1、 研究源于数据 1 研究创造价值 寒武纪：寒武纪：AIAI 芯片国产先锋芯片国产先锋 方正证券研究所证券研究报告方正证券研究所证券研究报告 寒武纪-U(688256) 公司研究 电子行业电子行业 公司深度报告 2020.07.29/暂无评级(维持) 分析师：分析师： 陈杭 执业证书编号： S08 E- 历史表现：历史表现： -4% 3% 10% 17% 24% 31% 2019/7 2019/10 2020/1 2020/4 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 成交金额(百万)寒武纪-U 沪深300 数据来源：wind 方正证券研究所 相关研究

2、相关研究 请务必阅读最后特别声明与免责条款 正在崛起的正在崛起的 AI 芯片独角兽。芯片独角兽。寒武纪作为国内 AI 芯片龙头，是 目前国际上少数几家全面系统掌握了智能芯片及其基础核心技 术的企业之一。目前，凭借赛道优势、生态优势、资源优势成 功登陆科创板，开启了国产 AI 芯片新纪元。 赛道优势，赛道优势， 新基建助力新基建助力 AI。 在当前中国推进新基建的大背景下， AI 芯片，作为“边缘计算之魂”，行业需求旺盛，且正在高速增 长。随着云计算数据中心以 x86、CPU 为主的通用计算集群正 逐步向以人工智能芯片为主的智能计算集群演进，前瞻产业研 究院预计我国 AI 芯片市场规模将在 20

3、24 年达到 785 亿。而寒 武纪正是 AI 芯片企业中， 少数已实现产品成功流片且规模化应 用的公司之一，赛道优势凸显。 研发优势，轻资产加码研发。研发优势，轻资产加码研发。集成电路设计企业对研发人员的 依赖度极高，高素质研发人才也是寒武纪持续进行技术创新、 并保持市场竞争优势的重要因素。截至 2019 年 12 月 31 日，寒 武纪拥有研发人员 680 人，占员工总人数的 79.25%，未来三年 拟投入逾 30 亿研发芯片产品。 生态优势生态优势，云边端三位一体。，云边端三位一体。从核心技术先进性来看，寒武纪 是目前国际上少数几家全面系统掌握了通用型智能芯片及其核 心技术的企业之一，能

4、提供云边端一体、软硬件协同、训练推 理融合、具备统一生态的系列化智能芯片产品和平台化基础系 统软件。目前，业内可实现从终端、边缘端到云端完整智能芯 片产品线的企业还包括英伟达和华为海思。 投资建议：投资建议：考虑到 AI 芯片市场进入红利期，基于公司已获得订 单，我们预计公司 2020-2022 年净利分别达到-789.04、-561.11、 -236.82 百万元，EPS 分别为-2.19、-1.56、-0.66 元，首次覆盖， 暂不给予评级。 风险提示风险提示：客户开拓不及预期的风险；产品研发不及预期的风 险；营收增长不长期稳定的风险。 研究源于数据 2 研究创造价值 寒武纪-U(6882

5、56)-公司深度报告 盈利预测盈利预测: : 单位单位/ /百万百万 2019 2020E 2021E 2022E 营业总收入 443.94 507.87 741.48 1112.23 (+/-)(%) 279.35 14.40 46.00 50.00 净利润 -1178.99 -789.04 -561.11 -236.82 (+/-)(%) -2772.32 -33.07 -28.89 -57.79 EPS(元) -2.95 -2.19 -1.56 -0.66 P/E -88.01 -118.32 -166.38 -394.22 数据来源：wind 方正证券研究所 nMqPmMrOpQpNy

6、QqPsOrOmP9PbP6MoMrRsQnNiNpPoReRtQpO7NpPwOwMpMrRuOnQnQ 研究源于数据 3 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-公司深度报告 目录目录 1 寒武纪：AI 芯片国产龙头 . 5 1.1 公司发展历程：既是新秀，也是龙头 . 5 1.2 云边端一体化的四大主营业务 . 5 1.2.1 终端智能处理器 IP . 5 1.2.2 云端智能芯片及加速卡 . 6 1.2.3 边缘智能芯片及加速卡 . 7 1.2.4 基础系统软件平台 . 8 1.3 股权架构稳定 . 8 1.4 五大竞争优势 . 9 1.5 募投资金用途：聚焦研发 . 9 2 公司财

