背景下,成为目前集成电路设计企业的主要运营模式,英伟达、高通、华为海思等领先集成电路设计企业均采用此模式。
寒武纪采用Fabless模式,不直接从事人工智能最终应用产品的开发和销售,但对各类人工智能算法和应用场景有着深入的研究和理解,能面向市场需求研发和销售性能优越、能效出色、易于使用的智能芯片及配套系统软件产品,支撑客户便捷地开展智能算法基础研究、开发各类人工智能应用产品。
寒武纪在人工智能芯片领域参与的环节和角色包括许多,包括市场分析、规格分析、芯片设计、硬件方案设计、EDA验证、后端设计、样片测试、可靠性测试、量产销售等核心流程均由寒武纪主导完成,芯片流片、封装测试、量产等其余环节则由外协供应商代工完成。
近年来,随着寒武纪智能计算集群系统业务在多省份多地区实现拓展,国内市场占有率已然处于第一梯队,寒武纪产品的竞争力和品牌影响力与日俱增。
寒武纪下游应用包括安防监控、自动驾驶、移动终端、智能家居等各种对场景内容识别有较高要求的行业,复合场景需求大大拓宽了寒武纪产品的市场空间;同时除芯片硬件外,寒武纪还形成了较为完善的以硬件为载体的基础系统软件平台,包括各类工具开发链,使得不同场景需求下的软件编译和调试高度统一,打破了各条线间的软件开发壁垒。
2022年寒武纪实现归属于上市寒武纪股东的净利润为-12.57亿元,亏损金额较2021年增加4.32亿元;归属上市寒武纪股东的扣除非经常性损益的净利润为-15.79亿元,亏损金额较2021年增加4.69亿元。
寒武纪尚未实现盈利且存在累计未弥补亏损,主要因寒武纪为确保云边端各系列智能芯片产品及基础系统软件平台的高质量迭代。
2022年寒武纪实现了营业收入7.29亿元,较2021年增加798.93万元,同比增长1.11%;营收结构优化带动毛利率稳步上升,综合毛利率为65.76%,较2021年增长3.37%。
从2019年到2022年,寒武纪毛利率水平维持平稳,伴随大模型AI的逐渐普及,对于寒武纪例如A100、H100等专业级GPU需求量将提升,改善自身产品结构,提升盈利能力。
寒武纪营收和毛利实现增长,营收主要来自云端产品线、边缘产品线及智能计算集群系统业务,其中毛利率相对较高的云端产品线业务收入大幅增长,占营收比重快速提升。
云端产品线目前包括云端智能芯片、加速卡及训练整机产品。寒武纪云端产品线亿元收入,占主营业务收入总额的30.4%,较2021年增长173.5%,毛利率为63.5%,总体毛利率较2021年增加4.9%。其中思元290、思元370系列加速卡和训练整机产品销量规模迅速上升,持续在互联网、运营商、金融、智慧交通、电力能源等多个行业及客户进行了广泛的业务部署与落地。
因上年度芯片供应链产能紧张,客户根据自有产品市场需求和销售情况制定了高库存策略以保证供应充足。2022年,因客户自身需进行库存调控消化,导致寒武纪边缘产品线在主要客户处的收入有所下降,未按预期进度下单,导致寒武纪边缘产品线收入大幅下降,边缘智能芯片及加速卡实现收入0.4亿元,本期边缘产品线.2%。
长期来看,边缘计算整体市场空间将持续扩大,寒武纪将依托更丰富的边缘智能芯片产品类型在边缘服务器、工控机、机器人、智能电视等更为广阔的边缘端应用场景进一步开拓更为丰富的客户资源,寒武纪边缘产品线业务对主要客户的依赖将有所降低。
寒武纪的智能计算集群系统业务是基于寒武纪云端产品线产品,结合寒武纪自研的基础系统软件平台,集成其他终端设备形成云计算和数据中心方案,支持智能生态的建设需求。寒武纪基于行业领先的产品优势,保持智能计算集群系统业务开展的可持续性,实现收入4.6亿元本期业务收入较上年同期增长0.64%,毛利率为70.40%,毛利率同比减少0.20%。由于各集群项目对智能芯片及加速卡的需求不同,各项目交付的软硬件均不同,故智能计算集群系统项目间毛利率不具备比较基础,本报告期总体毛利率较上年同期下降0.16%。
IP授权及软件产品线万元,收入较上年同期减少83.44%,毛利率为100.0%,毛利率同比增加0.14%。一方面由于基础系统软件平台产品主要集成在智能计算集群系统中销售;另一方面由于IP授权业务前期客户按出货量为标准进行结算的收入随客户相关产品生命周期结束而减少。
