中科曙光评级(买入)为什么x86架构如此重要

发布时间: 2022年03月14日    作者: xn2oyhja    栏目:个股研报

股票代码 :603019
股票简称 :中科曙光
报告名称 :为什么x86架构如此重要
评级 :买入
行业:计算机设备


证券研究报告 | 公司研究
2022 03 14

中科曙光(603019.SH为什么 x86 架构如此重要

x86 架构为当前全球 CPU 领域主流,生态丰富、性能强劲且市占率领先。1)长期 以来,x86 架构在桌面 PC 及服务器领域占据统治地位,而 ARM 架构在移动终端和 嵌入式领域应用较为普遍,根据 IDC 数据,2020 年,我国 x86 服务器销售量占整体

买入(维持)

股票信息

服务器市场比例已达到 97.30%,领先地位显著。2)分析其原因,除了在乱序指令行业计算机设备
执行、单核多线程能力等方面的应用性能优势,完善的生态体系构成了 x86 指令集前次评级买入
的核心壁垒。迄今为止,x86 架构由 Intel 主导了半个多世纪,已经形成了完善的产3 月 11 日收盘价(元) 32.14

业和生态环境,从各类配套芯片、操作系统、数据库、中间件到大量丰富的应用软 件应有尽有,是整个产业中最庞大、最完善、应用最广泛的处理器架构之一,生态 壁垒极高。3)从主导厂商来看,x86 架构 CPU 核心企业包括 Intel 及 AMD,其中,虽然近年 AMD 依靠 Zen 架构强势崛起,但服务器市场主流依然是 Intel,体现 B 端 业务壁垒。2021Q4,根据 Mercury Research 统计,AMD 在 x86 CPU 市占率达到

总市值(百万元)
总股本(百万股)
其中自由流通股(%)
30 日日均成交量(百万股)
47,026.25 1,463.17
99.15
36.39

25.6%,环比提升 1 个百分点、同比增长 3.9 个百分点。4)同时,Intel 及 AMD 亦 股价走势 持续基于 x86 架构不断迭代产品,2021 年 10 月 Intel 发布 12 代酷睿 AlderLake 桌

面处理器、2020 年 10 月 AMD 介绍新一代 Zen 3 架构,其相比上一代产品性能均显中科曙光沪深300
著提升,x86 架构领先优势持续巩固。27%
芯片厂商逐步放量,海光有望成为 x86 架构的最优解。1)麒麟、海光、飞腾、龙18%2021-072021-112022-03
芯均为 CPU 典型代表,各自基于不同的路线选择,并取得快速进步、逐步实现规模9%
化商用,并逐渐搭建起健康的产业生态,芯片产业发展有望进入正循环轨迹。2)海
0%
光信息于 2016 年与 AMD 成立合资公司,合法获得完整 Zen 架构设计方案,具备优
-9%
秀研发基础。而在人才方面,海光也已经汇集了国内乃至全球的顶级芯片设计团队,
-18%
把握 IC 设计的核心要素。截至 2021 年,公司已在国内率先完成了高端通用处理器
2021-03
和协处理器产品成功流片,并实现了规模化商用,广泛应用于电信、金融、互联网、

教育、交通等重要行业或领域。2021 年,公司营业收入达到 23.10 亿元,同比增长
126.07%;实现归母净利润 3.27 亿元,已成功扭亏为盈。3)研发路线上,CPU 角 作者

度来看,公司秉承“销售一代、验证一代、研发一代”的产品研发策略,海光一号 及二号为当前主要的出货产品,2021 年总计出货量约为 57.7 万片,同比增长 148.46%;海光三号及四号的研发进程也正稳步推进。GPU 角度来看,公司 DCU 系 列产品已成功量产,能够较好地适配、适应国际主流商业计算软件和人工智能软件,

分析师刘高畅
执业证书编号:S0680518090001 邮箱:liugaochang@gszq.com

软硬件生态丰富,并且在典型应用场景下,公司深算一号指标达到国际上同类型高 分析师杨然

端产品的水平。执业证书编号:S0680518050002

维持“买入”评级。根据关键假设,预计 2021-2023 年营业收入分别为 111.83 亿、123.75 亿及 137.46 亿元,归母净利润分别为 11.34 亿、15.80 亿、21.90 亿。维持

邮箱:yangran@gszq.com
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“买入”评级。1、《中科曙光(603019.SH):2021 年业绩超预期,信

