元宇宙专题报告：进击的算力蓬勃的应用VIP

元宇宙专题报告：进击的算力，蓬勃的应用1

元宇宙对计算机行业影响以史为鉴：每一轮互联网革命会带动

IT产业扩容与创新元宇宙是下一代互联网的终极形态，有望带动新一轮创新周期。元宇宙是平行于现实世界的虚拟世界，是下一代互联网（互联网

3.0）终极形态。互联网发展至今主要经历了PC互联网以及移动互联网两次互联网革命，未来随着元宇宙的不断发展有望催生第三次互联网革命。从历史上看过往每一轮互联网革命都将带来新一轮的

IT技术红利释放，进而带动

IT产业进入新一轮创新周期诞生出新的巨头。过往每一轮互联网革命在带动

IT产业全面扩容的同时，催生新一轮创新诞生出新的巨头。PC互联网（互联网

1.0）：80

年代中期现代

Internet的前身

NSFNET的广域网建立，正式开启

PC互联网时代。PC互联网解决人与人，人与内容的链接，催生出消费互联网创新周期，诞生出英特尔、微软、亚马逊、阿里巴巴等一批巨头。移动互联网（互联网

2.0）：2007

年以第一代

iPhone发布为标志，移动互联网革命逐渐开启，移动互联网在进一步扩大链接数量的同时，增强了互动属性，催生出移动应用创新周期，诞生出亚马逊、苹果、Google头条、FaceBook等巨头。元宇宙（互联网

3.0）：2021

年元宇宙提供沉浸式的体验，有望带动新一轮创新周期开启，现阶段元宇宙发展还处于雏形阶段，未来谁是元宇宙时代技术红利的最大受益者还有待观察。扩容与创新是每一轮互联网革命的共性。每一轮互联网革命都伴随基础设施层的变革，随着基础设施层核心要素完备创新周期逐渐开启，随着新兴需求与场景不断发展带动对基础设施资源的需求，底层资源规模效应带动成本降低进一步推动科技创新，逐渐形成正向循环，新的场景与需求不断涌现，最终技术红利消退整个行业静待下一轮互联网革命的到来。基础设施层面与应用层往往是技术红利的最大的受益者。基础设施是整个互联网革命的基座享受整个行业扩容带来的红利；应用层是创新增量主要来源，新时代的巨头往往由新技术应用催生而出。基础设施是元宇宙时代最确定的受益方向。基础设施是整个互联网革命基础，享受互联网革命带来市场扩容的整体红利。从历史上看芯片和操作系统是整个基础设施的核心，也是最受益的环节。每一轮互联网革命都意味着新一代基础设施的崛起，PC时代是Wintel联盟，诞生了千亿美金的英特尔与微软，移动互联网时代

AA联盟，诞生出万亿美金的苹果与谷歌，元宇宙时代对底层资源需求更加庞大，或将催生出十万亿美金级别的新巨头。2

基础设施：沉浸式体验驱动云与

GPU需求爆发聚焦元宇宙时代，当前计算机行业各主要受益环节均已有相关公司积极开展布局。具体来看，海外公司中，Facebook、Roblox均采取垂直一体化布局方式；而在各细分领域，从最底层的芯片、服务器、IDC、云厂商再到应用层的区块链与数字孪生，国内亦不乏参与者，相关产业链如下。2

基础设施：沉浸式体验驱动云与

GPU需求爆发每一轮新应用爆发周期都会带动对海量底层资源的需求，海量需求带动底层变革降低

IT成本反哺新应用创新形成正向循环直至到了阈值。依据我们前文的逻辑，在元宇宙生态下，二维升级至三维或将带来十倍甚至更高量级的基础资源需求。从元宇宙架构来看，IT技术中，云计算、芯片（GPU方向）是核心资源支撑，是底层技术支持。我们判断其是

