【ChatGPT专题深度】ChatGPT 引发高算力需求,算力产业链投资机会如何?

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ChatGPT 引发高算力需求,关注算力基础设施产业链发展机遇

AIGC(Artificial Intelligence Generated Content,人工智能生成内容)是指从内容生产者视角进行分类的一类内容,或是一种内容生产方式,亦或是用于内容自动化生成的一类技术集合。

2022 年下半年起,文生图模型 Stable Diffusion 的开源与 2023 年 ChatGPT 的出圈使得 AIGC 关注度提升。ChatGPT 的应用,背后离不开庞大的算力支撑,据 Lambda 官网数据,完成一次完整的 ChatGPT 训练总算力消耗约为 3640PF-days(即以每秒一千万亿次计算,需运行 3640 个整日),训练成本将达到 466 万美元。

在 AIGC 加速商业化的过程中,通信行业多板块将会获益,华泰证券认为:

1)AIGC 对于算力的消耗呈指数型增长,将推动光模块/服务器/交换机等云基础设施板块技术升级,CPO/硅光/液冷等新技术应用提速;

2)运营商/IDC 作为算力基础设施的提供方,配置价值凸显。通信行业中云基础设施/光模块/IDC/运营商等板块有望迎来投资机遇。

AI应用加速出圈,产业化发展需要庞大算力支持

ChatGPT等AI应用产业化发展需要庞大的算力支撑。自Stable Diffusion被称为AI界的“神笔马良”到 ChatGPT成为AI界现象级产品,AIGC相关技术逐步发展成熟,市场关注度也持续攀升。2023年2月7日,微软宣布推出内置ChatGPT的必应搜索与Edge浏览器,谷歌百度阿里巴巴腾讯等科技巨头也宣布将会推出自己的人工智能聊天机器人产品。这些新应用背后需要庞大的算力基础设施维持。

AIGC的发展将催生巨大的算力市场。模型训练方面,根据 ChatGPT开发公司OpenAI的研究报告《AI and Compute》,2012年起,AIGC模型训练所需要的算力每隔3-4个月翻一倍,整体呈现指数型上涨趋势。2012-2018年,训练AIGC模型所耗费的算力增长约30万倍,而摩尔定律在相对应的时间内只有7倍的增长。模型上线后运营方面,2月7日-2月9日ChatGPT官网多次因为满负荷而无法登入,再次显示当前算力不足的问题,算力基础设施升级需求凸显。

具体而言,ChatGPT 训练总算力消耗约为 3640PF-days,完整训练成本将达到 466 万美元。根据 Lambda 官网数据,微软为 OpenAI 设计了一个包含 10000 块 Nvidia V100 GPU的分布式集群进行 GPT-3 的模型训练,由于模型参数量较大(共 1750 亿参数),训练完成共耗费 30 天,消耗总算力为 3640PF-days。以 Nvidia Tesla V100 的 Lambda GPU 实例定价为 1.50 美元/小时测算,GPT-3 的完整训练成本将达到 466 万美元/次。

运营成本方面,华泰证券认为 ChatGPT 所需的运营成本主要与应用访问量有关,据 OpenAI,截至 23 年 1 月,ChatGPT 月活跃用户数已达 1 个亿;2 月 7 日-2 月 9 日 ChatGPT 官网多次因为满负荷而无法登入,再次显示当前算力不足的问题,未来随着 AIGC 逐步普及,用户访问量提升,将带来更广阔的算力需求市场。 

云基础设施:算力增长推动基础设施扩容,服务器、交换机加速迭代

AI应用带动全球算力规模持续快速增长,对服务器、交换机等基础设施提出更高要求。根据国家数据资源调查报告数据,2021年全球数据总产量达67ZB,2019-2021年平均增速超26%,根据中国信通院《中国算力发展指数白皮书》测算数据,2021年全球计算设备算力规模已达到615EFlops,同比增长44%,预计2025年全球算力规模将达到3300EFlops,2021-2025年CAGR达52.2%。根据华为统计,2010-2025年间,数据中心平均单机柜功耗增长近7倍。AIGC的发展对于服务器和交换机等基础设施的要求越来越高,适合AI的高性能服务器、高速率、功耗与成本可控的交换机需求也将相应增加。

