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计算机行业:CPU国产替代成长空间广阔-221219(39页).pdf

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1、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2022.12.19 CPU 国产替代国产替代成长空间广阔成长空间广阔 李沐华李沐华(分析师分析师)李博伦李博伦(分析师分析师) 证书编号 S0880519080009 S0880520020004 本报告导读:本报告导读:地缘政治背景下的科技战为地缘政治背景下的科技战为CPU国产化敲响警钟,国国产化敲响警钟,国产产CPU势在必行,在行业信创势在必行,在行业信创推动下,未来有广阔的发展空间推动下,未来有广阔的发展空间 摘要:摘要:投资建议:投资建议:推荐中国长城,受益标的海光信

2、息、龙芯中科。推荐中国长城,受益标的海光信息、龙芯中科。俄乌战争等地缘政治事件证明科技有国界,发展国产 CPU 是我国必然选择。预计在政策的持续扶持下,国产 CPU 行业将进入黄金发展期。推荐中国长城(持有天津飞腾股份),受益标的海光信息、龙芯中科。CPU 是是 PC 及服务器的大脑及服务器的大脑。中央处理器 CPU是电子计算机的运算和控制核心。指令集是计算和控制计算机系统的所有指令的集合,是CPU 性能体现的重要标志。按照指令集,CPU 可划分为复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)两大类。CPU 产品研制主要有设计、制造、封装与测试三大环节。CPU 产业链主要由上游基础环节、中游制

3、造环节以及下游应用环节构成。复杂多变的国际形势下,国产化助力打破复杂多变的国际形势下,国产化助力打破 CPU行业垄断格局。行业垄断格局。CPU战略地位显著,国产化势在必行,强政策推动终将改变 CPU 行业垄断僵局。国产 CPU 起步较早,但发展历经坎坷,择优引进和自主研发并举,目前呈现多点开花局面,国产化道路曲折而光明。国内国内 CPU 主要有六大参与厂商,未来前景广阔主要有六大参与厂商,未来前景广阔。对比兆芯、海光、飞腾、鲲鹏、龙芯、申威六大厂商,综合展望未来发展前景。未来国产 CPU 行业将由数字经济新基建和信创双轮驱动,国产 CPU 行业空间巨大。风险提示:风险提示:芯片国产化市场同业竞

4、争加剧;下游需求增速不及预期;产业链生态建设不及预期;无法继续使用授权技术。评级:评级:增持增持 上次评级:增持 细分行业评级 计算机 增持 相关报告 计算机 中央经济工作会议强调关键技术攻关和数字经济发展 2022.12.18 计算机 工业数据安全管理办法落地,催生新需求 2022.12.14 计算机 重视管控新政下的互联网医疗投资机会 2022.12.07 计算机 11 月环比提升明显,单月千万级订单占比过半 2022.12.04 计算机 防疫政策边际大放松带来计算机投资机会 2022.12.01 行业更新行业更新 股票研究股票研究 证券研究报告证券研究报告 计算机计算机 行业更新行业更新

5、 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 39 目目 录录 1.CPU 是 PC 及服务器的大脑.3 1.1.CPU 是计算机的核心配件.3 1.2.CPU 指令集分为复杂和精简两类.3 1.3.CPU 主流架构为 x86 与 ARM 架构.4 1.4.CPU 三大研制环节对应不同细分产业链.6 2.CPU 行业具备寡头垄断特质.7 2.1.全球 CPU 市场呈现双寡头垄断格局.7 2.2.双雄在竞争中迭代,占据全球 CPU 市场.8 2.3.英特尔:CPU 的先行者.9 2.4.AMD:CPU 的挑战者.12 2.5.寡头竞争效应下,全球 CPU 市场规模

6、稳步增长.14 3.国产化助力打破 CPU 行业垄断格局.15 3.1.国产 CPU 起步较早,但发展历经坎坷.15 3.2.国产 CPU 紧跟全球发展进程,择优引进和自主研发并进.16 3.3.国内 CPU 市场呈现多点开花局面,国产化道路曲折而光明.16 3.4.CPU 战略地位显著,国产化势在必行.17 4.国产 CPU 六大主流厂商发展模式各异.20 4.1.海光:国产 X86 CPU 的领航者.20 4.2.兆芯:合资 CPU 的探路者.22 4.3.鲲鹏:垂直生态的领导者.24 4.4.飞腾:PK 生态的主导者.27 4.5.龙芯:自主可控程度最高的 CPU.29 4.6.申威:特

7、征领域的引领者.31 4.7.主流 CPU 厂商横向对比情况.33 5.国产 CPU 发展前景广阔.35 5.1.国产 CPU 由数字经济新基建和信创双轮驱动.35 5.2.信创 CPU 的 PC 端和服务器端未来前景广阔.35 6.投资建议.37 7.风险提示.37 ZV8VqVtZ8ZvZnO9PaO9PtRqQoMoMeRpOsQeRnPrQ8OqQvMxNpNsQMYqNxP 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 39 1.CPU 是是 PC 及服务器的大脑及服务器的大脑 1.1.CPUCPU 是是计算机的核心配件计算机的核心配件

8、 中央处理器中央处理器 CPU(Central Processing Unit)作为)作为 PC及服务器的大脑,及服务器的大脑,是计算机的运算和控制核心。是计算机的运算和控制核心。CPU 与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。CPU 的本质是一块超大规模的集成电路,主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU 的内部结构可分为控制单元,运算单元和存储单元三大部分。据此,CPU 的工作原理可以拆解为:控制单元根据指令,将存储器中的数据发送至运算单元,经运算单元处理后的数据再存储在存储单元中,最后交由应用程序使用。根据冯诺依曼体系,CPU 的工作流程又可分为五大阶

9、段:取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数阶段和结果写回阶段。图图 1:CPU 包含控制、运算、储存三大单元包含控制、运算、储存三大单元 数据来源:CSDN,国泰君安证券研究 1.2.CPUCPU 指令集分为复杂和精简两类指令集分为复杂和精简两类 指令集是指令集是 CPU 性能体现的重要标志。性能体现的重要标志。指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中。指令集属于计算机中硬件与软件的接口,它向操作系统定义了 CPU 的基本功能。指令集包括指令格式、寻址方式和数据形式。一台计算机的指令集反映了该计算机的全部功能,机器类型不同,其指令集也不同,因而功能也不同。CPU 要有较好的

10、性能,需要具备功能齐全、通用性强、内含丰富的指令集。图图 2:CPU 执行执行指令指令分为分为取指令取指令、分析指令、执行指令三个阶段、分析指令、执行指令三个阶段 数据来源:CSDN,国泰君安证券研究 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 of 39 按照指令集,按照指令集,CPU 可划分为复杂指令集(可划分为复杂指令集(CISC,Complex Instruction Set Computer)和精简指令集()和精简指令集(RISC,Reduced Instruction Set Computer)两大类。两大类。其中,复杂指令集 CISC:

11、由一条指令完成一个复杂的基本功能;单条指令集功能强,指令类型丰富完善,编译后指令数量较少,通用场景下性能具有优势。复杂指令集以 x86 架构为代表,主要用于桌面 PC及服务器领域,配套软硬件丰富完善。精简指令集 RISC:由一条指令完成一个基本动作,多条指令组合完成一个复杂的基本功能;译码效率高,偏向低功耗领域优化。精简指令集以 ARM 架构为代表,主要用于手机、平板等移动终端,软硬件生态逐步建设完善。表表 1:复杂指令集复杂指令集 CISC 和精简指令集和精简指令集 RISC 的对比的对比 CISCCISC RISCRISC 指令系统指令系统 复杂、庞大 精简 指令数目指令数目 一般大于 2

12、00 条 一般小于 200 条 指令字长指令字长 不固定 定长 可访存指令可访存指令 不限制 只有 Load/store 指令 通用寄存器数通用寄存器数 较少 多 各种指令使用频率各种指令使用频率 相差较大 都比较常用 控制方式控制方式 微程序控制 硬布线控制 指令流水线指令流水线 可通过一定方式实现 必须实现 代表架构代表架构 x86 ARM、MIPS、RISC-V 等 特点特点 高性能、生态完善 低功耗、生态逐步完善 应用场景应用场景 桌面 PC、服务器 移动终端、服务器 数据来源:国泰君安证券研究 图图 3:指令集分为简单和复杂两种,各有代表架构指令集分为简单和复杂两种,各有代表架构 数

13、据来源:国泰君安证券研究 1.3.CPUCPU 主流架构为主流架构为 x86x86 与与 ARMARM 架构架构 如今如今 CPU行业在全球形成了行业在全球形成了 Wintel和和 AA两大信息化生态体系,均由两大信息化生态体系,均由美国主导。美国主导。Wintel 体系即“Windows+Intel”,由 Windows 操作系统与X86 指令集组成,其实质是 Microsoft 与 Intel 的商业联盟。在硬件上,Wintel 通过捆绑销售,掌控了对产业链下游生产商的控制权;而 Intel 作为芯片 IDM 厂商,占据了市场话语权。在软件上,Windows 平台凝聚了大批的开发者,使 M

14、icrosoft 能快速迭代出不同层次的应用软件产品。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 of 39 Wintel 体系在软硬件市场上构建起强大的生态壁垒,在桌面及服务器CPU 市场所向披靡。AA 体系即“Android+ARM”,由 Android 操作系统与 ARM 指令集组成。其中,谷歌公司负责安卓系统及其软件生态的搭建,ARM 公司负责 ARM 指令集的扩展更新、微结构设计和编译器的开发,并对 AA 体系下的公司出售授权。随着 HTC、三星、华为等手机终端企业的快速崛起,高度符合移动互联网时代需要的 AA 体系逐渐占领了移动终端市场。

15、目前,目前,除了主流的除了主流的 X86、ARM 架构外,还有架构外,还有 MIPS、POWER、RISC-V 等等架构架构,其余架构简介如下,其余架构简介如下:MIPS 架构架构:由由 MIPS 科技公司开发并授权,广泛被使用在许多电科技公司开发并授权,广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人装置与商业装置上。子产品、网络设备、个人装置与商业装置上。最早的 MIPS 架构是32 位,最新的版本已经变成 64 位。它包含大量的寄存器、指令数和字符、可视的管道延时时隙,这些特性使 MIPS 架构能够提供最高的每平方毫米性能和当今 SoC 设计中最低的能耗。POWER 架构:架构:由由 IBM 公