7、务分析：持续创收，持续研发 . 10 2.1 营收及净利润分析：尚未盈利 . 10 2.2 主营业务结构分析 . 11 2.3 盈利能力分析 . 12 2.4 三费及研发费用分析 . 12 2.5 资产质量分析：轻资产加码研发 . 13 3 产品性能强劲，行业前景开阔 . 14 3.1 终端智能处理器 IP . 14 3.1.1 同类产品的比较 . 14 3.1.2 全球半导体 IP 市场空间广阔 . 14 3.1.3 深度挖掘潜在客户，客户多元化趋势明显 . 15 3.2 云端智能芯片及加速卡 . 15 3.2.1 同类产品的对比 . 15 3.2.2 云端市场加速增长，带来巨大的增量市场

8、. 16 3.2.3 新产品研发进展顺利，大订单确定性高 . 17 3.3 边缘端智能芯片及加速卡 . 17 3.3.1 同类产品的对比 . 17 3.3.2 多场景应用创造更大的市场潜能 . 18 3.3.3 多行业客户带来新增量 . 19 3.4 智能计算集群系统 . 19 3.4.1 同类产品的对比 . 19 3.4.2 以横琴为切入口带来更多增量订单 . 19 4 盈利预测 . 21 5 风险提示 . 22 研究源于数据 4 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-公司深度报告 图表目录图表目录 图表 1： 公司主要发展历程 . 5 图表 2： 公司主要产品 . 5 图表 3： 终端

9、智能处理器 IP 产品及特点 . 6 图表 4： 公司智能处理器架构示意图 . 6 图表 5： 公司云端智能芯片及加速卡产品及特点. 7 图表 6： 公司边缘智能芯片及加速卡产品及特点. 8 图表 7： 基础系统软件平台框架结构 . 8 图表 8： 公司股权结构图 . 9 图表 9： 公司主要竞争优势 . 9 图表 10： 募集资金投资使用安排（单位：万元） . 10 图表 11： 公司营收及增速情况 . 11 图表 12： 公司归母净亏损情况 . 11 图表 13： 公司营收按产品拆分情况（万元）. 11 图表 14： 公司分产品毛利情况（万元） . 12 图表 15： 公司综合毛利及毛利率

10、情况 . 12 图表 16： 公司期间费用情况（单位：万元）. 12 图表 17： 公司主要资产构成情况（单位：万元） . 13 图表 18： 终端智能处理器 IP 的对比情况 . 14 图表 19： 全球半导体市场（十亿美元） . 15 图表 20： 云端智能芯片的对比情况 . 16 图表 21： 2016 年-2021 年数据中心负载任务量变化 . 17 图表 22： 2016 年-2021 年超级数据中心数量变化 . 17 图表 23： 2017 年-2022 年云端智能芯片市场规模及预测 . 17 图表 24： 边缘端智能芯片的对比情况 . 18 图表 25： 2015 年-2020

11、年全球边缘计算市场规模预测（亿美元） . 19 图表 26： 智能计算集群系统各业务营收情况（万元） . 20 图表 27： 公司未来三年盈利预测（单位：百万元） . 22 图表 28： 可比公司估值表 . 22 研究源于数据 5 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-公司深度报告 1 寒武纪：寒武纪：AI 芯片国产芯片国产龙龙头头 1.1 公司发展历程公司发展历程：既是新秀，也是龙头：既是新秀，也是龙头 寒武纪是全球智能芯片领域的先行者、国内人工智能芯片龙头厂商。 寒武纪创立于 2016 年，聚焦云边端一体的智能新生态，致力打造各 类智能云服务器、 智能边缘设备、 智能终端的核心处理器芯

12、片。 目前， 寒武纪已与智能产业的众多上下游企业建立了良好的合作关系。 图表1： 公司主要发展历程 资料来源：公司官网，艾瑞咨询，方正证券研究所 1.2 云边端一体化的四大主营业务云边端一体化的四大主营业务 公司的主营业务是应用于各类云服务器、边缘计算设备、终端设备中 人工智能核心芯片的研发、设计和销售，为客户提供丰富的芯片产品 与系统软件解决方案。公司面向云、边、端三大场景分别研发了三种 类型的芯片产品， 分别为终端智能处理器 IP、 云端智能芯片及加速卡、 边缘智能芯片及加速卡，并为上述三个产品线所有产品研发了统一的 基础系统软件平台（包含应用开发平台） ，如下表所示： 图表2： 公司主要

