2024年并行科技研究报告:“算海计划”共建超大单体智算集群,运营效率+算力利用率双提升

1、 以“算海计划”共建超大单体智算集群,加速算力资源采购

并行科技成立于 2007 年,是国内领先的超算云服务和算力运营服务提供商,聚 焦应用真实运行性能,致力于为用户提供全面、安全、易用、高性价比的超算云服 务。从产品业务角度来看,公司的主要产品包括超算云、智算云、超算行业云、设 计仿真云、运维服务、软件产品六类产品服务。

其中超算云服务为公司的主要业务,根据云服务模式,超算云可分为 IaaS、PaaS 及 SaaS 三类:IaaS 将超级计算的基础设施提供给用户,PaaS 将运行在超算云基础设 施之上的软件开发和运行平台提供给用户,SaaS 向用户交付运行在超算云基础设施 之上完整且可以直接使用的软件应用。其中 IaaS 是 PaaS 和 SaaS 的基础,包括外购 算力资源和自有算力资源两大类。

并行科技合作内蒙古算力基地于 2024 年 5 月 15 日正式上线运营,并向算力建 设合作伙伴发起号召:共同筹建面向模型训练的大规模单体集群。并行科技合作内 蒙古新型算力基地,规划建设 4000 个 20kW 高功率智算机柜,最大可以支持单一集 群 6 万卡。“算海计划”,寓意纳入所有江河湖泽,海纳百川。

合作内蒙古算力基地具有诸多优势:在大规模部署方面,可部署 4000 个 20kW 机柜;自然气候方面,基地所处地区年平均气温仅为 4.3℃,较低气温有助于算力基 地提升散热效率、提高设备性能;同时,合作内蒙古算力基地是绿色低碳算力基地, 电费单价仅为 0.262 元,有效降低算力设备运行成本;公司还拥有智能运维管理服务, 专家团队 7×24 小时在线提供服务。

近期,公司频繁进行相关资源采购,公司算力资源和相关配套 IT 设施采购主要 分为设备类采购和资源类采购。设备类采购主要包括针对共建集群和部分行业云项 目所需的设备采购,包括服务器、存储、网络设备等;资源类采购包括并行超算云 服务开展所需的 CPU 算力资源、GPU 算力资源、互联网带宽等相关资源。2023 年 11 月至今,公司采购算力资产金额共计不超过 4.62 亿元。其中设备类采购金额约为 3.52 亿元(服务器 3.51 亿元,存储设备 100 万元),资源类采购(GPU 算力资源) 约为 1.1 亿元。

近年来,公司采购规模有所提升,采购结构出现变化,其主要原因包括算力获 取途径改变、潜在客户增加、资金实力提高和冗余算力需求增加,主要影响包括服 务水平提高、生产成本降低和风险降低。

主要原因

核心因素:获取算力资源方式由以外购为主逐步转向以共建为主。外 购模式是指公司与上游算力供应商签订算力资源采购协议,通过对接 调试将其算力资源纳入公司超算云平台,并根据下游客户的需求量提 供服务的形式;共建模式是指公司采购算力服务器、存储及网络设施 等,租赁和使用数据中心相关设施形成计算集群,并为下游客户提供 公司自有算力的形式。近年来,公司的算力资源由外购逐步转变为自 有,2021-2022 年,共建模式的收入占比稳定高于 70%,公司算力设备 需求增加,推动了设备采购金额的增长。

客户:潜在客户增加推动公司算力设备需求增长。公司用户类型主要 分为三类,包括高等院校、科研机构和企业用户,2023 年度高校、科 研机构和企业用户收入占比大致为 40%、30%、30%。其中企业客户行 业类型主要包括航空航天、汽车、人工智能、智能制造、能源气象等, 随着企业客户 AI 算力需求的增长和公司品牌价值的提升,预计公司企 业客户将有所拓展,贡献收入的占比将有所上升。

资金:公司资金实力的提高为算力设备储备提供物质条件。2023 年公 司在北交所上市,募集资金总额达 3.34 亿元,净额达 2.87 亿元,资金 实力有较大提升,为公司购买AI算力服务器等算力资源提供资金支持。