16、司设计开发公司设计开发,具有高度通用、高性能等,具有高度通用、高性能等特性,支持从嵌入式系统到超级计算机等平台,在汽车、医疗设备、特性,支持从嵌入式系统到超级计算机等平台,在汽车、医疗设备、军事、航空航天等领域都有一席之地。军事、航空航天等领域都有一席之地。可以说 Power 是适用于物联网、网络和无线、工业和环境控制系统、个人计算、企业服务器以及手持设备和移动设备等领域的一款 CPU 架构。RISC-V 架构:架构:RISC 系列指令集的第五代产品。系列指令集的第五代产品。2010 年,加州大学伯克利分校的研究团队设计出 RISC-V。虽然与 ARM 同属于精简指令集架构,但 RISC-V

17、推出晚,没有背负向后兼容的包袱,架构短小精悍。目前 RISC-V 被认为最适合应用在 IoT 市场。因为 IoT市场更为灵活,客户需求相对多样化,目前尚无任一架构统一市场,RISC-V 具有低功耗、低成本、灵活可扩展及安全可靠的特性。表表 2:不同指令集架构对比不同指令集架构对比 指令集架构指令集架构 x86x86 ARMARM MIPSMIPS POWERPOWER RISCRISC-V V 来源来源 Intel/AMD/台湾威盛 ARM 公司 MIPS 公司 IBM 加州大学伯克利分校 分类分类 CISC RISC RISC RISC RISC 是否开源是否开源 未开源 未开源 已开源 已

18、开源 已开源 优点优点 高性能、生态完善 生态完善、自主程度较高 自主程度较高、供应链安全、免费 性能强大、自主程度较高、供应链安全、免费 自主程度较高、供应链安全、免费、灵活 缺点缺点 授权费用高、供应链风险、授权层级低 供应链风险、需要授权费 生态不完善 生态不完善 生态不完善 国内外应用公司国内外应用公司 Intel、AMD、海光信息、上海兆芯 Apple、华为海思、飞腾信息、兆易创新 龙芯中科,北京君正 摩托罗拉、Apple、苏州国芯、中晟宏芯 平头哥、兆易创新、紫光展锐 数据来源:CSDN,半导体行业观察,PConline 原创,华经情报网,国泰君安证券研究 X86 架构仍是主力,架

19、构仍是主力,ARM 架构正奋起直追。架构正奋起直追。X86 架构起步较早,生态环境具有明显优势,目前 X86 架构占领了服务器、桌面和 PC 电脑市场绝大部分份额。根据 IDC 统计,截至 2020 年,X86 架构服务器CPU 在 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 39 全球服务器市场中销售量占比超过 97%,处于显著领先的地位。随着 5G的发展,移动终端正在快速取代传统 PC 在终端市场中的地位。根据 IDC数据,移动终端在全球终端(包括个人电脑、平板电脑和智能手机)出货量所占的比例已经由 2010 年的 44.7%上升到了 20

20、18 年的 77.6%,预计到 2023 年将超过 80%。而 ARM 架构占领了绝大多数移动终端,将对X86 架构全球市场份额发起挑战。图图 4:2014-2020 年全球服务器销售量年全球服务器销售量 X86 占超占超 97%数据来源:华经产业研究院 相比相比 X86 架构的高性能,架构的高性能,ARM架构拥有低功耗的错位优势。架构拥有低功耗的错位优势。X86 架构的强项是设计超高性能的 PC 和服务器处理器。在移动设备行业,X86 架构下的复杂指令集难以放入移动设备体积较小的处理器中。而为了保持高性能,X86 架构处理器会使得移动设备温度过高、耗电过快。例如,Intel i7 处理器平均

21、发热率为 45 瓦;基于 ARM 的片上系统发热率最大瞬间峰值约 3 瓦,功率是 Intel i7 处理器的 1/15。1.4.CPUCPU 三大三大研制研制环节环节对应对应不同细分不同细分产业链产业链 现代现代 CPU 产品研制主要有设计、制造、封装与测试三大环节。产品研制主要有设计、制造、封装与测试三大环节。CPU 设计环节是决定芯片功能、性能最为关键的研发环节,由芯片设计工程师基于 CPU 指令集,使用专业 IC 设计软件进行设计,过程极为复杂、繁琐。CPU 制造环节是最为复杂、难度最大的环节,具备技术密集型、资本密集型的特征。芯片的制造过程又称为“流片”,是在完成 CPU 电路设计以后

22、,交给晶圆代工厂进行生产,需要从沙子中提纯出单晶硅切割成晶圆,再使用光刻机在晶圆上融刻芯片版图的复杂电路结构,最后形成晶圆。晶圆完成封装后形成最终的 CPU 产品,此时测试厂商对 CPU产品进行测试,通过测试的 CPU 可开始量产,未通过测试的 CPU 则要重返设计层面检查修正。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 39 图图 5:CPU 研制流程示意图研制流程示意图 数据来源:海光信息招股说明书 CPU产业链主要由上游基础环节、中游制造环节以及下游应用环节构产业链主要由上游基础环节、中游制造环节以及下游应用环节构成。成。中游芯片设计商、

23、制造商、封装测试商向上游基础环节采购软硬件工具、材料、设备来实现芯片生产,继而实现下游各领域的应用。上游基础环节影响供给成本,下游应用环节决定行业需求。上游基础环节:主要包括 EDA 软件、IP、半导体设备、半导体材料。中游生产环节:主要包括 CPU 研制的三大环节:设计、制造和封装测试。下游应用环节:CPU 广泛应用于通讯、汽车、电力、物联网、人工智能、工业、医疗等行业领域。图图 6:CPU 产业链产业链 数据来源:前瞻产业研究院,国泰君安证券研究 2.CPU 行业具备寡头垄断特质行业具备寡头垄断特质 2.1.全球全球 CPUCPU 市场呈现双寡头垄断格局市场呈现双寡头垄断格局 Intel

24、霸主地位强势,霸主地位强势,AMD 欲与之争锋。欲与之争锋。目前 X86 架构占据了服务器、桌面及 PC 电脑等终端的主要市场份额,其中代表厂商为Intel 和 AMD,尤以 Intel 产品市场占有率遥遥领先。根据 Passmark 发布的 AMD 及 Intel 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 39 的 CPU 市场份额报告,可以看出二者的市场份额占比和变化趋势:AMD在 2021 年 Q3 季度实现了最高 39.7%的纪录,跟 Intel 形成 4:6 的格局;但难抵随后的下滑趋势,到 2022 年 Q1 季度已经跌倒了 34

25、.3%,Intel 则以 65.6%的份额拉大了双方的差距。可见 Intel 具备强势的霸主地位,AMD 近期虽脚步放缓但处于持续追赶状态。图图 7:2004-2022 年年 AMD 和和 Intel 市场份额占比市场份额占比 数据来源:Passmark 2.2.双雄在竞争中迭代,占据全球双雄在竞争中迭代,占据全球 CPUCPU 市场市场 从英特尔公司和从英特尔公司和 AMD 公司的较量中,看公司的较量中,看 CPU 的历史变迁。的历史变迁。二者的发展历程可大致划分为四个阶段:第一阶段是发家起步期,第二阶段是初始合作期,第三阶段是正面交锋期,第四阶段是持续较量期。发家起步期(发家起步期(196

26、8-1975 年):年):1968 年英特尔公司成立,次年后 AMD 公司成立,两家公司创始人都来自仙童半导体,创立之初也都聚焦于存储领域,但创业境况却大不相同。因为与英特尔创始人的技术出身不同,AMD 创始人原本是仙童的销售高管,所以在创业初期 AMD 的融资显得举步维艰。初始合作期(初始合作期(1975-1985 年):年):因发家背景不同,英特尔坚持以技术创新为本,而 AMD 定位为“第二供应商”主攻性价比,各自发展路线与自身能力匹配。20 世纪 70-80 年代,日本政府颁布“超大规模集成电路”计划,通产省组织日立、NEC、富士通、三菱、东芝等五家公司领衔大举发展半导体产业,存储领域的

27、竞争变得异常激烈。随着 1975 年第一个桌面计算器 Altair8800 的诞生,拉开了计算机微型化时代的序幕。AMD和 Intel 抓住时代机遇,纷纷由存储领域战略转型,聚焦于微型处理器领域。此时想要快速扩大生产 PC 的 IBM,搭建了英特尔和 AMD 之间合作的桥梁。IBM 公司原本一直由英特尔供货,但由于英特尔产能不足造成了供货紧张,IBM 公司要求英特尔找到第二家供应商。因此,英特尔找到了 AMD 并签订了五年技术合作协议,全面授权 AMD 生产 8086 微处理器。因此,AMD 利用当时并不完善的专利和知识产权保护制度,获得了仿制并超越英特尔产品的契机。行业更新行业更新 请务必阅

28、读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 39 正面交锋期(正面交锋期(1985-1997 年)年):英特尔在 1985 年发布了热销产品 386 后,正式对外宣布明确了其主营业务是微处理器。英特尔转战微处理器领域后,先发优势明显。但 1986 年,AMD 公司就克隆出市场定位和性能与Intel 80286 微处理器匹敌的 AM286。次年,英特尔在与 AMD 合约到期前单方面撕毁了合作协议,宣布独家生产 386。为此,AMD 将英特尔告上了法庭。在此后长达 7 年的官司中(1987-1994 年),AMD 虽以胜诉告终,但也错过了 PC 发展的黄金时段。持续较量期(

29、持续较量期(1997 年年-至今):至今):在 AMD 和英特尔分道扬镳后,AMD 制造了与英特尔 X86 架构兼容的产品,而英特尔采用了与之相反的策略,想通过研发不兼容 X86 架构的处理器来消灭竞争对手,但最终由于缺乏配套软件应用而失败,AMD 也因此得以趁胜追击。在全力追赶英特尔的过程中,AMD 取得了较为可观的进度。AMD 的收入在 2017 年至 2021 年期间增长了两倍多,从 53 亿美元增长到 160 亿美元。与此同时,英特尔在此期间的年收入增幅只有约 25%,从 2017 年的近 630 亿美元增长至 2021 年的 790 亿美元。2.3.英特尔:英特尔:CPUCPU 的先

