AI行业跟踪报告之五：边缘算力SOC：AIOT智能终端的大脑 端侧算法部署的核心
一、边缘算力应用和端侧AI 算法部署需求巨大AI 将提升社会劳动生产率，特别是在有效降低劳动成本、优化产品和服务、创造新市场和就业等方面为人类的生产和生活会带来革命性的转变。可以认为，AI 是一个重要的生产力工具，AI 通过与各行各业结合，赋能各行各业。在自动驾驶、智能家居、安防监控、机器人、医疗设备、智慧课堂等新兴行业中，人工智能的技术创新和应用落地是行业智能化的推手。此外，AI 交互、AI 创作等应用场景发展迅速，如自然语言处理工具ChatGPT 的问世 ，有望进一步推动行业智能化程度不断提升。
AI 技术必须具备三个要素：算法、数据、算力。
（1）数据：AI 蓬勃发展主要是得益于大数据的累积以及AI 专用算力的大幅增强。
（2）算力：过去10 年，AI 领域主要的算力载体是以国外芯片厂商提供的GPU 设备为主，广泛应用于与AI 相关的云端产品。而端侧嵌入式AI 算力载体从CPU、GPU、DSP 发展到ASIC 架构，推动了基于深度学习的语音识别、人脸识别、图文识别、AIGC、目标检测、超分辨率、ADAS 等技术的广泛应用。
（2）算法：模型算法架构持续迭代，Transformer 神经网络结构逐渐成为自然语言处理领域的主流，如ChatGPT 是其应用之一，主要用于云端产品，各算法厂商开始尝试应用到端侧产品，对端侧算力性能提出了更高的要求，这将推动AI 算力的发展。从AI 算法模型到端侧AI 部署应用的落地，需要解决很多技术问题，如模型转换、量化、推理框架、算子融合、算子适配（自定义算子开发）等等。这不仅需要性能优越的算法模型以及可靠的高性能低消耗（低带宽低内存低功耗）硬件加速器，还需要通过AI 编译器把算法模型转化成硬件设备能识别的表达式进行算法部署，再应用到具体的应用场景，满足用户的体验需求。在算法部署过程，算法开发应用算子级API 和网络级API、支持量化感知训练模型导入等加速算法开发效率和应用落地效率。
二、SoC：智能终端设备的大脑，边缘算力的核心智能应用处理器芯片均为系统级的超大规模数字集成电路，可以分为高性能应用处理器、通用应用处理器、人工智能视觉处理器、智能语音处理器、车载处理器、流媒体处理器等。上述处理器一般内置中央处理器（CPU），根据使用场景的需要增加图形处理器（GPU）、图像信号处理器（ISP）、神经网络处理器（NPU）及多媒体视频编解码器等处理内核。芯片内部设置高速总线负责各个处理器和外部接口的数据传输。配备闪存接口、动态存储器接口、显示接口、网络接口以及各种高速、低速外部设备接口。
SoC 的关键技术主要包括总线架构技术、IP 核可复用技术、软硬件协同设计技术、SoC 验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实现技术，以及嵌入式软件移植、开发研究，是一门跨学科的研究领域。SoC 意味着在单个芯片上实现以前需要多个芯片才能实现的系统功能，克服了多芯片板级集成出现的设计复杂、可靠性差、性能低等问题，并且在减小尺寸、降低成本、降低功耗、易于开发等方面也有突出优势。SoC 对研发设计、制造工艺以及软硬件协同开发技术的要求较高，主要体现在芯片验证和测试难度的提高，以及IP 复用、混合电路设计的困难加大。任何SoC 的设计都是性能、功耗、稳定性、工艺难度几方面的平衡。完整的SoC 系统解决方案，除了提供硬件参考设计外，还需要提供系统级的软件参考设计，包括驱动软件、大型OS（Linux、Android、ChromeOS、国产OS 等）的移植、针对性的算法、中间件和上层应用软件的适配等，并通过严格的可靠性、兼容性测试。
三、边缘算力SoC 行业投资建议