服务:储备富余算力资源需求推动算力设备采购。从用户使用体验角 度,公司需要保证一定富余的算力资源以及时提供替代资源,减少宕 机、排队等情形对用户体验的影响,因此需要在布局满足收入增长所 需的算力资源的基础上,布局更多的算力基础设施。

主要影响 

成本:短期内折旧增加带来毛利率下降,长期促使生产成本下降。公 司加大对算力设备相关固定资产采购以丰富自有算力资源池,2023 年 固定资产达 3.1 亿元,短期内固定资产折旧成本增加导致毛利率有所下 滑。但长期来看,利用自有算力提供服务相比于外购第三方算力资源 更具成本优势,共建模式毛利率高于外购模式毛利率,外购模式向共 建模式转变将带来成本下降。

服务:自有算力资源的增加将提高公司为客户提供服务的质量。一方 面,相较于外购模式获取的算力资源,共建模式的自有算力资源可根 据用户计算需求提供定制化服务。另一方面,富余算力资源可及时为 客户提供替代资源,减少宕机、排队等问题的发生,提高客户体验感。

风险:共建模式将减轻直接外购算力资源的不确定性。在直接采购模 式下,公司算力资源的供应商为各大超算中心,各大超算中心与公司 存在部分客户的重叠,具有一定竞争关系。同时,在当前强化网络和 数据安全监管的背景下,各大超算中心算力资源的开放权限可能会根 据法律法规及政策要求发生变化。相关业务的潜在竞争及算力资源开放权限变动的不确定性,将增加公司风险。通过购买算力设备增加自 有算力资源,将减少公司对供应商的依赖,2021 年公司由外购算力转 变为主为自有算力为主,前五大供应商采购金额占比为 35.87%,同比 下降 15.67pcts,2022、2023 年保持下降趋势。自有算力在一定程度上 化解直接外购算力资源带来的风险。

除购买硬件设施外,公司还推出了 Paramon 应用运行特征收集器和 Paratune 应用运行特征分析器两款软件产品。Paramon 广泛应用于高性能计算、大数据和人 工智能领域。收集器可秒级监控集群和应用的系统级、微架构级以及函数级等性能 指标,智能分析性能异常,实时告警。Paratune 分析器用于分析优化程序性能,尤其 针对大规模并行计算程序,通过多节点间系统级和微架构级等性能指标定性与定量 关联分析,帮助程序开发者快速定位程序性能瓶颈点,优化编程提高程序性能。

2、 市场对超大规模训练需求供不应求,公司擅长围绕用户需求制定方案

超级计算,也称之为高性能计算,指利用并行工作的多台计算机系统的集中式 计算资源,处理极端复杂的或数据密集型的问题。从算力资源的需求看,高性能计 算可以分为尖端超算、通用超算、业务超算和人工智能超算四大类。在超算服务未 来增长中,预计业务超算与人工智能超算将带来主要增长。

从产业链维度而言,算力产业链上游是算力基础硬件设施,包括元器件、ICT 基础设施、其他硬件设备三大类。中游是算力网络与平台,数据中心、边缘计算、 算力网络等为用户提供 IDC 服务、云计算服务等服务。产业链下游应用领域主要包 括互联网、金融、公共事业等行业。随着 AI 产业快速发展,算力行业从上游芯片到 下游应用均持续进展。

2.1、 上游:英伟达为中国研制 B20 芯片,燧原科技等国产企业实现量产

从上游来看,芯片是算力基础设施中技术难度较高的器件,近期海内外芯片产 业均有较大突破,为算力行业的发展提供条件。2024 年 7 月 22 日,据路透社报道, 英伟达正在为中国市场开发新旗舰 AI 芯片 B20。该芯片基于英伟达 2024 年 3 月推 出的“最强 AI 芯片”Blackwell 系列,将与目前美国政府对华芯片出口管制相兼容, B20 芯片计划于 2025 年第二季度开始出货。自 2023 年美国政府加强对中国芯片出 口限制以来,英伟达先后为中国市场定制了三款专用芯片:L20 PCIe、L2 PCIe、HGX H20,B20 即将为第四款定制芯片。路透社认为,H20 系列芯片由于性能大幅缩减、 定价相对较高,使得 H20 芯片对华交付时开局表现不佳。随着美国政府在 10 月份对 半导体出口管制政策的年度审查,英伟达 H20 GPU 或将面临销售禁令。该禁令可能 包括对特定产品的直接禁售、对芯片计算能力的进一步降低,或是对内存容量的限 制。对此,英伟达 B20 芯片在继承 Blackwell 系列优秀性能的基础上,针对中国市场 的特殊需求进行了深度优化,与之前 Hopper 架构相比,Nvidia 声称在原始浮点精度 方面快了 2.5~5 倍。

