中泰通信紀(jì)要：5G邊緣計(jì)算將引發(fā)算力產(chǎn)業(yè)格局巨變

本文來(lái)自“中泰通信團(tuán)隊(duì)”

邊緣計(jì)算是5G網(wǎng)絡(luò)的核心特征，也是結(jié)合5G智能物聯(lián)時(shí)代的核心應(yīng)用特征，針對(duì)智能物聯(lián)場(chǎng)景的特異性，邊緣計(jì)算對(duì)算力需求將呈現(xiàn)定制化個(gè)性化的特征，驅(qū)動(dòng)算力產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域FPGA產(chǎn)業(yè)迎來(lái)歷史性的機(jī)會(huì)，這也是我們繼邊緣計(jì)算小基站和邊緣計(jì)算物聯(lián)應(yīng)用兩篇系列報(bào)告之后的最新核心觀點(diǎn)。

一、5G邊緣計(jì)算將引發(fā)新的算力需求

1、5G邊緣算力需求的驅(qū)動(dòng)力?

5G時(shí)代的算力需求將受到云管端三大層面的影響，邊緣計(jì)算是5G時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)，作為5G網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于3G、4G標(biāo)準(zhǔn)很重要的差別，是支撐物聯(lián)技術(shù)低延時(shí)、高密度等條件的具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體現(xiàn)形式。

5G邊緣計(jì)算的算力需求受兩大驅(qū)動(dòng)。一方面，通信信號(hào)處理需求的增多對(duì)算力提出了新要求，另一方面，5G是物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的起點(diǎn)，將帶來(lái)多種物聯(lián)場(chǎng)景，邊緣計(jì)算是支撐物聯(lián)技術(shù)低延時(shí)、高密度等條件的具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體現(xiàn)形式，具有場(chǎng)景定制化強(qiáng)等特點(diǎn)，如智能駕駛要求低延時(shí)，而智慧城市則要求高帶寬，多場(chǎng)景的算力需求驅(qū)動(dòng)邊緣端計(jì)算能力的提高。

2、邊緣計(jì)算對(duì)5G的影響?

邊緣計(jì)算是5G重要的增量部分。一方面，邊緣計(jì)算將推動(dòng)5G技術(shù)更好的發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，邊緣計(jì)算將與云計(jì)算共同推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，邊緣計(jì)算的核心，是將計(jì)算任務(wù)從云計(jì)算中心，遷移到產(chǎn)生源數(shù)據(jù)的邊緣設(shè)備上，較之傳統(tǒng)云計(jì)算，邊緣計(jì)算安全性更高、時(shí)延更低、帶寬成本更少。另一方面，邊緣計(jì)算將引發(fā)技術(shù)和市場(chǎng)變革。從芯片的角度看，邊緣計(jì)算將帶來(lái)大量的數(shù)據(jù)量，對(duì)芯片處理能力提出了新要求，多場(chǎng)景的定制化需求對(duì)芯片的靈活性有更高要求，我們認(rèn)為，面向未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，F(xiàn)PGA有望引來(lái)爆發(fā)，F(xiàn)PGA是可編程的加速芯片，開發(fā)時(shí)間短，占用帶寬低，時(shí)延低，完美適配低時(shí)延、高密度、多場(chǎng)景的物聯(lián)時(shí)代;從服務(wù)器的角度看，邊緣計(jì)算也將為服務(wù)器市場(chǎng)帶來(lái)新變化，邊緣服務(wù)器將逐步應(yīng)用與推廣，部分客戶將選擇超融合邊緣服務(wù)器形態(tài)。

二、5G邊緣場(chǎng)景的多樣化驅(qū)動(dòng)算力產(chǎn)業(yè)進(jìn)入FPGA時(shí)代

1、邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)部署需求的特點(diǎn)?