投资建议： AI 新浪潮未来将提升海量IoT 设备的边缘算力需求。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。在训练方面，AI 模型的训练需要海量数据支持，SoC 中的NPU 提取视觉和语音的特征数据，为云端AI提供大数据支撑。在推理层面，各类带有NPU 的边缘侧芯片SoC 将提供丰富的AI 算力，经过压缩的轻量级AI 模型可以在音箱、摄像头等边缘侧部署。
边缘算力SoC 行业建议关注：全志科技、瑞芯微、晶晨股份、富瀚微、芯原股份、中科蓝讯、炬芯科技、恒玄科技、翱捷科技、乐鑫科技等。
3.1、全志科技
公司目前的主营业务为智能应用处理器SoC、高性能模拟器件和无线互联芯片的研发与设计。主要产品为智能应用处理器SoC、高性能模拟器件和无线互联芯片。公司产品满足消费、工业、车载领域的应用需求，产品广泛适用于智能硬件、智能家电、智能物联网、智能汽车电子、平板电脑、网络机顶盒以及电源模拟器件、无线通信模组等多个产品市场。根据公司年报，2022 年公司实现收入15.1 亿元，同比减少26.7%；实现归母净利润2.1 亿元，同比减少57.3%。
全志科技SoC 产品应用包括：（1）天猫精灵、小米、小度等品牌的智能音箱；（2）石头、云鲸、小米、追觅、乐动、美的、海尔、Shark 等品牌的扫地机；（3）创想三维3D 打印机、小米喷墨打印机等；（4）科大讯飞、作业帮词典笔；（5）longTV 等海外运营商机顶盒；（6）长安汽车智能驾舱；（7）一汽全景泊车、上汽荣威全景泊车等；（8）腾讯-创维极光盒子、天猫魔盒。
公司布局高性能AI 芯片，为智能语音技术落地提供更强算力，不断深化在智能音箱领域的投入探索，与产业上下游持续推动产业共同发展，打造更多标杆产品以满足终端消费者需求。基于智能语音的技术积累及生态布局，公司已与智能家电、扫地机器人、陪伴机器人、AI 教育（学习机、词典笔）等领域重要客户深度合作，拓展智能硬件产业多元化发展，推动智能硬件产品加速普及和消费升级。
风险提升：新产品推广低于预期，下游需求不及预期。
3.2、瑞芯微
公司的SoC 芯片主要应用于智能物联和消费类电子两个领域，既包含传统的电子产业，也应用于新兴的AIoT 产业。AIoT 产业包含“云、管、边、端、用、服务”板块。公司SoC 产品大量应用于端侧，作为设备的大脑，执行AI 算法、输入输出、用户交互等功能，是端侧产品的核心部件。公司部分中高端芯片也用于边侧的小型服务器，对多路终端进行智能分析和管理，从而减轻网络和终端的压力。公司的高端处理器也用于云服务器中，作为云游戏，云软件的模拟处理器。
根据业绩预告，公司预计2022 年归母净利润约2.7-3.3 亿元，同比减少45%-55%。
公司积极开拓国内外市场，积累了丰富优质的客户资源。2022 年公司的下游终端客户数千家，分布于中国大陆、中国台湾、韩国、日本、欧美等全球各地。
公司不断加强和客户的沟通与合作，形成覆盖各种产品品类、具有广度和深度的客户格局。（1）在智能物联领域，尤其是商业标牌显示、收银机、金融支付设备、教育设备，办公会议系统等领域，公司是国内领先的供应商；（2）在视觉领域，公司的客户群体迅速扩大，产品竞争力日益加强；合作客户有LG、星网锐捷、亿联、腾讯、阿里、商米、视源、美团、宇视、研华、联想等。（3）在消费电子领域，公司和SONY、华硕、OPPO、百度、科沃斯、网易、小米、步步高、美的、创维等国内知名消费电子品牌合作，推出各类智能硬件，包括词典笔、智能音箱、扫地机器人等智能家电以及手机适配器等产品。
2021 年底面世的RK3588，是业内领先的高性能、多场景应用的AIoT 芯片。
