国金证券–计算机行业研究:国产CPU全对比,飞腾有望异军突起【行业研究】_研报

【研究报告内容摘要】 CPU 按指令集架构区分,复杂指令集阵营以 X86 为代表,简单指令集阵营 以 ARM 为代表。CISC 与 RISC 架构处理器各有千秋,CISC 架构芯片运行 速度快、性能优越,但功耗大、价格较贵;RISC 架构芯片体积小、低功 耗、性价比高。目前整体来看,在移动芯片领域,以 ARM 为代表的 RISC 架构的芯片占据了 90%以上的市场份额,在计算 CPU 市场上,以英特尔 X86 为代表的 CISC 架构处理器占据超过 90%市场份额。其他如 MIPS 和 Power 等架构虽有部分厂商在用,但已不是市场主流。 对指令集的掌控程度决定了国产化的程度。对指令集的消化吸收和创新程度 决定了 CPU的创新可信的程度,通常自主研发国产 CPU可以通过授权或者 完全自研的方式,授权方式主要有两种:指令集架构授权、IP 内核授权。获 得指令集架构授权的厂商可以自主研发 CPU 内核,拥有较高的创新可信程 度;获得 IP 内核授权的厂商,只能基于指令集进行 SOC 集成设计,CPU 内核仍受制于人,创新可信程度相对较低。 基于 ARM 架构国产芯片有望实现完全创新可信。目前,国内 CPU 企业大 多选择购买国外的架构授权,大体可以分为三类:第一类,龙芯(MIPS 指 令集)和申威(Alpha 指令集),创新可信能力最强,但使用群体小,应用生 态缺乏;第二类,飞腾、鲲鹏均基于 ARM 架构,由于是架构层级授权,有 机会形成自主指令集,而且应用生态不断成熟;第三类,以兆芯、海光为代 表的 x86 架构,由于指令集仍掌握在海外厂商手中,完全创新可信难度大。 因此,在创新可信程度上申威、龙芯>海思、飞腾>海光、兆芯,但是未来鲲 鹏和飞腾有机会基于 ARM V8 永久指令集授权实现进一步创新可信。 综合对比六大国产 CPU 厂商,飞腾有望异军突起。在党政信创市场,申威 因主要面向超算领域且 Alpha 生态不成熟难以获得较多份额。海光、兆芯受 制于 x86 内核层级授权,创新可信程度较弱且海光无桌面授权。我们判断飞 腾、鲲鹏和龙芯将在党政市场占优。龙芯研发起步最早,党政市场原始份额 较大(约占 70%),国产应用适配厂商较多,但 MIPS 生态及性能不足,随 着鲲鹏进入场及飞腾不断成熟,ARM 的生态和性能优势将逐步体现,同时 因鲲鹏受制裁选择性布局党政市场,判断飞腾将逐步获得党政信创市场最大 份额。行业端市场空间大,对性能要求高,鲲鹏、海光此前绝对领先,随着 飞腾推出腾云 S2500 多路服务器芯片产品,性能提升数倍,亦有望推进行 业端市场。 投资建议 随着信创产业不断落地,推荐关注中国长城(持有天津飞腾 31.5%股权)、 中科曙光(持有天津海光 36.44%股权),操作系统龙头中国软件、诚迈科 技,鲲鹏整机龙头神州数码。 风险提示 经济受疫情影响较重,IT 国产化进程放缓;国产芯片行业受美国制裁程度 加深;基于 ARM 的计算生态发展缓慢。

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– 1 – 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据(人民币) 市场优化平均市盈率 18.90 国金计算机指数 7343 沪深300指数 4771 上证指数 3368 深证成指 13965 中小板综指 13088 相关报告 1.《数字货币呼之欲出,重点关注优博讯-计 算机行业周观点》,2020.7.20 2.《车联网&工业互联网计算机受益标的全 梳理-计算机行业观点》,2020.7.6 3.《服务器行业持续高度景气-计算机行业点 评》,2020.7.3 4.《布局信创正当时-计算机行业周观点》, 2020.6.29 5.《下游复苏有待进一步明确,重视龙头回 调机会-计算机行业周观点》,2020.6.8 翟炜 分析师 SAC执业编号:S1130520020005 zhaiwei@gjzq.com.cn 国产CPU全对比,飞腾有望异军突起 行业观点  CPU按指令集架构区分,复杂指令集阵营以X86为代表,简单指令集阵营 以ARM为代表。