风险提示:服务器行业竞争加剧;芯片量产化不及预期;贸易摩擦加剧。

创核心领军长期价值仍被低估》2022-02-22
2、《中科曙光(603019.SH):Q3 业绩超预期,信创核

心业务景气拐点将至》2021-10-27

财务指标2019A 2020A 2021E 2022E 2023E 3、《中科曙光(603019.SH):收入增速超预期,信创
营业收入(百万元)9,526 10,161 11,183 12,375 13,746
核心业务景气拐点将至》2021-08-18
增长率 yoy%5.2 6.7 10.1 10.6 11.1
归母净利润(百万元)594 822 1,134 1,580 2,190
增长率 yoy%37.9 38.5 38.0 39.2 38.6
EPS 最新摊薄(元/股)0.41 0.56 0.78 1.08 1.50
净资产收益率(%13.8 7.4 9.4 11.8 14.2
P/E(倍)79.2 57.2 41.4 29.8 21.5
P/B(倍)11.3 4.0 3.7 3.4 3.0

资料来源:Wind,国盛证券研究所注:股价为 2022 3 11 日收盘价

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2022 年 03 月 14 日

财务报表和主要财务比率

资产负债表(百万元利润表(百万元
会计年度2019A 2020A 2021E 2022E 2023E 会计年度2019A 2020A 2021E 2022E 2023E
流动资产9879 14286 16703 14639 17608 营业收入9526 10161 11183 12375 13746
现金2891 8224 8690 7357 8353 营业成本7424 7913 8404 9121 9733
应收票据及应收账款2185 2191 2629 2701 3219 营业税金及附加35 36 46 48 52
其他应收款701 200 792 305 914 营业费用460 409 511 588 629
预付账款152 251 193 298 247 管理费用228 223 157 181 195
存货3376 2781 3758 3338 4235 研发费用738 735 882 1014 1166
其他流动资产573 640 640 640 640 财务费用143 16 -45 19 31
非流动资产6890 6678 7882 9334 10994 资产减值损失-71 -49 -200 -50 -40
长期投资2136 3044 4050 5301 6780 其他收益222 306 264 285 274
固定资产1492 1401 1476 1551 1629 公允价值变动收益0 0 0 0 0
无形资产1050 1257 1389 1524 1638 投资净收益114 -40 126 361 594
其他非流动资产2212 975 967 958 947 资产处置收益-0 3 0 0 0
资产总计16769 20964 24584 23973 28601 营业利润730 1041 1427 2002 2769
流动负债5859 3685 6335 4274 6817 营业外收入17 17 13 13 15
短期借款781 0 0 0 0 营业外支出6 5 3 4 5
应付票据及应付账款2934 1794 3227 2223 3592 利润总额741 1053 1436 2011 2780
其他流动负债2144 1891 3108 2051 3224 所得税102 165 212 306 416
非流动负债6289 5324 5260 5195 5118 净利润638 887 1225 1705 2363
长期借款1053 500 436 371 294 少数股东损益45 65 90 125 173
其他非流动负债5237 4824 4824 4824 4824 归属母公司净利润594 822 1134 1580 2190
负债合计12148 9009 11596 9469 11935 EBITDA 1023 1174 1401 2016 2817
少数股东权益297 326 416 541 714 EPS(元)0.41 0.56 0.78 1.08 1.50
股本900 1451 1463 1463 1463 主要财务比率
资本公积1451 7723 7723 7723 7723
留存收益1788 2449 3405 4732 6563 会计年度2019A 2020A 2021E 2022E 2023E
归属母公司股东权益4324 11629 12573 13963 15952 成长能力5.2 6.7 10.1 10.6 11.1
负债和股东权益16769 20964 24584 23973 28601 营业收入(%)
营业利润(%) 37.2 42.6 37.1 40.3 38.3
归属于母公司净利润(%) 37.9 38.5 38.0 39.2 38.6