IT技术在元宇宙最确定受益的方向。云计算：最优基础支撑平台云计算提供海量低成本基础资源。云计算具备分布式网络连接、ICT资源共享、快速、按需、弹性服务动态拓展等特性，基于其对资源利用的规模效应和更高的利用率，是单位成本最低资源利用效率最高的计算资源平台。我们认为主要受益于以下因素：1）基础设施规模效应带来的批量硬件设备低成本采购；2）云趋势下绿色数据中心能源效率（PUE）的下降，带来成本的节约；3）虚拟化等技术带来的业务弹性扩张极大的提升资源利用率；4）扩张过程中其他配套成本如容灾、建设、维护和人员成本等。参考亚马逊首席执行官贝索斯提出的“贝索斯定律”，“每隔

3

年云计算单位计算能力的价格将下降

50%”，从

AWS历史来看，整体而言，其云服务连续多年持续降价，参考亚马逊云服务部门信息，截至

2019

年，其

AWS云服务已经降价

70

次。云计算降低使用成本（开发+运维）。在基础设施层面，云计算在成本、稳定、安全和效率层面远超传统

IT。依据阿里巴巴

2019

上海云栖大会数据，上云后综合成本下降一半，效率是以前的

3

倍，稳定性也有

10

倍以上的提升，安全性更是提升了

50

倍。阿里云智能总裁张建锋在

2019

年阿里云峰会上提出“过去

5

年间，核心基础产品价格累计降低66%”。总量提升：元宇宙有望提升云计算需求元宇宙将驱动中国云计算产业景气度提升。根据

IDC预测数据，中国元宇宙相关

IT支出

2021~2025

年

CAGR为

20.2%，在

2025

年达到

2001.12

亿美元。从占比来看，发展至

2025

年，云计算占总支出或超过

40%。我国云计算市场高速增长，驱动力主要包括：1）政策支持，如国家大力提倡的新基建等新经济政策；2）软硬件技术成熟，如虚拟化技术、容器技术、分布式计算等；3）资源复用等因素带来的低成本优势；4）方便弹性易用的用户使用模式等。国内外多个元宇宙核心厂商积极布局云平台。其中典型的原本非云厂商在模式上向云切入，如

NVIDIAOmniverse平台，是云端图形设计与计算平台，将元宇宙的概念用于开发端；EpicCloudgine平台：为虚幻引擎提供面向元宇宙中海量实时交互式内容的云计算能力。结构变化：计算资源或弹性更大相比于传统的互联网应用场景，元宇宙中三维立体、超写实数字人等均是必备的选项，三维建模、图新渲染等成为基础好通用级技术，大量的元宇宙世界主体带来海量建模和渲染需求。英伟达推出

NVIDIAOmniverse™

平台，NVIDIAOmniverse™

平台，是基于

Pixar通用场景描述和

NVIDIARTX™

的多

GPU实时模拟和协作平台，性能强大，专用于处理

3D制作流程，Omniverse平台充当枢纽的角色，使新功能作为微服务微服务开放给所有连接的客户端和应用。AI和区块链同样是元宇宙市场中重要的基础性技术，相比于网络和存储，其同样对算力有着更高的需求。以区块链重要应用比特币历史发展情况作为参考，在比特币市场中，算力（也称哈希率）是衡量在一定的网络消耗下生成新块的单位的总计算能力，随着比特币市场的繁荣发展，其对应的算力不断飙升。传统

IaaS+PaaS巨头，与垂直一体化新晋厂商有望成为最大受益者构建

IaaS+PaaS一体化服务，竞争优势显著。巨头的游戏：IaaS的重资产属性决定了具备强大资金实力、长期运营与技术经验积累的公司才能胜出，一旦巨头建立其优势，通过价格、性能、服务等建立起较高的护城河，马太效应将更加明显。公有云