CISC与RISC架构处理器各有千秋,CISC架构芯片运行 速度快、性能优越,但功耗大、价格较贵;RISC架构芯片体积小、低功 耗、性价比高。目前整体来看,在移动芯片领域,以ARM为代表的RISC 架构的芯片占据了90%以上的市场份额,在计算CPU市场上,以英特尔 X86为代表的CISC架构处理器占据超过90%市场份额。其他如MIPS和 Power等架构虽有部分厂商在用,但已不是市场主流。  对指令集的掌控程度决定了国产化的程度。对指令集的消化吸收和创新程度 决定了CPU的创新可信的程度,通常自主研发国产CPU可以通过授权或者 完全自研的方式,授权方式主要有两种:指令集架构授权、IP内核授权。获 得指令集架构授权的厂商可以自主研发CPU内核,拥有较高的创新可信程 度;获得IP内核授权的厂商,只能基于指令集进行SOC集成设计,CPU 内核仍受制于人,创新可信程度相对较低。  基于ARM架构国产芯片有望实现完全创新可信。目前,国内CPU企业大 多选择购买国外的架构授权,大体可以分为三类:第一类,龙芯(MIPS指 令集)和申威(Alpha指令集),创新可信能力最强,但使用群体小,应用生 态缺乏;第二类,飞腾、鲲鹏均基于ARM架构,由于是架构层级授权,有 机会形成自主指令集,而且应用生态不断成熟;第三类,以兆芯、海光为代 表的x86架构,由于指令集仍掌握在海外厂商手中,完全创新可信难度大。 因此,在创新可信程度上申威、龙芯>海思、飞腾>海光、兆芯,但是未来鲲 鹏和飞腾有机会基于ARM V8永久指令集授权实现进一步创新可信。  综合对比六大国产CPU厂商,飞腾有望异军突起。在党政信创市场,申威 因主要面向超算领域且Alpha生态不成熟难以获得较多份额。海光、兆芯受 制于x86内核层级授权,创新可信程度较弱且海光无桌面授权。我们判断飞 腾、鲲鹏和龙芯将在党政市场占优。龙芯研发起步最早,党政市场原始份额 较大(约占70%),国产应用适配厂商较多,但MIPS生态及性能不足,随 着鲲鹏进入场及飞腾不断成熟,ARM的生态和性能优势将逐步体现,同时 因鲲鹏受制裁选择性布局党政市场,判断飞腾将逐步获得党政信创市场最大 份额。行业端市场空间大,对性能要求高,鲲鹏、海光此前绝对领先,随着 飞腾推出腾云S2500多路服务器芯片产品,性能提升数倍,亦有望推进行 业端市场。 投资建议  随着信创产业不断落地,推荐关注中国长城(持有天津飞腾31.5%股权)、 中科曙光(持有天津海光36.44%股权),操作系统龙头中国软件、诚迈科 技,鲲鹏整机龙头神州数码。 风险提示  经济受疫情影响较重,IT国产化进程放缓;国产芯片行业受美国制裁程度 加深;基于ARM的计算生态发展缓慢。 4668 5169 5670 6171 6671 7172 7673 190805191105200205200505 国金行业 沪深300 2020年08月04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) ) 行业研究 证券研究报告 行业研究 – 2 – 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 行业概述 …………………………………………………………………………………………..4 CPU是计算机系统的核心和大脑 ………………………………………………………..4 国产CPU的发展现状……………………………………………………………………….6 六大CPU公司简析 …………………………………………………………………………..10 天津飞腾:创新可信主力芯片厂商,产业生态日益丰富,市场空间广阔…..10 华为鲲鹏 :基于ARM架构授权,卓越性能提供市场最强算力支撑…………13 龙芯:国内最早自主研发芯片厂商,MIPS架构体系自主化程度高………….15 海光:性能优越的x86架构芯片,商用市场极具潜力 …………………………..17 申威 :自主化程度最高的 Alpha架构芯片,主供军方与超算市场 …………..18 兆芯 :国内x86主要入围芯片,业务主要覆盖上海地区 ……………………….20 