人聯(lián)時(shí)代網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)時(shí)代網(wǎng)絡(luò)存在大差異。物聯(lián)時(shí)代將以B端用戶為主，并且無(wú)線的物聯(lián)場(chǎng)景將必然以邊緣網(wǎng)絡(luò)的方式來(lái)呈現(xiàn)，邊緣方案將高度體現(xiàn)個(gè)性需求，針對(duì)不同行業(yè)和業(yè)務(wù)比如工業(yè)控制、智能駕駛、視頻監(jiān)控等，其對(duì)終端功能的定位、算力的需求、應(yīng)用的方式將會(huì)截然不同。

邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)部署形態(tài)多樣。從細(xì)分價(jià)值市場(chǎng)的維度，邊緣計(jì)算主要分為三類：電信運(yùn)營(yíng)商邊緣計(jì)算、企業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算、工業(yè)邊緣計(jì)算。圍繞上述三類邊緣計(jì)算，業(yè)界主要的ICT、OT、OTT、電信運(yùn)營(yíng)商等玩家紛紛基于自身的優(yōu)勢(shì)構(gòu)建相關(guān)能力，布局邊緣計(jì)算，形成了當(dāng)前主要的六種邊緣計(jì)算的業(yè)務(wù)形態(tài)：物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算、工業(yè)邊緣計(jì)算、智慧家庭邊緣計(jì)算、廣域接入網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算、邊緣云以及多接入邊緣計(jì)算(MEC)，在實(shí)際部署的商業(yè)用例中，上述的六種業(yè)務(wù)形態(tài)可以獨(dú)立存在，也可以多種業(yè)務(wù)形態(tài)互補(bǔ)并存。

2、5G邊緣計(jì)算對(duì)算力產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的變化?

FPGA將成為產(chǎn)業(yè)新重心。一方面，F(xiàn)PGA可針對(duì)每一種具體應(yīng)用，根據(jù)其算法結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度定制，甚至為算法的每個(gè)步驟設(shè)計(jì)專門的執(zhí)行邏輯，避免了通用處理器的取指和譯碼過程，從而達(dá)到較高的計(jì)算效率和能效;另一方面，其可編程特性可以加載不同的運(yùn)算架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)器件本身的通用性，不但可以設(shè)計(jì)針對(duì)圖像圖像的計(jì)算結(jié)構(gòu)，也可實(shí)現(xiàn)GPU并不擅長(zhǎng)的搜索、加密解密等計(jì)算結(jié)構(gòu)。

FPGA更適配邊緣計(jì)算場(chǎng)景。與GPU相比，F(xiàn)PGA大幅優(yōu)化帶寬，與ASIC相比，F(xiàn)PGA靈活性更高，同時(shí)，F(xiàn)PGA在低延時(shí)和穩(wěn)定性上具備天然的優(yōu)勢(shì)。目前智能制造、智慧城市、直播游戲和車聯(lián)網(wǎng)4個(gè)垂直領(lǐng)域?qū)吘売?jì)算的需求最為明確，從邊緣計(jì)算的幾個(gè)典型場(chǎng)景看，F(xiàn)PGA適配不同場(chǎng)景。不論是低時(shí)延的智能制造和車聯(lián)網(wǎng)，還是高帶寬的智慧城市和直播游戲，F(xiàn)PGA的自身特性都靈活地適配于這些不同的場(chǎng)景。

三、邊緣計(jì)算有望帶來(lái)算力產(chǎn)業(yè)高增長(zhǎng)

1、FPGA未來(lái)的市場(chǎng)空間?

據(jù)我們測(cè)算，預(yù)計(jì)至2023年，邊緣計(jì)算領(lǐng)域的算力市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到127億美元，近5年CAGR=43.5%，其中至2023年，宏基站端的算力投資規(guī)模約31.25億美元，小基站端算力投資規(guī)模約37.5億美元，服務(wù)器端算力投資規(guī)模約58.5億美元。

同時(shí)，我們認(rèn)為，未來(lái)FPGA將廣泛運(yùn)用于民用領(lǐng)域，預(yù)計(jì)至2023年，全球FPGA的市場(chǎng)規(guī)模約為171.03億美元，5年復(fù)合增速為21.5%。

2、邊緣計(jì)算將為算力產(chǎn)業(yè)格局帶來(lái)什么變化?