获利能力

现金流量表(百万元毛利率(%) 22.1 22.1 24.9 26.3 29.2
净利率(%) 6.2 8.1 10.1 12.8 15.9
会计年度 2019A 2020A 2021E 2022E 2023E ROE(%) 13.8 7.4 9.4 11.8 14.2
经营活动现金流3174 2315 1917 253 2621 ROIC(%) 5.5 4.2 5.7 7.9 10.3
净利润638 887 1225 1705 2363 偿债能力72.4 43.0 47.2 39.5 41.7
折旧摊销253 336 203 232 261 资产负债率(%)
财务费用143 16 -45 19 31 净负债比率(%) 105.8 -24.2 -26.0 -14.5 -19.0
投资损失-114 40 -126 -361 -594 流动比率1.7 3.9 2.6 3.4 2.6
营运资金变动2121 864 661 -1342 560 速动比率1.0 2.9 1.9 2.4 1.8
其他经营现金流132 172 0 0 0 营运能力0.6 0.5 0.5 0.5 0.5
投资活动现金流-607 -572 -1281 -1323 -1327 总资产周转率
资本支出755 554 198 202 181 应收账款周转率3.9 4.6 4.6 4.6 4.6
长期投资219 -13 -1006 -908 -1479 应付账款周转率2.9 3.3 3.3 3.3 3.3
其他投资现金流367 -31 -2088 -2029 -2625 每股指标(元)0.41 0.56 0.78 1.08 1.50
筹资活动现金流-1703 3518 -170 -264 -298 每股收益(最新摊薄)
短期借款-1573 -781 0 0 0 每股经营现金流(最新摊薄) 2.17 1.58 1.31 0.17 1.79
长期借款-614 -553 -64 -65 -77 每股净资产(最新摊薄) 2.84 7.95 8.58 9.53 10.89
普通股增加257 550 12 0 0 估值比率79.2 57.2 41.4 29.8 21.5
资本公积增加-251 6272 0 0 0 P/E
其他筹资现金流478 -1970 -119 -198 -221 P/B 11.3 4.0 3.7 3.4 3.0
现金净增加额868 5246 466 -1333 996 EV/EBITDA 50.9 37.9 31.5 22.6 15.8

资料来源:Wind,国盛证券研究所注:股价为 2022 3 11 日收盘价

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2022 年 03 月 14 日

内容目录

一、x86 架构为当前全球 CPU 领域主流,生态丰富、性能强劲且市占率领先 .............................................................. 4 二、芯片厂商逐步放量,海光有望成为 x86 架构最优解 ............................................................................................ 8 风险提示 .............................................................................................................................................................. 13

图表目录

图表 1:不同指令集芯片特点比较 ............................................................................................................................ 4 图表 2:2014-2020 年全球 x86 服务器销售量占比 .................................................................................................... 4 图表 3:指令集背后的生态体系 ............................................................................................................................... 5 图表 4:M1 CPU 功耗比大幅优化 ............................................................................................................................. 6 图表 5:M1 CPU 速度提升至最高 3.5 倍 ................................................................................................................... 6 图表 6:2021Q4 AMD 在 x86 处理器市场占有率 ....................................................................................................... 7 图表 7:2017-2021 年 Intel 营业总收入和净利润(亿美元) ...................................................................................... 7 图表 8:2017-2021 年 AMD 营业总收入和净利润(亿美元) ..................................................................................... 7 图表 9:Alder Lake 内存及 IO Fabric ........................................................................................................................ 8 图表 10:E-core 架构性能及能耗比 .......................................................................................................................... 8 图表 11:Zen 3 架构相比 Zen 2 IPC 提升幅度 ........................................................................................................... 8 图表 12:Zen 3 架构能效相比 i9-10900K 提升幅度 .................................................................................................... 8 图表 13:部分 CPU 发展进展梳理 ............................................................................................................................ 9 图表 14:海光信息与 AMD 成立合资公司 ................................................................................................................ 10 图表 15:2017-2021 年海光信息收入及同比 ........................................................................................................... 10 图表 16:2017-2021 年海光信息利润及同比 ........................................................................................................... 10 图表 17:2019-2021 年海光信息芯片单价(元) .................................................................................................... 11 图表 18:2019-2021 年海光信息芯片出货量(万片) ............................................................................................. 11 图表 19:海光 CPU 演变情况 ................................................................................................................................. 11 图表 20:海光深算一号与国际同类型高端 GPU 产品对比 ......................................................................................... 12 图表 21:2015-2020 年英伟达数据中心业务收入 .................................................................................................... 12

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2022 年 03 月 14 日

一、x86 架构为当前全球 CPU 领域主流,生态丰富、性能强劲 且市占率领先

x86 架构长期在桌面 PC 与服务器领域占据统治地位。x86架构芯片主要有两个特点:1)性能强。用户使用电脑的时候的操作往往是非常随机的,造成了指令也是无法预测,x86 为了增强对这种情况下的处理能力,加强了乱序指令的执行;同时,x86 架构还增强了 单核的多线程能力。2)功耗高。x86 为了增强乱序执行能力,就不得不把大部分的模块

都保持开启,并且始终也保持切换,这样做的直接后果就是耗电高。目前行业格局来看,x86 架构统治着桌面 PC 与服务器领域,ARM 架构统治着移动终端和嵌入式领域。在服 务器端,而 ARM 架构的服务器虽然性能能耗比、性价比较高,但软件支持较少、在满足 多样化的需求方面亦存在一定欠缺,尤其无法满足云计算厂商的需求。因此,x86 架构 在服务器领域拥有绝对统治地位,根据 IDC 数据,我国 x86 架构服务器市占率在 90%