投资建议 …………………………………………………………………………………………22 风险提示 …………………………………………………………………………………………22 图表目录 图表1:CPU内部组成部分和工作原理 ………………………………………………….4 图表2:CISC与RISC特点对比 …………………………………………………………..5 图表3:CISC阵营与RISC阵营比较 …………………………………………………….6 图表4:主要国产芯片厂商 …………………………………………………………………..6 图表5:国产化CPU的三种模式 …………………………………………………………..7 图表6:国产主要处理器架构及相应的技术对比……………………………………….8 图表7:中国长城全国信创基地布局 …………………………………………………….10 图表8:飞腾CPU产品迭代历程 ………………………………………………………… 11 图表9:飞腾CPU产品谱系 ………………………………………………………………. 11 图表10:飞腾CPU合作伙伴 …………………………………………………………….. 11 图表11:飞腾CPU携手合作伙伴共建生态图谱 ……………………………………. 11 图表12:2020H1飞腾逆势增长 ………………………………………………………….12 图表13:飞腾产品谱系全面升级 …………………………………………………………12 图表14:飞腾新一代CPU腾云S2500性能参数 ……………………………………13 图表15:腾云s2500相比FT-2000+性能大幅提升 …………………………………13 图表16:飞腾未来三年产品规划 …………………………………………………………13 图表17:Kunpeng芯片族的“量产一代、研发一代、规划一代”策略 ………14 图表18:鲲鹏920与其他企业推出的服务器芯片对比 …………………………….14 图表19:鲲鹏920与Intel至强8180对比 ……………………………………………15 图表20:鲲鹏与其他国产操作系统的适配情况 ………………………………………15 图表21:龙芯芯片列表 ……………………………………………………………………..16 图表22:龙芯3A300,3A4000, Intel i5-7200浮点性能 …………………………….17 行业研究 – 3 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表23:龙芯3A300,3A4000, Intel i5-7200整数性能 …………………………….17 图表24:海光股权架构 ……………………………………………………………………..18 图表25:海光芯片列表 ……………………………………………………………………..18 图表26:申威芯片产品图…………………………………………………………………..19 图表27:申威CPU近期适配情况 ……………………………………………………….20 图表28:兆芯芯片列表 ……………………………………………………………………..21 行业研究 – 4 – 敬请参阅最后一页特别声明 行业概述 CPU是计算机系统的核心和大脑  CPU,即中央处理器是计算机的运算和控制核心,其功能主要是解释计算 机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU主要由控制器、运算器、存储 器和连接总线构成。其中,控制器和运算器组成CPU的内核,内核从存储 器中提取数据,根据控制器中的指令集将数据解码,通过运算器中的微架 构(电路)进行运算得到结果,以某种格式将执行结果写入存储器。因此, 内核的基础就是指令集(指令集架构)和微架构。指令集是所有指令的集 合,它规定了CPU可执行的所有操作,微架构是完成这些指令操作的电路 设计。相同的指令集可以有不同的微架构,如Intel和AMD都是基于X86 指令集但微架构不同。 