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【研报】计算机行业:旧格局与新秩序国产架构服务器研究框架-20200322[30页].pdf

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【研报】计算机行业:旧格局与新秩序国产架构服务器研究框架-20200322[30页].pdf

1、 - 1 - 市场数据市场数据(人民币)人民币) 市场优化平均市盈率 18.90 国金计算机指数 6503 沪深 300 指数 3653 上证指数 2746 深证成指 10150 中小板综指 9702 相关报告 1.鲲鹏,中国计算崛起机遇-国金计算机周报 ,2020.3.15 2.统信软件五千人招聘说明了什么-国金计算机行业点评 ,2020.3.10 3.云手机,鲲鹏落地重要场景-国家计算机周观点 ,2020.3.8 4.工业互联网,科技新基建-计算机行业研究 ,2020.2.27 5.哪些公司可能跟 HMS 关系更近?-国金计算机周观点 ,2020.2.24 翟炜翟炜 分析师分析师 SAC

2、执业编号:执业编号:S05 旧格局与新秩序旧格局与新秩序 国产国产架构架构服务器研究框架服务器研究框架 行业观点行业观点 服务器服务器是是一种为客户机提供服务的高性能计算机。一种为客户机提供服务的高性能计算机。CPU 作为服务器的运算和控制核心,其指令集架构有 CISC 和 RISC 两种。从性能角度来说,CISC与 RISC 并无绝对的孰优孰劣之分。目前看来,CISC 与 RISC 已逐步走向融合,两方处理器互相借鉴互相优化。目前 X86 架构 CPU 占整体服务器市场约 96%,处于绝对领先的地位。 以以 ARM 为代表的国产架构为代表的国产架构服务器有望异军突起服

3、务器有望异军突起。ARM 早期专注低功耗领域,在移动端处于领先位置,生态体系十分完善,但在服务器等计算市场,多年来推进缓慢。随着多核异构计算时代和场景多样化计算时代到来,带来对计算架构多样性的需求,考虑中国市场政府、金融、能源等行业端生态逐步完善以及华为鲲鹏的入局,以 ARM 为代表的国产架构服务器有望获得一席之地。而 ARM 公司本身也推出了 Neoverse 新架构,以期大幅提升性能,增强在服务器领域的竞争力。 国产国产架构架构服务器群雄逐鹿服务器群雄逐鹿。目前,国产 CPU 包括鲲鹏、飞腾、海光、龙芯、兆芯、宏芯、申威等。在党政军领域,龙芯、飞腾、兆芯等目前占据主流,华为鲲鹏未来有望在商

4、用市场占据主导,海光凭借其出色的单核性能和X86 完善生态也有望获得一定市场份额。 华为鲲鹏,壮志凌云华为鲲鹏,壮志凌云打造打造计算计算产业生态产业生态。2019 年 9 月,华为首次发布“一云两翼双引擎”的计算战略,构筑开放的鲲鹏产业生态。华为将聚焦芯片、开源操作系统、存储、数据库、云等底层产品,其余上层产品和服务开放给鲲鹏凌云合作伙伴,实现生态链互利共赢。 神州数码:华为长期战略伙伴,深度参与鲲鹏生态建设神州数码:华为长期战略伙伴,深度参与鲲鹏生态建设。神州数码与华为合作已久,是华为的全面战略合作伙伴。公司 18 年 3 月正式启动大华为战略,成立华为业务群,形成内部协作。公司是首家宣布拟

5、投资基于“鲲鹏”的国产自主品牌服务器、PC 产线的公司,将深度参与鲲鹏生态建设。 东华软件:与华为共同发布鲲鹏服务器东华软件:与华为共同发布鲲鹏服务器“鹏霄鹏霄”。20 年 1 月,公司与华为联合推出首批基于鲲鹏处理器的“鹏霄”服务器,在宁波市政务云上首次应用,并提出“鹏霄”服务器将在公司所覆盖的多个行业领域进行大规模商业推广及应用。 中国长城:中国长城:兼具兼具芯片及主机能力芯片及主机能力。2019 年 8 月,中国长城与华大半导体、中国振华签署协议,拟定收购天津飞腾 35%股权,天津飞腾是国内领先的国产场景 CPU。包括长城在内的国内 20 多家 OEM、ODM 厂商已推出基于飞腾芯片的服

6、务器整机产品。 中科曙光:制裁阴影逐渐消失,拐点初现中科曙光:制裁阴影逐渐消失,拐点初现。16 年,中科曙光子公司天津海光与 AMD 合作,获得 AMD Zen 架构授权,18 年 7 月,海光禅定国产芯片量产,中科曙光也推出基于禅定的国产服务器产品。19 年 6 月,公司进入美国实体名单,目前各环节替代方案逐步完善,制裁影响逐步消除。 投资投资建议建议 推荐关注国产架构服务器整机厂商神州数码、中国长城、中科曙光、东华软件。 风险提示风险提示 疫情影响全球经济下行风险;国产生态推进不及预期。 466856445688973342

7、1国金行业 沪深300 2020 年年 03 月月 22 日日 创新技术与企业服务研究中心 计算机行业研究 买入(维持评级) 行业深度研究行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 内容目录内容目录 一、服务器行业发展简史 .4 1.1 服务器:一种为客户机提供服务的高性能计算机.4 1.2 CPU:服务器的运算和控制核心 .5 1.3 X86 一统天下数十年 .6 二、以 ARM为代表的 CISC 架构服务器有望异军突起 .8 2.1 ARM公司:全球领先的半导体设计与软件公司 .8 2.2 ARM架构已被广泛应用到各个领域 .9 2.3 ARM在服务器领域的尝试 . 11 2.4

8、 我们的判断:国产 ARM服务器有望成功 .13 三、国产架构服务器竞争格局 .17 3.1 国产架构服务器群雄逐鹿 .17 3.2 国产架构服务器市场判断 .18 四、主要国产架构服务器生态 .19 4.1 鲲鹏生态 .19 4.2 飞腾生态及龙芯生态 .23 五、国产架构服务器 A股重点标的 .25 5.1 神州数码:华为长期战略伙伴,鲲鹏生态核心整机厂商 .25 5.2 东华软件:与华为共同发布鲲鹏服务器“鹏霄” .26 5.3 中国长城:飞腾芯片 A股唯一 .26 5.4 中科曙光:制裁阴影逐渐消失,拐点初现 .27 六、投资建议 .28 七、风险提示 .28 图表目录图表目录 图表

9、1:塔式、机架式和刀片式服务器的区别 .4 图表 2:服务器行业历史发展.4 图表 3:CISC 阵营与 RISC 阵营比较 .6 图表 4:X86 和非 X86 架构服务器产品的主要区别 .6 图表 5:X86 架构处理器在整体服务器市场占比.7 图表 6:2017-2019Q3 中国 X86 服务器整体市场规模(按出货量) .8 图表 7:ARM公司发展历程 .8 图表 8:ARM处理器内核总览 .9 图表 9:ARM的三种授权方式 .9 图表 10:ARM全球生态系统.10 图表 11:富士通研发 ARM架构超级计算机“Post-K”. 11 图表 12:AMD、三星、高通、Calxed

10、a、Marvell ARM服务器芯片项目详情 12 oPtMmMrNtOpRmOrQoRzQtQ9P8Q8OnPrRsQnNeRoOnOjMmOsOaQoOwOxNrMrPvPmNyR行业深度研究 - 3 - 图表 13:Neoverse 架构升级策略 .12 图表 14:Microsoft 官网上 ARM架构相关的帮助文档.13 图表 15:NVIDIA官宣对 ARM提供支持.13 图表 16:美国对华为的封杀与限制.13 图表 17:国产替代相关部分助推政策 .14 图表 18:我国信创业务的推进方向.14 图表 19:全球公有云市场规模及增速(单位:亿美元).15 图表 20:中国公有云

11、市场规模及增速(单位:亿元) .15 图表 21:华为鲲鹏处理器芯片.17 图表 22:主要国产服务器架构对比.18 图表 23:华为“一云两翼双引擎开放的生态”.20 图表 24:华为鲲鹏计算产业产业链规划.20 图表 25:郭平发表主题演讲与伙伴同行,打造智能社会五朵云之一.21 图表 26:华为鲲鹏生态体系 .21 图表 27:华为鲲鹏伙伴计划 .22 图表 28:华为将携手鲲鹏生态伙伴,实现共赢 .23 图表 29:基于飞腾平台的云计算全栈架构框架 .23 图表 30:基于飞腾 2000+的国产高性能服务器产品群发布 .24 图表 31:飞腾云计算全栈生态图谱.24 图表 32:龙芯生

12、态图谱 .25 图表 33:神州数码:前沿的 IT 技术和科技赋能企业和行业 .25 图表 34:神州数码与华为合作里程碑事件 .26 图表 35: “鹏霄”服务器首发首用仪式 .26 图表 36:FT-2000+/64 与 FT-1500A/16 性能对比 .27 行业深度研究 - 4 - 一、一、服务器服务器行业行业发展简史发展简史 1.1 服务器:一种为客户机提供服务的高性能计算机服务器:一种为客户机提供服务的高性能计算机 服务器服务器是指网络环境中的高性能计算机,包括应用程序服务器、文档服务器、邮件服务器、Web 服务器及代理服务器等。整个互联网的结构几乎都基于客户机-服务器模型。客户

