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【华金电子孙远峰团队-AI手机追踪】手机显着受益端侧AI兴起相关芯片需求持续增长

来源:原创/投稿/转载 发布时间:2024-03-13

  手机作为重要端侧设备,显着受益于AI大模型带来的全方位用户体验升级,或将刺激新一轮消费需求;同时AI应用对存力、算力等方面提出了更高要求,相关芯片需求持续增长,有望带动相关市场空间扩张。

  云端AI和端侧AI协同工作的混合式AI,可实现更好的应用体验和更高效的资源应用,是未来发展趋势。受全球经济环境低迷影响,迭加智能手机创新进入瓶颈期,软硬件规格常规更新难以吸引消费者。手机作为重要的端侧设备显着受益于AI大模型带来的全方位用户体验升级,或将刺激新一轮消费需求。高通表示,目前手机可运行参数量超100亿的AI大模型,不久的将来有望跑通千亿参数大模型。

  高通、联发科等厂商纷纷推出具有强大AI算力的手机SOC芯片,为端侧生成式AI提供底层性能和技术支持。2023年10月,高通正式发布首款专为移动设备生成式AI设计的芯片——骁龙8 Gen 3。该芯片沿用融合式的AI加速架构,将Hexagon DSP升级为Hexagon NPU。Hexgon NPU整体性能提升了高达98%,配备独立供电电路,能效提升约40%。联发科表示与典型CPU、GPU相比,其APU可为CPU、GPU分别提供多达27倍、15倍的功率效率。

  2023年11月,三星发布其自研的生成式AI产品Gauss,涉及文字处理、代码编写和图像生成三大功能。2024年1月,三星在以“开启移动AI新时代”的全球新品发布会上推出了Galaxy S24系列手机。三星表示,仅上市28天,Galaxy S24系列在韩国销量就已突破百万大关。2023年12月,苹果发布了两篇关于AI大模型的论文,分别介绍了3D虚拟角色(Avatar)和高效语言模型推理的新技术。根据Bloomberg 2024年2月消息,苹果决定放弃电动车项目,并将部分电动车项目员工转岗至AI部门。根据The Economic Times 2024年3月消息,苹果iOS 18预计于2024年9月推出,其中生成式AI大模型有望整合进Siri中。此外,小米、VIVO、OPPO、魅族等国内厂商也相继进入AI手机领域。随着越来越多厂商加速入局,新一轮关于手机硬件的需求也正在掀起。

  智能手机市场需求恢复不及预期,硬件技术研发进程不及预期,AI大模型在手机侧应用效果不及预期,市场竞争加剧,系统性风险等。

  端侧AI是在终端设备上进行轻型AI模型运用,无需调用云端庞大的计算单元,具有低成本、低功耗、高速度等优点。云端AI和端侧AI协同工作的混合式AI,可实现更好的应用体验和更高效的资源应用,是未来发展趋势。ChatGPT等云端AI展示了生成式AI应用的强大,端侧AI的规模化扩展将是生成式AI创新的强大动力。

  1)本地的实时数据处理。端侧AI支持本地的实时数据处理,避免了向云端传输数据带来的延迟,可实现更快的响应和更高的可靠性。当用户处于偏远郊区、山区等网络信号较差甚至无法使用的环境,或是需要立即响应的应用场景(如处于自动驾驶模式的汽车),无需联网且快速可靠的本地响应尤为重要。

  2)成本降低。端侧AI通过在本地进行处理数据,避免过多占用向云端传输数据的带宽,降低了对云端计算资源的调用频率,从而节省了云数据传输和处理带来的成本。

  3)增强隐私和安全性。端侧AI将用户的个人设置和信息保存在用户个人设备上,避免了将敏感数据发送到云端进行处理和分析,减少数据泄露的风险。

  4)定制化响应。端侧AI可根据用户个人偏好及反馈不断调整,进而实现更好的定制化响应,带来更优的用户体验。

  受全球经济环境低迷影响,迭加智能手机创新进入瓶颈期,软硬件规格常规更新难以吸引消费者。手机作为重要的端侧设备显着受益于AI大模型带来的全方位用户体验升级,或将刺激新一轮消费需求。高通表示,目前手机可运行参数量超100亿的AI大模型,不久的将来有望跑通千亿参数大模型。

  1)内容创建。AI手机可通过生成式AI创建文本、图像、视频和音乐为社交媒体、博客、工作和个人项目提供内容。

  2)提升照片质量。通过AI算法对质量较低的图片进行去噪、增强对比度、无损放大、拉伸恢复等多种优化处理,重建高清图像。此外,拍摄时还可利用AI算法训练相机精准识别前方物体并实时对照片进行处理,从而提升照片质量。