图表1:CPU内部组成部分和工作原理 来源:百度百科,国金证券研究所  指令集架构(Instruction 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, 寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部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按指令集的架构区分,分为CISC(Complex Instruction Se t Computing,复杂指令集)型和RISC(Reduced Instruction Se t Computing,精简指令集)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。 行业研究 – 5 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表2:CISC与RISC特点对比 来源:公开资料整理,国金证券研究所  CISC阵营以Inte l、AM D的X86架构为代表,而RISC阵营则包括ARM、 M IPS、Powe r PC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,CISC与RISC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 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Po wer 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“Pentium”。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Po werPC开始往超高性 能服务器方向发展。  CISC与RISC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。 行业研究 – 6 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表3:CISC阵营与RISC阵营比较 来源:维基百科,国金证券研究所  整体来看,在移动芯片领域,ARM架构的芯片占据了90%以上的市场份 额,在计算CPU市场上,英特尔X86处理器占据超过90 %市场份额。 M IPS和Powe r虽然已经不是主流,却也有部分厂商仍在使用。  国产CPU与X86产品尚存在差距,主要体现在:1)专业人才是技术和水 平的承载体,国内专业人才数量少、整体规模尚小;2)硬实力包括软硬件 设计开发环境EDA等存在短板;3)软实力包括CPU的设计方法学、 CPU的设计流程与规范等存在差距。 国产CPU的发展现状  中国自 2001 年开始启动处理器设计项目,至今将近 20 年,产生了以中科 龙芯、天津飞腾、海光信息、上海申威、上海兆芯等为代表的国产 CPU, 并且产品的性能逐年提高,应用领域不断扩展,使中国长期以来无“芯” 可用的局面得到了极大扭转,为构建安全、自主、可控的国产化计算平台 奠定了基础。目前,国产主要CPU厂家有六家。 图表4:主要国产芯片厂商 公司名称 主营业务 天津飞腾 专注于高性能、低功耗集成电路芯片的的研发和生产。中国长城持股31.5%。 华为海思/鲲鹏 专注ARM架构芯片研发,产品覆盖服务器、桌面、嵌入式、移动端等领域。 兆芯集成 国资控股,同时掌握CPU、GPU、芯片组三大核心技术,具备三大核心芯片及相关IP设计研发能力。 龙芯中科 中科院和北京市政府共同牵头出资成立,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化。 申威科技 创新可信程度最高的国产CPU厂商,主供军方和超算领域。 海光信息 从事集成电路研发和技术服务,中科曙光持股36.44% 来源:公司官网,国金证券研究所  对指令集的掌控程度决定了国产化的程度。对指令集的消化吸收和创新程 度决定了CPU的创新可信的程度,通常自主研发国产CPU可以通过授权 或者完全自研的方式,授权方式主要有两种:指令集架构授权、IP内核授 权。 