30、行者的先行者 英特尔公司成立于英特尔公司成立于 1968年,是全球最大的个人计算机零件和半导体芯年,是全球最大的个人计算机零件和半导体芯片制造商。片制造商。英特尔于 1971 年推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了整个世界。英特尔为计算机工业提供关键元件,包括性能卓越的微处理器、芯片组、板卡、系统及软件等,这些产品是标准计算机架构的重要组成部分。图图 8:Intel 处理器产品矩阵处理器产品矩阵 数据来源:英特尔官网 从单核到多核从单核到多核。自英特尔在 1978 年推出第一颗 x86 处理器 8086 后,CPU 的发展方向一直都是整合更多的指令集与外部控制器

31、,以及更高的主频。单核性能的提升除了架构以外很重要的一点是取决于频率和缓存,而频率限于 CPU 温度和功耗不可能增长太快,缓存限于 CPU 面积和成本同样不能快速增长,这样频率和缓存只能依靠半导体工艺的进步来逐 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 39 步提升。当 CPU 的单核效能与频率都到瓶颈之后,英特尔与 AMD 都开始向多核发展。第一款第一款双核处理双核处理器器问世。问世。2005 年 4 月,英特尔的第一款双核处理器平台包括采用英特尔 955X 高速芯片组、主频为 3.2 GHz 的英特尔奔腾处理器至尊版 840,此款产品的

32、问世标志着一个属于多核心的新时代已经来临。图图 9:史上第一个双核处理器史上第一个双核处理器 Pentium D 数据来源:中关村在线 第一款四第一款四核处理核处理器器问世。问世。2006 年,Pentium D 处理器的继任者是非常经典的 Core 2 Due 处理器,而且他们还用当年炮制首款双核处理器的手法造出了首款四核处理器 Core 2 Quad。首款桌面级的四核处理器诞生于2006 年 11 月 2 日,首发产品为 Core 2 Extreme Edition QX6700。图图 10:史上第一个四核处理器史上第一个四核处理器 Pentium D 数据来源:公司官网 制成和架构交替进

33、步。制成和架构交替进步。从 2005 年开始,英特尔就制定了一套“钟摆计划”(Tick-Tock 战略)。Tick-Tock 就是时钟“嘀嗒”的意思,一个嘀嗒代表着一秒,而在 Intel 的处理器发展战略上,每一个嘀嗒代表着 2 年一次的工艺制程进步。每个 Tick-Tock 中的“Tick”,代表着工艺的提升、晶体管变小,并在此基础上增强原有的微架构,而 Tick-Tock 中的“Tock”,则在维持相同工艺的前提下,进行微架构的革新,这样在制程工艺和核心架构的两条提升道路上,总是交替进行。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 of 39

34、图图 11:英特尔英特尔 Tick-Tock 发展战略发展战略 数据来源:中关村在线 从从 6 核到核到 10 核。核。2013 年英特尔推出的 Corei7-980X 是首款 6 核处理器,桌面市场的第一颗真 8核处理器是英特尔在2014年推出的Corei7-5960X,后来,Corei7-6950X 成为首款桌面的 10 核处理器,生产工艺从 22nm 升级到 14nm,核心数量从上代 Core i7-5960X 的 8 核增加到 10 核,晶体管数量也从 26 亿增加到 32 亿。英特尔开启混合架构新时代。英特尔开启混合架构新时代。2017 年,英特尔推出了第七代 Core X 系列处理

35、器,包括 Skylake-X 与 Kabylake-X 两种不同架构的处理器,SkylakeX 处理器多了 12 核、14 核、16 核、18 核的产品,并且用 Core i9 取代 Core i7 成为英特尔消费级市场上最强处理器的代名词。Intel 的Lakefield 项目于 2020 年正式上市,从此 Intel 开启混合架构新时代。图图 12:Intel 开启混合架构新时代开启混合架构新时代 数据来源:PC物语 英特尔过去五年业绩稳重有升,但英特尔过去五年业绩稳重有升,但 2022 年年 Q2 遭遇下滑遭遇下滑。英特尔 22Q2营收 153 亿,较二季度业绩指引 180 亿低 15%

36、,主要由于 CCG 和 DCAI业务不及预期;净利润亏损 4.5 亿,2017 年 Q4 以来首次季度亏损。英 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 39 特尔出现季度亏损,历史上是小概率事件。数据显示,自 1993 的以来近30 年的时间里,英特尔只出现三次季度亏损。图图 13:2019Q1-2022Q3 英特尔总营收及增速(亿美元,英特尔总营收及增速(亿美元,%)数据来源:Wind,国泰君安证券研究 在在 2022年投资者大会上,英特尔首次披露了年投资者大会上,英特尔首次披露了2022-2024年的全新英特尔年的全新英特尔至强产品路

37、线图至强产品路线图。至强 Xeon 是主要用于中间范围的企业服务器和工作站。在英特尔的服务器主板上,最多达八个 Xeon 处理器能够共用100MHz 的总线而进行多路处理。目前,英特尔最新款服务器 CPU仍旧是 2021 年推出的第三代至强(Xeon)可扩展处理器(代号 Ice Lake),其主要亮点包括:采用英特尔最新的 10nm 工艺,单个芯片最多包含 40 核。与上一代 20 核 Cascade Lake 相比,IPC性能提升 20%;在主流数据中心工作负载上性能平均提升 46%;74%的 AI 推理性能增加;与 5 年前的老系统相比,平均性能提升 2.65 倍。图图 14:2022-2

38、024 年的全新英特尔至强产品路线图年的全新英特尔至强产品路线图 数据来源:英特尔官网 2.4.AMDAMD:CPUCPU 的的挑战者挑战者 AMD公司成立于公司成立于 1969年,是年,是一家一家生产生产微处理器微处理器、提供闪存和低功率处提供闪存和低功率处理器解决方案的公司,是英特尔公司最强劲的竞争对手。理器解决方案的公司,是英特尔公司最强劲的竞争对手。-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%0500营业收入增长 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 39 以“第二供应商”发家,以“第二供应商”

39、发家,靠靠质量质量赢得口碑赢得口碑。为了达到业界最高的质量,AMD 在起步之初就选择美国军工领域标准 MIL-STD883 作为 AMD 产品质量的标准。严格的质量标准下,产品性能优势显著,助力 AMD 产品打开市场。例如,当时 AMD 替代 Intel 的 Am1506 产品,其散热能力比原版还强 30%。研发研发全速前进全速前进,不断拓展产品矩阵不断拓展产品矩阵。1969 年,AMD 第一款产品 Am9300是一款 MSI 移位寄存器,其基于 2 英寸晶圆,取得了当时行业领先 40%良率。此后,公司推出了逻辑计数器 Am2501。1971 年,又推出了 MSI乘数芯片 Am2505、Am3

40、101。截至 1971 年,短短三年间,AMD 公司推出了 67 款产品,其中 8 款是自主产权的产品。图图 15:AMD Am2501 逻辑计数器逻辑计数器 数据来源:快科技官网 与英特尔携手前进与英特尔携手前进,巩固,巩固“第二供应商“第二供应商”地位地位。1976 年,英特尔推出了整合指令集代码的 CPU,同年,两家公司达成授权合作,AMD 获得了英特尔开发 CPU 的代码使用权,进一步巩固了“第二供应商”的地位。1981 年,AMD 和英特尔签署了行业最重要的授权协议,AMD 获得了英特尔 X86 系列处理器的授权。1983 年,AMD 成为了全球第九大集成电路制造商。图图 16:AM

41、D 生产的生产的 8086 处理器处理器 数据来源:快科技官网 英特尔停止授权,陷入官司大战。英特尔停止授权,陷入官司大战。1987 年,Intel 宣布停止对 AMD 进行386 产品授权。AMD 面对反向攻关 386 产品的难题,度过了一段艰难的岁月。最终,仅仅 18 个月,AMD 拿出了 Am386 这款优秀的处理器产品,其能耗甚至比 Intel 的 386 芯片更好,且完全兼容 Windows 等各项软件。其上市一年后销售收入就达到 1.1 亿美元,销售量超过 100 万枚。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 39 官司胜利后

42、,官司胜利后,AMD 加大研发力度。加大研发力度。1990 年代初 AMD 加大自主研发力度,并于 1995 年成功推出首款自研微处理器 K5,用于对抗英特尔当时风头正劲的奔腾处理器。随后几年又陆续推出 K6、K7 等系列,即 AMD为世人熟知的速龙系列。在自研过程中,在自研过程中,AMD 逐渐对英特尔形成赶超之势。逐渐对英特尔形成赶超之势。1999 年,AMD 抢先跨越 CPU 主频 1GHz 的大关,发布了 K7 微架构的 Athlon(速龙,俗称:阿斯龙,代号:Pluto),Athlon 诞生标志着 AMD 第一次超越 Intel,首次迎来技术研发的高光时刻。2003 年,AMD 率先推

43、出兼容前期产品的 X86架构 64 位速龙芯片。2005 年,AMD 推出性能领先的 X86 双核 CPU。新新 CEO 上任后改变发展轨迹,上任后改变发展轨迹,AMD 迎来黄金时期。迎来黄金时期。2014 年底,苏姿丰成为 AMD 新任 CEO,管理团队适时根据市场环境进行了策略调整,开始将产品定位长期聚焦在高性能计算市场,重点市场包括数据中心、个人电脑、游戏主机等。面向高性能计算,争夺高端市场,逐渐成为 AMD发展的主要策略。2017 年春季,AMD 发布了研发已久的利剑Zen 架构 Ryzen 品牌八核心桌面级处理器系列。R7 1800X、R7 1700 以及随后跟进的 R5、R3 系列

44、 CPU 在多数细分市场对 Intel 的 i7、E3、i5 系列处理器构成了极强的竞争优势。图图 17:AMD Ryzen 品牌品牌锐龙系列锐龙系列 数据来源:AMD官网 2.5.寡头竞争效应下,全球寡头竞争效应下,全球 CPUCPU 市场规模稳步增长市场规模稳步增长 在在 Intel和和 AMD的寡头竞争效应下,技术快速迭代叠加产品的全面推的寡头竞争效应下,技术快速迭代叠加产品的全面推广,全球广,全球 CPU市场规模稳步增长。市场规模稳步增长。根据全球半导体贸易统计组织(WSTS)的数据,2013-2018 年,全球 CPU 行业呈现快速增长趋势,行业总收入年均复合增长率为 9.33%;2

