计算机行业动态报告：ARM产业链为何是GPU与CPU协同关键受益者

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告1ARM产业链为何是GPU与CPU协同关键受益者AI基础设施正经历向推理成本竞争的结构性转变。1）单位Token成本成为衡量算力效率的重要指标，数据中心的核心产出已经从原始算力转变为以Token为单位的智能交付。2）MoE稀疏化趋势与CPU价值重估则有望成为推动行业变化的主线，前者强调整体计算效率的重要性，后者通过CPU-GPU协同重构推理阶段的算力分配逻辑，推动AI基础设施从"堆硬件"走向"系统优化"。MoE稀疏化趋势下整体计算效率的重要性凸显。根据论文《TheRiseofSparseMixture-of-Experts:ASurveyfromAlgorithmicFoundationstoDecentralizedArchitecturesandVerticalDomainApplications》，随着新一代MoE模型迈向万亿参数和128K以上长上下文，训练和推理必须依赖专家并行、数据并行、流水线并行和张量并行等多种策略，并部署于高性能GPU集群和高速RDMA网络之上。其中，专家并行带来的大量All-to-All通信使高速互联和通信优化成为影响GPU利用率的关键因素。ARMCPU迎来重要重估机遇：兼具性能与生态的系统性壁垒。1）算力系统优化下CPU迎来重要机遇：根据论文《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》，传统"CPU搬运、GPU推理"的分工模式存在协同瓶颈。推理阶段的关键指标已从峰值算力转向单位Token成本、并发吞吐和功耗，而CPU将发挥重要作用。2）Arm在同级别CPU中具备性能和TCO优势：更多可用线程与更高单线程处理能力相互叠加，最终实现ArmCPU单机架性能的大幅提升;每瓦性能更契合AI数据中心电力受限背景下的成本约束；同时，Arm全球开发者规模超过2200万，软件栈和AI框架适配成熟，形成较高生态迁移门槛。3）巨头领衔，面向未来深度布局：Arm推出AGICPU，基于Neoverse平台，针对高密度机架、大规模并等头部客户支持。英伟达VeraCPU同样是Arm的典型代表，自研Olympus核心产品并完全兼容Armv9.2架构，显存带宽提升至1.2TB/s，通过NVLink-C2C实现CPU与GPU统一地址空间，支撑KV缓存卸载等推理优化技术落地。投资建议：AI基础设施正进入推理效率竞争阶段，MoE稀疏化、AgenticAI等趋势推动算力需求转向系统级效率优化，ARMCPU兼具性能与生态的系统性壁垒，将迎来重要的发展机遇。建议重点关注：1）国产算力：浪潮信息、寒武纪等。2）CPU：海光信息、中国长城、龙芯中科、禾盛新材、广合科技等。风险提示：MoE工程化落地不及预期；AI推理需求增长不及预期；行业竞争加执业证书：S0590525110033邮箱：lvwei_yj@执业证书：S0590525110034邮箱：guoxiny计算机沪深300计算机沪深3002025/7行业动态报告/计算机行业动态报告/计算机本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告21MoE稀疏化趋势下，计算效率提升成为关键 32AgenticAI计算效率为先，CPU迎来价值重估 52.1评价计算效率的核心指标：单位Token成本 52.2提升整体计算效率趋势下，CPU迎来价值重估 62.3巨头率先发力：英伟达Vera芯片致力于创造更高数据中心Token营收 73ARMCPU迎来重要机遇：兼具性能与生态的系统性壁垒 94投资建议 5风险提示 插图目录 表格目录 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告31MoE稀疏化趋势下，计算效率提升成为关键全球头部大模型迈向万亿参数和长上下文，训练和推理必须依赖专家并行、数据并行、流水线并行和张量并行等多种策略，并部署于高性能GPU集群和高速RDMA网络之上。根据论文《TheRiseofSparseMixture-of-Experts:ASurveyfromAlgorithmicFoundationstoDecentralizedArchitecturesandVerticalDomainApplications》，我们可以看到在MoE技术路线下，未来算力基础设施发展的一些趋势。MoE推动算力需求从单卡能力转向集群级系统能力。随着MoE模型参数规模持续扩大，部分新一代MoE模型已经迈向万亿参数，并支持128K以上长上下文。由于模型规模和上下文长度显著提升，单张GPU已难以承载完整模型训练和推理，模型必须被拆分到多GPU、多节点集群中运行。