行业研究 – 7 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表5:国产化CPU的三种模式 来源:华经产业研究院,国金证券研究所  国产芯片种类繁多,基于ARM架构授权的芯片厂商最有可能形成自主可 控指令集。由于指令集的复杂性和重要性,自主研发一套全新的指令集难 度较大且效益不高。国产CPU厂家大多选择购买国外授权,以实现不同程 度的自主可控。目前,国产CPU架构大体可以分为三类:第一类,是以龙 芯为代表的MIPS指令集架构和以申威为代表的Alpha架构,申威已基本 实现完全自主可控(申威64已经完全形成了自己的架构),龙芯部分关键 技术需付专利费。第二类,是以飞腾和华为鲲鹏为代表基于ARM指令集 授权的国产芯片。ARM主要有三种授权等级:使用层级授权、内核层级授 权和架构/指令集层级授权,其中指令集层级授权等级最高,企业可以对 ARM指令集进行改造以实现自行设计处理器,如苹果在ARM v7-A架构基 础上开发出苹果Swift架构,其他如高通Krait、Marvell等都是基于ARM 指令集或微架构进行的改造。因此,已经获得ARM V8永久授权的海思、 飞腾等厂家凭借自身的研发能力,亦有可能发展出一套自己的指令集架构。 第三类,是以海光、兆芯为代表的获得x86的授权(仅内核层级的授权), 未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大。因此,可以看出,在自主 可控程度上申威、龙芯>飞腾、鲲鹏>海光、兆芯,但未来鲲鹏和飞腾如果 基于ARM V8发展出自己的指令集,则创新可信程度将显著提升。同时在 未来ARM V9 V10等新架构拿不到授权的情况下,依然可以维持先进性。 行业研究 – 8 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表6:国产主要处理器架构及相应的技术对比 飞腾 鲲鹏/ 龙芯 海光 申威 兆芯 研发单位 天津飞腾(中国 长城) 华为海思 龙芯中科 海光信息 申威科技 上海兆芯 团队背景 国防科技大学 华为 中科院计算机所 中科曙光(中 科院控股) 江南计算所 上海市国资委+ 台湾威盛电子 指令集体系 来源 SPARC/ARM授 权+自研 ARM授权+自研 MIPS 授权+自研 X86授权+自研 Alpha授权+自研 X86/ARM授权 授权层级/创 新可信程度 ARMv8架构层级 永久授权,自主 化程度大 ARMv8架构层级 永久授权,自主 化程度大 获MIPS 指令集 修改权限,自主 化程度大 X86内核层级 授权,自主化 程度较低 已基本完全实现 创新可信 X86内核层级授 权,自主化程度 较低 应用领域 党政+商用市场 党政+商用市场 党政市场 党政+商用 军方+党政 党政+商用 优势 ARM前景广阔; 产品线丰富,性 能不断提升;架 构层级授权自主 化程度较高 ARM前景广阔; 产品线极其丰 富,性能最强; 党政+商用市场接 受程度高 起步最早,适配 厂商多,自主化 程度高。 X86最新授 权,性能较 强,应用生态 丰富 在军方市场占有 率高,底层应 用、超算为主力 方向 上海地区覆盖 广,x86应用生 态丰富 劣势 产品起步晚,性 能相对弱势 受制裁中,未来 存在不确定性 MIPS生态应用 匮乏、性能一 般,不利于商用 市场拓展 仅内核层级授 权,自主化程 度低;股权结 构复杂;无桌 面授权 超算为主要方 向,商用产品开 发不足 早期的X86内核 层级授权,市场 开拓不足 相关产品 腾云S系列/腾锐 D系列/腾珑E系 列 鲲鹏系列 龙芯1号/龙芯2 号/龙芯3号 海光1号/2号 /3号/4号 SW-1600/ SW- 1610 ZX-C/ZX-D/KX- 5000/KX- 6000/KH-20000 产品覆盖领 域 服务器、桌面、 嵌入式 服务器、桌面、 嵌入式 桌面、服务器 服务器 服务器、桌面 嵌入式、服务 器、桌面 实际应用 天河一号/天河二 号/天河三号 华为服务器 玲珑/逸珑/福珑/ 北斗导航卫星 国家级超算项 目 神威蓝光、神 威·太湖之光 联想笔记本、笔 记本、服务器、 火星舱存储系统 2019年出 货量 预计20年底出货 100万片 — 50万片 预计20年底出 货超30万片 — 累计出货量超 100万片 代工厂 台积电 台积电 意法半导体 格罗方德、三 星 中芯国际 台积电 最小制程 16nm 7nm 28nm 14nm 28nm 16nm 来源:各公司官网,国金证券研究所  综合对比六大国产CPU厂商,我们认为目前市场竞争格局进一步明晰, 飞腾有望在党政信创和行业端市场均提升份额。  