  3)语音转文字。传统自动语音识别系统需要大规模数据进行训练以提升准确性,因而大多语音转文字模型基于云端。谷歌在其2021年发表的论文中展示了其研究成果;基于端侧语料库生成定制化ASR模型,在更小数据量的情况下保证准确的文字输出。

  5)私人助理。生成式AI虚拟助手可根据用户喜好定制新闻、音乐和视频内容,同时基于用户需求提供会议记录、日历管理、通知以及旅行计划等功能。

  6)设备个性化。生成式AI可在保护用户隐私的基础上实现用户设备个性化,例如创建定制的主屏幕、铃声、表情符号、头像、通知、设置和推荐等。

  7)视频会议。手机AI可通过优化背景效果、实时眼神接触等功能提高会议交流质量,并结合实时文本和语音翻译实现高效的会议记录需求。

  8)增强游戏体验。生成型AI既可增强显示效果(如提升图像画质、稳定帧率等),也可提升玩家的操纵体验,例如智能识别游戏场景,唤醒不同层级的震动反馈,模拟真实物理世界的反馈效果。

  9)提升续航,降低延迟。生成式AI通过软件辅助调度整个芯片各部件的协同运行,减少电源消耗的同时降低因访问计算/存储单元带来的延迟。

  高通、联发科等厂商纷纷推出具有强大AI算力的手机SOC芯片为端侧生成式AI提供底层性能和技术支持。根据AI-benchmark数据,AI分数前十的手机SOC芯片全部来自高通和联发科两家厂商。

  高通表示预计2025年手机、汽车、XR、PC等细分领域实现全面的AI应用;其中手机作为最普遍的AI平台,2020-2025年合计出货量或将高达86亿台。

  高通专门为AI应用设计了神经处理单元(NPU,Neural Processing Unit),并通过异构集成将CPU、GPU、NPU等多颗处理器集成到一颗SOC芯片上。CPU和GPU属于通用处理器,专为灵活性设计,具有很强的可编程性,同时负责运行操作系统、游戏等日常工作,但也因此限制了它们可用于AI负载的容量。NPU牺牲了部分可编程性以换取峰值性能、效率,可运行大量乘法、加法和机器学习中的其他运算。通过将CPU/GPU与NPU结合使用,可最大限度地提高性能、热效率和电池寿命,从而实现更佳的生成式AI体验。

  2023年10月,高通正式发布首款专为移动设备生成式AI设计的芯片——骁龙8 Gen 3。该芯片沿用融合式的AI加速架构,将Hexagon DSP升级为Hexagon NPU,可运行百亿参数大模型。Hexgon NPU升级了全新的微架构,包括硬件加速单元、微型区块推理单元(性能大幅升级)、张量单元(单流高性能核心与更高带宽)、标量单元、矢量单元(频率更高),并且所有单元共享2倍带宽的大容量共享内存,整体性能提升了高达98%。此外,Hexgon NPU配备独立供电电路,能效提升约40%。

  联发科SOC采用了CPU、GPU和APU(AI Processing Units)的异构集成架构,其中CPU负责运行操作系统和应用程序,GPU适用于高性能和密集的图形密集型任务,而APU专门负责机器学习任务;必要时可启用多个处理器以提供最佳效果,如在3D图形渲染AI-VRS、AI-HDR或超分辨率中同时使用GPU和APU。联发科表示与典型CPU、GPU相比,其APU可为CPU、GPU分别提供多达27倍、15倍的功率效率。

  各大手机厂商纷纷宣布人工智能计划,引入定制版本的操作系统的同时自研生成式AI大模型,紧抓AI手机浪潮。

  2023年11月,三星发布其自研的生成式AI产品Gauss,涉及文字处理、代码编写和图像生成三大功能。1)三星高斯语言:一种生成式人工智能模型,通过简化撰写电子邮件、总结文档、翻译内容等任务以提高工作效率,还可实现更智能的设备控制提高消费者体验。2)三星高斯代码和编码助手:针对内部软件开发进行了优化,使开发人员能够轻松快速地进行编码,并通过交互界面支持代码描述和测试用例生成等功能。3)三星高斯图像:一个生成式图像模型,可生成和编辑创意图像,包括更改风格等功能,还可将低分辨率图像转换为高分辨率。

  此外,三星还将继续更新其人工智能助手Bixby,在增加更多功能的同时辅以生成式AI模型和更多计算和存储空间。

  2024年1月,三星在以“开启移动AI新时代”的全球新品发布会上推出了Galaxy S24系列手机。三星表示,仅上市28天,Galaxy S24系列在韩国销量就已突破百万大关。