13、机-服务器模型的本质是客户机请求、服务器响应,即服务器的功能是为客户机提供数据服务。服务器由处理器(CPU) 、内存、磁盘、网卡、监视器、电源、机箱等组成,和通用的计算机架构类似,但是由于需要提供高可靠的服务,因此在处理能力、稳定性、可靠性、在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面安全性、可扩展性、可管理性等方面的的要求比普通的个人电脑高要求比普通的个人电脑高。 服务器的最大特点就是其强大的运算能力服务器的最大特点就是其强大的运算能力,即使是一部简单的服务器系统,通常也至少要有两颗处理器以构成对称多处理架构,使其能在短时间内完成大量工作,并为大量用户提供服务。 服务器常见的

14、外型有四种:塔式服务器服务器常见的外型有四种:塔式服务器(Tower Server)、机架服务器机架服务器(Rack Server)、刀片服务器刀片服务器(Blade Server) 、机柜式机柜式服务器。服务器。其中机柜是指为服务器正常工作提供相适应的环境和安全防护的安装箱,通过机柜可以保证服务器设备稳定可靠地工作。 图表图表1:塔式、机架式和刀片式服务器的区别:塔式、机架式和刀片式服务器的区别 来源:维基百科,国金证券研究所 服务器行业已经发展了近服务器行业已经发展了近 60 年。年。服务器的发展最早可以追溯到 1964 年,IBM 引入 System/360。System/360 是由

15、5 种功能越来越强大的计算机所组成的系列,这些计算机运行同一操作系统并能够使用相同的 44 个外围设备。 图表图表2:服务器行业历史发展服务器行业历史发展 来源:CSDN,国金证券研究所 行业深度研究 - 5 - 1.2 CPU:服务器的运算和控制核心:服务器的运算和控制核心 中央处理器中央处理器(Central Processing Unit,简称 CPU)是服务器的核心构成之一,其功能主要是解释计算机指令解释计算机指令以及处理处理服务器服务器中的数据中的数据。CPU 的主要运作原理是执行储存“程序”里的一系列指令。程序以一系列数字的形式存储在存储器中。 指令集架构指令集架构(Instruc

16、tion Set Architecture) ,又称指令集或指令集体系,是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,包含了基本数据类型,指令集,基本数据类型,指令集,寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部外部 I/O。指令集架构包含一系列的 opcode 即操作码(机器语言) ,以及由特定处理器执行的基本命令。简单地来说,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,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。 CPU 按按 指 令 集指 令 集 的的 架 构区 分 , 分为架 构区 分 , 分为 CISC (

17、Complex Instruction Set Computing , 复 杂 指 令 集 ) 型 和型 和RISC ( Reduced Instruction Set Computing,精简指令集)型两类。型两类。CISC 的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、程序运行速度更快,其架构中每个指令可执行若干低端操作,诸如从存储器读取、存储、和计算操作,全部集于单一指令之中;与之相反,RISC 架构中只包含使用频率高的少量简单指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言。 CISC 阵营阵营以 Intel、AMD 的的 X86 架构架构为代表,而 RISC 阵营阵营

18、则包括ARM、MIPS、Power PC 等架构等架构; 从硬件角度来讲,CISC 处理的是不等长指令集,而 RISC 执行的是等长精简指令集,在并行处理方面 RISC 明显优于 CISC。由于 RISC 执行的是精简指令集,相比 CISC 在硬件层面需要更少的晶体管,所以它的硬件制造工艺更简单且成本更低廉。RISC 型 CPU 与 CISC 的CPU在软件和硬件上都不兼容,这是由指令集的特性而决定的 从性能角度来说,从性能角度来说,CISC 与与 RISC 并无绝对的孰优孰劣之分。并无绝对的孰优孰劣之分。但在发展过程中,CISC 阵营的 Intel 和 AMD 在提升芯片性能上做出了持续的努

19、力,芯片的功耗被放在了性能后的第二位;而 RISC 本身出现时间较CISC 晚十年左右(ARM 诞生于 1985 年,X86 诞生于 1978 年) ,ARM、MIPS 在创始初期缺乏与 Intel 产品对抗的实力,专注于以低功耗为前提的高性能芯片。RISC 阵营的 Power PC 架构最初是为个人计算机产品而设计,但其出现时已是 1992 年,此时 Intel 旗下的 80386和 80486 占据了大部分 PC 市场。次年,Intel 赫赫有名的奔腾系列发布并助力 Intel 占领了绝大部分 PC 市场,这是第五代基于 CISC 的X86 架构微处理器,Intel 将其命名为“Penti

20、um” 。在整个 1990 年代中期,PowerPC 处理器均达到或超过了最快的 x86 CPU 的基准测试成绩。但由于 PowerPC 面向 Windows、OS / 2 和 Sun 的客户都存在应用软件极度缺乏的问题,所以最终并未在 PC 市场溅起水花。但其后 Apple 因为 PowerPC 处理器的更高性能,在 Macintosh 个人电脑系列使用了 PowerPC 处理器。2005 年,出于发热量和能源消耗有关的考虑,Apple 宣布不再在其 Apple Macintosh 计算机中使用 PowerPC处理器,转而支持 Intel 生产的处理器。此后 PowerPC 开始往超高性能服

21、务器方向发展。 CISC 与与 RISC 已逐步走向融合,两方处理器互相借鉴互相优化。已逐步走向融合,两方处理器互相借鉴互相优化。例如,Intel 公司的 Pentium Pro 种内含三个能够把 x86 指令转换成 118 位定长的 RISC 风格微操作的译码器。 行业深度研究 - 6 - 图表图表3:CISC阵营与阵营与RISC阵营阵营比较比较 来源:维基百科,国金证券研究所 1.3 X86 一统天下一统天下数数十年十年 X86 泛指一系列英特尔公司用于开发处理器的指令集架构。泛指一系列英特尔公司用于开发处理器的指令集架构。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示 80X86,包括 Inte

22、l 8086、80186、80286、80386 以及 80486。由于以“86”作为结尾,因此其架构被称为“X86” 。 图表图表4:X86和非和非X86架构服务器产品架构服务器产品的的主要主要区别区别 来源:维基百科,国金证券研究所 X86 在计算市场取胜的原因主要有以下四点: Intel 与与 AMD 竞争竞争不断不断,造就高性能,造就高性能 X86。Intel 具有很强的研发实力,芯片性能一直处于行业领先。在 20 世纪 70 年代至 21 世纪初,厂商最看重的因素之一即为处理器的性能,而 RISC 本身出现时间较 CISC 晚十年左右,ARM、MIPS 在创始初期缺乏与 Intel

23、产品对抗的实力,改行业深度研究 - 7 - 以专注于以低功耗为前提的高性能芯片。同时 Intel X86 也很早开始借鉴 RISC 架构优势,不断技术革新,比如“Pentium”奔腾处理器就采用了超标量架构,即有一个处理简单和通用指令的管线。Intel 最新产品十代酷睿桌面版 Comet Lake-S 系列处理器及 400 系芯片组中,最低配置的酷睿 i3-10100 四核处理器已经达到 3.6GHz 基础频率,4.3GHz 睿频,全核 4.1GHz。从单机性能上来讲,Intel 目前依旧处于强势地位。 Wintel 联盟联盟建立建立四十四十余余年年,X86 软件生态完善软件生态完善。1981

24、 年,由于个人计算机市场不受 IBM 看重,IBM 选取 8088 做个人计算机业务的 CPU,并将操作系统外包给微软,Wintel 联盟就此开始征程。在 Wintel 建立之初,微软并没有打算唯一地只支持 Intel,早期,微软操作系统有两条业务线,一条专用支持 X86 架构,另一条则支持考虑了操作系统的可移植性,可支持 RISC 架构的计算机。但由于 RISC 处理器在 PC 端的份额远不及 X86,微软又取消了对部分 RISC 架构的支持。后来,X86 成为了个人电脑的标准平台,也成为了历来市场上最成功的 CPU架构。 专注芯片架构研发,不碰设备生态。专注芯片架构研发,不碰设备生态。就

25、Intel 来讲,不与设备生产商、软件开发者或者系统开发者成为利益竞争关系是一个十分重要的致胜因素。IBM 和 SUM大包大揽生产多种服务器设备,但其它设备生产商可能会基于不支持竞争对手的角度不愿意选择 PowerPC 和 SPARC 架构,而选择 X86 架构。 从成本、性能、生态三方面来讲,从成本、性能、生态三方面来讲,X86 都是早期都是早期数据中心数据中心的最优选。的最优选。从 成 本 和 性 能 角 度 来 讲 , X86相 比 大 型 机 与 小 型 机 , 在RAS(Reliability, Availability, Serviceability)有所欠缺,但具有生态系统开放、