13、产品 产品类型产品类型 寒武纪主要产品寒武纪主要产品 推出时间推出时间 终端智能处理器终端智能处理器 I IP P 寒武纪寒武纪 1 1A A 处理器处理器 20162016 年年 寒武纪寒武纪 1 1H H 处理器处理器 20172017 年年 寒武纪寒武纪 1 1M M 处理器处理器 20182018 年年 云端智能芯片及加速卡云端智能芯片及加速卡 思元思元 100100（M MLU100LU100）芯片及云端）芯片及云端智能加速卡智能加速卡 20182018 年年 思元思元 270270（M MLULU270270）芯片及云端智能加速卡）芯片及云端智能加速卡 20192019 年年 思元

14、思元 290290（M MLULU290290）芯片及云端智能加速卡）芯片及云端智能加速卡 芯片样品测试中芯片样品测试中 边缘智能芯片及加速卡边缘智能芯片及加速卡 思元思元 220220（M MLULU220220）芯片及云端智能加速卡）芯片及云端智能加速卡 20192019 年年 基础系统软件平台基础系统软件平台 CamCambriconNeuwarebriconNeuware 软件开发平台（适用于公司所有芯软件开发平台（适用于公司所有芯 片与处理器产品）片与处理器产品） 持续研发和升级，以持续研发和升级，以 适配新的芯片适配新的芯片 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 1.2.1 终端智

15、能处理器终端智能处理器 IP 终端智能处理器是终端设备中支撑人工智能处理运算的核心器件，例 如近年来各品牌旗舰级手机上与图像视频、语音、自然语言相关的智 能应用均依靠终端智能处理器提供计算能力支撑。为了提升性能降低 研究源于数据 6 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-公司深度报告 功耗，同时节省成本，终端智能处理器通常不是以独立芯片的形式存 在，而是作为一个模块集成于终端设备的 SoC 芯片当中。公司的终端 智能处理器 IP 产品主要有 1A、1H 和 1M 系列，具体情况如下： 图表3： 终端智能处理器 IP 产品及特点 产品型号产品型号 产品特点产品特点 寒武纪寒武纪 1A1A （

16、20162016） 全球首款商用终端智能处理器 IP 产品，可支持视觉、语音和自然语言处理等消费 电子领域的人工智能应用；根据客户的公开宣传信息，搭载寒武纪 1A 的某旗舰手 机芯片在人工智能应用上达到了 4 核 CPU25 倍以上的性能和 50 倍以上的能效，采 用该手机芯片的旗舰手机产品每分钟可识别 2,005 张图片。 寒武纪寒武纪 1H1H （20172017） 寒武纪 1H 的功耗和面积等指标较上一代产品有显著提升，支持双核模式，并增加 了对 8 位定点（INT8）人工智能运算的支持。根据客户的公开宣传信息，搭载寒武 纪 1H 的某旗舰手机芯片，每分钟可识别 4,500 张图片，是上

17、一代产品的 2.2 倍。 寒武纪寒武纪 1M1M （20182018） 寒武纪 1M 针对 7nm 等先进工艺作了专门优化，进一步提升了处理器性能和能效； 提供不同性能档位的处理器配置，支持多核模式；在业界率先支持定点化训练，可 在终端支持人工智能训练任务。 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 寒武纪推出的高性能、低功耗的深度学习处理器 IP 系列，可广泛应用 于各类智能终端，包括智能手机、智能摄像头、机器人、自动驾驶设 备等。寒武纪 1H/1M 智能终端处理器 IP 采用定制化的低功耗处理器 架构，与传统的通用处理器和图形处理器相比，寒武纪 1H/1M 可显著 提升深度学习的处理速度和能效

18、，适用于各类低功耗智能终端芯片。 目前寒武纪智能处理器 IP 已成功打入华为海思、紫光展锐、晨星/星 宸半导体等多家公司的 SoC 芯片和智能终端产业链。 图表4： 公司智能处理器架构示意图 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 1.2.2 云端智能芯片及加速卡云端智能芯片及加速卡 云端智能芯片及加速卡是云服务器、数据中心等进行人工智能处理的 研究源于数据 7 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-公司深度报告 核心器件，其主要作用是为云计算和数据中心场景下的人工智能应用 程序提供高性能、高计算密度、高能效的硬件计算资源，支撑该类场 景下复杂度和数据吞吐量高速增长的人工智能处理任务。公司于