IaaS具体纷纷借助平台和技术优势向上切入

PaaS市场，提供

IaaS+PaaS一体化服务构建生态，进一步抬高自身壁垒。依据中国信通院统计数据，2020

年中国

PaaS市场规模为103

亿元，从竞争格局来看，阿里云、腾讯云、百度云与华为云位于

PaaS前列，基本以上厂商也均为中国

IaaS市场领军厂商。我们认为原有云巨头

IaaS+PaaS一体化服务构建的生态优势或将依然在元宇宙时代占有举足轻重的地位，此外如

Roblox等垂直一体化巨头有望凭借先发优势抢占大量增量市场。A股投资机遇：关注云计算上游云计算既是技术群落的总称，也是

IT服务的交付模式的总称，由此衍生出庞大的云计算产业生态。云计算产业链从底层到上层，大致可分为云计算设备制造、基础设施即服务(IaaS)/平台即服务(PaaS)/软件即服务(SaaS)和终端用户。GPU：算力时代核心底座GPU，指

GraphicsProcessingUnit，图形处理器，进行图形和图像相关运算工作的微处理器。在该产品基础上，衍生出

GPGPU，即

GeneralPurposeGraphicsProcessingUnit，在图形处理器

GPU的基础上进行改造，使之可以进行部分科学计算和

AI计算等的处理器。GPU概念自

20

世纪

70

年代末提出，其角色变换从最早分担

CPU压力的附属硬件，到由于能承担大规模运算而逐渐被人们重视。历史上，由于摩尔定律，使得

CPU处理器的性能可以满足应用软件不断升级的需求。但近几年半导体技术改进达到了物理极限，电路越来越复杂。2016

年

3

月

24

日，英特尔宣布正式停用“Tick-Tock”处理器研发模式，未来研发周期将从两年周期向三年期转变。至此，摩尔定律对英特尔几近失效。随着互联网用户和各类网络应用的快速增长，数据体量的急剧膨胀，数据中心对计算的需求也在迅猛上涨。诸如深度学习在线预测、直播中的视频转码、图片压缩解压缩以及HTTPS加密等各类应用对计算的需求已远远超出了传统

CPU处理器的能力所及。一方面处理器性能再无法按照摩尔定律进行增长，另一方面数据增长对计算性能要求超过了按“摩尔定律”增长的速度。CPU处理器本身无法满足计算性能需求，导致需求和性能之间出现了缺口。解决方法是通过硬件加速，采用专用协处理器的异构计算方式来提升处理性能。当前主要兴起的计算芯片分别为

GPU、ASIC、FPGA等，其中

GPU最初专用于图形处理制作，后逐渐应用于计算，适合执行复杂的数学和几何计算，尤其是并行计算。通用性较高，相比

CPU，性能更好，当前缺点在于功耗效率依然不高。GPU是元宇宙核心计算资源底座虽然提供各类计算资源的芯片种类众多，但

GPU依然是市场的最为主要的支撑点。以在

AI市场的应用为例，IDC研究发现，2021

年上半年中国人工智能芯片中，GPU依然是实现数据中心加速的首选，占有

90%

以上的市场份额，而

ASIC、FPGA、NPU等其他非

GPU芯片也在各个行业和领域被越来越多地采用，整体市场份额接近

10%。我们认为，当前全社会对算力需求不断提升，GPU是支撑众多领域科技行业发展的底层核心，对应到元宇宙时代，其同样为核心计算资源底座。GPU的市场空间广阔，正稳健增长。依据

