AI行业跟踪报告之一RISC-V深度受益于AIOT浪潮 ...

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一、ChatGPT 应用空间广阔，AIoT 终端浪潮趋势渐起

    ChatGPT 开启AI 发展新浪潮。ChatGPT 是由人工智能实验室OpenAI 研发的通用聊天机器人，使用了Transformer 神经网络架构， GPT-3.5 架构，是一种用于处理序列数据的模型，于2022 年11 月30 日上线。ChatGPT 的网页应用允许用户免费使用，不限量向公众开放，用户与ChatGPT 之间的对话互动包括了普通聊天、息咨询、撰写诗词作文、修改代码等。作为AI 领域的最新成果，ChatGPT 也拥有足够的想象力和发展空间。目前微软、谷歌等科技巨头坚定入局，展现出AI 应用广阔的发展前景，AI 行业有望开启新发展浪潮。

      AI 发展趋势（1）生成式AI 发展势头持续火热。2022 年大火的AI 作画是生成式AI 的典型应用案例，市面上涌现出多款AI 绘画工具。例如由谷歌推出的DiscoDiffusion，是一款最早流行的AI 绘图工具，可以支持通过文字输入输出相应图片。（2）智能辅助驾驶普及程度不断提升。自动驾驶是指不需要驾驶员执行物理驾驶操作，车辆就能够对行驶任务进行指导与决策，代替驾驶员操控使车辆完成安全行驶功能。（3）元宇宙应用前景持续被看好。当前元宇宙的应用主要表现于游戏、娱乐等领域，伴随元宇宙技术和产业成熟度的持续提高，应用范围将逐步扩大，并不断深入，如社会治理、公共服务等领域。（4）开源开放推动AI 大规模应用。2022 年11 月3 日，阿里达摩院牵头推出魔搭社区ModelScope，该社区首批上架超300个模型。其中，中文模型超过100 个，覆盖视觉、语音、自然语言处理、多模态等AI 主要领域，覆盖主流任务超过60 个，均全面开源并开放使用。（5）大模型对算力需求持续扩大，人工智能芯片需求扩大。训练好的人工智能模型的背后是庞大的算力支撑，算力最底层的支撑便是人工智能芯片。过去几年，算力的需求不断提升，人工智能芯片的市场规模也随之扩大。（6）存算一体技术商业落地加速。存算一体的核心是将存储与计算完全融合，有效克服冯·诺依曼架构瓶颈，并结合后摩尔时代先进封装、新型存储器件等技术，实现计算能效的数量级提升。

      AIoT 时代拥有海量IoT 终端。“智能”将是物联网时代最核心的生产力，AI 技术将渗透到云、边、端和应用的各个层面，与IoT 设备进行深度融合。在物联网时代，用户对于智能的需求呈现爆发式增长，深入各个领域。

      二、RISC-V 芯片架构深度受益于未来AIoT 趋势，未来有望与X86 和ARM 架构三足鼎立

      RISC-V 是一个基于精简指令集（RISC）原则设计的开源指令集架构，秉承简单有效的设计哲学，具备开放、简洁、模块化、可扩展的技术优势。RISC-V 指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人任何企业设计、制造、销售RISC-V 芯片和软件。RISC-V 能满足从微控制器到超级计算机等各种尺寸的处理器，支持从FPGA 到ASIC 等各种实现，能高效地实现各种微结构，支持大量的定制与加速功能，能和现有软件栈与编程语言很好的适配。RISC-V 技术标准的维护和推广由总部位于瑞士的RISC-V 国际基金会持续负责，以保证RISC-V 的开放和中立，技术供应稳定安全。

      ARM 架构和RISC-V 架构都源自1980 年代的精简指令计算机RISC，区别在于RISC-V 推崇的大道至简的技术风格和彻底开放的技术模式。ARM 是一种封闭的指令集架构，应用ARM 架构的厂商只能根据自身需求调整产品频率和功耗，不得改变原有设计。经过几十年的发展演变，CPU 架构变得极为复杂和冗繁，ARM架构文档长达数千页，指令数目复杂、版本众多，且彼此之间既不兼容，也不支持模块化，并且存在着高昂的专利和架构授权问题。相反，RISC-V 在设计之初就定位为完全开源的架构，架构文档只有二百多页，基本指令数目仅40 多条，同时一套指令集支持所有架构，模块化使得用户可以根据需求自由定制不同的指令子集。