其他业务营收563万元,同比增加309.1%,毛利率为13.5%,毛利率同比减少61.2%。
如果从构建商业模式壁垒来说,随着通用模型以超乎人类想象的速度优化延伸其基础能力,越是靠近基础功能的应用越危险。
AI芯片研发费用极高,为了在竞争激烈的市场中保持技术领先优势,寒武纪持续加大研发投入。2019-2021年研发费用率均超过100.0%,2022年,寒武纪研发费用为15.23亿元,较上年同期研发费用11.36亿元增加34.11%,研发支出远高于寒武纪营收,研发投入占营业收入208.92%,去年同期为157.50%,研发投入远超国内同行。
截至2022年底,寒武纪研发人员数量达到1205人,与2021年底的1213人持平。此外,因芯片设计人才需求增大,为稳定研发团队,寒武纪提升了研发人员薪酬。2022年,研发人员平均薪酬为72.4万元,较2021年的60.9万元提升了18.9%。寒武纪核心研发人员学历较高,多毕业于著名高校或科研院所,拥有计算机、微电子等相关专业的学历背景,硕士及以上学历人员占比超过77%。
2022年OpenAI推出基于GPT3.5大语言模型的ChatGPT,上线亿,成为历史上用户增长最快的应用程序,开启新一代人工智能浪潮。ChatGPT的卓越性能是GPU的强大算力支撑,ChatGPT的技术基底是大模型。算法是大模型成功的首要条件,再配合海量的数据,最后搭配强大的大算力,才能获得基础的大模型。
随着AI的功能强大,AI对算力呈现指数级别根本需求的本质原因。其中研发大模型所需要的算力成为基础设施,而AI芯片则是核心算力产品。
从技术架构来看,AI芯片主要分为图形处理器(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、类脑芯片四大类。
寒武纪设计、研发的通用型智能芯片产品,通过对各类智能应用和算法的计算和访存特点进行抽取和抽象,具备灵活的指令集和精巧的处理器架构,针对人工智能领域中的各类算法和应用作了专门优化,可广泛支持视觉、语音、自然语言处理、传统机器学习等人工智能应用;可覆盖人工智能领域高度多样化的应用场景(如视觉、语音、自然语言理解、传统机器学习、生成式人工智能等)。
通用型智能芯片与面向特定的、具体的、相对单一的人工智能算法专门设计的专用型智能芯片(ASIC)相比,通用型智能芯片对各类人工智能技术具备较好的普适性,可覆盖的应用场景更广泛。
根据市场调研寒武纪Tractica的研究报告,人工智能芯片的市场规模将由2018年的51亿美元增长到2025年的726亿美元,年均复合增长率将达到46.14%。随着人工智能市场需求潜力逐步释放,通用型人工智能芯片未来将成为该市场的主流产品。
2022年英伟达实现营收269.7亿美金,略高于2022财年的269.1亿美金。同比+0.2%;净利润实现43.7亿美金,同比-55.2%。其中,与AI息息相关的数据中心业务占比达到56%天博电竞APP,成为寒武纪最大营收来源。
在赢家通吃的芯片领域,软件和生态影响力是巨头的天然优势。在产品落地能力方面,寒武纪的销售网络尚未全面铺开,业务覆盖规模及客户覆盖领域需进一步拓展;在产业链生态架构方面,英伟达凭借长久以来的经验积累以及产品推广已形成了较为完善的软件生态,当越来越多人在使用CUDA平台,这就像越来越多人使用Tensorflow一样,具有一定传播性,想要将英伟达芯片和对应的整个行业体系切换为一套新的、且不成熟的体系,难度不小;芯片厂商的市场占有率越高,越能够与更多的下游客户保持紧密联系,从而深度了解下游客户的具体需求,获取更明确的研发方向。这方面,寒武纪由于核心技术的商业化落地困难,下游客户数量较少,并不具备优势。
芯片的研发周期较长,英伟达具有绝对先发优势,目前国内企业突破英伟达垄断仍然任重道远。英伟达作为一家成立近30年的芯片公司,英伟达的游戏显卡业务的庞大利润支撑着英伟达持续投入和发展。尽管寒武纪已经全力投入研发,但由于体量原因,寒武纪在研发上投入仅有十几亿元,但是较之行业巨头英伟达一年500多亿的研发投入,两者之间的技术差距还在不断拉大。