以上,且未来几年有望逐步上升。

图表 1:不同指令集芯片特点比较

对比项x86 ARM MIPS
指令集架构复杂指令集(CISC)精简指令集(RISC)精简指令集(RISC)

支持几乎所有服务器、

软件环境移动操作系统集中于移动操作系统适用范围较小
开发程度封闭架构架构授权架构授权但开源允许
改进
指令灵活程度最高最低中等
处理能力最强较差中等
执行效率偏慢最快中等
功耗
适用领域PC、服务器移动端通用设备
生产厂商Intel、AMD TI、三星、飞思卡尔、龙芯
英伟达

资料来源:IntelARMMIPS 公司官网,国盛证券研究所

图表 22014-2020 年全球 x86 服务器销售量占比

资料来源:海光信息公司公告,IDC,国盛证券研究所

生态体系是指令集的核心壁垒,x86 架构由 Intel 主导半个多世纪,生态体系最完善。

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2022 年 03 月 14 日

不仅是应用能力的差异,每种广泛采用的指令集背后都有一个强大的生态系统,这个生 态系统入驻的有编译器、操作系统、芯片方案、应用程序等。x86 生态系统占据食物链 顶层的是 Intel 和微软;占据 ARM 生态系统食物链顶层的是高通、苹果和三星。由于各 自形成了庞大的生态系统,各环节之间相互绑定,指令集成为了一道非常高的壁垒。x86 架构由 Intel 主导了半个多世纪,已经形成了完善的产业和生态环境,从各类配套芯片、

操作系统、数据库、中间件到大量丰富的应用软件应有尽有,是整个产业中最庞大、最 完善、应用最广泛的处理器架构。例如,x86 架构兼容老旧应用程序的能力非常强。当 年,8086 把 8 位的 8080 升级为 16 位的时候,80386 升级到 32 位的时候,都完全兼容 旧有的程序。直到今天,Intel 的处理器依然支持虚拟 8086 模式,在此模式下,可以运 行 30 多年前的 8086 程序。多年积累下来,生态体系会越来越庞大。

图表 3:指令集背后的生态体系

层级概念作用典型厂商/产品
SOC 芯片集成了多个 IP Core,SOC 厂商要负责集成、调试驱动,并进行 HALX86、ARM、MIPS、Power 等
IP 厂商(如 ARM)会(Hardware Abstraction Layer;硬件抽象层)
提供相应的库和驱动的开发、设计测试用例、验证芯片
EDA 软件EDA,电子设计自动化CPU 设计的过程是一个系统工程,需要多种 EDA全球主流的 EDA 软件提供商:
(Electronics Design 工具的辅助设计。IP 集成设计和测试用的 EDASynopsys 、 Cadence 、 Mentor
Automation)工具分为前端和后端工具Graphics
编译器“高级语言”翻译为编译器的转换可以实现同一操作系统在不同架最常用的编译器便是 GCC,支持
构 CPU 上进行迁移。如 Linux 下可用的编译器
有 GCC、EGCS 和 PGCC。编译器大部分由对于
众多语言包括 C、C++、Ada、
“低级语言”的程序的编程语言的开源组织进行开发,有些公司也会
Object C 和 Java 等
在这个开源编译器的基础上进行一定的优化作
配 套 芯 片BIOS,“基本输入/为内部自用常见的 BIOS 芯片有 Award、AMI、
输 出 系 统 ( Basic 它是一小段代码,植入 PC 主板,负责处理硬件
( 主 要 是
Input/Output 的基本初始化、启动任务Phoenix、MR 等
BIOS)
System)”
操作系统操作系统是用户和计操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软Windows、Linux、Solaris、MacOS、
算机的接口,同时也
件及数据资源,控制程序运行,改善人机界面,
是计算机硬件和其他
为其它应用软件提供支持,让计算机系统所有资Android、iOS 等
软件的接口(同样适
源最大限度地发挥作用
用于移动设备)

应用软件(Application

应用软件Software)是用户可x86 架构不仅能够支持大量的第三方软件可供Office 系列,Adobe 的设计软件
以使用的各种程序设选择,也有大量的软件编程工具可以帮助用户完
PS、AI 等专业型软件等等大量应
计语言,以及用各种成用户希望完成的工作。x86 发展了几十年,有
程序设计语言编制的着数以亿计的应用软件,尤其是生产力工具层面

应用程序的集合
资料来源:相关公司网站,国盛证券研究所

苹果 M1 芯片基于 ARM 架构性能进步显著,但短期仍难解决生态适配问题。

1)2020 年 11 月,苹果正式发布 M1 芯片,采用 ARM 架构、RISC 指令集,为首款专为 Mac 打造的芯片,性能出色、功能强大、能效表现优越。这款低耗能芯片搭载了苹果最