26、兼容性高、价格便宜的优势。且由于分布式系统成熟,X86 服务器集群的性能并无较大差距。大型机和小型机价格昂贵、体系封闭,一般只在部分要求零宕机的领域使用(如银行业、电信业等) 。从生态的角度来讲,由于 X86 在市场上占有率高,相比其它架构而言,X86有着独一无二的软件和硬件生态优势,故目前全球的数据中心大部分都是采用 Intel 的 X86 架构服务器芯片,X86 生态系统也愈发强大。 根据 DRAMeXchange 调查显示,服务器用 CPU 中,X86 架构 CPU占整体服务器市场约 96%。 图表图表5:X86架构处理器在整体服务器市场占比架构处理器在整体服务器市场占比 来源:DRAM

27、eXchange,国金证券研究所 行业深度研究 - 8 - 图表图表6:2017-2019Q3中国中国X86服务器服务器整体市场规模(按出货量)整体市场规模(按出货量) 来源:IDC中国,国金证券研究所 二、二、以以 ARM 为代表的为代表的 CISC 架构架构服务器有望异军突起服务器有望异军突起 2.1 ARM 公司:全球领先的半导体设计与软件公司公司:全球领先的半导体设计与软件公司 ARM 架构,从 1983 年开始由艾康电脑公司设计开发,最早为其命名为Acorn 精简指令集机器(Acorn RISC Machine)。1980 年代晚期,苹果电脑开始与艾康电脑合作开发新版的 ARM 核心

28、,为了更好地支持这一重要项目,艾康电脑将设计团队组成了一间名为安谋国际科技(Advanced RISC Machines Ltd.)的新公司,基于此原因人们也常常将 ARM 称作高级精简指令集机器(Advanced RISC Machine)。但在 2016 年,安谋国际科技被日本软银集团以 3.3 万亿日元(约合 311 亿美元)收购,此后,ARM 公司退出股市。 图表图表7:ARM公司发展历程公司发展历程 来源:维基百科,国金证券研究所 不同于 Intel 自主完成架构、芯片设计和芯片制造,也不同于无工厂模式(Fabless)的 AMD、NVIDIA 自己完成架构和芯片设计而将芯片制造工作

29、交行业深度研究 - 9 - 给代工厂完成,ARM 公司本身并不靠自有的设计来制造或出售公司本身并不靠自有的设计来制造或出售 CPU,而,而是是通过提供各种授权条款来获得收益通过提供各种授权条款来获得收益。 图表图表8:ARM处理器内核总览处理器内核总览 架构提出时间 ARM 指令集架构 ARM 处理器家族 1985 年 ARMv1 ARM1 1986 年 ARMv2 ARM2、ARM3 1989 年 ARMv3 ARM6、ARM7 1994 年 ARMv4 StrongARM、ARM7TDMI、ARM9TDMI 1999 年 ARMv5 ARM7EJ、ARM9E、ARM10E、XScale 2

30、001 年 ARMv6 ARM11、ARM Cortex-M 2005 年 ARMv7 ARM Cortex-A、ARM Cortex-M、ARM Cortex-R 2011 年 ARMv8 Cortex-A35、Cortex-A50 系列、Cortex-A72、Cortex-A73 来源:维基百科,国金证券研究所 ARM公司一般有三种授权方式:指令集授权、内核授权和使用权授权。 指令集授权指令集授权是是 ARM 公司提供的最大限度的授权公司提供的最大限度的授权,其产品形式为 ARM v 系列(即 ARM架构) 。被授权方可以对 ARM公司的指令集进行扩展或缩减,从而得到其自己的指令集架构。苹

31、果公司就取得了这种授权。例如,iphone 11/ 11 pro/ 11 pro Max等机型上搭载的 Apple A13 芯片,其微架构就是基于 ARMv8.3-A 指令集架构自主研发。此外,华为、长城、高通、三星等公司也取得了 ARM的指令集授权。 内核授权的产品主要是指内核授权的产品主要是指 ARM 公司提供的一系列微架构公司提供的一系列微架构,目前主要是 ARM cortex 系列。被授权方可以在内核基础上对缓存、I/O 等设计进行修改。这是 ARM 公司提供的最广泛的授权方式。ARM 是广为人知最昂贵的 CPU 内核之一。取得这种授权的公司包括高通、三星、华为、德州仪器(TI)、博通

32、、飞思卡尔、富士通以及 Calxeda 等等。 使用权授权的产品则是指使用权授权的产品则是指 ARM 已经设计好的已经设计好的 CPU/GPU。被授权人可以使用 ARM 设计好的 CPU/GPU。在这一种授权中,被授权人可自由发挥的空间非常小。 图表图表9:ARM的三种授权方式的三种授权方式 来源:维基百科,国金证券研究所 2.2 ARM 架构已架构已被广泛应用到被广泛应用到各个领域各个领域 ARM公司的商业发展极其迅速,主要有以下几点原因: 发展早期避开发展早期避开 Intel 锋芒,专注低功耗领域。锋芒,专注低功耗领域。ARM 公司发展之初也在个人计算机领域做出了努力,但后来发现其产品与

33、Intel 的新品无法竞行业深度研究 - 10 - 争之后,迅速转换路径投入了以低功耗为前提的高性能芯片的研发。早期清晰的发展路线也为 ARM 之后抓住智能手机爆发机遇做好了铺垫。 授权授权策略正确策略正确,内核授权价格低,内核授权价格低,厂商厂商间间竞争激烈。竞争激烈。1991 年 ARM 公司就开始了授权模式。MIPS 的定价策略是内核授权很贵,而架构授权很便宜,且对指令集扩展不受限制;而 ARM 的定价策略是架构授权非常昂贵而内核授权很便宜,且厂商需要修改设计需要继续付大量的费用。从实践结果来看,ARM的授权策略优于 MIPS。MIPS便宜的架构授权吸引了一批有能力通过指令集开发 CPU

34、 的厂商,但由于允许厂商自行修改指令集,导致生态碎片化且互相不兼容,也极大影响了开发者和使用者的热情;而 ARM 的授权模式对无能力通过指令集开发CPU 的厂商十分友好,这些厂商能通过购买内核授权来快速推出 CPU产品,甚至有研发能力的公司也愿意使用现成的 ARM 内核来集成CPU,从而大幅度降低产品开发成本和缩短开发周期。ARM 的商业模式也使得进入厂商多,激烈的竞争使得 ARM 产品价格不断下降,生态日趋完善。 完善的完善的生态生态体系体系。ARM 完善的硬软件生态使得设备厂商、开发者和使用者都充满信心。 ARM 架构的应用领域已十分广泛架构的应用领域已十分广泛。据 2011 年 ARM

35、的客户报告统计,79亿 ARM 处理器出货量,占有 95%的智能手机、90%的硬盘驱动器、40%的数字电视和机上盒、15%的微控制器、和 20%的移动电脑。十年来,ARM 市场格局变化不大。截止到 2017 年,已经生产的 ARM 架构的处理器超过 1000 亿个,是应用最广泛的指令集架构,也是产量最大的指令集架构。 由于 ARM 在成本、功耗和散热上的优势,它对于便携式电池供电的设备(包括智能手机、便携式计算机和平板电脑以及其他嵌入式系统)来说十分理想。同时对于消耗大量电力的超级计算机与云计算数据中心,ARM 也是一种节能的优秀解决方案。目前,ARM 处理器可以在很多消费性电子产品上看到,从

36、便携式设备便携式设备(PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏和计算机)到电脑外设电脑外设(硬盘、桌面型路由器) ,甚至在导弹的弹载计导弹的弹载计算机算机等军用设施中都有它的存在。在此之外,还有一些基于 ARM 设计的衍生产品,包括 Marvell 的 XScale 架构和德州仪器的 OMAP系列。 图表图表10:ARM全球生态系统全球生态系统 来源:ARM 官网,国金证券研究所 行业深度研究 - 11 - 2016 年,日本富士通宣布了研发接替“京”的“Post-K”超级计算机。“Post-K”超级计算机”超级计算机采用富士通与 ARM 公司共同开发的 ARM 处理器处理器A64FX。

37、富士通称,他们目标是“创造出世界上最高性能的超级计算机”,“其应用执行性能是京超级计算机的 100 倍倍”。如果此应用执行速度实现,那么 Post-K 超算将进入百亿亿次级别(exascale) ,1 exaflops 表示每秒1018 次浮点运算。 图表图表11:富士通研发:富士通研发ARM架构超级计算机“架构超级计算机“Post-K” 来源:FUJITSU官网,国金证券研究所 2.3 ARM 在服务器领域的尝试在服务器领域的尝试 从 2008 年开始,ARM 公司开始酝酿进军 ARM 服务器芯片市场的计划。此后,AMD、三星、AWS、高通、Calxeda 以及 Marvell 等多个公司相

38、继开发了 ARM 架构服务器芯片。但除 AWS 以外,其余公司的 ARM 服务器芯片均未在市场上有持续表现。 AWS 推出基于推出基于 ARM 架构的架构的云云计算服务计算服务。AWS在 2018 年正式对外发布了基于 ARM 架构的云服务器芯片 Graviton 及基于该芯片提供的 EC2 A1 虚拟服务器和云服务,并表示此芯片对部分工作负载能耗可降低 45%。在2019 年 12 月的 AWS re:Invent 会议上,亚马逊公布了新一代的 ARM 服务器芯片 Graviton2。据介绍,AWS Graviton 2 处理器的速度比较前一代芯片提升了 7 倍,浮点性能提升了 2 倍,性能