RK3588 推向市场后，得到各个行业众多客户的认可，在计算、视觉、存储、大屏及车载等各个领域都得到相应的应用。公司制定了RK3588 的八大方向，包括ARM PC、平板、高端摄像头、NVR、8K 和大屏设备、汽车智能座舱、云服务设备及边缘计算、AR/VR 的应用。得益于RK3588 优秀的性能表现及完善的Demo演示，公司在上述应用方向上，均取得各细分行业内头部客户的立项，以及众多中小客户的项目。众多项目已达量产阶段，RK3588 在2022 年已形成批量销售。
风险提示：下游需求不及预期；新品落地不及预期。
3.3、晶晨股份
公司主营业务为系统级SoC 芯片及周边芯片的研发、设计与销售，目前主要有多媒体智能终端SoC 芯片、无线连接芯片及汽车电子芯片。公司芯片已广泛应用于包括但不限于智能机顶盒、智能电视、智能汽车、智能投影仪、智慧商显、AR 终端、智能音箱、智能门铃、智能影像、智能会议系统、学习机、跑步机、动感单车、健身镜、带屏冰箱、农业无人机、刷脸支付、广告机、菜鸟仓储、驿站后端分析盒、K 歌点播机、直播机、游戏机、智能灯具、控制面板、智能门禁与考勤等。根据业绩快报，公司2022 年实现收入55.5 亿元，同比增长16.1%;实现归母净利润7.3 亿元，同比减少10.2%。
1、S 系列SoC 芯片主要有全高清系列芯片和超高清系列芯片，已广泛应用于IPTV 机顶盒、OTT 机顶盒、混合模式机顶盒及部分AIoT 领域。公司S 系列SoC芯片方案被中兴通讯、创维、小米、阿里巴巴、Google、Amazon 等众多境内外知名厂商广泛采用，相关终端产品已广泛应用于中国移动、中国联通、中国电信等国内运营商设备以及北美、欧洲、拉丁美洲、亚太和非洲等众多海外运营商设备。
2、T 系列SoC 芯片：作为智能显示终端的核心关键部件，公司T 系列芯片已广泛应用于智能电视、智能投影仪、智慧商显、智能会议系统等领域。公司的T系列SoC 芯片解决方案已广泛应用于小米、海尔、TCL、创维、海信、长虹、联想、腾讯、Maxhub、Seewo（希沃）、百思买、亚马逊、Epson、Sky 等境内外知名企业及运营商的智能终端产品。
3、AI 系列SoC 芯片：已广泛应用于包括但智能家居（智能音箱、智能门铃、智能影像、智能灯具、控制面板）、智能办公（智能会议系统、会议一体机、大屏会议、会议平板、智能门禁与考勤）、智慧教育应用（学习机）、智能健身（跑步机、动感单车、健身镜）、智能家电（带屏冰箱）、无人机（智能农业无人机）、智慧商业（刷脸支付、广告机）、智能终端分析盒（菜鸟仓储、驿站后端分析盒）、智慧娱乐（K 歌点播机、直播机、游戏机）、AR 终端等领域。公司AI 系列SoC芯片已广泛应用于众多境内外知名企业的终端产品，包括小米、TCL、阿里巴巴、极飞、爱奇艺、Google、Amazon、Sonos、JBL、Harman Kardon、Keep、Zoom、Fiture、Marshall 等。
4、W 系列芯片：公司Wi-Fi 蓝牙芯片自2020 年第三季度首次量产后，稳步推进商业化进程。2021 年8 月公司推出了自主研发的高速数传 Wi-Fi 5 +BT 5.0单芯片，可应用于高吞吐视频传输，芯片成功量产并已规模销售。公司新一代W系列产品（Wi-Fi 6 2×2）成功流片，已在2022 年第四季度量产。
5、汽车电子芯片：目前有车载信息娱乐系统芯片和智能座舱芯片。公司的车载信息娱乐系统芯片已进入多个全球知名车企，并成功量产商用（包括宝马、林肯、Jeep 等）。国内方面，已定点多个车厂。该等芯片主要采用12 纳米制程工艺，内置神经网络处理器，支持多系统多屏幕显示，功能覆盖影音娱乐、导航、360全景、个性化体验、人机交互、个人助理、DMS（Driver Monitor System, 驾驶员监测系统）等，符合车规级要求，部分产品已通过车规认证。
风险提示：商业化进展不及机遇期，技术突破不及预期。