FPGA有望在物聯(lián)時(shí)代大放光彩。FPGA低時(shí)延、低帶寬、靈活性高等特性適配物聯(lián)時(shí)代場(chǎng)景定制化需求，有望在物聯(lián)時(shí)代大放光彩。在FPGA領(lǐng)域，linx和Altera(現(xiàn)被Intel收購(gòu))長(zhǎng)期穩(wěn)坐第一第二的位置，專利達(dá)6000多項(xiàng)，根據(jù)2017年財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)顯示，linx的市場(chǎng)份額約58%。目前FPGA主要運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，如航天、航空、電子、通信、雷達(dá)、高端波束形成系統(tǒng)等領(lǐng)域，民用領(lǐng)域空間正在逐步被打開。GPU市場(chǎng)呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，ASIC則對(duì)下游市場(chǎng)空間要求高。服務(wù)器市場(chǎng)方面，邊緣服務(wù)器重要性將逐步提升，超融合有望成為趨勢(shì)。

四、linx：FPGA全球龍頭，推出首款多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)

第一個(gè)無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司，F(xiàn)PGA、可編程SoC及ACAP的發(fā)明者。公司成立于1984，于1990年在納斯達(dá)克上市，公司創(chuàng)立了無(wú)晶圓廠(Fabless)的半導(dǎo)體芯片模式。公司未來(lái)業(yè)務(wù)將專注于5G無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)、機(jī)器視覺、汽車駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算等未來(lái)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。

FPGA、SoC和3D IC為其主要業(yè)務(wù)，主要集中在亞太，其次為北美、歐洲和日本，營(yíng)收利潤(rùn)保持穩(wěn)定，2017年全球市場(chǎng)份額達(dá)到58%，公司研發(fā)投入大，并持續(xù)增長(zhǎng)，未來(lái)有望受益于邊緣計(jì)算的崛起。

公司于2018年3月發(fā)布首個(gè)ACAP多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，ACAP能根據(jù)各種應(yīng)用于工作負(fù)載的需求對(duì)硬件層進(jìn)行靈活變化，面向所有開發(fā)者，降低了客戶使用FPGA的門檻，大大擴(kuò)大的客戶范圍。

我們認(rèn)為，F(xiàn)PGA是技術(shù)密集型高門檻市場(chǎng)，其編程的靈活性對(duì)工程師提出了很高的要求，linx作為行業(yè)龍頭，技術(shù)積淀深厚，客戶資源廣泛，同時(shí)，公司推出ACAP多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，為所有的應(yīng)用提供異構(gòu)加速功能，降低客戶使用FPGA的門檻，擴(kuò)大客戶范圍。未來(lái)伴隨FPGA行業(yè)迎來(lái)大爆發(fā)，linx有望最先受益。

投資建議

FPGA市場(chǎng)在多年平穩(wěn)發(fā)展之后有望在5G時(shí)代迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，重點(diǎn)關(guān)注國(guó)內(nèi)具備特種FPGA產(chǎn)品化能力的上海復(fù)旦(01385)，全球龍頭linx(XLNX.US)，以及Lattice(LSCC.US)，參股紫光同創(chuàng)的紫光國(guó)微(002049.SZ)。

風(fēng)險(xiǎn)提示

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，導(dǎo)致行業(yè)利潤(rùn)率下降的風(fēng)險(xiǎn);關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展受阻風(fēng)險(xiǎn);核心科技公司的人才流失;產(chǎn)品化與商業(yè)化不及預(yù)期;市場(chǎng)估值過高;市場(chǎng)系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。