39、表现强悍。 AMD、三星、高通、Calxeda 以及 Marvell 等公司在 ARM 服务器芯片上的尝试均未获得成功。 行业深度研究 - 12 - 图表图表12:AMD、三星、高通、三星、高通、Calxeda、Marvell ARM服务器芯片项目详情服务器芯片项目详情 来源:新浪财经,国金证券研究所 从 AWS 和 Marvell 的实践观察,在云计算领域 ARM 架构芯片低功耗低成本的优势不可小觑。但 AMD、三星、高通、Calxeda 以及 Marvell 五个公司在 ARM 服务器芯片领域均未获得成功,我们认为主要有以下两方面原因: ARM 在服务器领域的生态并不成熟,Wintel 联

40、盟牢牢垄断计算产业生态,各类厂商更倾向于 X86 架构,故 ARM 服务器在市场推广方面存在较大阻力。 ARM 服务器芯片是一个需要持续投入的产业。如高通、三星可能出于对当时情况的判断,认为 ARM 服务器暂时不具备良好的市场前景,故放弃了此业务。 X86 服务器相较于 ARM 服务器而言,具有性能强的优势,但同时也具有功耗大、成本高的劣势。因此,ARM 已经明确了其针对数据中心的已经明确了其针对数据中心的Neoverse 架构迭代升级策略,每一代性能提升都在架构迭代升级策略,每一代性能提升都在 30%以上以上,远超 X86 CPU 每一代性能提升的幅度,ARM 与 X86 之间性能上的差距将

41、不断缩小。 图表图表13:Neoverse架构升级策略架构升级策略 来源:ARM Neoverse,国金证券研究所 近几年,近几年,ARM 性能提升的同时,其性能提升的同时,其生态生态也也得到了较大的扩展得到了较大的扩展: 2018 年 11 月开始,Windows 已经开始支持已经开始支持 64 位位 ARM 应用开发和应用开发和提交提交,这将十分有利于 ARM生态的构建。 行业深度研究 - 13 - 2019 年 6 月在德国法兰克福国际超算大会上,NVIDIA 宣布支持宣布支持 Arm CPU,以构建具有极高能效水平的百万兆级 AI 超级计算机。NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋表示:

42、 “NVIDIA CUDA 加速的计算和 Arm的高能效 CPU 架构的相结合,将助力 HPC 社区实现大幅提升,以达到百万兆级。 ” 图表图表14:Microsoft官网上官网上ARM架构相关的帮助文档架构相关的帮助文档 图表图表15:NVIDIA官宣对官宣对ARM提供支持提供支持 来源:Microsoft 官网,国金证券研究所 来源:NVIDIA 官网,国金证券研究所 2.4 我们的判断:国产我们的判断:国产 ARM 架构架构服务器有望成功服务器有望成功 1)国产替代产业化趋势显现:政策驱动)国产替代产业化趋势显现:政策驱动国产国产 ARM 服务器发展服务器发展 在中美贸易在中美贸易摩擦的

43、摩擦的背景下,美国对华为、中兴背景下,美国对华为、中兴等中国企业进行了限制等中国企业进行了限制。以华为为例,美国从 2018 年年初开始限制华为产品的销售,2019 年 5 月美国商务部将华为加入实体清单后,谷歌、英特尔、高通、赛灵斯、AMD 等厂商纷纷响应政府宣布将停止与华为合作。而在华为全球领先的 5G 技术上,受美国影响,全球多个国家宣布将停止或有限地在 5G 建设上与华为合作。 图表图表16:美国对华为的封杀与限制:美国对华为的封杀与限制 来源:新浪财经,国金证券研究所 行业深度研究 - 14 - 美国商务部的封杀导致华为、中兴两家公司损失巨大,也直接反映了我国在 IT 核心技术上严重

44、依赖于国外的现状。在关键技术领域推进信息创新刻不容缓,国家面向国家面向计算产业信息创新计算产业信息创新也推出了一系列也推出了一系列支持政策支持政策。 图表图表17:国产替代相关:国产替代相关部分助推政策部分助推政策 来源:各部委网站,国金证券研究所 当前计算产业信息创新已经从政府等特殊领域向金融、能源等行业拓展,国产架构服务器预计也会进入到行业端应用。 图表图表18:我国我国信创业务的推进方向信创业务的推进方向 来源:新浪财经,国金证券研究所 2)计算产业多样化计算产业多样化为为 ARM 架构带来机会架构带来机会 ARM 低功耗低成本优势低功耗低成本优势有机会使其在有机会使其在云计算市场云计算

45、市场分得一杯羹。分得一杯羹。根据前瞻研究院数据,2018 年,全球公有云市场规模已达到 1312 亿美元,增速为25.31%,预计未来几年市场平均增长率在 20%左右,到 2022 年市场规模将超过 2600 亿美元。据智研咨询数据,2018 年中国公有云市场规模约437 亿人民币,增速达到 65%。据估计,2018 年中国整个云计算市场规模约 1000 亿人民币。云计算市场整体发展潜力巨大。云计算市场分为 IaaS、PaaS 和 SaaS 层,其中 IaaS 在全球公有云市场占约 30%,在中国公有云市场中占比超过 50%。服务器处于云计算产业链的上游,是 IaaS 层的重要组成,是云计算市

46、场的基础。 行业深度研究 - 15 - 图表图表19:全球公有云市场规模及增速全球公有云市场规模及增速(单位:亿美元单位:亿美元) 来源:前瞻研究院,国金证券研究所 图表图表20:中国公有云市场:中国公有云市场规模及增速规模及增速(单位:亿元单位:亿元) 来源:智研咨询,国金证券研究所 数字化进程的飞速发展和近十年互联网产业的发展均清晰地验证了一个事实, 不同的产业阶段对 IT 基础架构和计算能力提出不同的挑战和要求。新新应用、新技术、新架构才是未来数字化转型的关键,计算平台创新是数字应用、新技术、新架构才是未来数字化转型的关键,计算平台创新是数字化转型的基础化转型的基础。 基于 IDC 提出

47、的第三平台概念,当前已经发展到以智能、云计算、大数据、移动和社交网络为核心特征的倍增创新阶段,正快速迈向智能创新阶段。IDC 预测在智能创新阶段,数字化普及率上升到新的高度,应用规模将从百万级上升到千万级,连接数上升到百亿级,人工智能将成为基础能力。 应用创新速度加快,应用种类和数量繁多,端边云协同成为主流应用创新速度加快,应用种类和数量繁多,端边云协同成为主流。a) 随着自动驾驶、云游戏、VR/AR 等应用的兴起,以及物联网、移动应用、短视频、个人娱乐、人工智能的爆炸式增长,应用越来越场景化和多样化,驱动计算架构向多样性发展。b) 边缘计算兴起,未来超过70%的数据和应用将在边缘产生和处理。

48、边缘和移动端设备需要与云协,且随着 5G 的规模部署,网络传输时延、带宽、连接密度均得到数量级的提升,给端-边-云协同提供了基础保障。三者的计算架构、开发模式存在较大差异,需要新的计算架构创新提升效率。c) 企业为寻求更加敏捷、灵活和高效的应用开发模式,以加速应用的创新和快速上市,如容器、微服务和 DevOps。这些应用开发模式拉近了业务和计算平台之间的联系,应用开发团队将定义基础设施的性能、可用性和规模,直接推动计算平台架构的变革和创新。 254 347 458 555 664 787 918 90 114 142 172 206 244 285 482 586 712 864 1033 1

49、223 1428 26.76% 25.31% 21.28% 19.60% 18.41% 16.74% 0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%050002500300020019E2020E2021E2022EIaaS(亿美元) PaaS(亿美元) SaaS(亿美元) 公有云市场增长率 26.2 42 87.4 148.7 270.4 3.8 5.2 7.6 11.6 21.8 40.2 55.3 75.1 104.5 145.2 0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%120.