目前英伟达凭借A100/H100占据了领先位置,根据IDC的数据显示,2021年中国加速卡的出货数量已经超过80万片,其中英伟达占据了超过80%的市场份额,剩下的份额有AMD、百度、寒武纪、燧原科技、新华三、华为、Intel和赛灵思等品牌。随着大模型的成熟部署,对性能要求稍低的推理芯片的占比将日益提升,也有益于国产AI芯片占比提升。
中国大厂和创业团队正在沿着OpenAI的技术路线追赶,打造中文版的OpenAI,对于算力需求的显著提升。目前中美科技竞争愈发激烈,A100和H100的出口限制将在很大程度上影响国内算力的供给,国内进口替代政策与芯片自主开发迫在眉睫。
寒武纪是全球少数几家全面系统掌握了通用型智能芯片及其基础系统软件研发和产品化核心技术的企业之一。寒武纪产品矩阵涉及云端产品、边缘产品和IP授权及软件,前两者对标英伟达、AMD,IP授权则对应英国的ARM。
寒武纪和华为昇腾部分AI芯片产品性能已达到较高水平。寒武纪思元590、华为海思(昇腾910)产品都已采用7nm等先进工艺,在性能功耗比上较为接近英伟达。
寒武纪的思元系列支持transformer架构,采用自研AI指令集,已经有了一定的规划化应用。寒武纪将思元270、思元290直接对标英伟达云端训练芯片V100/A100,产品已获得浪潮、联想、阿里云等多家头部客户的认可。
寒武纪是较早进入该领域的中国代表性厂商,目前仍处于市场开拓阶段,市场份额相比于英伟达来说均较小,但未来芯片产品应用前景广阔,有望逐步进行国产替代。
思元370是寒武纪的首款训练推理一体芯片,也是其云端产品的第三代。思元370采用了7nm制程工艺,并成为首款采用Chiplet技术的人工智能芯片。该芯片最大算力可达256TOPS(INT8),是上一代云端推理产品思元270算力的两倍,同时该芯片还支持LPDDR5内存,内存带宽是270的三倍,因此可以在板卡有限的功耗范围内为人工智能芯片分配更多的能源,从而输出更高的算力。
思元370智能芯片还采用了先进的Chiplet技术,支持灵活的芯粒组合,仅用单次流片便可以实现多款智能加速卡产品的商用。应用于计算密度高的数据中心、针对专注人工智能推理相关业务的互联网厂商需求和应用于对算力带宽要求高的训练任务,满足用户的多样化需求,在众多行业领域中的头部寒武纪实现了批量销售或达成合作意向。
新一代训练芯片寒武纪思元590采用全新的MLUarch05架构,实测训练性能较在售产品有了显著提升。思元590可提供更大的内存容量和更高的内存带宽,其PCIe接口也较上代实现了升级。
寒武纪在坚持投入的同时,寻找能支撑寒武纪发展的新业务,获取稳定的收益来源来养活自己,已经找到了一些变现业务模式。不仅仅只提供芯片和算法,更承接整套解决方案。例如,寒武纪承接了数据中心的解决方案,为客户建造智算中心,提供包含了自研芯片的服务器;2021年,智能电动汽车的高速发展,寒武纪开始布局智能驾驶场景,是行业内少数能为智能驾驶提供相关芯片产品的企业之一,成立子寒武纪并获得了宁德时代、蔚来、上汽以及博世集团的投资。
寒武纪目前现金流状况良好,可以在未来一段时间内为寒武纪研发投入及日常运营提供有效支撑。通过历代产品的过硬测评指标及优良服务口碑,寒武纪的规模经营效益逐年提升、品牌效应逐步凸显。
寒武纪基于思元370智能芯片技术的MLU370-X8加速卡在发布后,凭借其优异的产品竞争力,与部分头部互联网客户的部分场景实现了深度合作,产品在阿里云等互联网公司形成一定收入规模;在金融领域,寒武纪与头部银行、行业知名企业深度交流OCR等相关业务及产品应用,同时就新的业务场景(如语音、自然语言处理)进行了深度技术交流,部分企业正在进行业务试行;在服务器厂商方面,寒武纪的产品也得到了头部服务器厂商的认可。