在国内芯片市场,华为、腾讯支持的燧原科技等国产厂商也取得显著进展,国 产 GPU 在产品上取得了一定的突破。行业内超过 20 家 GPU 领域的厂商中,已有许 多厂商将 GPU 芯片产品投入量产。国产 GPU 领域发展迅速。

2.2、 下游:xAI 在“孟菲斯超级集群”训练,2023 公司 AI 云营收过亿

从下游来看,大模型领域也有较大进展。2024 年 7 月,埃隆·马斯克宣布旗下 xAI 已开始在“孟菲斯超级集群”上进行训练。该集群拥有 10 万台液冷 H100 GPU, 利用单个 RDMA 结构(远程直接内存访问),所有 GPU 可以高效地共享和传输数据, 从而极大地提高了计算效率。此外,H100 GPU具备第四代Tensor Cores和Transformer Engine,支持 FP8 精度,能够显著提升大型语言模型的训练速度和推断速度。以 H100 芯片为例,H100 可以在大型语言模型上实现高达 9 倍的训练加速和 30 倍的推理速 度。同时,H100 GPU 还通过第二代 Multi-Instance GPU (MIG)、内置 NVIDIA 保密 计算和 NVLink 交换系统来确保所有工作负载的安全加速,在安全性方面提供保障。

2023 年,AI 大模型已能够成熟应用于文本、代码领域,在图形、视频、3D、游 戏等领域也已接近成熟。据甲子光年预测,2024-2025 年各模态的 AI 将在各赛道全 面走向深化成熟阶段,可实现文本撰写水平接近人类平均值,根据文本生成初版应 用程序,进行图像等产品设计,生成短视频等。

随着 AI 逐步深化与成熟,AI 模型训练、推理等算力需求也将会随之得到进一 步释放。2019 年,GPT-2 的模型参数量为 15 亿,只需要使用 8 张训练卡,约 10 天 时间就能完成训练。到了 2022 年,GPT-4 的模型参数量增长到了 1750 亿,需要 8 千张卡,约 50 天左右才能完成训练。当前大模型的参数量正在向万亿、十万亿级增 长,训练一个大模型将需要更大的算力规模。

根据艾媒咨询数据,2022 年中国 AIGC 核心市场规模已达 11.5 亿元,预计 2024 年将增长至 471.7 亿元,AIGC 市场潜力较大。并行科技于 2020 年前后推出 AI 云产 品线,面向教育、科研及企业客户提供 GPU 算力服务,重要的大模型客户主要包括 智谱华章、中科闻歌、瑞莱智慧、虎博网络、澜舟科技、北京智源人工智能研究院 等。2023 年度公司 AI 云实现营业收入 1.1 亿元,同比增长 262.70%,且公司 AI 智 算云在手订单情况较好。下游大模型领域的发展有望为公司打开业绩新增量。

2.3、 中游:“东数西算”等规划颁布,华为云、华南数谷等智算中心投产

超级计算是国家的科技实力的体现,也是国家高精尖技术发展的重要保障。根 据《2021-2022 全球计算力指数评估报告》显示,国家计算力指数与数字经济发展和 GDP 的走势呈现显著的正相关,从 15 个重点国家的计算力指数看,算力指数平均每 提高 1 个点,数字经济规模和 GDP 将分别增长 3.5‰和 1.8‰。为此,我国各级政府 颁布多项政策,大力支持算力行业发展。2023 年 10 月,工业和信息化部等政府部门 颁布《算力基础设施高质量发展行动计划》,提出到 2025 年,全国算力规模应超过 300EFLOPS,智能算力占比应达到 35%。2023 年 12 月,国家发展改革委等部门发 布关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见。2024 年 4 月,江苏省颁布《江苏省算力基础设施发展专项规划》,是全国首个省级算力基础 设施发展专项规划。