50、00%0500300350400450500200172018IaaS市场规模(亿元) PaaS市场规模(亿元) SaaS市场规模(亿元) IaaS市场增速 PaaS市场增速 SaaS市场增速 行业深度研究 - 16 - 百亿联接,带来数据爆炸式增长,智能和实时处理成为普遍诉求百亿联接,带来数据爆炸式增长,智能和实时处理成为普遍诉求。a) 5G 的商用将驱动行业物联网的应用与落地,工业机器人、工业互联网、智能电表、水表、路灯、车联网等快速普及。b)智能驾驶、智能安防、智能制造、智慧城市等全面兴起。c) IDC 预测,2023 年全球物联网市场空间 1

51、.12 万亿美元。新计算平台必须具备海量数据处理分析能力,各种应用场景下人工智能训练和推理能力,以及边缘计算、物联网大规模联接场景下的安全和实时处理等能力。 面对新兴应用对计算平台提出的端-边-云协同、海量多样化数据智能处理、实时分析等需求,IT 基础设施应在计算体系架构、业务部署架构等诸多方面进行创新来适配该需求。 支持多种计算平台的计算架构创新。支持多种计算平台的计算架构创新。场景的多样性,带来数据的多样性,没有一种计算架构可以高效满足所有业务诉求。以 Arm 为代表的RISC 通用架构处理器、以及具备特定定制化加速功能的 ASIC 和FPGA 芯片等在场景多样化计算时代具备明显的优势。例

52、如在分布式数据库、大数据、Web 前端等高并发应用场景,单芯片核数更多的Arm 架构处理器相比传统处理器拥有更好的并发处理效率。而随着TPU、NPU 等人工智能处理芯片在智能摄像头、无人驾驶等领域的广泛部署,使得通用处理器加上深度学习加速芯片成为典型的边缘计算架构。 面向移动应用的云化部署架构创新面向移动应用的云化部署架构创新。移动终端正在快速取代传统 PC在终端市场中的地位,IDC 数据显示,智能手机和平板电脑等移动终端在全球终端出货量所占的比例已经由 2010 年的 44.7%上升到了2018 年的 77.6%,预计到 2023 年将超过 80%。绝大多数移动终端采用 Arm 架构的处理器

53、,移动应用主要基于 Arm 指令集进行开发、测试和运行。云游戏、移动办公、云手机、终端仿真测试等应用模式的兴起,也预示着移动应用将逐步向云上迁移。为了降低应用开发者在异构环境下进行二次开发所造成的性能损失和潜在漏洞风险,以及随着这些海量移动应用向云上迁移,端云协同成为主流,移动端的计算平台架构和云端计算架构相互影响渗透,并将逐步走向趋同。 3)华为入局:华为入局:鲲鹏芯片鲲鹏芯片问世,云手机业务带来新问世,云手机业务带来新应用应用场景场景 华为入局,国产 Arm 架构服务器前景可期。华为过去十年耗资 200 亿元进行基于 ARM架构的鲲鹏芯片及芯片组开发。华为和 ARM的合作已持续多年,201

54、3 年华为发布了最初款 Hi1610 芯片,2014 年的 Hi1612 是 ARM64位 CPU,2016 年的 Hi1616 是首颗支持多路的 ARM 处理器,2019 年又迎来 Hi1620,鲲鹏 920 则是 Hi1620 系列的正式品牌和型号。在今年 1 月 7 日的发布会上,华为表示鲲鹏 920 是“业界性能最高”的 ARM 架构服务器芯片,鲲鹏 920 主频可达 2.6GHz,单芯片可支持 64 核。该芯片集成 8 通道 DDR4,内存带宽超出业界主流 46%。 行业深度研究 - 17 - 图图表表21:华为鲲鹏处理器芯片华为鲲鹏处理器芯片 来源:Reuters,国金证券研究所

55、3 月 5 日,多家媒体报道华为发布其 2020 年旗舰鲲鹏云手机。华为鲲鹏云手机,是基于华为云鲲鹏裸金属服务器,虚拟出带有原生安卓操作系统,具有虚拟手机功能的云服务器。同时,作为一种新型应用,云手机对物理手机起到了延伸和拓展作用,可以用在如应用智能托管、云手游、众播互娱、移动办公等场景。官方称,华为鲲鹏云手机采用自研鲲鹏芯片,具有六重优势。a)端云同构,运行性能大幅提升 80%,同时还搭载了专业级GPU 加速,使用者可以无压力运行大型游戏;b)兼容 32/64 位的 app,能够运行主流应用以及游戏,操作流畅;c)依靠华为云的集群化部署和运营能力,无缝对接公有云服务,满足海量业务需求;d)可

56、根据需求灵活配置不同规格云手机,使云上管理更便捷;e)独家 Monbox软件技术架构,可以使鲲鹏云手机达到密度提升一倍、低时延、少带宽的效果;f)业务数据存储于云端,提供企业级云上安全防护,专业级防护防止数据的丢失和泄露。 鲲鹏云手机是鲲鹏生态的重要落地场景鲲鹏云手机是鲲鹏生态的重要落地场景。根据公开消息,华为在 18 年 11月就推出了业界首个基于 ARM 框架的云手机解决方案。众所周知,在移动端 ARM 架构芯片占据主导,Android 操作系统基于 ARM 架构适配,ARM+Android 生态成熟。因此,基于 ARM 底层框架搭建的云手机系统,使得从云到端都运行着同一套指令集,Andr

57、oid 应用运行无需 X86 模拟器(如果使用 X86 底层架构搭建云手机系统,移动端 Android 应用与云端X86 底层不适配,需要通过 X86 模拟器进行指令集翻译)指令集翻译,云端无缝连接免去了多重指令翻译和转换的环节,运行性能可以较 X86 模拟器架构方案提升数倍。19 年 7 月,华为云发布鲲鹏凌云伙伴计划,全力打造鲲鹏计算生态,在计算领域,华为鲲鹏与强大的竞争对手英特尔 X86 架构相比,最为缺乏的就是生态体系,鲲鹏架构缺乏可以落地的场景。随着5G 到来,云手机有望普及,鲲鹏云手机将成为鲲鹏生态落地的重要场景,且在该场景下,基于 ARM 架构的鲲鹏生态相较于 X86 生态具有明

58、显优势,前景可期。 三、三、国产国产架构架构服务器竞争格局服务器竞争格局 3.1 国产国产架构架构服务器群雄逐鹿服务器群雄逐鹿 行业深度研究 - 18 - 本文中国产服务器指使用国产 CPU 架构的服务器。国产主流 CPU 主要指“兼容国际主流、自主指令系统”CPU 和“完全自主可控的指令集”CPU两种。 “完全自主可控的指令集”CPU 在指令集上不同外界兼容。从国家发展的角度看,指令集完全自主可控是最安全的。但其劣势是由于缺乏OS 支持、开发工具链(编译器、调试器等)匮乏、应用程序的开发和移植难度和工作量大。申威、龙芯、华为鲲鹏、飞腾均属于此列。申威为指令集完全自主开发,而龙芯、华为鲲鹏、飞

59、腾获得了 MIPS 和ARM架构授权。 “兼容国际主流、自主指令系统”CPU 通过获得成熟的架构授权自己按需定义处理器规格,并按自己日程进行开发、交付和使用,一次架构授权费涵盖全部的应用定义,并且生态环境相对而言比较健全。但其劣势是长期技术演进路线受架构的制约。海光、宏芯、兆芯属于此列。 2018-2019 年国家采购名单中,入围了七家国产架构服务器供货厂商,他们采用的架构分别是:鲲鹏(ARM) 、飞腾(ARM) 、龙芯(MIPS) 、海光(X86) 、兆芯(X86) 、宏芯(POWER) 、申威。从性能、生态兼容性、应用迁移成本和市场能力四个方面来看,华为鲲鹏、飞腾、海光整体表现居于前列。

60、图表图表22:主要国产服务器架构对比主要国产服务器架构对比 来源:公开信息整理,国金证券研究所 3.2 国产国产架构架构服务器服务器市场判断市场判断 目前,国产服务器芯片主要由鲲鹏、飞腾、海光、龙芯、兆芯、宏芯、申威主导。其中政府等领域国产芯片主要来自飞腾、龙芯、兆芯、申威几家厂商。随着华为推出鲲鹏系列芯片,预计行业端市场将由华为主导。各厂商具体情况如下: 海思半导体海思半导体(英语:Hisilicon) ,芯片设计公司,属于华为集团,于2004 年 4 月创建,总部位于中国大陆广东省深圳,现为中国大陆最大的无晶圆厂芯片设计公司。主要产品为无线通信芯片,包括拥有WCDMA、LTE 等功能的手机

61、系统单片机。海思半导体的前身为创建于 1991 年的华为集成电路设计中心。 飞腾信息技术有限公司飞腾信息技术有限公司,主要致力于高性能、低功耗集成电路芯片的设计、生产、销售与服务,为用户提供安全可靠、高性能、低功耗的CPU、ASIC、SoC 等芯片产品、IP产品以及基于这些产品的系统级解决方案。基于飞腾产品的整机系统已经在政府办公设备、企业服务器、电信交换机、互联网存储、云计算平台等多个领域推广应用。最初,“飞腾”芯片是由国防科大为“天河”系列计算机量身定制的 CPU。 海光信息技术有限公司海光信息技术有限公司,2016 年与 AMD 签订了技术许可协议。AMD将旗下的 X86 和 SoC I

62、P 技术授权为中国公司用于芯片开发,并获得了价值 2.93 亿美元的现金(外加特许权使用费) ,海光进行了后续的行业深度研究 - 19 - 芯片设计。海光的 X86 架构天然适配市场上的主流 X86 生态,这是海光最大的优势。 龙芯中科技术有限公司龙芯中科技术有限公司是 2010 年 4 月由中国科学院和北京市政府共同牵头出资成立的有限责任公司,是现在龙芯系列芯片的主要开发、销售、服务、宣传的公司,总部位于北京市海淀区。龙芯中科是现在最大的兼容 MIPS 架构芯片的供应商,也已经是多数开源社区 MIPS 架构分支的实际维护者。龙芯中科的主要产品有龙芯系列芯片、LS 系列IP核(微架构)和 Lo