      计算“边缘化”趋势将更多AI 和计算能力赋予边缘设备，为SoC 设计公司提供更多机会的同时也提出了更高的PPA 要求（PPA 是Performance（性能）、Power（功耗）、Area（尺寸）三者的缩写）。作为IoT 边缘或终端设备的心脏，系统级芯片（SoC）不仅要有更好的性能，功耗和占用面积还要尽可能低。传统的通用型MCU/MPU/CPU 已经难以满足不同应用场景和性能要求，结合边缘计算领域的技术和商用模式创新才能释放AI 和算力的潜能。此外，不同应用场景对软件和AI 算法的要求各异，虽然在边缘侧增加AI 推理功能已经技术可行，但还需要定制化的芯片才能实现具有AI 增强性能的处理器。当前，中小企业和初创公司更多专注于应用软件和AI 算法方面，而大中型企业则更注重边缘计算的生态建设。

      在物联网通协议方面，Wi-Fi、蓝牙、Thread、Zigbee、NB-IOT、Cat.1 等各种通协议有各自主要应用领域，多种标准和协议并存将是未来IoT 市场的状态。此外，计算架构“开放”激发开源硬件创新，RISC-V 掀起了开源硬件和开放芯片设计的热潮，现已得到全球很多大中企业、科研机构和初创公司的支持，围绕RISC-V 成长起来的生态和社区也发展迅猛，从基础RISC-V ISA、内核IP到开发环境和软件工具，都在推动RISC-V 生态的进一步扩大。

      根据研究公司Semico 的数据，到 2027 年，至少包含部分RISC-V 技术的芯片数量将以每年 73.6% 的速度增长，届时将生产约250 亿颗AI 芯片，收入将达到2910 亿美元。RISC-V 芯片应用将从场景化到设备化、多样化，在吃住行游购物娱乐、元宇宙、教育、产业领域大量的IoT 设备等都获得广泛的应用。

      三、AI + RISC-V 行业投资建议

      投资建议ChatGPT 开启AI 发展新浪潮，AIoT 应用场景广阔，有望带动RISC-V应用加速扩展，建议关注深度布局RISC-V 中国芯片企业中科蓝讯、乐鑫科技、全志科技、晶晨股份、瑞芯微、汇顶科技、兆易创新。

      1、中科蓝讯90%以上收入占比来自于RISC-V 架构，有望深度受益于未来AIoT趋势

      公司是无线音频SoC 芯片领域规模领先、具有较强市场竞争力的主要供应商之一，主营业务为无线音频SoC 芯片的研发、设计与销售。

      公司自成立即采用RISC-V 指令集架构作为技术开发路线研发、设计芯片，该指令集工具链完整，可模块化设计，具有设计简便、开源免费等特点。作为RISC-V产业的先行者，公司是中国RISC-V 产业联盟会员单位、RISC-V 基金会战略会员。

      公司基于开源的RISC-V 指令集架构，配合开源实时操作系统RT-Thread，自主开发出高性能CPU 内核和DSP 指令，实现了各种音频算法。

      公司股权激励业绩考核目标2023-2025 年收入14、18 和23.5 亿元，业绩成长可期。

      2、乐鑫科技持续深度布局RISC-V

      公司研发的ESP32-C2 是一款集成自研的Wi-Fi 4 和Bluetooth 5 （LE） 技术，内置基于RISC-V 指令集开发的32 位MCU （120 MHz） 的物联网芯片。该芯片设计理念是尽可能地减少对晶圆面积的占用，以及减少对flash 容量的需求，目前已实现量产。其适用于低数据速率的简单物联网应用，如智能插座、智能照明等。

      ESP32-C5 是全球首款集成2.4&5 GHz 双频Wi-Fi 6 和Bluetooth 5 （LE） 的RISC-V SoC，专为需要高效无线传输的物联网应用设计。ESP32-C5 是公司继ESP32-C6 之后，在Wi-Fi 6 研发上的新突破，进一步扩展了公司AIoT 产品矩阵的5 GHz Wi-Fi 6 产品线。

      3、全志科技基于RISC-V 架构的D1 系列芯片已大规模量产

    全志科技推出的D1 系列芯片是AP 级别的RISC-V 架构计算平台，面向高清解码市场。相关产品已经进入大规模量产，且配套的哪吒开发板及开源平台在业内得到了极大的关注，对RISC-V 架构的普及、产业化起到了积极的推动作用。目前，已有多所高校和科研机构基于D1 系列进行RISC-V 架构的系统及应用的研究，应用范围覆盖消费电子、工业控制、车载、科研教育等领域。当下，全志科技针对智慧视觉和智能语音两个行业领域，再次推出了包含RISC-V 架构的处理器平台V85x 和R128 系列，为行业持续注入动力。

      风险提示商业化进展不及预期，技术突破不及预期。

来源[光大证券股份有限公司 刘凯]   日期2023-02-10