快的中央处理器核心,拥有卓越的中央处理器性能功耗比;配备了其最快的个人电脑集 成显卡;它的 Apple 神经网络引擎更带来了突破性的机器学习性能。得益于此,M1 片将中央处理器速度提升至最高 3.5 倍,将图形处理器速度提升至最高 6 倍,将机器 学习的速度提升至最高 15 ,而且在实现这一切的同时,还将电池续航时间最高提升 至上一代 Mac 机型的 2 倍。这些性能和能效上的跃升,意味着 M1 芯片将 Mac 带入

一个全新纪元。

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2022 年 03 月 14 日
图表 4M1 CPU 功耗比大幅优化图表 5M1 CPU 速度提升至最高 3.5

资料来源:Apple 官网,国盛证券研究所

资料来源:Apple 官网,国盛证券研究所

2)虽然 M1 系列芯片性能强势,但作为苹果 OS 生态中的一员,其依旧有一定缺陷,其 中生态问题或最为突出。在 PC 端,“Wintel”或为使用人群最多的生态体系之一,其中 Windows 一直以来都是搭载于 x86 架构、使用 CISC 指令集,而其上建立的各种软硬件 生态,长久以来亦是深度适配于 x86 路线的“Wintel”体系。这意味着 Windows 及相关 软件生态想要调用到 M1 的 GPU,就需要重新编写程序代码,且微软还需要重新开发一

套启动程序及匹配硬件控制逻辑。

3)短期内,M1 Windows 适配问题依旧难以解决。根据澎湃新闻报道,早在几年前,高通推出 ARM 电脑处理器时,微软就成立“Windows on ARM”项目,让 Windows 上 从 x86 到 ARM 进行效率转化,但结果差强人意,最终搭载高通 ARM 处理器的笔记本电 脑只能使用安卓系统。M1 芯片推出后,微软只能宣布在 M1 Mac 上运行 ARM 版 Windows 11 将不是“受支持的场景”;Windows 11 不会通过虚拟化或其他方式为 M1 Mac 提供官

方支持。

即使近年 AMD 依靠 Zen 架构强势崛起,但服务器市场主流依然是 Intel,体现 B 端业 务壁垒。1)Zen 架构表现优异,使得 AMD 市占率持续提升。2017 年 2 月 21 日,AMD 正式公布了 Ryzen 的初步规格、性能、价格,Zen 架构实际提升幅度高达 52%。2017 年 3 月,AMD 推出 x86 微处理器 Ryzen 系列,即 Ryzen 7、Ryzen 5 和 Ryzen 3。由于 Ryzen 系列具有较高的性价比,AMD 的全球市场份额在近年来首次出现上涨趋势,尤其 在欧洲地区,其月销售份额由 2017 年 3 月的 35.6%上涨到 8 月的 54.0%。面对激烈的 竞争,Intel 随即宣布将产品全线降价,降幅最高达 2000 元。另外,AMD 已经至少规划 到了 Zen 5 架构,未来数年 AMD 公司的 CPU 产品竞争力或将持续提升。2)根据 CPU Benchmarks 数据,2006 年以来,AMD 在 PC 市场的份额不断下降,从 2006 年的 50% 左右下滑到 2016 年的不到 20%。而 2017 年第一季度 AMD 发布 Zen 架构产品以来,市 场占有率开始不断提升。2021Q4,根据统计机构 Mercury Research 数据显示,AMD比达到 25.6%,环比提升 1 个百分点、同比增加 3.9 个百分点,主要贡献来自于服务器、游戏主机产品:1、服务器市场: AMD 份额达到 10.7%,环比提升 0.6 个百分点,同比 提升 3.6 个百分点。2、桌面级市场:AMD 份额达到 16.2%,环比下降 0.8 个百分点、同比下降 3.1 个百分点。3、笔记本市场:市场份额达到 21.6%,环比下降 0.4 个百分点、同比提升 2.6 个百分点。3)可见,海光获得授权的 Zen 架构方案属于国际顶级水平,基 于较高的技术起点,公司未来有望成为国内 x86 顶级架构 CPU 的核心供应商。

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2022 年 03 月 14 日

图表 62021Q4 AMD x86 处理器市场占有率

资料来源:Mercury Research,驱动之家,国盛证券研究所

图表 72017-2021 Intel 营业总收入和净利润(亿美元)

900营业总收入净利润收入同比(%)14.00
80012.00
700
10.00
600
5008.00
6.00
400
3004.00
200
2.00
100
00.00
20172018201920202021

图表 82017-2021 AMD 营业总收入和净利润(亿美元)