T4

的统计数据，2020

年全球

GPU市场规模价值

200

亿美元，预计

2021

年将增长

15%，从

2015

年到

2025

年平均每年增长

13%，从

80

亿美元扩大到

350

亿美元。而依据

AlliedMarketResearch预测，2019

年全球GPU市场规模为

197.5

亿美元，预计到

2027

年将达到

2008.5

亿美元，2020

年至2027

年的复合年增长率为

33.6%，对比来看

AlliedMarketResearch对

GPU市场空间更为乐观。多方需求驱动

GPU市场持续增长。在应用层面：内容变得越来越丰富，要求越来越高，分辨率越来越高，VR/

AR继续快速发展，同时，GPU正在以新的方式用于机器学习和自动驾驶领域。全球格局：国际巨头垄断，中国厂商追赶全球

GPU市场中，基本被

Nvidia、Intel和

AMD三家垄断，近年来英伟达市占率正逐渐追赶。以

2021

年

Q3

数据来看，Nvidia、Intel和

AMD三家分别占市场份额为

20%、62%和

18%，Intel凭借其集成显卡在桌面端的优势占据最大的市场份额，而

Nvidia正凭借其独显优势在市场中追赶。独显市场中，Nvidia在巩固优势。依据

GPU行业调研机构

JonPeddieResearch(JPR)发布的报告，2021

年第二季度，全球独立显卡市场销售额达

118

亿美元，同比增幅达到

179％，呈现爆发增长态势。2020

年整个独立显卡市场总价值为

290

亿美元，预计到

2023

年，整个市场将达

441

亿美元。不同于整体市场，在独显市场中，Nvidia与AMD双雄垄断市场，其

2021

年

Q2

市占率分别约为

83%和

17%，可以看到近年来Nvidia不断巩固自己的优势，其独立显卡市占率呈提升趋势。全球市场来看，GPU按分类方式不同，有不同类型参与厂商。按接入方式可以分为独立GPU和集成

GPU，按应用市场可简单分为

PCGPU、服务器

GPU（包含

AIGPU）和移动

GPU，从厂商维度，可以分为

GPUIP厂商、GPU研发设计厂商、GPUIDM厂商等。整体上，全球市场被国际厂商垄断和引领，受益于国产化政策和下游需求高景气，国内厂商呈现积极布局追赶之势。庞大需求+国产替代，国产