为响应国家号召,国内 AI 算力企业算力建设持续加码,在全国多地兴建智算中 心。中国移动落地“4+N+31+X”算力网络布局,统筹规划“N+X”智算中心布局体 系,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、宁夏、贵州、黑龙江、山 东、湖北等地打造了首批 12 个智算中心,整体算力规模达 11EFLOPS。2024 年 6 月, 华为华为云华东(芜湖)数据中心正式开服,标志着华为云全国存算网的枢纽节点 布局全面完成:安徽芜湖、贵州贵安、内蒙古乌兰察布三大云核心枢纽,将构建“算 力一张网”,服务全国算力需求。截至 2024 年 6 月,华为云已覆盖全球 33 个地理区 域、93 个可用区,打造了一张性能领先、运行稳定、安全可靠的全球存算网,为 170 多个国家和地区的客户提供服务。截至 2023 年底,我国提供算力服务的在用机架数 达到 810 万标准机架,各类算力提供主体超 5000 家,算力总规模位居全球第二。

在国家政策、市场需求等多重因素叠加下,我国超算服务市场持续扩容。据沙 利文数据,2021 年超算服务市场规模约为 196.6 亿元,并预计在 2025 年达到 466 亿 元,2021 年-2025 年 CAGR 为 24.1%。其中,增长主要由业务超算与人工智能超算 带动。2021 年业务超算市场规模为 85.6 亿元,并预计在 2025 年达到 233.2 亿元,2021 年-2025 年 CAGR 为 28.5%;2021 年人工智能超算市场规模为 38.3 亿元,并预计在 2025 年达到 121.1 亿元,2021 年-2025 年 CAGR 为 33.3%。

3、 行业云+AI 云双引擎持续驱动,绘制第二增长曲线

3.1、 并行行业云近三年 CAGR 138%,解决气象海洋等多个行业痛点

并行行业云在并行通用超算云的基础上增加了业务系统对接、提供专线链路等 物理层、系统层、应用层的专业化服务等以满足用户需求,提供整体解决方案。既 保障用户业务流程快速、高效、动态实现,又能满足企业混合部署、自主可控、安 全稳定、易运维的需求。 总体而言,公司的行业云产品具有大量的超算资源,并随着公司“算海计划” 的持续推进,公司的算力资源规模将进一步扩大。并行科技的行业云还具有混合资 源调度模式,以及良好的资源弹性,有效提升客户应用的运行效率。除此自外,在 安全性方面,公司为用户提供工业级的数据加密,保证链路稳定、传输可靠。

面向在超算云上构建业务系统的行业客户,并行行业云服务为客户提供硬件资 源、专线连接、灵活的计费模式、以及混合部署方式,以满足用于不同行业的不同 业务需求。

并行行业云积极为用户提供 SaaS 化解决方案,对于有兴趣在云端无缝交付软件 的 ISV,帮助用户实现软件上云,使用户能够在云端运行软件,并通过订阅模式产 生新的收入。并行行业云可根据业务系统需求,为用户提供专线链路、安全的专有 超算云基础设施,提供高性价比资源;还可以提供多模式 API、异步消息队列、智 能区域调度等 PaaS 平台级开发接口,快速满足文件管理、数据传输、作业调度和 作业监控等业务需求,确保业务高效开发移植上超算云;公司可在业务开发、移植 上超算云的过程中,为客户提供研发级支持;公司专有的研发资源亦为客户提供业 务组件开发技术服务,满足业务系统上超算云的定制需求。

并行行业云可针对不同行业客户痛点定制专门解决方案,如气象海洋超算云解 决方案、生命科学行业云解决方案、高端制造行业云解决方案、企业级 HPC 超算 云解决方案、院校级 HPC 超算云解决方案等。行业云为不同行业提供定制化超算 中心,满足行业业务对于超算资源的需求。

收入维度而言,并行科技行业云业务收入高速增长,2020 年-2023 年 CAGR 为 138.32%。虽然行业云业务收入放缓,但仍处于迅速增长阶段。2023 年,并行行业 云业务收入达 1.32 亿元,同比上升了 77.44%。2020-2022 年,行业云收入分别为 975.3 万元、3247.11 万元、7442.52 万元。2020 年来,行业云业务收入占超算云业务收入 的比例持续攀升。2020 年,行业云业务收入占比仅为 9.93%,至 2023 年,该比例已 达到 31.89%。