19、 2018 年推出了中国首款高峰值云端智能芯片思元 100，于 2019 年推 出了第二代产品思元 270，该系列下一款产品思元 290 已处于内部样 品测试阶段，具体情况如下： 图表5： 公司云端智能芯片及加速卡产品及特点 产品型号产品型号 产品特点产品特点 思元思元 100100 （MLU100MLU100） 中国首款高峰值云端智能芯片 使用公司自研的 MLUv01 指令集，面向人工智能云端推理任务 基于台积电 16nm 先进工艺制造，芯片面积 326 平方毫米，推理场景典型功耗小于 75 瓦 在 1GHz 主频下， FP16 理论峰值性能为 16TOPS （非稀疏） 和 64TOPS （

20、稀疏等效理论峰值） ， INT8 理论峰值性能为 32TOPS（非稀疏）和 128TOPS（稀疏等效理论峰值） 思元思元 27270 0 （MLU270MLU270） 在思元 100 基础上升级了指令集和芯片架构，提升了性能和能效，应用范畴拓展至人工 智能训练，集成了丰富的视频图像编解码硬件单元 使用公司自研的 MLUv02 指令集，面向人工智能云端推理和训练任务 基于台积电 16nm 先进工艺制造，芯片面积 369 平方毫米，推理场景典型功耗小于 70 瓦 在 1GHz 主频下，理论峰值性能为 256TOPS（INT4） 、128TOPS（INT8） 、64TOPS（INT16） 思元思元

21、290290 （MLU290MLU290） 使用公司自研的 MLUv02 指令集，面向复杂人工智能模型的云端训练任务 基于台积电 7nm 先进工艺制造 采用了 HBM2 内存和先进的 2.5D CoWoS 封装，支持片间高速互联 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 公司已量产的云端智能芯片及加速卡产品可提供从 30TOPS 到 128TOPS 的单加速卡单芯片计算能力。浪潮、联想、新华三等厂商与 公司开展密切合作，可为客户提供一机双卡、一机四卡、一机八卡等 不同配置的服务器产品，单台服务器的人工智能计算能力最高可达 1,024TOPS。 在云计算数据中心场景下， 可由多台服务器组成智能计算

22、集群，为客户提供更高的人工智能计算能力。 1.2.3 边缘智能芯边缘智能芯片及加速卡片及加速卡 边缘计算是近年来兴起的一种新型计算范式，在终端和云端之间的设 备上配备适度的计算能力，一方面可有效弥补终端设备计算能力不足 的劣势，另一方面可缓解云计算场景下数据安全、隐私保护、带宽与 延时等潜在问题。边缘计算范式和人工智能技术的结合将推动智能制 造、智能零售、智能教育、智能家居、智能电网、智能交通等众多领 域的高速发展。公司于 2019 年 11 月推出了边缘智能芯片思元 220 及 相应的 M2 加速卡，可支持边缘计算场景下的智能数据分析与建模、 视觉、语音、自然语言处理等多样化的人工智能应用。

23、思元 220 的推 出，标志着公司已经具备了从终端（寒武纪 1A/1H/1M 处理器 IP） 、边 缘端（思元 220 芯片）到云端（思元 100/270 芯片）完整的智能芯片 产品线，思元 220 芯片的具体情况如下： 研究源于数据 8 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-公司深度报告 图表6： 公司边缘智能芯片及加速卡产品及特点 产品型号产品型号 产品特点产品特点 产品优势产品优势 思元思元 220220 （MLU220MLU220） 思元 220 使用公司自研的 MLUv02 指令集，面 向人工智能边缘推理任务 基于台积电 16nm 先进工艺制造，芯片面积 95 平方毫米， 集成了

24、丰富的视频图像编解码硬 件单元和外设接口 在 1GHz 的主频下，理论峰值性能为 32TOPS （INT4） 、16TOPS（INT8） 、8TOPS（INT16） ， 芯片典型功耗小于 10 瓦 在 8.25 瓦的 M2 加速卡整体功耗限制下， 理论 峰值性能为 16TOPS （INT4） 、 8TOPS （INT8） 、 4TOPS（INT16） 寒武纪 MLUv02 架构基于片上网络 （NOC）构建，利于硬件的片内数据 压缩，提升缓存有效容量和带宽。 面向边缘侧量身定制的智能化解决方 案。在 U 盘大小的尺寸下就可以提 供 8 路高清视频的实时智能分析。 思元 220 芯片支持多类神经网