在中心化范式下，MoE训练和推理主要部署在高性能GPU集群中，并依赖高速RDMA网络实现节点间互联。论文指出，当前主流MoE系统通常需要结合专家并行、数据并行、流水线并行和张量并行等多种并行策略，以突破单卡显存限制并提升训练效率。其中，专家并行是MoE扩展的重要方式，即将不同专家网络分布到不同GPU上，由路由机制将token分配至对应专家进行计算。但这一机制会带来大量All-to-All通信，随着专家数量和节点规模扩大，通信开销会显著影响GPU利用率和整体训练效率。因此，MoE对算力基础设施的要求已经不只是GPU峰值算力，还包括高速互联、显存管理、通信优化和分布式调度能力。图1：MoETransformer模块中的专家并行机制论文进一步讨论了去中心化MoE对算力的影响。相较于依赖少数大型数据中心的中心化模式，去中心化范式尝试利用消费级GPU、工作站GPU、移动GPU本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告和小型GPU集群等分散资源，扩大可用算力池。由于MoE的专家网络天然具备可拆分特征，不同专家可以根据设备性能部署在不同节点上，因此具备利用闲置算力和异构算力的潜力。同时值得注意的是，去中心化环境下面临明显瓶颈：不同设备在GPU性能、显存容量、内存资源和通信带宽上差异较大，容易造成负载不均；同时，相比中心化GPU集群中可超过400Gb/s的RDMA网络，去中心化训练通常依赖LAN或WAN，带宽可能低于10Gb/s，通信效率成为限制有效算力输出的关键因素。图2：去中心化MoE架构图总体来看，论文的启示在于：MoE一方面通过稀疏激活提升单位计算效率，另一方面也推动AI算力基础设施从单卡性能竞争，转向GPU集群、高速互联、并行框架、通信优化和异构算力调度的系统级竞争。未来MoE的发展不仅依赖更强GPU，也依赖更高效的集群组织方式和分布式算力调度能力。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告52AgenticAI计算效率为先，CPU迎来价值重估每百万Token成本是综合反映AI基础设施真实效率的指标。传统数据中心的核心定位为数据存储、检索与处理设施，而在生成式AI与代理式AI加速落地的产业阶段，推理已经取代训练成为数据中心的核心工作负载，数据中心的核心产出已经从原始算力转变为以Token为单位的智能交付，而芯片峰值规格、单GPU小时成本、每美元FLOPS等投入侧指标并不能完全反映AI投入的相关效率，而每百万Token成本是综合反映AI基础设施真实效率的TCO指标之一。AI业务的核心盈利逻辑直接由每Token成本决定，这一指标是能够同步覆盖硬件性能、软件优化、生态支持、实际利用率等所有核心变量的综合评估指标。图3：“每百万Token成本”的计算公式资料来源：英伟达官网，国联民生证券研究所根据英伟达官网的数据，基于DeepSeek-R1AI模型，仅从算力成本来看，NVIDIABlackwell平台的成本约为NVIDIAHopper的2倍，但Blackwell每瓦的Token产出量是Hopper的50倍以上，每百万Token的成本降低至其1/35表1：不同算力平台，在DeepSeek-R1AI模型运行的数据资料来源：英伟达官网，国联民生证券研究所本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告6在AgenticAI时代，CPU-GPU协同失效制约落地效率。当前智能体部署面临“堆卡低效”的困境，佐治亚理工学院相关论文《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》通过对五大典型智能体负载的实证测试，揭示传统“CPU搬运、GPU推理”分工模式存在协同瓶颈。1）时序错配导致GPU空转：CPU工具处理时延在整体负载中占比偏高，GPU推理时延占比偏低，两者节奏错位导致GPU长期处于等待状态，算力无法充分释图4：《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》论文中负载时延拆解图资料来源：英特尔商用官方公众号，国联民生证券研究所2）吞吐量提升遭遇双重瓶颈：系统效率上限一方面受GPU显存容量限制——批大小提升到一定阈值后KVCache占用显存过高，吞吐量进入饱和区间；另一方面受CPU调度瓶颈限制——多核CPU常出现核心未完全占满时吞吐量提前饱和的情况，批大小从64提升到128时，LangChain负载的CPU端摘要任务时延可从2.9秒上升到6.3秒，核心超分导致上下文切换开销大幅增加。