GPU厂商迎发展机遇庞大的需求+逐渐成熟的产业预示着广阔的发展空间。在元宇宙、人工智能、云游戏、自动驾驶等新场景和需求爆发式增长背景下，我们判断中国

GPU市场将快速增长，相比于

PC市场，新增市场空间或更大。相比于

PC等传统

IT应用场景，中国在人工智能、自动驾驶领域与美国等强国处于同一竞争水平，且中国庞大市场带来相应细分领域更快的成长。另一方面，从国家安全角度，国产

GPU势在必行，对于国产

GPU厂商而言是时代机遇。部分优质国产

GPU企业已逐步展现出发展潜力。我国部分国产厂商经历了从特殊行业到党政市场的应用迭代升级，正逐步向民用等商业市场布局拓展，如景嘉微在经过

JM5系列和

JM7

系列应用升级，当前

JM9

系列已完成流片、封装阶段工作及初步测试工作。3

聚焦应用，新兴技术有望加速落地每一轮互联网创新都会带动新技术大规模落地，进而催生新的巨头出现，本部分我们主要探讨元宇宙为计算机行业软件应用端带来的需求与产生的应用。区块链：元宇宙认证体系之源区块链是分布式数据存储，点对点传输，共识机制，加密算法等计算机技术在互联网时代的创新应用模式，其基于自身的技术特性，天然适配元宇宙的关键应用场景，例如身份认证、数字资产、内容平台、游戏平台、共享经济与社交平台等各方面的应用。事实上，当前一级市场中，“元宇宙+区块链”双重概念项目鳞次栉比，充分说明二者适配性之强。但无论场景、无论实现方式，区块链在元宇宙场景中的应用，主要基于两条主线：其一为利用其去中心化、不可篡改等属性，实现元宇宙可信任的有效治理；其二为利用数字货币无通胀的属性，构建有效的激励机制，保证元宇宙社区的稳定运行。而追根溯源，两条应用路径主线均源自于区块链技术本身的技术特性。构筑信任底座，匹配元宇宙生态区块链本质上是一个去中心化的分布式数据库，能实现数据信息的分布式记录与分布式存储。区块链的数据存储通过两种方式来保证数据库的完整性和严谨性：第一，每一个区块上记录的交易是上一个区块形成之后，该区块被创建前发生的所有价值交换活动，这个特点保证了数据库的完整性。第二，在绝大多数情况下，一旦新区块完成后被加入到区块链的最后，则此区块的数据记录就再也不能改变或删除。这个特点保证了数据库的严谨性，使其无法被篡改。这样一种分布式数据库架构使得区块链天生具备去中心化、开放性、自治性、匿名性和可追溯性。具体来看，链式结构主要依靠各个区块之间的区块头部信息链接起来，头部信息记录了上一个区块的哈希值（通过散列函数变换的散列值）和本区块的哈希值。本区块的哈希值，又在下一个新的区块中有所记录，由此完成了所有区块的信息链。同时，由于区块上包含了时间戳，区块链还带有时序性，时间越久的区块链后面所链接的区块越多，修改该区块所要付出的代价也就越大。区块链的上述特性，可以在元宇宙生态中低成本的建立信任。这种“信任”可以体现在两方面，其一为元宇宙生态不同参与者之间的信任，例如通过区块链实现身份的唯一性认证，从而保障元宇宙生态中的身份安全；其二为元宇宙参与者与元宇宙平台之间的信任，例如通过去中心化管理体系，保障参与者数据安全等方面。信任系统案例之一：元宇宙身份及接入管理服务伴随元宇宙生态的发展，身份及接入管理服务的重要性将持续提升，其典型作用是保障具备合法身份的用户或设备可以安全、高效的接入和享受服务。现有身份认证机制一般采用密码或实时验证码的方式进行，或多或少面临着隐私泄露、身份欺诈以及碎片化等问题，给用户、设备和系统均带来极大的挑战。身份认证服务是区块链技术应用的一个重要领域，这源于其高可靠性、可追溯和可协作等特质。将区块链技术应用到身份及接入管理服务中，将有可能形成一种协作的、透明的身份管理方案，有助于企业、组织更好的完成身份管理和接入认证。信任系统案例之三：元宇宙数据安全保障区块链技术公司以去中心化的节点信息公开、共享让人人掌控自己的个人数据成为可能。除区块链技术天生具备不可篡改性带来的对已有数据的保护之外，区块链技术公司的出现令个人数据掌控权从互联网平台转移到用户自己手中，通过它，用户个人数据可以与个人数字身份证相关联，用户可以选择个人数字身份证是匿名、或公开，即使在匿名状态下，仍然可以随时随地从任何设备访问区块链应用平台，避免当前互联网平台通过“绑架式授权协议”获取用户信息并加以滥用的情况。当前政策层面密集推出《数据安全法》、《个人隐私保护法》，以及即将推出的《数据安全条例》，均意在限制对公民个人数据的滥用，在元宇宙生态中，区块链技术无疑是最有效的数据安全保护办法。打造经济体系，激活元宇宙生态在以

Roblox平台为例的开放型元宇宙生态中，由于核心厂商只提供平台服务，而平台上的内容均需要生态参与者以

ISV的身份主动创建，因此一个有效的激励机制是激活元宇宙生态多样性的重要保障，而区块链的

Token通证模型则为提供了这样一种元宇宙独立闭环经济系统的可能。Token基于奖惩的分配模型和治理机制，能够激励早期生态开发者贡献代码和产品，同时能够为生态的持续市场运营增长提供庞大的社区保障。一个优秀的

Token经济模型可以解决产品早期融资的问题，还会为其中后期的产品发展提供人才、技术和运营支撑，这在现实世界高度内卷的创业环境下，无疑有跨时代的进步意义。具体来看，我们认为通过区块链来打造经济体系，主要涉及两方面核心：其一为表征数据资产的合理价值（即为数据确权），其二为实现数字资产的有效交易，从目前来看，这两方面功能均可通过NFT实现。同时，可完全代表数据资产的代币

NFT，自然也具有了一定的现实商业价值。非同质化代币

NFT生态系统中最常见的盈利方式是出售

NFT，在直接销售

NFT的营收模式基础上可衍生二级市场交易手续费、游戏内部经济中的交易费等营收方式。与此同时，在通过

NFT进行数据资产交易的过程中，本身也受到区块链数据确权的保护。区块链

1.0：主要技术应用于以比特币为代表的虚拟货币，尽管各方态度不一，但依然是迄今为止区块链中最成功的应用。区块链技术不断演进，理想化治理渐行渐近近年来，区块链技术始终处于不断演进过程中。伴随技术的成熟及广泛应用一步步向前推进，其发展可主要分为区块链