45、019 年,受国际贸易影响,全球 CPU 行业总收入略有下降;2020 年,因贸易摩擦缓解,加之数据中心、5G 商用、智能汽车等需求的增加,全球 CPU 行业市场规模上升至 3612 亿美元,同比增长 9.32%,市场重回稳步增长态势。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 of 39 图图 18:2013-2020 年全球年全球 CPU 市场规模市场规模 数据来源:WSTS 3.国产化助力打破国产化助力打破 CPU行业垄断格局行业垄断格局 3.1.国产国产 CPUCPU 起步较早,但发展历经坎坷起步较早,但发展历经坎坷 国产国产 CPU 起步

46、较早,但发展历经坎坷,大致可概括为起步较早,但发展历经坎坷,大致可概括为开始起步、发展开始起步、发展受限、初具规模三大阶段。受限、初具规模三大阶段。国产国产 CPU 事业开始起步(事业开始起步(1950-1970 年):年):1956 年,半导体科技被列为国家新技术四大紧急措施之一。1965 年,我国自主设计研发了与国际水平相差不大的晶体管 109 机,又于 1968 年研发了小规模集成电路 106机。国产国产 CPU 事业发展受限(事业发展受限(1971-1990 年):年):70 年代以后,超大规模集成电路快速发展,以 Intel 4004 为标志的真正意义上的微处理器面世,CPU正式进入

47、商用时代。此后按照摩尔定律持续快速演进,Intel 也由此开始统治全球桌面和高性能计算市场。但当时的国内受限于经济条件、国际技术封锁等原因,虽然研制出了基于大规模集成电路的第三代计算机系统专用 77 型微机,但丧失了第四代计算机系统(基于超大规模集成电路)的研究能力。从“七五”开始,一直到“九五”,国家对国产 CPU 的支持力度明显下降,主要科研支持计划都未将其列入。上世纪 90 年代,国内大量处理器研究单位关闭,人员大批流失,大学也很少设置硬件专业,计算机公司变成组装厂,CPU 设计能力基本丧失。国产国产 CPU 事业初具规模(事业初具规模(1991 年至今):年至今):随着国内信息化与电子

48、硬件制造业的快速发展,“缺芯”的问题再次受到国家高度重视。从“十五”开始,国产 CPU 自主性的问题再度提上议程,产业政策不断加码。在核高基、泰山计划、863 计划等的大力支持下,国产 CPU 奋力追赶,以鲲鹏、海光、龙芯、飞腾、兆芯、申威等为代表的厂商全力打造出“中国芯”。时至今日,国内终于培育出了一批国产 CPU 设计单位和研究机构,发展逐渐走向正轨。中美关系走向影响国产中美关系走向影响国产 CPU事业的发展进程。事业的发展进程。CPU行业的发展和国防 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 39 需求、国际关系息息相关。半导体起源于

49、美国国防工业,从 50 年代年至今,CPU 等电子组件在国防和武器系统中无处不在。1978 年中美关系正常化,此时国家对于 CPU 在国防建设中的重视程度有所下降,国产 CPU事业陷入停滞。而 20 世纪 90 年代后,中美竞争全面展开,CPU 事业又重新受到了国家的高度重视。由此可见,中美关系紧张、对国防需求的迫切度提高,会加速我国自主芯片的发展进程。3.2.国产国产 CPUCPU 紧跟全紧跟全球发展进程,择优引进和自主研发并进球发展进程,择优引进和自主研发并进 国产国产 CPU 架构各异,三大路线各有所长,择优引进和自主研发并进。架构各异,三大路线各有所长,择优引进和自主研发并进。国产 C

50、PU 主要采用 X86 架构、ARM 架构、MIPS 架构和 Alpha 架构,不同架构下厂商的自主化程度也有所区别。采用 X86 架构的代表厂商有兆芯和海光,使用 IP 内核授权方式,基于指令集进行 SOC 集成设计,自主化程度偏低,。采用 ARM 架构的代表厂商有飞腾和华为,使用 ARM指令集授权方式,基于指令集授权自主设计 CPU,自主化程度较高。采用 MIPS 架构和 Alpha 架构的代表厂商有龙芯和申威,自研指令集自主设计,自主化程度极高。图图 19:国产国产 CPU 的三大路线的三大路线 数据来源:华经情报网,国泰君安证券研究 3.3.国内国内CPUCPU市场呈现多点开花局面,国

51、产化道路曲折而光明市场呈现多点开花局面,国产化道路曲折而光明 国产国产 CPU目前呈现三大阵营,主要包括自主架构阵营、目前呈现三大阵营,主要包括自主架构阵营、x86阵营和阵营和ARM阵营。阵营。其中,自主架构主要包括龙芯与申威;x86 阵营包括上海兆芯和天津海光(中科曙光参股)ARM 阵营包括飞腾(中国长城拟参股)和华芯通。图图 20:国产国产 CPU 阵营及相关厂商阵营及相关厂商 数据来源:国泰君安证券研究 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 of 39 多点开花但各阵营力量单薄,自主可控的发展道路仍然漫长。多点开花但各阵营力量单薄,自主

52、可控的发展道路仍然漫长。虽然中国在 CPU 发展上已经实现多点开花,并初步建立了自主可控的软硬件生态,但与国外巨头相比,各个阵营的力量仍然比较单薄。X86 阵营下,以海光信息为例,虽然得到 AMD 的授权和支持,其 CPU 在综合性能上比较领先,但由于其成立时间较短,产品的稳定性有待市场检验,这需要较长时间的大规模应用来验证。更为重要的是,国内团队对于 AMD先进 CPU 的消化、吸收再创新需要多年时间,并且未来能否实现可持续的技术创新,能否自主扩展指令集存在一定的不确定性。ARM 阵营下,ARM 架构服务器虽然有低功耗、并发优势,但 ARM 单核性能相对于x86 较弱。值得一提的是,ARM

53、服务器的重要推动者高通计划放弃在这个领域的进一步投入,因此 ARM 服务器的前景有待进一步观察。自主架构阵营下,龙芯和申威虽然已经初步建立软硬件生态,但在实力上仍然弱小,无法与国外成熟的 Wintel 生态相抗衡,需要政策的持续支持。集成电路集成电路市场需求不断扩张,市场需求不断扩张,CPU行业行业将将保持快速增长趋势保持快速增长趋势。我国集成电路行业持续高速发展,2013 年到 2020 年的复合年均增长率为 19.73%,复合增长率是全球增速的近三倍,持续保持高速增长趋势。2020 年总销售额高达 8848 亿元,同比增长 17.01%。受益于人工智能、大数据、5G 等技术的发展,预计我国

54、集成电路中的 CPU 行业将在未来继续保持快速增长趋势。图图 21:2013-2020 年中国集成电路产业市场规模年中国集成电路产业市场规模 数据来源:中国半导体行业协会,前瞻产业研究院 3.4.CPUCPU 战略地位显著,国产化势在必行战略地位显著,国产化势在必行 俄乌冲突外溢多重危机,国家大安全战略下,仍将维持对国产俄乌冲突外溢多重危机,国家大安全战略下,仍将维持对国产CPU的的强支持。强支持。俄乌冲突爆发后,越来越多的迹象显示现代战争已经不仅限于热战,更像是一场信息科技战争。对比 1991 年海湾战争中的信息化、数字化形态,眼下的俄乌冲突更体现了现代战争的智能化、算力化形态。俄乌冲突表明

55、,战争打响后 CPU 生产等高技术企业瞬间就会变成攻城掠地的马前卒,杀伤力不亚于精确制导武器。突破国外技术垄断,实现自主可控,不仅仅局限于技术和商业层面。面对残酷的现代化战争,全球不确定性和风险加剧,保卫国家安全离不开国产 CPU 的建设。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 18 of 39 中美两国科技中美两国科技博弈加剧,自主可控的需求长期不变,科技强国的道理永博弈加剧,自主可控的需求长期不变,科技强国的道理永不过时。不过时。自特朗普时代开始,美国便有计划地在 CPU 领域恶意打压中国。美国商务部颁布禁令,不仅禁止向中国出口使用美国设备制造的

56、高端芯片,还将部分中国企业列入黑名单,不许其获取美国某些半导体技术。面对美国不断升级的制裁手段,中国需持续加速国产替代进程,予以国产 CPU 企业更强有力的政策、资金、人才支持,相信国产 CPU 经过此次淬炼必将迎来突破性新生。美国芯片出口管制新规全面打击信创美国芯片出口管制新规全面打击信创CPU流片。流片。2020年10月的美国芯片出口管制新规增加三个外国直接产品规则,范围内的所有实体及产品几乎受到“0%含美量”制裁,与此前华为待遇类似。28 家实体清单企业无法进口含美技术的芯片成品,无法在含美产线进行流片;性能可以达到英伟达 A100 及以上的含美技术的芯片成品均无法进口,且中国企业设计的

57、性能可以达到相关标准的芯片产品也无法在含美技术产线流片;最终用途为中国超算的含美技术的整机、芯片、组件等都禁止进口。2022年 10 月 21 日为上述产品运输到中国最终用户的最后日期。此外,新规还限制美国国籍人员参与中国涉及上述业务的工作,对我国芯片产业实行全方位限制。对于国产化厂商的影响对于国产化厂商的影响较较大。大。对于六大信创 CPU 厂商,首先鲲鹏、海光、飞腾、申威为实体清单企业,无法使用美国技术和产品进行流片;其次,六家厂商目前正在销售的主力芯片制程都在 16nm 及以下(飞腾16nm/7nm、申威 16nm、兆芯 16/7nm、景嘉微 14nm、海光 14/7nm、龙芯 14/1

58、2nm、鲲鹏 7nm),因而美国此次新品出口管制新规对信创芯片实现了全面打击。表表 3:当前当前国产国产 CPU 厂商厂商主力芯片制程主力芯片制程 鲲鹏鲲鹏 飞腾飞腾 海光海光 兆芯兆芯 龙芯龙芯 申威申威 当前主力芯片制程当前主力芯片制程 7nm 16nm 14/7nm 16/7nm 14/12nm 16nm 上代主力芯片制程上代主力芯片制程 -28nm 14nm 28nm 28nm 28nm 数据来源:国泰君安证券研究 美国芯片出口管制新规短期影响可控,美国芯片出口管制新规短期影响可控,短期依靠备货,短期依靠备货,中长期需要去中长期需要去A化产线快速成长化产线快速成长。美国芯片出口管制新规