  在AI加持下,Galaxy S24可实现六大功能的全新体验:1)画圈搜索:可通过手势进行画圈,无需离开信息源即可快速获得答案。2)生成编辑功能改造照片:Galaxy AI编辑工具对图像进行一系列操作,如擦除、重新合成和重新制作等,提升照片品质。3)聊天助手:借助Galaxy S24的聊天助手,可获得实时语气建议使得写作更具专业性或对线)实时翻译:Galaxy S24可直接通过电话应用程序提供实时的语音和文本翻译。5)笔记辅助:Galaxy S24笔记助手提供AI生成的摘要、使用预制格式简化笔记的模板创建,以及封面创建,有效简化了繁重的日常任务。6)智能开关:轻松移动旧手机上的数据和设置来设置新的Galaxy S24手机。

  2023年12月,苹果发布了两篇关于AI大模型的论文,分别介绍了3D虚拟角色(Avatar)和高效语言模型推理的新技术,或可应用于智能手机和Vision Pro。在《HUGS: Human Gaussian Splats》一文中,苹果提出了一种名为HUGS(Human Gaussian Splats)的方法,仅需一个单摄像头视频,且视频的帧数相对较少(50-100帧),就能在30分钟内自动学习并分离出静态场景和一个完全可动画化的虚拟人物。在《LLM in a flash: Efficient Large Language Model Inference with Limited Memory》一文中,苹果通过采用“激活数据重用”和“数据块读取”实现了在CPU上推理速度提升4-5倍,在GPU上推理速度提升20-25倍。

  根据Bloomberg 2024年2月消息,苹果决定放弃电动车项目,并将部分电动车项目员工转岗至AI部门。根据The Economic Times 2024年3月消息,苹果iOS 18预计于2024年9月推出,其中生成式AI大模型有望整合进Siri中。我们认为,随着AI技术突破加公司战略重心转向,苹果将强力助推AI手机浪潮的发展。

  此外,小米、VIVO、OPPO、魅族等国内厂商也相继进入AI手机领域,随着越来越多厂商加速入局,新一轮关于手机硬件的需求也正在掀起。

  智能手机市场需求恢复不及预期,硬件技术研发进程不及预期,AI大模型在手机侧应用效果不及预期,市场竞争加剧,系统性风险等。

  芯时代系列关键字索引:“全产业链”、“模拟IC”、“射频芯片”、“射频PA”、“存储器”、“功率半导体”、“材料”、“设备”、“大硅片”、“3D封装”、“IC载板”、“智能处理器”、“封测”、“化合物”、“制造”、“后摩尔时代”、“GPU”、“IGBT“、”eID”

  5G电子系列关键字索引:“LCP”、“5G换机”、“天线滤波器”、“天线射频前端”、“增量分析”、“射频芯片“、“射频PA”

  其他关键字索引:“消费电子”、“PCB”、“FPC”、“智能音箱”、“智能电表”、“汽车电子”、“AOI设备”、“OLED”、“安防”、“苹果创新”、“全面屏”、“无线充电”、“快速充电”、“生物识别”、“光学3D”、“LED应用”、“Mini LED”、“毫米波雷达”、“摄像头”

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  注:文中报告节选自华金证券研究所已公开发布研究报告,具体报告内容及相关风险提示等详见完整版报告。

  孙远峰:华金证券总裁助理&研究所所长&电子行业首席分析师,哈尔滨工业大学工学学士,清华大学工学博士,近3年电子实业工作经验;2018年新财富上榜分析师(第3名),2017年新财富入围/水晶球上榜分析师,2016年新财富上榜分析师(第5名),2013~2015年新财富上榜分析师团队核心成员;多次获得保险资管IAMAC、水晶球、金牛奖等奖项最佳分析师;2019年开始未参加任何个人评比,其骨干团队专注于创新&创业型研究所的一线具体创收&创誉工作,以“产业资源赋能深度研究”为导向,构建研究&销售合伙人队伍,积累了健全的成熟团队自驱机制和年轻团队培养机制,充分获得市场验证;2023年带领崭新团队获得《证券时报》评选的中国证券业最具特色研究君鼎奖和2023年Wind第11届金牌分析师进步最快研究机构奖;清华校友总会电子工程系分会副秘书长

  王海维:电子行业联席首席分析师,华东师范大学硕士,电子&金融复合背景,主要覆盖半导体板块,善于个股深度研究,2018年新财富上榜分析师(第3名)核心成员,先后任职于安信证券/华西证券研究所,2023年2月入职华金证券研究所

  王臣复:电子行业高级分析师,北京航空航天大学工学学士和管理学硕士,曾就职于欧菲光集团投资部、融通资本、平安基金、华西证券资产管理总部、华西证券等,2023年2月入职华金证券研究所

  宋鹏:电子行业助理分析师,莫纳什大学硕士,曾就职于头豹研究院TMT组,2023年3月入职华金证券研究所

  吴家欢:电子行业助理分析师,吉林大学学士,博科尼大学硕士,电子&管理复合背景,2023年11月入职华金证券研究所返回搜狐,查看更多

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