63、ongISA。 上海兆芯集成电路有限公司上海兆芯集成电路有限公司是成立于 2013 年的中国国资控股公司,由上海市国资委下属单位持有兆芯 80%的股份,剩余股份则主要由威盛电子(VIA)持有。公司总部位于上海张江,在北京、西安、武汉、深圳等地均设有研发中心和分支机构。兆芯的 X86 授权来自于威盛。根据资料,兆芯初期的 CPU 和 GPU 均由威盛产品改良而来(基于 VIA Nano 架 构 和 S3 Graphics ) 。 公 司 曾 用 英 文 名 VIA Alliance Semiconductor Co Ltd.也展示了兆芯和威盛的关系。 苏州中晟宏芯信息科技有限公司苏州中晟宏芯信息

64、科技有限公司于 2013 年成立。公司经营范围包括计算机软件研发、计算机系统集成;集成电路等。员工主要来自中科院计算所和 IBM,2014 年在工信部和苏州政府的扶持下加入 IBM发起的OpenPOWER 基金会,并在 2015 年 6 月发布了第一款 IBM 授权POWER 架构的服务器芯片产品 CP1。 申威是江南计算技术研究所申威是江南计算技术研究所开发的微处理器系列。中国人民解放军战略支援部队网络系统部第五十六研究所,对外又称江南计算技术研究所,位于江苏省无锡市,是隶属中国人民解放军战略支援部队网络系统部的计算机研究机构。 从厂商背景和目前市场份额情况看,在从厂商背景和目前市场份额情况

65、看,在政府等政府等领域,龙芯、飞腾、领域,龙芯、飞腾、兆芯、兆芯、申威等架构申威等架构占据主流占据主流,华为,华为鲲鹏亦有机会进入该细分市场竞争鲲鹏亦有机会进入该细分市场竞争;而在行业而在行业端商用市场端商用市场,考虑到性能、价格、生态等各方面因素,我们判断考虑到性能、价格、生态等各方面因素,我们判断华为华为鲲鹏鲲鹏未来最有可能跟英特尔未来最有可能跟英特尔 X86 架构形成竞争架构形成竞争,海光凭借其出色的单核性能和,海光凭借其出色的单核性能和X86 生态生态优势也有机会获得优势也有机会获得部分市场部分市场份额份额。 四、四、主要国产主要国产架构架构服务器生态服务器生态 4.1 鲲鹏生态鲲鹏生

66、态 1)华为全力打造鲲鹏生态)华为全力打造鲲鹏生态 2019 华 9 月华为全联接大会期间,华为轮值董事长胡厚崑宣布华为正式启华为正式启动计算战略动计算战略。华为目前已经投入超过 2 万名工程师,形成了以“鲲鹏+昇腾”为核心的基础芯片族。基于计算战略与芯片根基,华为将以“一云两翼双引擎”进行产业布局,构筑开放的产业生态。 一云一云指华为云华为云。华为云将通过全栈创新,为生态伙伴提供安全可靠的混合云,为世界提供普惠算力; 两翼两翼指智能计算业务以及智能数据与存储业务智能计算业务以及智能数据与存储业务。在智能计算领域,面向端、边、云,提供“鲲鹏+昇腾+x86+GPU”的多样性算力。在智能数据与存储

67、领域,融合了存储、大数据、数据库、AI,围绕数据的全生命周期,让数据的每比特成本最优、价值最大; 双引擎双引擎指围绕“鲲鹏”与“昇腾”打造的两个基础芯片族围绕“鲲鹏”与“昇腾”打造的两个基础芯片族,可构筑异构的计算架构。 行业深度研究 - 20 - 图表图表23:华为“一云两翼双引擎开放的生态”华为“一云两翼双引擎开放的生态” 来源:华为官网,国金证券研究所 目前,华为已经与超过超过 150 家(MSP 云服务、服务器 PC 整机制造、中间件、操作系统、上层各类应用软件等产业)合作厂商携手推动鲲鹏计算产业的快速发展,在众多行业展开应用,积极适配鲲鹏平台,打造完整的产业生态链,迅速构建起华为鲲鹏

68、生态。 IT 产品线中,华为只聚焦芯片、开源操作系统、存储、数据库、云等底层产品,其余上层生态和服务开放给鲲鹏凌云合作伙伴,实现生态链互利共赢。 图表图表24:华为华为鲲鹏计算产业产业链规划鲲鹏计算产业产业链规划 来源:华为官网,国金证券研究所 2020 年 1 月,华为将“Cloud&AI 产品与服务 BU”提升为“Cloud&AI BG” 。华为从原有“三大 BG 两大 BU”五个一级部门转化为“四大 BG 一大 BU”五个一级部门,分别为运营商 BG、企业 BG、消费者 BG、Cloud&AI 产品与服务 BG 和智能汽车解决方案 BU。此次组织架构的调整反映了华为对鲲鹏云生态战略的重视

69、。 行业深度研究 - 21 - 图表图表25:郭平发表主题演讲:郭平发表主题演讲与伙伴同行,打造智能社会五朵云之一与伙伴同行,打造智能社会五朵云之一 来源:华为官网,国金证券研究所 2)服务器是华为鲲鹏生态的)服务器是华为鲲鹏生态的基础基础 服务器是鲲鹏生态中最先落地服务器是鲲鹏生态中最先落地的基础环节的基础环节。服务器是 IT 生态的基础环节,向上对接中间件、应用层,向下对接芯片、操作系统、存储、数据库等;无论是云架构还是传统架构,都需要搭建在服务器底层之上。因此,建立新的计算生态,抢占服务器底层市场是基础。 图表图表26:华为华为鲲鹏鲲鹏生态体系生态体系 来源:华为官网,国金证券研究所 T

70、aiShan 服务器的根本目的是立标杆,使能产业链,构筑完整的鲲鹏生态,扩大产业空间。条件成熟时,华为将逐步停止 TaiShan 服务器销售业务,转向以主板、部件等方式全面支持和服务更多整机厂商,实现共同发展。 当前 X86 架构下的整机业务整体利润率较低,我们认为主要原因有两点:其一,X86 架构下整机的各类核心零部件均来自国外。英特尔等公司较为强势,整机厂商缺乏话语权,利润空间被压缩;其二,X86 整机业务较为成熟,竞争较为激烈,同时品牌整机亦面临白牌机的竞争,部分厂家采取低价等措施争取市场份额,使得整体行业利润率偏低。相较于相较于 X86 生态,生态,我们判断我们判断鲲鹏生态中的服务器业

71、务鲲鹏生态中的服务器业务利润率利润率将有明显提升将有明显提升,主要原因有两点:其一,鲲鹏服务器为国产服务器,核心零部件均由国内厂家提供,尤其是占服务器成本最大部分的芯片由华为提供,华为有能力控制成本;其二,华为此前曾多次表态,将打造鲲鹏计算产业生态,华为将在未来几年投入30 亿支持合作伙伴发展,从国际科技巨头的成长路径来看,发展生态,依托合作伙伴是其迅速壮大的重要途径,而华为此次打造全新鲲鹏计算体系,必然深知合作伙伴的重要性,华为有动力让利合作伙伴,带领合作伙伴共同成长。 行业深度研究 - 22 - 鲲鹏计算产业在整机领域的发展目标是形成多厂家的格局,支持有意愿有能力的厂家发展基于 Kunpe

72、ng 处理器主板的自有品牌整机。华为提供的支持主要包括以下三个方面。 公开公开主板、系统参考设计指南主板、系统参考设计指南。为帮助厂商快速开发基于鲲鹏处理器的服务器和 PC 等计算产品,降低系统设计和开发难度。华为作为鲲鹏计算产业的一员,将把在计算领域多年积累的硬件工程能力通过主板、系统参考设计指南等方式开放出来; 发布主板接口规范,向厂商发布主板接口规范,向厂商逐步开放主板逐步开放主板。为确保整机的兼容性,华为发布相应的主板接口规范和设备管理规范。从 2019 年 Q4 开始,逐步开放基于标准规范的服务器主板和 PC 主板,厂商基于主板开发自有品牌的整机产品,产品上市周期可大幅缩短; 联合整

73、机厂商、联合整机厂商、BIOS 厂商、部件厂商、厂商、部件厂商、OS 厂家共建开放的厂家共建开放的 IO 总线总线和管理接口标准和管理接口标准。基于此,使能 IBV(独立的 BIOS 供应商)发展BIOS 生态,使整机厂商具备总线上的定制能力,从而发展各品牌的差异化整机能力。同时基于开放的 IO 总线和管理接口,各相关企业可以开发各种部件(SSD 卡、网卡、RAID 卡、显卡) 、内存、硬盘等,从而丰富和完善整机上下游产业链; 兼容性保证兼容性保证。为保证 OS、部件与整机的兼容性,将基于华为的硬件兼容性实验室,对操作系统、内存、硬盘、网卡等进行统一的兼容性认证测试,并定期发布兼容性清单。 综