59、的目的是彻底封杀中国的超算行业,AI 计算只能采用相对低端的芯片,通用计算领域使中国芯片厂商限制在成熟制程内发展,先进制程芯片成品只能进口,使中国企业的自主芯片与美国芯片出现代差。短期应对措施可提前备货,参考华为,提前的备货应可以支持至少 2 年维度的芯片供应。2020 年 5 月,华为被突然实施 0%含美量制裁,至今华为 7nm 制程的鲲鹏芯片仍在持续供货。中长期需要去 A 化产线快速成长。28nm 芯片供货后将优先满足芯片消耗量较大的信创 PC CPU 的使用需求。未来有可能通过 Chiplet 等先进封装技术,实现类似于 14nm 芯片的性能表现,从而满足服务器芯片的使用需求。同时非去

60、A 化的 14nm 产线乐观情况下也有机会在未来较快跑通。发挥国家经济制度优势,强政策终将改变发挥国家经济制度优势,强政策终将改变 CPU行业垄断僵局。行业垄断僵局。受惠于持续的国家资助和扶持,中国企业在 CPU 行业不断取得进步,国产 CPU 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 of 39 正实现“从无到有”“可用到好用”的转变,有望同高性能计算和服务器一样,具备抗衡国际巨头的实力。表表 4:CPU 行业相关国家政策行业相关国家政策 时间时间 具体文件具体文件 关键内容关键内容 2020.52020.5 关于新时代加快完善社会主义市场经济

61、体制的意见 加强国家创新体系建设,编制新一轮国家中长期科技发展规划,强化国家战略科技力量。2020.82020.8 关于新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知 为进一步优化集成电路产业和软件产业发展环境,深化产业国际合作,提升产业创新能力和发展质量,加速国内科技产业建设,推动国产替代进程。2020.92020.9 关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见 加大 5G 建设投资,加快 5G 商用发展步伐,加快基础材料、关键芯片、高端元器件、新型显示器件、关键软件等核心技术攻关,大力推动重点工程和重大项目建设,积极扩大合理有效投资。2021.12021.1 关于

62、印发金东区促进制造业重点细分行业发展政策意见(试行)的通知 打造全国信创产业示范基地,打造电子信息关键材料-芯片设计和封测-系统整机集成-智能终端应用产业体系。2021.22021.2 深圳市中国特色社会主义先行示范区科技创新行动方案 支持深圳强化关键核心技术攻关,优化和创新支持方式,采用“立军令状”、“滚动立项”等组织方式,集中突破集成电路等领域关键核心技术攻关。2021.32021.3 “十四五”发展规划和 2035 年远景目标纲要 制定科技强国行动纲要,健全社会主义市场经济条件下新型举国体制,打好关键核心技术攻坚战,提高创新链整体效能。培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等

63、新兴数字产业,提升通信设备、核心电子元器件、关键软件等产业水平。2021.122021.12 “十四五”国家信息化规划 强化市场化和产业化引导,推动计算芯片、存储芯片等创新,面向关键基础软件、高端工业软件、云计算、大数据、信息安全、人工智能、车联网等重点领域和重大需求,加强重点软件的开发。加快软件知识产权保护与信息服务体系建设。硬布线控制 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 20 of 39 2022.32022.3 2022 年政府工作报告 推进科技创新,促进产业优化升级,突破供给约束堵点,依靠创新提高发展质量,培育壮大集成电路、人工智能等数字

64、产业,提升关键软硬件技术创新和供给能力。数据来源:政府官网,国泰君安证券研究 4.国产国产 CPU六大主流六大主流厂商厂商发展模式各异发展模式各异 4.1.海光:国产海光:国产 X86 CPUX86 CPU 的的领航者领航者 海光信息是一家从事高端处理器、加速器等计算芯片产品和系统研发的海光信息是一家从事高端处理器、加速器等计算芯片产品和系统研发的公司,公司,是是国产国产 X86 CPU 领航者领航者。公司发展经历了四大里程碑:2014 年,海光有限公司成立;2016 年,公司与 AMD 合资成立海光集成、海光微电子两家子公司,并获得高端处理器的技术授权;2020 年,公司变更为股份有限公司,

65、中科曙光成为公司第一大股东;2022 年,公司于科创板上市。图图 22:公司发展经历了四大里程碑公司发展经历了四大里程碑 数据来源:公司官网,国泰君安证券研究 公司公司股权结构合理,股权结构合理,聚集了聚集了各方优势各方优势。中科院体系、地方国资等资源优势在股权结构中得以发挥。公司不存在单一股东及其一致行动人通过实际支配公司股份表决权能够决定公司董事会半数以上成员选任或足以对股东大会的决议产生重大影响,公司无控股股东、无实际控制人。2014年10月,天津海泰科技投资管理有限公司出资设立海光有限公司2016年,公司与AMD合资成立海光集成、海光微电子,签署技术许可协议2020年变更为股份有限公司

66、,中科曙光成为公司第一大股东2022年8月公司于科创板上市 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 21 of 39 图图 23:公司股权架构发挥出了公司股权架构发挥出了中科院体系、地方国资等资源优势中科院体系、地方国资等资源优势 数据来源:公司官网,国泰君安证券研究 公司营收公司营收持续高增持续高增,盈利能力提升显著,盈利能力提升显著。2016-2021 年海光信息收入复合增速 257%,2021 年收入规模达到 23.1 亿元,同比增长 126%。2021年归母净利润转正,达到 3.27 亿元。公司 2022 年 Q3 营收 12.90 亿元,同

67、比增长 63.60%,归母净利润 1.76 亿元,同比增长 6.06%,扣非归母净利润 1.68 亿元,同比增长 12.77%。公司 2022 年 Q3 营收高增主要源于公司加大市场开发力度,产品线进一步丰富,服务器厂商对国产高端处理器的需求持续增加。图图 24:海光信息营收快速增长海光信息营收快速增长 数据来源:Wind,国泰君安证券研究 注:单位(亿元)图图 25:海光信息已跨越盈亏平衡点海光信息已跨越盈亏平衡点 数据来源:Wind,国泰君安证券研究注:单位(亿元)公司公司持续加大研发投入。持续加大研发投入。公司秉承“销售一代、验证一代、研发一代”的产品研发策略,已经建立完善的高端处理器的

68、研发环境和流程,产品性能逐代提升,功能不断丰富。2022 年 Q3 公司研发费用为 3.34亿元,0%200%400%600%800%000212022 Q3营业收入YoY0%200%400%600%800%1000%-4-20246802020212022 Q3归母净利润YoY 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 22 of 39 营收占比达 25.87%。公司产品种类多样,核心竞争力强。公司产品种类多样,核心竞争力强。公司主要产品包括海光通用处理器(CPU)和海光协处理器(DC

69、U)。海光 CPU 系列产品海光一号、海光二号已经实现商业化应用,海光三号完成实验室验证,海光四号处于研发阶段;海光 DCU 系列产品深算一号已经实现商业化应用,深算二号处于研发阶段。公司产品核心优势在于,海光 CPU 系列产品兼容 X86 指令集以及国际上主流操作系统和应用软件。产品性能优异,软硬件生态丰富,安全可靠,得到了国内用户的高度认可,已经广泛应用于电信、金融、互联网、教育、交通等重要行业或领域。图图 26:海光海光 CPU 系列产品系列产品主要有主要有 3000、5000、7000 系列系列 数据来源:海光信息招股说明书 图图 27:海光海光 CPU 产品主要规格产品主要规格 数据

70、来源:海光信息招股说明书 4.2.兆芯:合资兆芯:合资 CPUCPU 的的探路者探路者 上海兆芯上海兆芯是一家是一家专注专注于研发自主可控于研发自主可控 x86处理器处理器的厂商的厂商,是是合资合资 CPU的探路者的探路者。公司于 2013 年由台湾威盛与隶属于上海市国资委的上海联和投资公司所合资成立,威盛持股 20,上海国资委持股 80%。威盛与Intel 交叉授权协议,拥有设计、生产 X86 芯片权利。兆芯专注 x86 处理器研发,技术授权来自威盛。2020 年 10 月 26 日,威盛作价 2.57 亿美元将部分 X86 技术出售给兆芯,兆芯拥有了部分 X86 技术产权。行业更新行业更新

71、 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 23 of 39 图图 28:兆芯兆芯实控人是上海国资委实控人是上海国资委 数据来源:公司官网,国泰君安证券研究 公司公司坚持自主创新与兼容主流的发展路线坚持自主创新与兼容主流的发展路线。兆芯同时掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术,具备相关 IP 自主设计研发的能力。兆芯凭借成熟的软硬件生态,为用户提供性能卓越、兼容性优异且安全可靠的通用处理器和芯片组等产品,推动信息产业的整体发展。图图 29:兆芯兆芯拥有拥有桌面整机和服务器解决方案桌面整机和服务器解决方案 数据来源:公司官网 公司研发卓有成效,多款产品已实现量产

72、。公司研发卓有成效,多款产品已实现量产。公司已成功研发并量产多款通用处理器产品,并形成“开先”PC 处理器和“开胜”服务器处理器两大产品系列。兆芯产品性能持续提升并达到行业主流同等水平,产业化成果突出。其生态体系成熟,支持构建台式机、笔记本、一体机、云终端等多种类型的桌面整机,以及服务器、存储等产品。此外,在嵌入式领域也已经有不同规格基于兆芯通用处理器的工业主板、模块化电脑、工业整机、Box PC、工业级服务器、网络安全平台等产品推出。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 24 of 39 图图 30:兆芯代表产品兆芯代表产品有开先、开胜系列处理器

73、和有开先、开胜系列处理器和 IO 拓展芯片拓展芯片 数据来源:公司官网 表表 5:公司三大公司三大代表代表产品产品开先、开胜系列处理器和开先、开胜系列处理器和 IO 拓展芯片拓展芯片对比对比 型号型号 架构代号架构代号 工艺工艺 发布日期发布日期 基准频率基准频率 最高工作频最高工作频率率 内核数内核数 P PC/C/嵌入式处嵌入式处理器理器 开先 KX-6000G 系列处理器 陆家嘴 16nm Q4 22 3.3 GHz 4 核 服务器处理服务器处理器器 开胜 KH-40000 系列处理器 永丰 16nm Q4 22 2.0/2.2 GHz 2.7 GHz 32 核/16 核/12 核 IO

