万联证券研究所报告显示，AI大模型端侧部署正在推动手机芯片全面升级。旗舰手机芯片AI算力已增长20倍，2025年有望达60TOPS以上。异构计算（CPU+GPU+NPU集成）成为端侧AI部署的重要解决方案，NPU专为AI工作负载设计，需求有望持续提升。处理器市场格局方面，2024Q3联发科出货量市占38%领先，华为海思同比+211%增长最快，苹果按收入市占41%排名第一。
异构计算——AI端侧部署的硬件基础
AI应用在端侧部署面临功耗散热受限（通用CPU/GPU难以满足AI严苛计算需求）、固定硬件难以完成AI任务（AI应用不断演进）等挑战，异构计算成为重要解决方案。现代SoC在单个DIE中集成多个处理器：CPU擅长顺序控制和即时性，负责操作系统和传统应用；GPU适合并行计算以进行数据流处理；NPU专为AI打造，擅长标量、向量和张量数学运算，可运行机器学习所需的大量乘法、加法运算。通过构建CPU、GPU和NPU集成的异构计算架构，能够实现最佳应用性能、能效和电池续航。
NPU演进——从音频AI到生成式AI
NPU专为AI工作负载设计，随着AI用例演进持续迭代。早期NPU（2016年前）主要面向音频和语音AI应用，基于简单CNN。2016年后，拍照和视频AI应用兴起，基于Transformer、RNN、LSTM等更复杂模型，NPU增加张量和卷积加速器。2023年，LLM（Llama-2B）和LVM（Stable Diffusion）赋能的生成式AI出现，模型规模数量级提升，不仅对计算能力提出更高要求，还需重点考虑内存和系统设计提升数据传输效率。未来更大规模和多模态模型需求将推动NPU需求不断提升。旗舰手机AI算力已增长20倍，Counterpoint预测2025年将达60TOPS以上。
处理器市场格局——联发科出货领先，华为海思增长最快
据Canalys数据，2024Q3按出货量份额，联发科出货1.193亿台（38%市占）保持领先，高通位居第二。华为海思同比增长211%，是增长最快的处理器厂商，主要得益于华为中端手机成功引入麒麟SoC。按智能手机出货收入计，苹果以41%市占率排名第一。排名前三的处理器型号均为旗舰AI手机SoC，总计创造540亿美元收入，旗舰AI手机SoC在价值端继续占据主导地位。手机终端厂商及芯片厂商争相布局手机AI芯片领域——高通和联发科发布多款支持多模态大模型端侧部署的移动计算平台，苹果、三星、华为也积极推出自研AI芯片。
投资逻辑——NPU芯片与处理器国产化
AI手机渗透率快速提升推动芯片升级，投资聚焦三条主线：NPU芯片——异构计算为NPU带来市场增量，专为AI工作负载设计的NPU需求有望持续提升，建议关注NPU IP及芯片设计厂商。处理器国产化——华为海思份额快速增长（+211%），麒麟SoC成功导入中端机型，国产处理器有望持续提升市占率。端侧AI SoC——旗舰AI手机SoC在价值端主导市场（苹果41%收入市占），端侧AI算力升级趋势明确，建议关注手机SoC龙头厂商。
智能手机处理器市场格局（2024Q3）| 供应商 | 出货量份额 | 收入份额 | 主要变化 |
|---|
| 联发科 | 38% | — | 出货量领先 |
| 苹果 | — | 41% | 收入排名第一 |
| 华为海思 | — | — | 同比+211%，增长最快 |