74、上所述,华为全力确保提供给整机厂商的不仅仅是主板硬件与技术,而是通过基于鲲鹏处理器的主板构建完整的生态并分享市场机会,使能整机厂商获得商业成功。未来基于“鲲鹏”的国产服务器市场份额有望不断增大,前景可期。 3)华为携手合作伙伴实现共赢)华为携手合作伙伴实现共赢 华为徐直军表示: “面向多样性计算时代,华为将携手产业合作伙伴一起构建鲲鹏计算产业生态,共同为各行各业提供基于鲲鹏处理器的领先 IT 基础设施及行业应用。华为将聚焦于鲲鹏和昇腾处理器、鲲鹏云服务和 AI 云服务等领域的技术创新,开放能力,使能伙伴,共同做大计算产业。 ” 华为鲲鹏生态区域合作不断加速,与全国多个省市政府企业合作。2019

75、 年,华为在天津市、北京市、重庆市、山西省、海南省、江苏省、浙江省等近20 个省市召开以“鲲鹏展翅、力算未来,共赢多样性计算时代”为主题的鲲鹏计算产业峰会。截止到 2020 年 1 月,华为已经与 12 个省达成合作建立鲲鹏生态联盟,并在包括北京、上海、深圳等 14 市成立鲲鹏生态创新中心。 华为与各类厂商的频繁展开合作,扶持合作伙伴,互补互惠,让利合作伙伴,寻求共同成长。 图表图表27:华为鲲鹏伙伴计划华为鲲鹏伙伴计划 来源:华为官网,国金证券研究所 鲲鹏云凌云合作伙伴众多,覆盖了基础软硬件、整机、行业应用等赛道的众多公司。在服务器整机领域,近期众多厂商公布与华为鲲鹏合作,推出基于鲲鹏主板的

76、自主品牌服务器/PC 产品,我们判断,国产整机业务当前行业深度研究 - 23 - 壁垒在渠道端,谁拥有更强的渠道能力和资源,谁就更有可能成长为鲲鹏体系的龙头整机厂商。 图表图表28:华为将携手鲲鹏生态伙伴,实现共赢华为将携手鲲鹏生态伙伴,实现共赢 来源: 鲲鹏计算产业发展白皮书 ,国金证券研究所 4.2 飞腾飞腾生态及龙芯生态及龙芯生态生态 1)飞腾生态)飞腾生态 2019 年 8 月上旬,飞腾发布从端到云基于飞腾平台的全栈解决方案白皮书暨飞腾生态图谱 ,飞腾希望能从系统建设对芯片的需求角度去思考什么样的芯片和生态才能满足用户对于终端的更高需求,什么样的芯片和生态才能满足云计算和大数据时代的要

77、求。飞腾也希望站在全系统集成角度,为集成商和最终用户梳理飞腾生态图谱并提供一套从端到云的全栈解决方案,给出集成模式和建议,提供已被验证的、有说服力的实际案例,去分析目前技术架构的收敛趋势,协助各行业信息化建设逐步向更先进的部署模式转变。 图表图表29:基于飞腾平台的云计算全栈架构框架基于飞腾平台的云计算全栈架构框架 来源: 从端到云-基于飞腾平台的全栈解决方案白皮书暨飞腾生态图谱 ,国金证券研究所 在基础设施服务方面,国内主流的云平台包括阿里云、腾讯云、紫光云、中兴云、浪潮云、 金山云、Ucloud 等云厂商均已与飞腾平台进行适配。 国内 20 多家主流的 OEM、ODM 厂商已推出基于 FT

78、-1500A/16 和 FT-2000+/64 芯片的服务器整机,其中基于飞腾新一代 FT-2000+/64 芯片的服务器产品群已于 2019 年 5 月在福州数字中国峰会上发布。 行业深度研究 - 24 - 图表图表30:基于飞腾基于飞腾2000+的国产高性能服务器产品群发布的国产高性能服务器产品群发布 来源:电子工程世界,国金证券研究所 飞腾目前已经在云计算领域建立起了完备的生态。 图表图表31:飞腾云计算全栈生态图谱飞腾云计算全栈生态图谱 来源: 鲲鹏计算产业发展白皮书 ,国金证券研究所 2)龙芯生态)龙芯生态 2019 年 12 月 24 日,以“新时代、芯生态”为主题的 2019 龙

79、芯新产品发布暨用户大会上,龙芯中科董事长胡伟武指出,我国信息产业的根本出路在于建立独立于 Wintel 和 ARM+Android 体系外的第三套生态体系。为此,龙芯提供开源的基础版操作系统支持下游的操作系统企业、整机设备企业、解决方案企业推出产品版操作系统。龙芯通过基础版操作系统统一系统架构,实现操作系统跨主板兼容和 CPU代际兼容,实现应用在不同整机平台的兼容。本次发布会龙芯中科发布了统一系统架构的标准规范体系,并通过 与 OEM/ODM 厂 商 签 署 认 证 协 议 建 立 产 品 认 证 体 系 。 从 龙 芯3A4000/3B4000 起,龙芯 CPU 和主板升级均不影响操作系统及

80、应用的兼容性。 行业深度研究 - 25 - 据龙芯中科副总裁张戈透露,龙芯的合作伙伴已经增至近千家,下游基于龙芯的开发人员达到数万人,在政企、安全、金融、能源、交通、教育等各个应用场景中都有了应用。 图表图表32:龙芯生态图谱:龙芯生态图谱 来源:龙芯官网,国金证券研究所 五五、国产国产架构架构服务器服务器 A 股重点标的股重点标的 5.1 神州数码:神州数码:华为长期战略伙伴,华为长期战略伙伴,鲲鹏生态核心整机厂商鲲鹏生态核心整机厂商 神州数码是国内 IT 分销龙头。公司目前主要有三块业务:第一块是公司深耕多年的 IT 分销和服务的传统业务,第二块是公司从 16 年开始发力的MSP 云服务业

81、务,第三块是基于鲲鹏主板的自主品牌服务器/PC 整机业务。 图表图表33:神州数码神州数码:前沿的前沿的IT技术和科技赋能企业和行业技术和科技赋能企业和行业 来源:神州数码官网,国金证券研究所 神州数码与华为合作已久,是华为的全面战略合作伙伴神州数码与华为合作已久,是华为的全面战略合作伙伴。双方在 2016 年便签署战略合作协议,共同宣布在行业云等领域展开全方位的战略合作,未来继续加强合作的基础十分深厚。2018 年 3 月,神州数码正式启动“大华为”战略,将分散在不同业务板块的华为业务进行整合,成立华为业务群,形成统一的前中后台,实现内部协同。2019 年 11 月率先宣布拟投资基于“鲲鹏”

82、的国产服务器、PC 产线,与华为合作再上一个台阶。 2019 年 11 月,神州数码成为第一家宣布拟投资基于“鲲鹏”的国产服务神州数码成为第一家宣布拟投资基于“鲲鹏”的国产服务器、器、PC 产线的公司,深度参与鲲鹏生态建设产线的公司,深度参与鲲鹏生态建设。2019 年 11 月,神州数码和厦门政府签署建立鲲鹏系列产品生产基地,这也是是华为首个鲲鹏生态基地及超算中心。基于华为“鲲鹏”生态,未来 2-5 年的时间,神州数码集团将在厦门建设创新可信的服务器和 PC 生产基地。 行业深度研究 - 26 - 图表图表34:神州数码与华为合作里程碑事件:神州数码与华为合作里程碑事件 来源:公司公告,国金证

83、券研究所 5.2 东华软件东华软件:与华为共同发布鲲鹏服务器“:与华为共同发布鲲鹏服务器“鹏霄鹏霄” 东华软件是国内系统集成龙头厂商,公司在金融、医疗等行业具备较大优势,此前,东华软件已成为华为鲲鹏战略级 ISV合作伙伴。 2020 年 1 月 9 日,宁波鲲鹏生态产业园开园暨“鹏霄”服务器首发首用仪,宁波鲲鹏生态产业园开园暨“鹏霄”服务器首发首用仪式在宁波举行式在宁波举行。华为公司与东华软件联合宣布,首批基于鲲鹏处理器的服务器“鹏霄”已完成与操作系统、数据库、中间件,以及扫描仪、打印机等软硬件设备的兼容适配,并在宁波市政务云上首次应用。仪式上,东华软件还与宁波银行、宁波工业互联网研究院、宁波

84、东投、宁波移动、宁波电信、宁波联通、宁波市大数据投资发展有限公司等签署了服务器使用协议。董事长薛向东表示,此后“鹏霄”服务器将在公司所覆盖的多个“鹏霄”服务器将在公司所覆盖的多个行业领域进行大规模商业应用行业领域进行大规模商业应用。 图表图表35: “鹏霄”服务器首发首用仪式“鹏霄”服务器首发首用仪式 来源:新浪,国金证券研究所 2020 年 2 月 9 日,公司与青岛市工业和信息化局、崂山区人民政府签署了公司与青岛市工业和信息化局、崂山区人民政府签署了战略合作框架协议战略合作框架协议 。三方合作领域主要包括东华软件青岛产业园区、东华信息创新生态基地、东华云都及大数据中心、互联网医院、孵化基地