74、IO 拓展芯片拓展芯片 ZX-200 IO 拓展芯片 40nm Q4 17 功耗:6W 数据来源:公司官网,国泰君安证券研究 4.3.鲲鹏:垂直生态的领导者鲲鹏:垂直生态的领导者 鲲鹏是华为在芯片领域布局的重要一环,鲲鹏是华为在芯片领域布局的重要一环,是是垂直生态的领导者垂直生态的领导者。鲲鹏芯片诞生于 2020 年,主要聚焦通用计算领域。华为针对不同的计算场景,自研打造了一系列芯片矩阵,除了主要应用在服务器领域的鲲鹏,还包括手机 SoC 芯片麒麟、人工智能芯片昇腾、5G 基站芯片天罡、5G 终端芯片巴龙,以及凌霄、NB IoT 等一系列其他专用芯片。在一系列芯片矩阵中,华为致力于围绕“鲲鹏+

75、昇腾”双引擎形成两大计算产业,其中鲲鹏计算产业是基于鲲鹏处理器的基础软硬件设施、行业应用及服务,涵盖从底层硬件、基础软件到上层行业应用的全产业链条,可为下游各大行业应用提供全面、完整、一体化信息化解决方案。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 25 of 39 图图 31:Kunpeng 芯片族的“量产一代、研发一代、规划一代”策略芯片族的“量产一代、研发一代、规划一代”策略 数据来源:公司官网 鲲鹏计算鲲鹏计算产业产业拥有完备的技术和商业基础。拥有完备的技术和商业基础。鲲鹏满足高性能、低功耗、低延时的绿色计算要求,有巨大的市场空间,同时又有中国电

76、子技术标准化研究院、Arm 中国、华为等行业翘楚支持。发展鲲鹏计算产业已经具备了技术和商业基础。鲲鹏计算产业是基于 Kunpeng 处理器构建的全栈 IT 基础设施、行业应用及服务,包括 PC、服务器、存储、操作系统、中间件、虚拟化、数据库、云服务、行业应用以及咨询管理服务等。图图 32:鲲鹏计算产业鲲鹏计算产业的的定位定位内涵丰富内涵丰富 数据来源:公司官网 鲲鹏计算产业鲲鹏计算产业计划分三个阶段实现。计划分三个阶段实现。开放、共享的生态体系是鲲鹏计算产业成功的基础,要构建全行业、全场景鲲鹏计算产业体系,完成鲲鹏计算产业从关键行业试点到全行业、全场景产业链建设目标,分为三个阶段来实现:试点阶

77、段、推广阶段、深化阶段。试点阶段重点打造标杆行业典型场景,推广阶段注重行业拓展和数字化业务创新的发展机会,深化阶段打通全行业全场景,最终实现鲲鹏处理器完整生态结构的构建。行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 26 of 39 图图 33:鲲鹏鲲鹏计算产业计划分为三个阶段:试点计算产业计划分为三个阶段:试点、推广推广、深化深化 数据来源:公司官网 鲲鹏鲲鹏产品优势明显,远超行业平均水平。产品优势明显,远超行业平均水平。华为 2019 年 1 月对外发布鲲鹏 920 处理器,是业界最高性能 ARM-based 处理器,采用国产芯片唯一、最先进的 7nm

78、 工艺,集成 64 个核心。鲲鹏 920 实现 ARM 架构业界性能最强,集成四大结构包括网络、存储、主控芯片和 CPU 于单一封装中。在 SPECint 基准测试中,鲲鹏服务器测试得分超过 930,超行业基准 25%,同时电力效率高同业 30%,实现更强性能的同时降低功耗。鲲鹏产品 920 对标 XEON8180,且在海量存储场景优势明显。在 SPEC 测试中,48 核的鲲鹏 920 与 IntelXEON8180 的性能相当,而 64 核的测试性能要优于 XEON8180。且 48 核的鲲鹏功耗为 150W 低于 XEON8180 的 205W。此外,进一步对比内存等指标和集成网卡等特点,

79、鲲鹏 920 在海量存储的应用场景中更有优势。图图 34:鲲鹏芯片和鲲鹏芯片和 X86 芯片对应关系芯片对应关系 数据来源:华为云社区 0%200%400%600%800%000212022 Q3营业收入YoY 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 27 of 39 图图 35:基于鲲鹏基于鲲鹏 920 的华为的华为 TaiShan 服务器服务器 数据来源:华为云社区 4.4.飞腾:飞腾:PKPK 生态的主导者生态的主导者 飞腾信息技术有限公司是国内领先的自主核心芯片提供商飞腾信息技术有限公司是国内领先的

80、自主核心芯片提供商,是,是PK生态生态的主导者的主导者。公司由中国电子信息产业集团、天津市滨海新区政府和天津先进技术研究院于 2014 年联合支持成立。中国电子旗下两大子公司,中国软件(麒麟操作系统)+中国长城(飞腾芯片),组成国产基础软硬件 PK 体系(对标 Win-tel),飞腾芯片扛旗 PK 体系 CPU。中国长城为飞腾的第一大股东(持股 28%),天津滨海新区金投集团持股 25%。近年来近年来营利双升,信创高景气助力营利双升,信创高景气助力公司公司更上层楼更上层楼。2021年,飞腾实现营收 22.18 亿元,同比增长 74%;净利润 6.53 亿元,同比增长 91%。净利率为 29%,

81、同比增加 2%。2022 年 H1,飞腾实现营业收入 11.85 亿元,净利润 2.51 亿元。ARM 是中国国产 CPU 未来发展重要方向,飞腾在党政市场市占率较高,获得党政客户广泛认可,在 2022 年下半年招标有望加速背景下,预计飞腾全年有望保持较快增长。图图 36:飞腾收入快速增长飞腾收入快速增长 数据来源:中国长城年报与半年报,国泰君安证券研究 注:单位(亿元)0%100%200%300%400%500%600%059202020212022H1营业收入YoY 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 28 of 39

82、图图 37:飞腾盈利快速增长飞腾盈利快速增长 数据来源:中国长城年报与半年报,国泰君安证券研究注:单位(亿元)公司公司产品对标国际水准,提供产品对标国际水准,提供自主先进的自主先进的国产化解决方案。国产化解决方案。飞腾系列国产高性能、低功耗通用计算微处理器的设计研发和产业化推广。飞腾联合众多国产软硬件生态厂商,提供基于国际主流技术标准、中国自主先进的全国产信息系统整体解决方案,支撑国家信息安全和重要工业安全。飞腾芯片产品主要包括高性能服务器 CPU(飞腾腾云 S 系列)、高效能桌面 CPU(飞腾腾锐 D 系列)、高端嵌入式 CPU(飞腾腾珑 E 系列)和飞腾套片四大系列,在国内政务办公、云计算

83、、大数据以及金融、能源和轨道交通等行业信息系统领域已实现批量应用。图图 38:飞腾飞腾 CPU 产品产品分为分为高性能服务器高性能服务器 CPU、高效能桌面、高效能桌面 CPU、高端嵌入式、高端嵌入式 CPU 和飞腾套片和飞腾套片 数据来源:公司官网 公司携手公司携手中兴通讯中兴通讯,助力智慧银行建设。,助力智慧银行建设。公司与中兴通讯合作推出远程智慧银行视频中台解决方案,是中兴通讯全渠道远程智慧银行解决方案的子模块。采用完全开放的架构,使用飞腾 CPU 平台的服务器(基于飞腾 FT-2000+/64 处理器平台机架式服务器 ZXCLOUD R5910 G1)、存储和网络设备,银河麒麟操作系统

84、,视频会议系统,云电脑应用,可快速完成云上部署,提供服务。0%2000%4000%6000%8000%10000%0202020212022H1净利润YoY 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 29 of 39 图图 39:中兴通讯与飞腾远程智慧银行视频中台联合解决方案中兴通讯与飞腾远程智慧银行视频中台联合解决方案 数据来源:公司官网 4.5.龙芯:自主可控程度最高的龙芯:自主可控程度最高的 CPU CPU 龙芯中科龙芯中科是一家是一家全面掌握处理器全面掌握处理器 IP 和指令系统、操作系统等核心技术和指令系统、操作系统等核

85、心技术的公司,打造了的公司,打造了自主可控程度最高的自主可控程度最高的 CPU。公司成立于 2008 年,前身出自中科院计算机所,2021 年开始市场化运作,2022 年 6 月在科创板上市。公司经营主要采用 Fabless 模式:公司主要负责芯片的设计工作,形成集成电路设计版图,将晶圆制造、封装、部分测试等环节委托给相关制造企业及代工厂商加工完成。公司业务收入主要来自向客户销售处理器及配套芯片与提供基础软硬件解决方案。北京天童芯源科技有限公司和北京中科算源资产管理有限公司分别持有公司接近 20%的股份。信创产业推进下信创产业推进下公司公司业绩持续高增业绩持续高增。公司 2018-2021 年

86、收入复合增速84%,归母净利润复合增速超 200%。公司 2021 年实现营业收入 12 亿元(归母净利润 2.4 亿)。其中工控类芯片、信息化类芯片、解决方案分别占比 24.61%、54.71%、20.68%。从业务占比变化看,2020 年开始信息化类芯片实现大幅度增长,主要系 3A4000 系列产品性能成倍提升,对虚拟化、安全机制等方面的支持加强,符合目前已进入快速增长阶段的关键信息基础设施领域的应用需求。图图 40:龙芯营收增长迅速龙芯营收增长迅速 数据来源:Wind,国泰君安证券研究 注:单位(亿元)-50%0%50%100%150%200%05920202021

87、2022 Q3营业收入YoY 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 30 of 39 图图 41:龙芯利润率并不稳定龙芯利润率并不稳定 数据来源:Wind,国泰君安证券研究 龙芯产品均基于自研的龙芯产品均基于自研的 LoongArch 架构架构。区别于使用国外授权主流 X86 和 ARM 架构的公司,龙芯从建立之初强调“自主可控”,最新产品 3A5000/3B5000 处理器是基于自研的 LoongArch 架构。公司目前已经全面掌握 CPU 指令系统、处理器 IP 核、操作系统等计算机核心技术,打造自主开放的软硬件生态和信息产业体系。龙芯中科芯片