服务器领域,高性能服务器市场规模增长迅速,预计2023年国内服务器出货量增速将回暖。2022年,在疫情、供应链短缺等多重问题的困扰下,国内服务器出货量增速放缓至0.45%。但随着AI应用的快速发展,高性能服务器出货量明显增加,带动服务器单价较此前有明显提升。根据IDC数据,2022年为AI工作的高性能服务器市场规模预计同比增长51.4%。展望2023年,国内数字经济政策的密集出台,将带动服务器市场需求回暖,2023年国内服务器市场出货量增速有望回升至6.41%,高于海外服务器出货量增速3.72%。

交换机领域,交换机芯片加速升级迭代,功耗随之提升。以博通交换机芯片为例,2010-2022年博通交换机芯片速率由640G提升至51.2T,光模块速率从10G迭代到800G。但与此同时,根据Cisco数据,2022年单交换机总功耗为2010年单交换机总功耗的22倍,其中交换芯片功耗增长约8倍,交换芯片SerDes功耗增长25倍,光模块功耗增长26倍。

2022年国内以太网交换机市场规模保持稳健增长,IDC预计2023年国内以太网交换机市场规模同比增长9.2%。根据IDC数据,3Q22中国以太网交换机市场规模为17.2亿美元,同比增长17.4%。随着未来AIGC商业化应用的持续推进、国内各省(市)加速夯实数字基础设施底座,IDC预计2022年国内以太网交换机市场规模将达到60.8亿美元,同比增速为9.9%;2023年国内以太网交换机市场规模将同比增长9.2%至66.37亿美元。

国内ICT基础设施提供商针对高算力场景提供对应产品,顺应算力升级趋势。中兴通讯于2023年1月12日正式推出G5系列服务器新品。其中,R6500 G5异构算力服务器内置10-20个异构计算智能加速引擎,可以根据不同应用场景,灵活调度各种不同的异构算力资源,实现算力的最佳组合,如“CPU+GPU”、“CPU+GPU+DPU”,满足AI/超算等多样性算力场景需求。紫光股份锐捷网络同样拥有自家高性能服务器/交换机系列产品线,为未来AI与HPC发展提供硬件支持。

2022年以来,以中兴通讯紫光股份锐捷网络等ICT基础设施提供商市场份额提升迅速。国内服务器市场方面,3Q22中兴通讯市场份额占比达6.05%,同比提升2.61pct,环比提升1.5pct,达2016年以来新高。国内以太网交换机市场方面,锐捷网络凭借白盒交换机的优势,在国内数据中心交换机中的市场份额迅速提升,由1Q19的3.4%提升至2Q22的13.4%。在全球经济增长放缓及AIGC算力成本高昂的背景下,白盒交换机成本低、开放性高、操作难度小的优势将会更加突出,锐捷网络等相关ICT厂商有望在国内及国际交换机市场上占据更多份额。

(观点来自华泰证券,个股不作为投资推荐)

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风险提示:数据来源ifind,本文提及个股均不作为投资推荐。ETF二级市场交易涨跌幅不代表基金净值涨跌幅。中证大数据产业指数2018-2022年完整会计年度业绩为:-29.20%、44.95%、3.57%、-3.50%、-25.68%。中证云计算与大数据主题指数2018-2022年完整会计年度业绩为:-28.54%、40.69%、13.48%、-9.94%、-23.92%。指数历史业绩不预示基金产品未来表现。本资料仅为服务信息,不作为个股推荐,不构成对于投资者的实质性建议或承诺,也不作为任何法律文件。大数据50ETF及云计算50ETF风险等级R4,具体风险评级结果以基金管理人和销售机构提供的评级结果为准,属于指数基金,存在标的指数回报与股票市场平均回报偏离、标的指数波动、基金投资组合回报与标的指数回报偏离等主要风险,其联接基金存在联接基金风险、跟踪偏离风险、与目标ETF业绩差异的风险等特有风险,且市场或相关产品历史表现不代表未来。投资者在投资基金之前,请仔细阅读基金的《基金合同》、《招募说明书》和《产品资料概要》等基金法律文件,充分认识基金的风险收益特征和产品特性,并根据自身的投资目的、投资期限、投资经验、资产状况等因素充分考虑自身的风险承受能力,在了解产品情况及销售适当性意见的基础上,理性判断并谨慎做出投资决策,独立承担投资风险。我国基金运作时间较短,不能反映股市发展的所有阶段。市场有风险,投资需谨慎。

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