2021年中國AI芯片行業產業鏈上中下游市場分析

中商情報網訊：從廣義上講只要能夠運行人工智能算法的芯片都叫作AI芯片。但是通常意義上的AI芯片指的是針對人工智能算法做了特殊加速設計的芯片，現階段，這些人工智能算法一般以深度學習算法為主，也可以包括其它機器學習算法。AI芯片也被稱為AI加速器或計算卡，即專門用于處理人工智能應用中的大量計算任務的模塊。

隨著人工智能產業的持續高速發展，AI在智能安防、無人駕駛、智能手機、智慧零售零售、智能機器人等幾大行業不斷落地，工信部提前發放5G商用牌照，人工智能和5G將引爆下一輪智能化熱潮。

一、產業鏈

資料來源：中商產業研究院整理

二、上游分析

1.芯片設計

芯片設計行業已經成為國內半導體產業中最具發展活力的領域之一，近年來，中國芯片設計產業在提升自給率、政策支持、規格升級與創新應用等要素的驅動下，保持高速成長的趨勢。數據顯示，芯片設計業銷售收入從2015年的1325億元增長到2020年的3546億元。預計2021年，中國芯片涉及行業市場規模將接近4000億元。

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2.晶圓制造

晶圓是指制作硅芯片所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。硅晶圓作為制造芯片的基本材料，在產業中扮演著舉足輕重的地位。數據顯示，2016年中國晶圓制造行業市場規模突破1000億元，到2019年，中國晶圓制造行業市場規模超過2000億元，達到2149.1億元。預計2021年，我國晶圓制造行業市場規模或達到2941.4億元。

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3.芯片封測

封裝測試是將生產出來的合格晶圓進行切割、焊線、塑封，使芯片電路與外部器件實現電氣連接，并為芯片提供機械物理保護，并利用集成電路設計企業提供的測試工具，對封裝完畢的芯片進行功能和性能測試。數據顯示，2016-2019年，我國芯片封裝測試市場規模由1036億元增長至2350億元，年均復合增長率為12.42%。中商產業研究院預測，在2021年芯片封裝測試的市場規模將達到2931.2億元。

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4.重點企業分析

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三、中游分析

1.AI芯片分類

AI芯片按技術架構分類有四種：

GPU未來的應用方向是高級復雜算法和通用性人工智能平臺，買來就可以使用；FPGA更適用于各種具體的行業，人工智能會應用到各個具體領域。ASIC是全定制芯片，因其算法復雜度越強，越需要一套專用的芯片架構與其進行對應，ASIC基于人工智能算法進行獨立定制，其發展前景看好。類腦芯片是人工智能最終的發展模式，但是離產業化還有一定距離。

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AI芯片按功能分類主要有兩種：

訓練環節通常需要通過大量的數據輸入，訓練出一個復雜的深度神經網絡模型。訓練過程由于涉及海量的訓練數據和復雜的深度神經網絡結構，運算量巨大，需要龐大的計算規模，對于處理器的計算能力、精度、可擴展性等性能要求很高。推斷環節是指利用訓練好的模型，使用新的數據去“推斷”出各種結論。這個環節的計算量相對訓練環節少很多，但仍然會涉及到大量的矩陣運算。在推斷環節中，除了使用CPU或GPU進行運算外，FPGA以及ASIC均能發揮重大作用。

2.市場規模

目前我國的人工智能芯片行業發展尚處于起步階段。隨著大數據的發展，計算能力的提升，人工智能近兩年迎來了新一輪的爆發。數據顯示，2016-2019年我國智能芯片的市場規模從19億元增長至56.1億元，復合年均增長率為43.5%，預計2021年市場規模將進一步增長，達到86.3億元。未來，人工智能芯片行業市場前景非常可觀。

數據來源：中商產業研究院整理

3.重點企業分析

資料來源：中商產業研究院整理

四、下游分析

1.智慧服務器

云端高性能芯片主要面向人工智能計算中的數據中心集中計算需求，主要用在智能服務器產品和云端人工智能計算場景中。根據IDC的研究數據，2019年中國智能服務器市場規模約為19.5億美元，2018年至2023年的年均復合增長率達到27.09%，預計到2021年市場規模將達到31.8億美元，市場規模快速增長。

數據來源：IDC、中商產業研究院整理

2.智慧城市

近年來，智能化浪潮對城市管理行業帶來巨大沖擊，行業結構開始發生明顯變化，智能化系統解決方案的滲透率越來越高，推動著對AI芯片的需求。2019年度中國智慧城市市場規模250.5億元人民幣，預計2021年將達到8820億元，市場規模保持高速增長，其中智能云端產品占比逐漸增加，在智能城市領域占據更重要地位。

數據來源：中商產業研究院整理

3.智能醫療

智能醫療涉及智能醫療臨床決策、智能醫療大數據、智能醫療管理等領域。在智能醫療臨床決策領域，基于計算機視覺的影像輔助診療可幫助醫生降低漏診率和誤診率，顯著提升醫生的工作效率；

在智能醫療大數據領域，人工智能技術突破了醫療數據質量和處理效率的巨大瓶頸，對大規模、多源異構的數據完成深入解析與標準化，并完成醫學建模與應用構建、開發各類臨床與科研應用；

在智能醫療管理領域，人工智能技術完成了智能導診、智能問診、病史采集、語音電子病歷、醫療語音錄入、智能隨訪等多個功能。數據顯示，2019年中國智能醫療市場規模達到7.2億元，2021年將超過14億元。

數據來源：中商產業研究院整理

4.智能金融

金融機構、運營商、零售連鎖等線下網點眾多的企業積極嘗試通過人工智能技術在客戶轉化、用戶服務、用戶留存等多階段進行賦能，并在如生物識別認證、智能客服、智能風控、精準營銷、智能顧問、刷臉支付等細分網點服務場景中實現應用。從市場規模來看，近幾年網點服務在金融領域呈現出快速增長的趨勢。

數據顯示，2018年中國傳統金融機構科技投入約為1,604億元，其中人工智能相關投入約為166.8億元，占比10.4%，2022年保守估計中國傳統金融機構人工智能相關投入將突破580億元，占比約15.6%，2018年至2022年人工智能相關投入的年均復合增長率達到36.6%。

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5.重點企業分析

資料來源：中商產業研究院整理