在党政信创领域,申威由于过去主要市场在军队,且其产品偏向底层应用 及超算领域,Alpha生态应用较少,预计其可获得的市场份额有限。海光、 兆芯受制于x86内核层级授权,自主性较弱,且海光仅获得AMD服务器 授权,暂未获得桌面应用授权,兆芯由于使用台湾威盛电子的x86早期授 权,产品性能相对落后,且兆芯早期市场开拓不佳。因此,在党政信创市 场,我们预计飞腾、鲲鹏和龙芯三家将成为主导。龙芯研发起步最早,党 政市场原始份额较大(约占70%以上),国产整机及应用适配厂商较多, 行业研究 – 9 – 敬请参阅最后一页特别声明 但MIPS整体生态、性能是劣势,商用前景较一般,随着鲲鹏进入市场及 飞腾逐步成熟,ARM体系的生态和性能优势逐步体现,另一方面,在党政 信创市场,通过投资给当地带来税收及就业机会是获得份额的一大途径, 鲲鹏和中国长城均在多地成立了子公司,预计龙芯未来在党政信创领域的 市占率会有所下降。鲲鹏当前因为海思受到美国制裁,未来存在一定不确 定性,预计其在党政信创市场拓展会有所取舍。综合而言,我们判断飞腾 在党政信创市场将逐步获得最大份额。  对行业市场而言,一方面行业市场规模是党政信创市场的数倍,另一方面 行业市场对CPU性能、生态等的要求也远高于信创市场。因此在此前行业 国产招标中,基本只有鲲鹏、海光两家获得订单,鲲鹏作为华为海思旗下 产品,性能已达到国际先进水平,而ARM生态亦在不断成熟,若不考虑美 国制裁带来的负面影响,其前景最为光明;海光因获得四年前AMD最先进 产品授权,且经过不断改良加之X86架构的天然生态优势,在行业市场亦 获得较多订单。除此以外,此前其他几款芯片在性能或市场能力上均有一 定差距,不易获得行业端市场订单。以飞腾为例,此前飞腾仅可提供单路 服务器芯片,性能与鲲鹏有较大差距,因而难以拓展行业市场,而目前, 飞腾已退出最新一代多路服务器芯片产品腾云S2500,使得多路服务器产 品性能提升数倍,预计Q4可规模化推向市场,飞腾在行业端拓展市场亦 成为可能。  综上,我们看好飞腾在信创和行业端市场份额提升,未来发展可期。看好 飞腾原因有三:  其一,飞腾基于ARM架构层级授权自主化程度高、ARM应用生态不 断丰富,市场空间广阔。飞腾已获得ARMv8架构层级永久授权,其技 术授权的确定性和可持续性较强,目前在移动终端市场,AA(ARM- Andriod)体系占据统治地位,虽然主机和服务器端与移动端授权有所 差异,但不需要研发自己的编译器,可兼容AA体系的软件生态,大 幅降低研发的技术门槛、时间和资金成本。同时,国际厂商不断挑战 Intel、AMD等x86厂商在CPU市场的垄断地位,如苹果将在2021年 初发布第一款基于ARM的Mac,完成向基于ARM的计算芯片的过渡。 飞腾走了一条创新可信与国际化开放生态相互兼容的路线,未来市场 空间广阔。  其二,飞腾产品谱系不断完善,产品性能大幅提升。目前,飞腾产品 谱系已全面覆盖高性能服务器、高效能桌面和高端嵌入式等领域,7月 发布的腾云s2500芯片补全了其在高端多路服务器领域的短板,基于 腾云2500S的8路服务器是目前最高性能的国产服务器系统,多条产 品线能为从端到云的各类设备提供核心算力支撑。  其三,合作厂商不断扩展,中国长城信创产业基地全国布局。目前, 飞腾合作伙伴数量超过1000家、累计研制了6大类900余种整机产 品,已经适配和正在适配的软件和外设超过2400种,并发布了四大类、 80多个行业联合解决方案,覆盖信创、电信、金融、能源、交通、医 疗、数字城市、工业制造等行业。同时,2019年以来,中国长城与各 地方政府展开合作,共建信创产业生态基地。