寒武纪待发布的云端智能训练芯片思元590有望在部分场景替代英伟达A100。在2022年世界人工智能大会上,寒武纪的董事长透露了最新一代云端智能训练芯片思元590,该芯片采用MLUarch05全新架构,实测训练性能较在售旗舰产品思元290系列有大幅提升,有望成为国产先进AI算力芯片。该芯片目前尚未发布,但该芯片面积为800mm2,已经接近A100的826mm2。预计在AI类业务对算力的需求上,思元590有望在一定程度上替代A100。
寒武纪的产品作为国产化的重要补充,在国内市场的稀缺度较高。寒武纪客户覆盖已经包括大量头部服务器厂商、云计算客户,辐射政府、金融、交通、能源等主要应用领域。新产品推出后可以顺利进入客户选型,市场端竞争压力较小。
千亿市值背后,寒武纪营收仅不到10亿。2019-2022年,寒武纪营收分别为4.44亿、4.59亿、7.21亿、7.29亿。而寒武纪在研发方面的支出却远超营收。2019年-2022年,寒武纪研发支出分别为5.43亿、7.68亿、11.36亿、15.23亿。
寒武纪相关产品正处于适配阶段,尚未产生收入,研发项目的进程及结果的不确定性较高,寒武纪将面临前期的研发投入难以收回、预计效益难以达到的风险。
寒武纪是科创板上市,按照相关要求,科创板上市后五年内需盈利,否则原始股东、大股东、高管的股份不得解禁。寒武纪2016年成立,2020年上市,从寒武纪公布的财报数据来看,一直陷于亏损的泥淖中。
随着人工智能应用及算法的逐步普及,人工智能芯片受到了多家集成电路龙头企业的重视,竞争环境加剧。
客户是否进行规模化采购受产品技术能力、交付能力、产品价格及客户采购意愿等因素影响,存在不确定性。早期寒武纪主要依托于华为海思,负责终端智能处理器IP。2017年-2019年,寒武纪对华为海思终端智能处理器IP授权业务的销售金额为771.27万元、1.14亿元、0.64亿元,分别占到寒武纪IP授权业务营收的100%、97.94%、92.56%天博电竞APP。但实际上,相关芯片IP制作门槛相对较低,十分容易被替代。2019年华为开始采用自研芯片IP,目前比较有希望实现规模化量产的也只有边缘智能芯片业务了。
更令人担忧的是,寒武纪采用Fabless模式经营(没有制造业务、只专注于设计的集成电路设计),供应商包括IP授权厂商、服务器厂商、晶圆制造厂和封装测试厂等。芯片是一个系统性工程,除了制造这一环节被卡脖子,设计芯片用的EDA软件、IP软核,甚至是成熟的封测工艺等,都很难有国产可替代方案。
制造芯片的核心设备光刻机目前中高端都难以进入中国,2022年12月15日,寒武纪被美国纳入实体清单。寒武纪跟对手之间的差距一时难以抹平,在光刻机上还被卡了脖子,想要通过芯片制造实现盈利更加困难。
寒武纪在2020年7月20日在科创板首发上市首日就表现不俗。发行价64.39元/股,股价大涨288%,直达250元/股,市值五天之内市值突破千亿迅速冲破了1000亿元。此后,股价在两年之内蒸发了70%,市值缩水至193亿元,上市三年时间,寒武纪亏损超过25亿元。
虽然寒武纪的产品在市场中获得了一定的认可,但远未达到盈利状态。此外,寒武纪面临芯片性能上表现不佳、相关的配套软件工具链上积累不足,缺乏生态基础、在IP业务上与华为解绑等困局。因此,寒武纪行歌开始拓展业务版图,例如车载智能芯片业务。子公司行歌科技正在设计、研发面向高等级智能驾驶应用场景的车载智能芯片。
2023年受益于ChatGPT大模型发布,寒武纪被拿来与英伟达对标,股价一路狂飙,到了3月,更是创下了单月涨幅121.45%的惊人记录,截至4月份,其市值高达到1100多亿元。4月28日晚,寒武纪发布了2023年一季度报告,营收7528.8万元,同比增长19.52%。净亏损2.55亿元。
寒武纪CEO陈天石曾在之前的一次采访中表示,相比英伟达、英特尔、AMD数十年的成长史,寒武纪无疑还是个孩子。成立7年的寒武纪还年轻,AI的路也还长。市值千亿对于一家亏损的企业意义有多大?市值千亿是市场对寒武纪的期望。这次人工智能大爆发,向寒武纪抛来机会,值得关注的是,寒武纪能否借此机会成为与市值相匹配的AI芯片第一股呢?