图5：《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》论文中吞吐量饱和分析图资料来源：英特尔商用官方公众号，国联民生证券研究所本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告73）能耗结构失衡：大批次场景下CPU能耗占比显著提升，批大小为128的LangChain负载中，CPU动态能耗占总动态能耗比例可达44%，单纯依赖CPU多进程并行提升吞吐量会拉低整体投资回报率。图6：《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》论文中动态能耗分布图资料来源：英特尔商用官方公众号，国联民生证券研究所由此可见，推理的关键指标不再是峰值算力，而是单位Token成本、并发吞吐、功耗等。在提升整体计算效率的过程中，CPU至关重要：CPU不仅可以承接长尾和批量推理，而且可以提升整体调度效率，其最为典型的案例即是英伟达的Vera芯片。在NVIDIARubin平台中，GPU执行Transformer时代的工作负载，CPU编排数据与控制流。Vera是英伟达面向AI工厂场景推出的新一代专用CPU，基于GraceCPU的高带宽、高能效设计基础，完成了角色定位的核心升级。相比前代产品仅承担辅助调度功能，Vera已成为支撑GPU高效运行的核心数据处理单元，专门针对AI工厂的全流程工作负载完成优化。产品完全兼容Armv9.2架构，主流Linux发行版、AI框架与编译平台无需修改即可直接运行，同时原生支持跨CPU-GPU边界的机密计算。Vera相对Grace在计算、内存、互连三大维度均有明确规格升级，全面适配AI场景下的数据密集型工作负载需求。计算层面采用88颗自研Olympus核心，较前代72颗NeoverseV2核心数量提升22%，单颗核心二级缓存从1MB提升至2MB，三级缓存从114MB提升至162MB，微架构针对控制密集、数据移动密本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告8集型工作负载完成定向优化；内存层面显存带宽从最高512GB/s提升至1.2TB/s，显存容量从480GB提升至1.5TB；互连接口层面NVLink-C2C带宽从900GB/s提升至1.8TB/s，PCIe版本从Gen5升级至Gen6并支持CXL3.1，可实现机架规模下CPU与GPU的高效协同。表2：Grace与VeraCPU对比VeraCPU统一的三级缓存机密计算支持资料来源：英伟达官网，国联民生证券研究所第二代可扩展一致性结构（SCF）有效消除数据的传输瓶颈，保障AI工作负载的线性扩展能力。该架构可将所有核心连接至共享三级缓存与内存子系统，负载下可维持超过90%的峰值内存带宽，消除核心与内存控制器之间数据的传输瓶颈，确保编排、数据处理类工作负载的性能随核心数量线性增长，可持续向GPU供给训练与推理所需的全量数据。NVLink-C2C实现CPU与GPU显存的统一地址空间，支撑推理侧核心优化技术落地。通过1.8TB/s的一致性带宽，应用可将CPU端LPDDR5X内存与GPU端HBM4显存视为同一一致性内存池，有效降低跨设备数据移动开销，支撑KV缓存卸载、多模型并行执行等推理优化技术落地。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告93ARMCPU迎来重要机遇：兼具性能与生态的系统性壁垒Arm是AI时代稀缺的覆盖全场景的统一计算架构，生态优势突出。无论是为超大规模数据中心提供算力、支撑前沿模型训练、实现智能手机的端侧智能，还是推动汽车、机器人、工业系统等领域的AI定义式演进，Arm架构都是贯穿整个AI计算连续体的连接中枢。Arm架构已成为当前稀缺的能够实现云、边、端全场景覆盖的统一计算底座，是贯穿整个AI计算连续体的核心连接中枢，其价值已从单一的处理器架构升级为现代计算时代不可或缺的底层基础设施。超大规模云厂商英伟达AI工厂CPU配套消费级终端图7：ARMCPU已经建立强大的生态超大规模云厂商英伟达AI工厂CPU配套消费级终端AWSGraviton、AzureCobalt、GoogleAxion等Arm实例均为公有云中性价比最优的选择。根据Arm公布的数据，截至2025年底，向顶级超大规模云厂商出货的算力中，近半数为Arm架构，可充分满足企业大规模AI训练与推理的需求英伟达专为与Rubin、BlackwellGPU搭配运行或驱动Bluefield-4DPU而设计的Grace、VeraCPU均基于Arm平台开发，充分证明了Arm架构可无缝集成至异构计算系统，为平衡型计算节点奠定全球99%以上的智能手机均采用Arm计算平台，这类设备正快速演进为AI原生系统。