据不完全统计,截至 2020年8月,中国长城自主创新基地已先后在长沙、太原、温州、南 通、泸州、烟台、合肥、郑州、重庆、哈尔滨、大理、拉萨、韩城、 遵义等共14个城市落地。信创产业生态基地基于“飞腾+麒麟+安全” 产业链全面构建从研发、生产、供应链及售前服务、售后服务的完整 信创生态体系,助力飞腾快速发展。7月23日,飞腾表示,预计 2020年全年芯片出货量将达100万片,营收达10亿元。 行业研究 – 10 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表7:中国长城全国信创基地布局 信创产业生态基地 时间 城市 内容 中国长城智能制造山西基地 2019.07 太原 加速推进自主研发计算机产业化进程,全面推进数字化产业布 局。 中国长城科技信创(安徽基地)一期 2019.12 合肥 信创电脑和网络安全和信息化产品等的研发、制造、产品展示、 适配、运营等。 中国长城科技信创(安徽基地)二期 未定 合肥 面向政府和重点行业进行产线智能化升级和产能扩充 中国长城(温州)自主创新基地 2019.12 温州 双方将围绕数字经济产业发展,在网络安全、智能制造、健康医 疗大数据、现代数字城市建设等领域开展合作。 中国长城新疆自主创新基地 2019.12 乌鲁木齐 打造云制造中心、生态适配中心、创新研发中心、大数据中心 等。 中国长城(江苏)自主创新基地 2020.01 南通 聚焦百家软硬件生态企业,共同打造自主安全产业链。 中国长城(黑龙江)自主创新计算机基 地 2020.01 哈尔滨 将为哈尔滨新区发展新一代信息技术产业、黑龙江网信产业实现 集群式发展奠定坚实基础。 中国长城(山东)自主创新基地一期 2020.02 烟台 作为飞腾CPU自主安全计算机整机智能制造生产线及自主创新 适配中心。 中国长城(山东)自主创新基地二期 2020.02 烟台 面向政府和行业需求进行产线升级和产能扩充。 中国长城(山东)自主创新基地三期 2020.02 烟台 建设长城创新基地辅助配套设施和推动推动产业生态项目实施 中国长城(泸州)信创产业基地 2020.04 泸州 打造网信产业高地,形成产业生态高质量发展。 中国长城郑州自主创新基地一期——智 能制造基地 2020.04 郑州 生产长城信创产业生态自主安全端系产品。 中国长城郑州自主创新基地二期——长 城“飞腾+麒麟+安全”信创产业生态园 2020.04 郑州 发展软件产业,建设硬件智造基地、软件生态基地、应用示范基 地,以形成完整信创产业体系。 中国长城(重庆)信创产业基地 2020.04 重庆 建数字生态、打造数据产业联盟,发展电子信息等高精尖产业。 中国长城(云南)网信产业制造基地 2020.05 大理 促进产业链上下游要素向大理聚集、推动大理网信事业发展,助 推洱海流域产业转型升级。 中国长城(天津)自主创新基地 天津 2020.06 天津 生产以PKS体系为核心架构的国产化自主安全电脑,建设国产 化自主安全数据中心。 中国长城(西藏)基地 2020.07 拉萨 夯实我国青藏高原网信产业生态的配套保障体系建设,助力拉萨 建设智慧园区、数字园区和高原新城树起最坚实的数字安全屏障 中国长城(韩城)基地 2020.07 韩城 双方将共同建设自主安全电脑网信产品重要零部件制造基地,助 推中国长城自主安全网信产业实现高质量发展。 中国长城(贵州)网信制造基地 2020.07 遵义 生产国产自主安全电脑等网信硬件产品,形成完整的网信事业配 套保障体系。 来源:公司官网,国金证券研究所 六大CPU公司简析 天津飞腾:创新可信主力芯片厂商,产业生态日益丰富,市场空间广阔  天津飞腾是国产自主安全主力芯片厂商。飞腾专注于ARM芯片研发,是 中国最早获得ARMv8指令集架构授权的芯片设计厂商,主要致力于国产 高性能、低功耗集成电路芯片的设计与服务,产品广泛应用于计算机终端 与服务器。目前国内完全自主设计的芯片厂商仅飞腾、龙芯、海光、兆芯 和申威等寥寥数家,飞腾在CPU、JS引擎性能、HTML5兼容性等方面全 面领先其他厂商。  飞腾产品覆盖高性能服务器CPU、高能效桌面CPU和高端嵌入式CPU等。 