88、产品在电子政务、能源、交通、金融、电信、教育等行业领域已获得广泛应用。图图 42:龙芯龙芯专用类、终端专用类、终端/工控类、电脑类工控类、电脑类 CPU 系列产品系列产品的的发展历程发展历程 数据来源:公司官网 公司公司不断推出新产品,为多场景提供解决方案。不断推出新产品,为多场景提供解决方案。2022 年 8 月 21 日,世界传感器大会在郑州开幕。龙芯中科董事长胡伟武在大会开幕式发表主旨演讲并发布龙芯 2K0500 及其解决方案。胡伟武在演讲中表示,基于自主核心技术能力,龙芯成功打造 2K0500 芯片。该芯片是一款高集成度处理器芯片,片内集成64位LA264处理器核(基于龙架构Loong

89、Arch),可为工控互联网应用、打印终端、BMC 等提供多种解决方案。-500%0%500%1000%1500%2000%2500%00.511.522.5200212022 Q3净利润YoY 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 31 of 39 图图 43:龙芯龙芯 2K0500 的的用途广泛,为用途广泛,为多场景提供解决方案多场景提供解决方案 数据来源:公司官网 4.6.申威:特征领域的引领者申威:特征领域的引领者 为解决在国防和网络信息安全无“芯”可用的困境,国家于为解决在国防和网络信息安全无“芯”可用的困境,国家于2

90、0032003年创建年创建国家高性能集成电路(上海)设计中心,负责对国产自主可控芯片进行国家高性能集成电路(上海)设计中心,负责对国产自主可控芯片进行设计开发,并将芯片命名为设计开发,并将芯片命名为“申申威威”。在国家 863 计划支持下,于 2006年成功研制出第一代国产 64 位通用处理器“申威 1”;在国家“核高基”专项支持下,于 2010 年成功研发世界首款 16 核通用处理器SW1600,该芯片成功应用于国内首台采用国产处理器的千万亿次计算机系统神威蓝光超级计算机系统。图图 44:申威处理器发展历史申威处理器发展历史 数据来源:公司官网 神威 太湖超级计算机搭载了神威 太湖超级计算机

91、搭载了 40960 颗申威颗申威 26010 处理器。处理器。2016 年,搭载 40960 颗申威 26010 处理器的神威太湖超级计算机荣获世界性能榜首,速度比第二名“天河二号”快近 2 倍,效率提升 3 倍。2016 年,成都申威科技有限责任公司成立,从事对申威处理器的产业化推广。图图 45:申威申威 26010 处理器应用案例处理器应用案例-神威太湖之光神威太湖之光 2003年创建国家高性能集成电路(上海)设计中心2006年研制设计出具有自主微结构64位通用处理器申威12010年研制设计出64位通用多核处理器申威16002016年搭载了申威SW26010神威太湖之光的超级计算机获全球第

92、一名2016年底成都申威科技有限责任公司成立,从事申威处理器的产业化推广 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 32 of 39 数据来源:公司官网 申威申威现已形成申威高性能计算处理器、服务器现已形成申威高性能计算处理器、服务器/桌面处理器、嵌入式处理桌面处理器、嵌入式处理器三个系列的国产处理器产品线,以及申威国产器三个系列的国产处理器产品线,以及申威国产I/O套片产品线。套片产品线。多线程处理器方面,公司产品为申威 26010,主要用于超算。单核处理器方面,公司产品为申威 111,产品已达到国军标 B级标准,可以面向军工、工控等领域应用。多核处

93、理器方面,公司具有 221、411、421/421M 等一系列产品,满足桌面和服务器领域需求。图图 46:申威代表产品解决方案申威代表产品解决方案应用在多个场景应用在多个场景 数据来源:公司官网 申威自主可控软件生态系统采用申威自主可控软件生态系统采用 Linux开源移植开源移植+自主研发相结合的方自主研发相结合的方式式。和 Wintel 体系以及 X86-Linux 体系比较,申威软件生态系统在基础软件和部分应用软件上都有对应的自主软件产品,有力地支撑了申威处理器平台的产业化发展。图图 47:申威申威软件软件生态系统在基础软件和应用软件上都有对应的自主生态系统在基础软件和应用软件上都有对应的

94、自主 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 33 of 39 软件产品软件产品 数据来源:公司官网 4.7.主流主流 CPUCPU 厂商横向对比情况厂商横向对比情况 CPU是信创工程硬件生态的核心,国产是信创工程硬件生态的核心,国产 CPU企业在信创浪潮中大有可企业在信创浪潮中大有可为。为。CPU 作为信创底层硬件基础设施中的核心,提供最底层的计算能力,是信创国产化替代过程中的重中之重,当前主流芯片架构为ARM和 X86,均为国外主导(主要有 Intel、AMD),芯片国产化率较低,目前国内 CPU企业有 6 家,海思、龙芯、兆芯、飞腾、申威,各有

95、优势和侧重点。在这些厂商的产品中,各自选择一款典型的 CPU 进行了参数比较,如下表所示。表表 6:主流主流 CPU 厂商横向对比情况厂商横向对比情况 Intel AMD 海光 兆芯 海思 飞腾 龙芯 申威 品牌 Xeon6354 EPYC7542 海光 7285 开胜 KH-30000 鲲鹏 920-7260 S2500 企业级3C5000L 申威 1621 指令集 x86 x86 x86 x86 ARM ARM LoongAr ch SW_64 核心数 18 32 32 8 64 64 16 16 超线程 36 64 64 不支持 不支持 不支持 不支持 不支持 主频 3.0GHz 2.9

96、GHz 2.0GHz 3.0GHz 2.6GHz 2.2GHz 2.2GHz 2.0GHz 内存类型 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR4 DDR3 内存通道数 8 8 8 2 8 8 4 8 最高内存频率 3200MHz 3200MHz 2666MHz 2666MHz 2933MHz 3200MHz 3200MHz 2133MHz PCIe 通道数 64 128 128 16 40 17 32 16 产品定位 服务器 CPU 服务器 CPU 服务器 CPU 服务器 CPU 服务器 CPU 服务器 CPU 服务器 CPU 服务器 CPU 数据来源:海光信息招股说

97、明书,国泰君安证券研究 我们将从核心技术、主要产品、目标市场、竞争力和潜在风险等方面对 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 34 of 39 国内六家 CPU 公司或其所属公司逐一对比展示如下。表表 7:国内国内 CPU 厂商横向对比情况厂商横向对比情况 电科申泰 中科龙芯 天津飞腾 海光信息 兆芯 华为海思 核心技术 申威自主指令集和处理器架构 MIPS 授权架构的 CPU 及生态圈、跨指令兼容的二进制翻译技术 自研 ARMv8 架构处理器、片上并行系统(PSoC)体系结构 AMD 授权 X86 指令集架构、“禅定”x86 CPU CPU、GP

98、U、芯片组核心技术 ARM v8 架构授权、达芬奇架构 NPU 主要产品 32 核高性能服务器处理器申威 3231、8 核桌面处理器 831,以及嵌入式处理器 TH-1 面向行业应用的“龙芯 1 号”小CPU;面向工控和终端类应用的“龙芯 2 号”中CPU;以及面向桌面与服务器类应用的“龙芯 3 号”大 CPU 高性能服务器 CPU(腾云 S 系列);高效能桌面 CPU(腾锐 D 系列);高端嵌 入式 CPU(腾珑 E 系列)三大系列 7000 系列、5000 系列和 3000 系列处理器“开先”、“开胜”两大 CPU 系列 鲲鹏 920、麒麟系列应用处理器、昇腾 AI 芯片 目标市场 大数据

99、、云计算、人工智能、信息技术和重点行业等 网络安全、办公与信息化、工控及物联网等领域,并在政府、能源、金融、交通、教育等行业领域取得了广泛应用。国内政务办公、装备制造、云计算、大数据以及金融、能源和轨道交通等行业 信息系统领域 政府机构和商业服务器应用 党政办公、金融、教育、医疗、交通、网络安全、能源等行业 服务器、手机、智能终端 竞争力 成立申威产业发展联盟,打造申威处理器的成熟软硬件生态体系,打通申威处理器从研发到生态到产业链的全过程,形成以申威处理器为核心的全产业化布局 2021 年龙芯中科发布了完全自主指令集架构-LoongArch,基于该架构的龙芯3A5000 单核性能提升 50%,

100、功耗降低 30%,与国内CPU 产品相比在性能上优势明显 中国电子两大子公司,中国软件(麒麟操作系统)+中国长城(飞腾芯片),组成国产基础软硬件 PK 体系(对标 Win-tel),飞腾芯片扛旗 PK 体系 CPU。飞腾是唯一一个完整定义并实现了安全处理器平台架构规范的芯片厂商。生态健全完善,融合移动生态。2019 年,海光实现净利润0.60 亿元,首次扭亏为盈,与中科曙光等厂商的协同效应明显。一方面,中科曙光拥有优质客户资源、良好销售渠道;另一方面,海光CPU 满足国产化需求,将受益于以“中国芯”为底座的IT 产业崛起。兆芯在实现技术创新与产品进步的同时,始终保持开放合作,最大化兼容X86

101、生态的优势。兆芯 CPU 广泛应用于电脑整机、笔记本、一体机、服务器和嵌入式计算平台等,能够为党政办公、金融、教育、交通、网络安全、能源等行业提供可靠的解决方案。鲲鹏 920 实现 ARM 架构业界性能最强,集成四大结构包括网络、存储、主控芯片和 CPU 于单一封装中。潜在风险 应用方向较为局限 龙芯不支持移动生态,在移动生态方面劣势相对较大。从龙芯国产生态体系分析,支持龙芯的整机相对较少,核心技术积累不足的风险;信创推进进展不及预期的风险;美国制裁影响公司经营的风险 海光技术的后续升级可能存在一定难度(AMD 只授权了上一代架构 Zen)。另外,其技术来源始终受制于合资的威盛(VIA),而威