180营业总收入净利润收入同比(%)80.00
16070.00
140
60.00
120
50.00
100
40.00
80
30.00
60
4020.00
2010.00
00.00
20172018201920202021
资料来源:Intel 年报,国盛证券研究所资料来源:AMD 年报,国盛证券研究所

Intel12 代)和 AMDZen3)性能显著提升,x86 架构的领先优势持续巩固。1)2021 年 10 月,Intel 发布全新 12 代酷睿 AlderLake 桌面处理器,采用最新公布的 Intel7 节点工艺打造,采用全新混合架构,最高 125WTDP,并搭载 IntelThreadDirector 硬件 调度器,支持 DDR5 和 PCIe5.0 等。其内存和 IO Fabric 全面提升,分别高达 204GB/s 和 64GB/s;采用全新的小核 E-Core 架构,比双核 Skylake CPU 性能提升 80%以上,且 能耗比也提升 80%;同时,Alder Lake CPU 还将配备一个硬件线程调度器,该调度程序 将与操作系统调度程序进行通信,这项技术称为 Intel Thread Director,可根据电源设置

和发热情况动态调整。

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2022 年 03 月 14 日

图表 9Alder Lake 内存及 IO Fabric

图表 10E-core 架构性能及能耗比

资料来源:Intel 官网,国盛证券研究所

资料来源:Intel 官网,国盛证券研究所

2)2020 年 10 月,AMD 在发布会上介绍新一代 Ryzen 处理器及新的 Zen 3 架构,在提

升单线程性能、统一核心与缓存、提升通信效率并降低延迟、继续提高能效比等方面均 有显著提升。基于多种改进,Zen 3 架构 IPC 提升多达 19%,来自前端、载入/存储、执 行引擎、缓存预取、微操作缓存、分支预测等部分的合力贡献;同时,能效方面,Zen3 架构的锐龙 9 5950X、锐龙 9 5900X 相比于 i9-10900K 分别达到了 2.8 倍、2.4 倍;延迟 方面,也统一了 8 核心与 32MB 三级缓存。

图表 11Zen 3 架构相比 Zen 2 IPC 提升幅度

图表 12Zen 3 架构能效相比 i9-10900K 提升幅度

资料来源:AMD 官网,国盛证券研究所资料来源:AMD 官网,国盛证券研究所

二、芯片厂商逐步放量,海光有望成为 x86 架构最优解

芯片厂商逐步放量,各大生态体系架构落地加速。1)“麒麟”、“海光”、“龙芯”、“飞腾”为 CPU 典型代表,各自基于不同的路线选择均取得快速进步。2)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,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。3)“飞腾处理器”是国防科技大学计算机学院开发的银河飞腾 系列通用 CPU,得到国家“核高基”项目的专项资金支持,采用 ARM 64 位 V8 系列处 理器架构。根据飞腾官方微信公众号,2020 年,飞腾公司全年芯片交付已达到 150 万 片,实现营收 13 亿元,相比 2019 年增长 5 倍以上;合作伙伴数量约 1600 家、完成了

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2022 年 03 月 14 日

与 423 个合作伙伴的 924 个项目开案设计与支持。根据中国长城公司公告,2021H1,飞腾信息实现营业收入 11.8 亿元,同比增长约 250%;实现净利润 4.6 亿元,同比增长 约 850%。4)2001 年 5 月,在中科院计算所知识创新工程的支持下,龙芯课题组正式 成立。龙芯是中国科学院计算所自主研发的通用 CPU,采用 MIPS 指令集。根据龙芯中 科招股说明书,公司已于 2020 年 4 月主动停止延续 MIPS 许可协议(公司仍有权生产、

分销和销售已商业化的芯片产品并按许可协议支付版税),并推出自主指令系统 LoongArch 目前在研 CPU 项目及新研发的 CPU 产品均基于 LoongArch 指令系统。5)目

前,以海思、海光、飞腾、龙芯等为代表的芯片厂商逐步实现规模化商用,并逐渐搭建

起健康的产业生态,芯片产业发展有望进入正循环轨迹。

图表 13:部分 CPU 发展进展梳理

产品系列指令系统分类研发单位架构研发情况商业化情况
麒麟兼容国际主流华为海思ARM 麒麟 9000 芯片于 2020 年 10 月发布,基于手机市场实现
5nm 工艺制程打造,集成多达 153 亿个晶体
管,包括一个 3.13GHzA77 大核心、三个
规模商业化
2.54GHzA77 中核心、四个 2.04GHzA55 小
海光兼容国际主流海光信息获得 x86 授核心已有两代产品
海光一号及二号实现商业应用个,海光三号
实现商业化应
完成产品验证,海光四号处于研发阶段
飞腾兼容国际主流国防科技大ARM 服务器 S2500、FT2000+/64、FT1500A/16部分领域实现
芯片,桌面 D2000、FT2000/4、FT15000A/4
规模化商用
芯片,嵌入式 FT2000A/2 芯片等
龙芯兼容国际主流中国科学院MIPS龙芯 1 号系列、龙芯 2 号系列主要面向工控部分领域实现
计算所规模化商用
LoongArch 类应用;龙芯 3 号系列主要面向信息化应用
兆芯兼容国际主流上海兆芯x86 ZX-C+系列、KH-30000 系列、KH-20000 系部分领域实现
规模化商用