实时翻译、图像识别、语音合成、生成式助手等此前被认为仅能在云端运行的功能，如今都可依托Arm的高能效核心与集成式AI引擎在本地运行汽车与工业场景汽车与工业场景Rivian、特斯拉、小鹏等头部企业均正在设计基于Arm的定制化自动驾驶栈，覆盖芯片全层级。多数机器人系统均依托Arm架构处理器实现智能、控制、感知与系统协同功能资料来源：ARM官方公众号、Futurum，国联民Arm的核心竞争优势已从传统能效领先，升级为兼具性能与生态的系统性壁垒。性能较同级别x86CPU实现两位数领先，同时保持显著的TCO优势；每瓦性能是AI时代的核心成本指标之一，Arm可在不提升功耗与散热需求的前提下实现更高算力吞吐量，解决当前AI数据中心普遍面临的电力约束痛点。生态层面，根据ARM官方公众号、Futurum，Arm全球开发者规模超2200万，是全球最大的开放计算生态之一，软件栈与AI框架适配成熟，开发者一次优化即可实现全场景部署，架构切换成本高，形成了持续强化的复利式竞争护城河。行业动态报告/计算机行业动态报告/计算机本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告10ArmAGICPU是基于ArmNeoverse平台打造的全新量产级芯片，旨在为AI基础设施提供核心算力支撑。ArmAGICPU能够在数千核心并行的持续高负载下，为每个任务提供高性能表现，且满足现代数据中心功耗与散热的严格要求。从运行频率到内存及I/O架构，ArmAGICPU的每一处设计都经过专门优化，在高密度机架部署场景下，支持大规模并行、高性能的代理式AI工作负载。目前ArmAGICPU已有多个重要客户，包括Cerebras、Cloudflare、Oracle、F5、Meta、OpenAI、Positron、Rebellions、SAP、SK电讯和Verda等。表3：ArmAGICPU规格与产品简介处理核心系统级缓存最大频率心ArmAGICPU可实现单机架性能较高：ArmAGICPU具备业界领先的内存带宽，使每个机架能够支持更多高效执行的线程；高性能、高能效的单线程ArmNeoverseV3处理器核心性能出众，每个Arm线程可处理更多任务；更多可用线程与更高单线程处理能力相互叠加，最终实现单机架性能的大幅提升。Meta作为ArmAGICPU的早期合作伙伴与客户，参与该CPU的联合开发，旨在为Meta全系应用优化吉瓦级规模基础设施，并与Meta自研的MTIA加速器协行业动态报告/计算机行业动态报告/计算机本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告114投资建议AI基础设施正进入推理效率竞争阶段，MoE稀疏化、AgenticAI等趋势推动算力需求转向系统级效率优化，ARMCPU兼具性能与生态的系统性壁垒，将迎来重要的发展机遇。建议重点关注：1）国产算力：浪潮信息、寒武纪等。2）CPU：海光信息、中国长城、龙芯中科、禾盛新材、广合科技等。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告125风险提示MoE工程化落地不及预期风险。MoE涉及路由、专家并行、负载均衡和通信优化等复杂问题，若通信开销或调度效率问题难以解决，可能影响其降本增效效果。AI推理需求增长不及预期风险。若下游AI应用商业化、AgenticAI落地或企业推理需求增长低于预期，相关算力基础设施和CPU价值重估进程可能放缓。行业竞争加剧风险。AI算力、推理优化、CPU/GPU协同和异构调度等方向参与者众多，存在行业竞争加剧的风险。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告13插图目录图1：MoETransformer模块中的专家并行机制 3图2：去中心化MoE架构图 4图3：“每百万Token成本”的计算公式 5图4：《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》论文中负载时延拆解图 6图5：《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》论文中吞吐量饱和分析图 6图6：《ACPU-CentricPerspectiveonAgenticAI》论文中动态能耗分布图 7图7：ARMCPU已经建立强大的生态 9表格目录表1：不同算力平台，在DeepSeek-R1AI模型运行的数据 5表2：Grace与VeraCPU对比 8表3：ArmAGICPU规格与产品简介 10本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并登记为注册分析师，基于认真审慎的工作态度、专业究方法与分析逻辑得出研究结论，独立、客观地出具本报告，并