102、盛(VIA)与英特尔 X86 授权协议于 2018 年 4 月到华为由于是垂直整合型企业,其业务覆盖了从芯片、整机、操作系统、云、软件、集成、销售、服务等各个 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 35 of 39 目前只有 5 家左右。而由于其芯片虚拟化能力相对不足,导致支持的云平台厂家较少 海光不支持移动生态,在移动生态方面劣势较大。期,威盛已经无法在使用英特尔新的 X86 专利及相关软件,兆芯未来的 X86 产品升级将因此而可能遇阻;此外,兆芯一直在引进的 X86 源代码和微结构基础上改进优化工作,存在因源代码研究不够透彻导致后门无法完全发现

103、的风险。环节,市场上具有极强的排他性。虽然其在近期国产基础软硬件市场上表达了与其他厂商开放合作的态度,但依然不会单卖芯片,只卖整机和主板,希望其他厂商拿现成的解决方案帮助其开拓市场。这种方式下,下游集成商和整机厂商的利润空间非常狭窄,且发展权受限。数据来源:AspenCore 分析,国泰君安证券研究 5.国产国产 CPU发展前景广阔发展前景广阔 5.1.国产国产 CPUCPU 由数字经济新基建和信创双轮驱动由数字经济新基建和信创双轮驱动 当前当前 CPU行业主要由数字经济新基建和信创两条主线驱动。行业主要由数字经济新基建和信创两条主线驱动。1)数字经济新基建:主要为超算中心、智算中心等建设过程

104、中的增量采购;2)信创:党政信创进入常态化模式,行业信创接棒爆发,对国产化率有明确目标。整体而言,服务器行业进入更为市场化发展的阶段,除考虑自主可控的强弱要求和股东背景外,性能、生态、性价比、功耗等均是相关企业衡量的重要指标。短期内,鲲鹏、海光、飞腾三家最有望受益于行业信创及新基建的爆发短期内,鲲鹏、海光、飞腾三家最有望受益于行业信创及新基建的爆发节奏。节奏。客观来看,当下国产服务器 CPU 无论在性能还是生态方面都有较大的进步空间,短期订单的爆发是前期“天时、地利、人和”的集中表现,远期格局还存在不确定性;长维度看,各家均有弯道超车的机会,仍然是资金投入、技术团队、迭代能力决定未来的企业核心

105、竞争力。图图 48:短期行业信创受益程度推演短期行业信创受益程度推演 数据来源:国泰君安证券研究 5.2.信创信创 CPUCPU 的的 PCPC 端和服务器端未来前景广阔端和服务器端未来前景广阔 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 36 of 39 中性情况下,预计未来信创中性情况下,预计未来信创 PC 年出货量可达年出货量可达 1122 万台万台。因获取实际PC 数量数据较为困难,我们假设一名工作人员配备一台电脑,以员工人数近似替代 PC 存量数据。结合国家统计局、新华社、IDC、CNNIC 等官方统计数据和报道,以及产业调研的信息,我们测算得

106、出目前:党政部门及核心事业单位(不含教育、医疗)的 PC 存量约为 3000 万台,其中包括 300 万台涉密内网机;金融、电信等重点行业(含教育、医疗)的 PC 存量约为 7000 万台,内网机存量在 100 万台;军队口 PC 存量约为 250 万台,其中内网机可达 200 万台。内网机以及军队、党政单位的外网机替换强度都较大,重要行业中短期内替换强度相对较低,我们预计未来保守/中性/乐观情况下每年信创 PC 出货量分别为 748/1122/1456万台。表表 8:未来信创未来信创 PC 出货量级可能超千万台出货量级可能超千万台 信创行业信创行业 类型类型 存量存量(万(万台)台)年化年化

107、(万(万台)台)保守比保守比例例 保守年保守年化数量化数量(万(万台)台)中性比中性比例例 中性中性年年化数量化数量(万(万台)台)乐观比乐观比例例 乐观乐观年年化数量化数量(万(万台)台)党政及核心事业单位 外网机 2700 540 70%378 80%432 90%486 内网机 300 60 100%60 100%60 100%60 重点行业 外网机 7000 1400 20%280 40%560 60%840 内网机 100 20 100%20 100%20 100%20 军队 外网机 50 10 100%10 100%10 100%10 内网机 200 40 100%40 100%4

108、0 100%40 信创市场合计信创市场合计 整体整体 1035010350 20702070 748748 11221122 14561456 民用市场 12000 2400 非重点市场 7000 1400 非信创市场合计非信创市场合计 1900019000 38003800 数据来源:国家统计局,新华社,IDC,CNNIC,国泰君安证券研究 中性情况下,预计中性情况下,预计 2025年信创年信创 PC及服务器出货量分别达到及服务器出货量分别达到1000及及100万台万台。根据 IDC 数据,2020 年我国 PC 及服务器市场出货量分别为 4910万台及 350 万台,IDC 预计至 202

109、5 年我国 PC 及服务器出货量将分别达到 6766 万台及 564 万台;2018H1 按照销售额计算,我国互联网、政府、电信、金融分别占据中国 X86 服务器需求的 42%、16%、13%、7%,根据 2018 年我国 X86 服务器 330 万出货量,保守测算政府部门 X86 服务器年出货量达到 50 万台以上,金融+电信两大行业出货量合计可以达到50 万台,除互联网以外的其他行业服务器年出货量合计 100 万台。我们预计中性情况下,到 2025 年我国信创 PC 出货量将达到 1000 万台,信创服务器出货量将达到 100 万台,信创化率分别为 14.78%及 17.82%。行业更新行

110、业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 37 of 39 图图 49:中国中国 X86 服务器在各行业的销售额服务器在各行业的销售额 数据来源:IDC 表表 9:2025 年信创年信创 PC 及服务器出货量及服务器出货量 信创出货量(万台)信创出货量(万台)20192019 20202020 20212021 20222022 20232023E E 2 2024E024E 2 2025E025E P PC C 中国市场总出货量 4829 4910 5235 5582 5952 6346 6766 党政信创 26 190 320 350 360 400 450

111、 行业信创 5 20 120 240 350 500 军队信创 5 10 30 50 50 50 信创合计信创合计 2626 200200 350350 500500 650650 800800 10001000 其中内网机合计其中内网机合计 1515 3030 6060 8080 100100 120120 120120 信创化率测算 0.54%4.07%6.69%8.96%10.92%12.61%14.78%服务器服务器 中国市场总出货量 319 350 385 424 466 512 564 党政信创 1.3 7.6 10 15 20 30 40 行业信创 0.8 8 15 25 35

112、45 56 军队信创 0.25 0.3 1.3 2.8 3.8 4.4 合计合计 2 2 1616 2525 4141 5858 7979 100100 信创化率测算 0.66%4.53%6.57%9.75%12.40%15.37%17.82%数据来源:IDC,国泰君安证券研究 6.投资建议投资建议 推荐推荐中国长城,受益标的中国长城,受益标的海光信息、海光信息、龙芯中科龙芯中科。俄乌战争等地缘政治事件证明科技有国界,发展国产 CPU 是我国必然选择。预计在政策的持续扶持下,国产 CPU 行业将进入黄金发展期。推荐中国长城(持有天津飞腾股份),受益标的海光信息、龙芯中科。表表 10:推荐标的估

113、值表:推荐标的估值表 公司名称公司名称 股票代码股票代码 收盘价(元)收盘价(元)2022/12/14 EPS(元)(元)PE 评级评级 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 中国长城中国长城 000066.SZ 10.64 0.52 0.71 20.46 14.99 增持 数据来源:Wind,国泰君安证券研究 7.风险提示风险提示 芯片国产化市场同业竞争加剧芯片国产化市场同业竞争加剧。随着信创政策陆续出台,国产化芯片厂商之间竞争将不断加剧,将会争夺在党政、金融、运营商等主流行业的 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款

114、部分 38 of 39 信创市场空间,造成同业竞争加剧。下游需求下游需求增速增速不及预期不及预期。信创国产化替代落地节奏若有所放缓可能对各家公司的业绩带来不利影响。产业链生态建设不及预期产业链生态建设不及预期。比如龙芯采用自主指令集 Loongarch,在生态推广方面尚待验证,和主流指令集相比,可能面临客户导入不足的问题。无法继续使用授权技术。无法继续使用授权技术。如海光从 AMD 获得了高端处理器的技术授权及相关技术支持,在公司被列入美国出口管制条例“实体清单”后,AMD 不再提供相关技术服务 行业更新行业更新 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 39 of 3

115、9 本公司具有中国证监会核准本公司具有中国证监会核准的证券投资的证券投资咨询咨询业务资格业务资格 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响,特此声明。免责声明免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司(以下简称“本公司”)的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放,并仅为提供信息而发放,概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资

116、料,本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户,不构成客户私人咨询建议。在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下,本公司、本公司员工或者关联机构不

117、承诺投资者一定获利,不与投资者分享投资收益,也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意,其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此,投资者应注意,在法律许可的情况下,本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易,也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下,本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险,投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素

118、,亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前,如有需要,投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的,需在允许的范围内使用,并注明出处为“国泰君安证券研究”,且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构(以下简称“该机构”)发送本报告,则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议,本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机

119、构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。评级说明评级说明 评级评级 说明说明 1.1.投资建议的比较标准投资建议的比较标准 投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的 12 个月内的市场表现为比较标准,报告发布日后的 12 个月内的公司股价(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深 300 指数涨跌幅为基准。股票投资评级股票投资评级 增持 相对沪深 300 指数涨幅 15%以上 谨慎增持 相对沪深 300 指数涨幅介于 5%15%之间 中性 相对沪深 300 指数涨幅介于-5%5%减持 相对沪深 300 指数下跌 5%以上 2.2.投资建议的评级标准投资建议的评级标准 报告

120、发布日后的 12 个月内的公司股价(或行业指数)的涨跌幅相对同期的沪深300 指数的涨跌幅。行业投资评级行业投资评级 增持 明显强于沪深 300 指数 中性 基本与沪深 300 指数持平 减持 明显弱于沪深 300 指数 国泰君安证券研究国泰君安证券研究所所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市静安区新闸路 669 号博华广场 20 层 深圳市福田区益田路 6009 号新世界商务中心 34 层 北京市西城区金融大街甲 9 号 金融街中心南楼 18 层 邮编 200041 518026 100032 电话(021)38676666(0755)23976888(010)83939888 E-mail:

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