资料来源:快科技,海光信息公司公告,龙芯中科公司公告,飞腾官网,申威官网,兆芯官网,国盛证券研究所

海光信息于 2016 年与 AMD 成立合资公司,合法获得完整 Zen 架构设计方案,具备优 秀研发基础。1)根据 AMD 的 2016 年 Q1 的业绩报告:将与天津海光先进技术投资有限 公司成立合资公司,授权其生产服务器处理器。AMD向合资公司提供x86芯片技术许可,合资公司将利用该技术开发只在中国销售的服务器芯片。作为回报,AMD 未来几年预计 可获得 2.93 亿美元许可费和版税收入。2)其中,海光微电子是 AMD 控股 51%而天津 海光控股 49%的企业,另外一家集成电路设计公司则是由天津海光主要控股 70%,而 AMD 公司控股 30%。前者主要享有授权 IP 所有权并负责芯片的生产工作,后者负责芯 片设计和销售工作。3)自技术许可协议签署以来,公司与 AMD 各自独立开展研发工作,AMD 已更新其处理器核心微结构、SoC 架构等技术,双方产品及技术研发路径已产生差 异,AMD 使用反授权相关技术的可能性很低。

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2022 年 03 月 14 日

图表 14:海光信息与 AMD 成立合资公司

资料来源:Wind,国盛证券研究所

IC 设计的核心要素是人才,海光已经汇集了国内乃至全球的顶级芯片设计团队。1)Zen 架构是由芯片设计大师 Jim Keller 于 2015 年设计完成。而他在 2003 年主导开发了 AMD 著名的 K7/K8 架构,带领 AMD 率先进入 64 位时代,其后转投苹果领导了 A4/A5 处理器 开发,成就了 iPhone4/4S。后来,他又在 2012 年回归 AMD,领导开发出了 Zen 架构。可见,IC 设计领域的核心要素是人才。2)海光已经汇集了国内乃至全球的顶级芯片设 计团队。中科曙光董事长李国杰为国内计算机领域泰斗,1999 年至 2011 年曾任中国科 学院计算技术研究所所长,1995 年当选中国工程院院士,曾发起龙芯项目。根据公司公 告,公司骨干研发人员多拥有国内外知名芯片公司的就职背景,拥有成功研发 x86 处理 器或 ARM 处理器的经验,截至 2021 年 12 月,海光信息研发技术人员共 1,031 人,占 公司员工比例达到 90.20%;拥有硕士及以上学历 749 人,占员工总人数的 65.53%。

高端 x86 处理器率先成功流片,已实现大规模商业化应用。1)根据公司公告,公司在

国内率先完成了高端通用处理器和协处理器产品成功流片,并实现了商业化应用。其中,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,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;海光 DCU 系列产品以 GPGPU 架构为基础,兼 容通用的“类 CUDA”环境以及国际主流商业计算软件和人工智能软件,软硬件生态丰 富,可广泛应用于大数据处理、人工智能、商业计算等应用领域。2)2021 年,公司营 业收入达到 23.10 亿元,同比增长 126.07%;实现归母净利润 3.27 亿元,已成功扭亏

为盈,收入及利润均高速增长。

图表 152017-2021 年海光信息收入及同比图表 162017-2021 年海光信息利润及同比
25营业总收入(亿元)同比(%)800.00
20700.00
600.00
15500.00
10400.00
300.00
5200.00
100.00
0
0.00
20172018201920202021

资料来源:海光信息公司公告,国盛证券研究所

3.52017归母净利润(亿元)2020同比(%)1,000.00
3201820192021800.00
2.5
2600.00
1.5
400.00
1
0.5
200.00
0
-0.5
0.00
-1
-1.5-200.00