25、络， NeuWare 软件栈可以轻松部署推理 环境。BANG Lang.编程环境可对计 算资源做直接定制，满足多样化 AI 定制要求。 资料来源：招股说明书，公司官网，方正证券研究所 1.2.4 基础系统软件平台基础系统软件平台 公司为云边端全系列智能芯片与处理器产品提供统一的平台级基础 系统软件 Cambricon Neuware（包含软件开发工具链等） ，打破了不同 场景之间的软件开发壁垒，兼具高性能、灵活性和可扩展性的优势， 无须繁琐的移植即可让同一人工智能应用程序便捷高效地运行在公 司云边端系列化芯片与处理器产品之上。在 Cambricon Neuware 的支 持下，程序员可实现跨云

26、边端硬件平台的人工智能应用开发，以“一 处开发、处处运行”的模式大幅提升人工智能应用在不同硬件平台的 开发效率和部署速度，同时也使云边端异构硬件资源的统一管理、调 度和协同计算成为可能。Cambricon Neuware 是公司打造云边端统一 的人工智能开发生态的核心部件，其框架结构如下图所示： 图表7： 基础系统软件平台框架结构 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 1.3 股权架构股权架构稳定稳定 公司的控股股东、实际控制人为陈天石。陈天石，中国科学技术大学 计算机软件与理论博士，2016 年 3 月创立公司，现任公司董事长、总 研究源于数据 9 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-

27、公司深度报告 经理。根据寒武纪招股说明书，本次公开发行前，陈天石持有寒武纪 33.19%股权，中科算源持有 18.24%股权，艾溪合伙持有 8.51%股权。 本次公开发行后，三者分别持股 29.87%、16.41%、7.66%。 图表8： 公司股权结构图 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 1.4 五大竞争优势五大竞争优势 公司是目前国际上少数几家全面系统掌握了智能芯片及其基础系统 软件研发和产品化核心技术的企业之一，能提供云边端一体、软硬件 协同、训练推理融合、具备统一生态的系列化智能芯片产品和平台化 基础系统软件。公司的多项竞争优势，将有效助力寒武纪在国内业务 布局的展开，主要如下： 图

28、表9： 公司主要竞争优势 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 1.5 募投资金用途募投资金用途：聚焦研发：聚焦研发 研究源于数据 10 研究创造价值 寒武纪-U(688256)-公司深度报告 本次募集资金投资项目的建设是围绕公司主营业务展开，着眼于提升 公司产品生产和技术研发实力，不会导致公司生产经营模式发生变 化。本次募集资金扣除发行费用后，将投资于以下项目，具体情况如 下： 图表10： 募集资金投资使用安排（单位：万元） 项目名称项目名称 投资总额投资总额 第一年第一年 第二年第二年 第三年第三年 新一代云端训练芯片及系统项目 69,973.07 17,969.30 40,143.87

29、11,859.90 新一代云端推理芯片及系统项目 60,016.97 15,034.52 33,719.71 11,262.74 新一代边缘端人工智能芯片及系统项目 60,072.47 17,262.29 31,284.37 11,525.81 补充流动资金 90,000.00 30,000.00 30,000.00 30,000.00 合计合计 280,062.51 80,266.11 135,147.95 64,648.45 资料来源：招股说明书，方正证券研究所 根据招股说明书，除募投项目所涉及三款芯片产品外，预计未来 3 年 内公司仍有其他 5-6 款芯片产品需进行研发投入。参照募投项目

30、的研 发投入，单款智能芯片及系统的研发投入约在 6 亿元左右，因此初步 估计未来 3 年内，除募集资金以外，仍需 30-36 亿元资金投入该等研 发项目。 另外， 未来三年寒武纪计划投入 3-4 亿元加强 IC 工艺、 芯片、 硬件相关的公共组件技术和模块建设，投入 3-4 亿元加强跨芯片的基 础系统软件公共平台建设。除研发投入外，研发人员规模增加带来的 薪酬等支出提升，以及主要竞争对手拥有更强的资金实力，均为寒武 纪募资的必要因素。 2 公司财务分析公司财务分析：持续创收，持续研发：持续创收，持续研发 2.1 营收及净利润营收及净利润分析：尚未盈利分析：尚未盈利 2017 年、2018 年和 2019 年，公司分