3.2、 并行 AI 云近三年 CAGR 253%,服务人工智能、高性能计算领域

并行 AI 云面向高校、科研院所、行业用户等在 AI 深度学习和科学计算等方 向的 GPU 算力资源需求,提供高性能 GPU 算力资源及相关 PaaS 服务。并行 AI 云可应用到人工智能及高性能计算等场景, 可灵活地满足相关人工智能技术研究在 训练和推理阶段对 GPU 算力资源复杂多样需求。并行 AI 超算云裸金属集群为 GPU 高性能计算场景锻造,提供最新架构 GPU 卡,以裸金属形态输出,消除虚拟 化性能损耗;提供高速互联、高性能并行存储,支持大规模并行;基于大规模集群 架构提供丰富的 GPU 队列资源池,可根据业务需要便捷弹性获取大规模资源,满 足大规模计算需求。

从公司 AI 云产品提供的服务角度而言,并行 AI 云具有高性价比、资源丰富、 易用高效、服务贴心的特点及优势。AI 云的应用场景通常包括人工智能与高新能计 算领域。在人工智能领域,AI 云主机可灵活地满足相关人工智能技术研究,在训练 和推理阶段对 GPU 算力复杂多样需求。在高性能计算领域,AI 云的 GPU 集群可以 支持高性能计算场景的应用。

聚焦于并行 AI 云业务收入角度,2023 年 AI 云收入达到 1.11 亿元,相较于 2022 年涨幅高达 262.70%,2020 年至 2023 年,CAGR 为 253.09%。2020-2022 年,公司 AI 云业务收入分别为 253.11 万元、1029.81 万元、3071.95 万元。2020 年来,AI 云 业务收入占算云业务收入的比例分别为 2.58%、5.98%、11.50%、26.91%,收入占比 持续升高。

4、 运营效率+算力利用率双提升,2024H1 业绩持续修复已扭亏为盈

从营收情况看,公司的营业收入呈现一定季节性波动,第一季度收入占比相对 偏低,第四季度占全年收入比例较高,各季度收入总体呈上升趋势。但总体看, 2021-2023 年全年营收分别为 2.2 亿元、3.1 亿元和 5.0 亿元,CAGR 为 50%,公司营 收增速较快。2021Q3-2024Q2,各季度营收均保持同比正增长,2024Q2 公司营收达 1.4 亿元,同比增长 34%。

从利润情况看,2021Q3-2023Q4,公司归母净利润均为负值,但整体来看亏损规 模有所收缩。2024 年第一季度,公司实现扭亏为盈,归母净利润达 250 万元。2024 年第二季度业绩持续修复,根据公司 2024 半年报数据,2024H1 归属于上市公司股 东的净利润达到 423 万元。

从毛利率、净利率来看,公司 2020-2023 年毛利率分别为 42.99%、34.02%、28.26% 和 25.63%,受固定资产折旧影响,毛利率下滑较为明显,且净利率为负。2024Q1 受公司算力服务规模效应逐渐显现、运营效率持续提升、算力资源利用率提升等多 重积极因素叠加影响,毛利率回升至 34.27%,净利率由负转正。2024Q2 毛利率较 Q1 无明显变化,净利率小幅上升至 1.62%。

从成本费用来看,2021 年之前,随着公司业务规模的拓展,公司成本费用逐年 提高,2021 年达到最高点,期间费用率为 72.86%,研发费用率为 20.31%,销售费 用率为 37.02%。2021 年之后,公司规模效应逐步显现,成本费用持续降低,2024 上半年,期间费用率为 32.14%,研发费用率为 6.09%,销售费用率为 17.62%,三者 较 2021 年缩减一半以上。

从经营活动现金流来看,2019-2021 年,随着公司规模扩大和业务拓展,经营活 动现金净流量逐年提升,CAGR 为 70%。2021-2023 年,公司经营活动现金净流量规 模相对稳定,2023 年公司经营活动现金净流量为 6,125.37 万元。


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