85、及东华软件培训基地等六大板块。公司拟投资 30 亿元,在崂山区建设东华产业园区,建立东华信息创新生态基地以落地崂山“鹏霄”服务器的生产及配套软件的研发。 5.3 中国长城中国长城:兼具芯片及主机能力兼具芯片及主机能力 中国长城于 2017 年 1 月由中国电子信息产业集团有限公司(简称中国电子)所属中国长城计算机深圳股份有限公司、长城信息产业股份有限公司、武汉中原电子集团有限公司、北京圣非凡电子系统技术开发有限公司等四家骨干企业重组整合组成,同年 3 月完成注册。公司目前从事的主要业务主要有四块: 行业深度研究 - 27 - 高新电子业务高新电子业务,此块业务主要集中于军事通信、卫星与定位导航

86、、海洋信息安全产业及军用自主安全计算机及网络设备等领域; 网络安全与信息化业务网络安全与信息化业务,以关系国家信息安全和国民经济命脉的重要行业和领域为主要市场,提供软硬结合的核心产品、行业解决方案和服务; 电源业务电源业务,产品涵盖工业电源、消费电源等诸多领域。公司拥有专业的电源技术研发团队与全国唯一的企业开关电源技术实验室,具备强大的电源研发和制造能力; 园区与房产资源园区与房产资源,在满足自身经营需要的基础上,部分房产资源通过对外租赁实现经济效益。 2019 年 8 月,中国长城与华大半导体、中国振华签署股权书,拟定收购天收购天津飞腾津飞腾 35%股权股权。天津飞腾是一家快速成长中的中国芯

87、片设计企业,主要致力于高性能、低功耗集成电路芯片的设计、生产、销售与服务。 飞腾高性能服务器 CPU 主流产品是 FT-2000+/64,集成 64 个飞腾自研FTC-662 核,16nm 工艺,主频 2.0-2.3GHz,典型功耗 100W,峰值性能588.8GFlops,可以胜任大规模科学计算、云数据中心应用,性能与 Intel Xeon E5-2695V3 系列芯片相当。FT-2000+/64 较上一代 FT-1500A/16 计算性能提升 5.5 倍,单位功耗算力提升近 2 倍,是更加高效更加绿色的芯片。 图表图表36:FT-2000+/64与与FT-1500A/16性能性能对比对比

88、来源: 从端到云-基于飞腾平台的全栈解决方案白皮书暨飞腾生态图谱 ,国金证券研究所 5.4 中科曙光中科曙光:制裁阴影逐渐消失,拐点初现制裁阴影逐渐消失,拐点初现 中科曙光是在中国科学院大力推动下,以国家“863”计划重大科研成果为基础组建的国家高新技术企业。公司是国内高性能计算领域的领军企业。由曙光公司研发的“星云”高性能计算机在第 35 届全球超级计算机“TOP500”中以每秒系 统峰值 达三千 万亿次(3PFlops)、每秒 实测Linpack 值达 1.271 千万亿次的速度,取得了全球第二的成绩,成为世界上第三台实测性能超千万亿次的超级计算机,再次向世界力证了“中国速度” 。公司主要

89、从事研究、开发、生产制造高性能计算机、通用服务器及存储产品,并围绕高端计算机提供软件开发、系统集成与技术服务。 2018 年 11 月 26 日,公司公告分别与成都产业投资集团有限公司、成都高新投资集团有限公司签订了产权交易合同,以挂牌价人民币 107,140 万元取得海光信息 10.92%的股权,将合计持有海光股权达到 36.44%,成为第一大股东。通过本次竞拍,公司能够对海光信息后续融资等重大事项拥有否决权(股权比例超过三分之一) 。 天津海光 16 年与 AMD 达成合作,双方成立合资公司,天津海光获得AMD Zen 架构授权,根据新浪报道,18 年 7 月,海光国产 X86 处理器行业

90、深度研究 - 28 - Dhyana(禅定)开始量产,中科曙光也推出基于 DAhyana 芯片的国产架构服务器产品。 强化自研能力强化自研能力叠加政府补助叠加政府补助,公司,公司逐步走出美国断供阴影逐步走出美国断供阴影。2019 年 6 月24 日,美国商务部工业与安全局(BIS)以“违反美国国家安全和外交政策利益”为由,将中科曙光与海光信息添加到美国出口管制条例 (EAR)实体清单中。事件发生后,公司全面梳理了供应链,寻找可替代部件,并通过调整生产计划、集中资源、梳理主营业务等方式缓解了对公司生产经营的影响。2019 第三季度,供应链运营方面取得了实质性进展,已经形成了相对完整的应对方案,能

91、够保持公司供应链平稳运行;同时,公司持续保持研发投入的增长,并强化自研能力,在先进计算、存储、大数据、云计算等可以国产化的领域加大研发投入,包括在边缘计算服务器、存储软件、国产化部件替代及国产服务器等领域,丰富产品类型,加大高附加值的服务收入比例,构建从底层到应用系统化的信息技术基础设施,完善生态。 六、六、投资建议投资建议 推荐关注国产架构服务器整机厂商神州数码、中国长城、中科曙光、东华软件。 七、风险提示七、风险提示 疫情影响经济下行风险疫情影响经济下行风险。当前新冠病毒所引起的肺炎疫情在中国拐点初现,各行业已缓慢复工,但中国以外大量国家和的确疫情正在爆发,若全球疫情持续爆发,对中国经济亦

92、可能产生较为严重的负面影响。 国产各生态推进不及预期。国产各生态推进不及预期。鲲鹏、飞腾、龙芯等国产芯片与 X86 架构相比,除新能方面尚有一定差距之外,最大的不足体现在生态较为缺乏,X86 架构目前占据计算生态绝大部分市场,国产各生态推进过程中预计将遇到各种阻力,推进进度有可能不及预期。 行业深度研究 - 29 - 公司公司投资评级的说明:投资评级的说明: 买入:预期未来 612 个月内上涨幅度在 15%以上; 增持:预期未来 612 个月内上涨幅度在 5%15%; 中性:预期未来 612 个月内变动幅度在 -5%5%; 减持:预期未来 612 个月内下跌幅度在 5%以上。 行业投资评级的说

93、明:行业投资评级的说明: 买入:预期未来 36 个月内该行业上涨幅度超过大盘在 15%以上; 增持:预期未来 36 个月内该行业上涨幅度超过大盘在 5%15%; 中性:预期未来 36 个月内该行业变动幅度相对大盘在 -5%5%; 减持:预期未来 36 个月内该行业下跌幅度超过大盘在 5%以上。 行业深度研究 - 30 - 特别声明:特别声明: 国金证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格。 本报告版权归“国金证券股份有限公司” (以下简称“国金证券” )所有,未经事先书面授权,任何机构和个人均不得以任何方式对本报告的任何部分制作任何形式的复制、转发、转载、引用、

94、修改、仿制、刊发,或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。经过书面授权的引用、刊发,需注明出处为“国金证券股份有限公司” ,且不得对本报告进行任何有悖原意的删节和修改。 本报告的产生基于国金证券及其研究人员认为可信的公开资料或实地调研资料,但国金证券及其研究人员对这些信息的准确性和完整性不作任何保证,对由于该等问题产生的一切责任,国金证券不作出任何担保。且本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次公开发布时的判断,在不作事先通知的情况下,可能会随时调整。 本报告中的信息、意见等均仅供参考,不作为或被视为出售及购买证券或其他投资标的邀请或要约。客户应当考虑到国金证券存在可能影响本报告客观性的利益冲突

95、,而不应视本报告为作出投资决策的唯一因素。证券研究报告是用于服务具备专业知识的投资者和投资顾问的专业产品,使用时必须经专业人士进行解读。国金证券建议获取报告人员应考虑本报告的任何意见或建议是否符合其特定状况,以及(若有必要)咨询独立投资顾问。报告本身、报告中的信息或所表达意见也不构成投资、法律、会计或税务的最终操作建议,国金证券不就报告中的内容对最终操作建议做出任何担保,在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。 在法律允许的情况下,国金证券的关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易,并可能为这些公司正在提供或争取提供多种金融服务。 本报告反映编写分析员的不同设想、见解及分析方法,

96、故本报告所载观点可能与其他类似研究报告的观点及市场实际情况不一致,且收件人亦不会因为收到本报告而成为国金证券的客户。 根据证券期货投资者适当性管理办法 ,本报告仅供国金证券股份有限公司客户中风险评级高于 C3 级(含 C3级)的投资者使用;非国金证券 C3 级以上(含 C3 级)的投资者擅自使用国金证券研究报告进行投资,遭受任何损失,国金证券不承担相关法律责任。 此报告仅限于中国大陆使用。 上海上海 北京北京 深圳深圳 电话: 传真: 邮箱: 邮编:201204 地址:上海浦东新区芳甸路 1088 号 紫竹国际大厦 7 楼 电话: 传真: 邮箱: 邮编:100053 地址:中国北京西城区长椿街 3 号 4 层 电话: 传真: 邮箱: 邮编:518000 地址:中国深圳福田区深南大道 4001 号 时代金融中心 7GH

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