资料来源:海光信息公司公告,国盛证券研究所

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2022 年 03 月 14 日

产品单价维持高位,且出货量高速增长,主要由海光一号及二号贡献。1)根据公司公 告,2019-2021 年公司 7000 系列芯片单价由 6913 元提升至 8574 元、5000 系列由 4190 元提升至 6697 元、3000 系列由 1250 元略降至 1046 元,保持相对稳定。均价来看,总 体由 2019 年 4340 元/片下降至 2021 年 4003 元/片,由于较低单价 3000 系列产品出货 量快速增长。2)出货量方面,2021 年,海光信息芯片总计出货量约为 57.7 万片,同比 增长 148.46%。其中 7000 系列 17.5 万片、5000 系列 2.9 万片、3000 系列 36 万片。

图表 172019-2021 年海光信息芯片单价(元)图表 182019-2021 年海光信息芯片出货量(万片)
10000 9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
7000系列5000系列
3000系列均价
201920202021

资料来源:海光信息公司公告,国盛证券研究所

70
60
50
40
30
20
10
8000系列3000系列5000系列7000系列
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数据处理、人工智能、商业计算等计算密集类应用领域,主要部署在服务器集群或数据

中心,为应用程序提供高性能、高能效比的算力,支撑高复杂度和高吞吐量的数据处理

任务。

2)在性能方面,选取公司深算一号和国际领先 GPU 生产商 NVIDIA 公司高端 GPU 产品(型号为 A100)及 AMD 公司高端 GPU 产品(型号为 MI100)进行对比,可看出,在典

型应用场景下,公司深算一号指标达到国际上同类型高端产品的水平。

图表 20:海光深算一号与国际同类型高端 GPU 产品对比

项目海光NVIDIA AMD
品牌深算一号Ampere 100 MI 100
生产工艺7nm FinFET 7nm FinFET 7nm FinFET
核心数量4096(64CUs) 2560 CUDA 120CUs
processors, 640
内核频率Tensor processors Up to 1.5GHz(FP64)
Up to 1.5GHz(FP64)
Up to 1.7Ghz(FP32)Up to 1.53Ghz
Up to 1.7Ghz(FP32)
显存容量32GB HBM2 80GB HBM2e 32GB HBM2
显存位宽4096bit 5120bit 4096bit
显存频率2.0GHz 3.2GHz 2.4GHz
显存带宽1024GB/s 2039GB/s 1228GB/s
TDP 350W 400W 300W
CPUtoGPU 互联PCIe Gen4 x 16 PCIe Gen4 x 16 PCIe GEN4 x 16
GPUtoGPU 互联xGMI x 2, NVLink Infinit yFabric x 3
Up to 184GB/s up to 600GB/s up to 276GB/s

资料来源:海光信息公司公告,国盛证券研究所

3)随着人工智能、数据挖掘等新技术的发展,对海量数据的计算和处理能力要求日益提 升。作为 GPU 领域代表企业,NVIDIA 数据中心业务收入在 2015 年仅为 3.4 亿美元,2021 年已达到 106 亿美元,复合增长率达到 77.41%佐证下游数据中心市场对于泛人工智 能类芯片的旺盛需求。随着 GPU 的应用范围逐渐扩大、性能需求持续强化,我们预计公 GPU 产品有望成为新的成长曲线、打开公司业务增量成长空间。

图表 212015-2020 年英伟达数据中心业务收入

收入(亿美元)

120
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亿。维持“买入”评级。

风险提示

服务器行业竞争加剧:国内服务器行业竞争白热化,尤其是近年云计算厂商采购白牌服 务器等,行业厂商整体毛利率普遍下行。如果未来再掀起价格战,可能影响上市公司盈 利能力。

芯片量产化不及预期:公司 x86 芯片方案从设计到量产,需要与晶圆加工厂磨合,与下 游厂商进行沟通、优化,其间存在摩擦成本,可能会影响芯片量产能力。

贸易摩擦加剧:海光信息旗下合资公司 x86 芯片技术许可来自 AMD,贸易摩擦进一步加 剧可能会对公司经营产生不利影响。

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2022 年 03 月 14 日

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投资评级说明

投资建议的评级标准评级说明
评级标准为报告发布日后的 6 个月内公司股价(或行业 指数)相对同期基准指数的相对市场表现。其中 A 股市 场以沪深 300 指数为基准;新三板市场以三板成指(针
对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)
为基准;香港市场以摩根士丹利中国指数为基准,美股 市场以标普 500 指数或纳斯达克综合指数为基准。
股票评级买入相对同期基准指数涨幅在 15%以上
增持相对同期基准指数涨幅在 5%~15%之间
持有相对同期基准指数涨幅在-5%~+5%之间
减持相对同期基准指数跌幅在 5%以上
行业评级增持相对同期基准指数涨幅在 10%以上
中性相对同期基准指数涨幅在-10%~+10%之 间
减持相对同期基准指数跌幅在 10%以上

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