1.0、区块链

2.0

及区块链

3.0

三个阶段。区块链

1.0：主要技术应用于以比特币为代表的虚拟货币，尽管各方态度不一，但依然是迄今为止区块链中最成功的应用。区块链

2.0：随着以太坊的出现，区块链

2.0

时代随之到来，区块链

2.0

是区块链在金融,智能合约方向的技术落地。之后出现了去中心化应用和去中心化金融，推动了更大的产业改革，尤其是基于以太坊的

NFT的出现为

DeFi领域带来了创新。当前

NFT已经可实现数字身份、数字资产确权等一系列元宇宙运行的基础功能。区块链

3.0：当前我们或许正站在区块链

3.0

时代的拐点，在这一阶段，区块链将主要应用在金融以外的行业，包括司法、医疗、物流等领域，帮助建立数字社会信用底座，提高系统运转效率。而更进一步聚焦元宇宙，区块链技术将有效提升元宇宙治理成效，使其真正成为有序的去中心化生态，但为实现这一理想化目标，需要将区块链技术应用到整个元宇宙的底层互联网技术中去，换言之，此时互联网

TCP/IP协议或将转换为基于元宇宙技术的可信底座。但为实现这一目标，区块链技术当前仍需突破自身并发性、可拓展性方面的瓶颈。无论技术如何发展，区块链本身分布式记账的方式，要求同样一份账本要在网络中不同节点处均有备份，这就使得区块链在设计过程中存在

“不可能三角”，它指的是，一个区块链项目无法同时满足安全性、可扩展性和去中心化三个条件，最多只能同时满足两个条件。事实上，区块链

1.0

的代表比特币、区块链

2.0

的代表以太坊，均满足去中心化和安全性两个指标，牺牲了可扩展性，这使得其上应用落地受到限制，尤其对于公链生态而言，尚不能支持大规模、高复杂性应用。因此当前，区块链核心技术发展趋势，即为提升其可扩展性。无论是以太坊

layer2（二层网络）抑或

2018

年的明星项目

EOS，以牺牲一定区中心化的方式，换取更高的可扩展性和吞吐量。具体来看，以太坊

Layer2

在原有技术的基础上，主要通过

Rollup技术（数据分片）技术作为方案解决以太坊的吞吐量瓶颈，可以至少将以太坊的吞吐量提升100

倍；而

EOS则通过对共识机制的改进，采用

DPOS机制（委托股权证明），在常规

PoW和

PoS中，对于任意新加入的区块，需要整个网络节点确认，而在

DPoS下，可以通过不同的策略不定时的选中一小群节点来完成新区块的创建、验证、签名和相互监督过程，这样可以大幅度减少区块创建和确认所需要消耗的时间和算力成本，从而提升整体效率。数字孪生：B端应用切入口元宇宙在发展初期阶段，游戏往往是最主要的应用场景，但是伴随着技术的逐步成熟和应用的稳定落地，最终元宇宙会向教育、城市设计、医疗、工业、公共服务等各个领域逐步拓展。而在拓展过程中，我们认为数字孪生作为将现实世界投射至数字世界的工具，将是最基础的切入点。从根本上讲，数字孪生是指以数字化的形式对某一物理实体过去和目前的行为或流程进行动态呈现。数字孪生全流程呈现的是从物理世界到数字世界，再从数字世界回到物理世界的过程。这一物理-数字-物理过程或循环从广义上描述了数字制造环境、先进的生产技术与物联网相结合，现实与数字世界在实现互联互通的同时，还能开展传输和分析活动，并利用信息采取更加智能的实际行动。在“元宇宙”概念被广泛认知之前，全球范围内许多互联网企业、工业软件企业就数字孪生的相关技术已有长期的布局，其中包括工业互联网、仿真测试、数字化工厂、CAD、CAE、EDA等工业软件，事实上，数字孪生起源于仿真模拟技术，随着传感技术的发展而兴起，并伴随着新生技术的融合而逐渐壮大。截至目前，已有众多互联网企业、工业软件企业在“元宇宙数字孪