飞腾通过20年技术积累,已经形成完整的多样化算力产品谱系,是国内通 用CPU里面谱系最全的CPU厂家,包括高性能服务器CPU、高效能桌面 CPU、高端嵌入式CPU,能为从端到云的各类设备提供核心算力支撑。目 前,主推产品是面向服务器的FT-2000+64、面向桌面终端的FT-2000 四 核和面向嵌入式的FT-2000A两核。 行业研究 – 11 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表8:飞腾CPU产品迭代历程 图表9:飞腾CPU产品谱系 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所  飞腾CPU是PK体系信息系统的核心。飞腾的CPU芯片架构和国际主流 ARM指令集接轨,而内部则是完全自主研发的“飞腾内核”。架构和国际 主流接轨,保证了芯片接口的通用性,产品能更好地融入国际市场和生态 环境;自主研发内核,则保障了芯片的自主性和可控性。基于自主研发的 处理器内核,飞腾拥有高性能服务器CPU、桌面CPU和高端嵌入式CPU 完整的产品谱系,并与国内软硬件厂商完成适配和产品业化研发,使得基 于飞腾芯片的产品性能上可以达到替代国外产品,为从端到云的各型设备 提供核心算力支撑,为我国构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定 了基础。  目前,飞腾已经与国内众多厂家开展合作,携手合作伙伴构建繁荣开放的 生态,合作伙伴数量超过1000家、累计研制了6大类900余种整机产品, 已经适配和正在适配的软件和外设超过2400种,飞腾已经建立起云端边 和嵌入式全栈解决方案图谱。 图表10:飞腾CPU合作伙伴 图表11:飞腾CPU携手合作伙伴共建生态图谱 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所  2020H1,公司业绩大幅增长。2020年上半年,公司已实现营收3.5亿元, 超过19年全年营收,下半年将继续保持增长势头,年底实现全年出货量 100余万片,营收10亿元目标。 行业研究 – 12 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表12:2020H1飞腾逆势增长 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所  飞腾新一代多路服务器芯片—腾云S2500  今年以来,飞腾对高性能服务器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入 式CPU等三条产品线进行了全面品牌升级。高性能服务器CPU统一 以飞腾腾云S系列命名(为服务器和数据中心提供强算力、高并发的 计算服务)、高效能桌面CPU产品线统一以飞腾腾锐D系列命名(打 造高性能、高安全的单用户极致体验)、高端嵌入式产品线统一以飞腾 腾珑E系列命名(提供定制化契合各行各业嵌入式应用的解决方案)。 腾龙、腾锐、腾珑并驾齐驱,三线齐飞。 图表13:飞腾产品谱系全面升级 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所  2020年7月23日,飞腾发布腾云系列第一代高可扩展多路服务器芯 片——腾云S2500。与FT-2000+相比性能大幅提升,扩展支持2路-8 路,一台服务器整机最多可以支持8颗S2500 芯片直连构成多路服务 器,片内集成 64MB 三级 Cache,支持8 个 DDR4-3200 存储通道, 功耗 150W,整个芯片面积接近400m^2毫米,封装尺寸65x65nm。 在整机性能方面,双路的 SPECint 分值为 1000+,增长至原来的 2 倍, 四路的 SPECint 值为 1800+,是原来的 3.5 倍。在分布式数据库性能 方面,双路服务器的 tpmC 值达到 98000,线性提升至原来的 2 倍, 四路的 tpmC 值达到 176000,增长至原来的 4 倍。在云桌面支持方面, 双路服务器支持虚拟机 70 个,增长至原来的 2.5 倍,四路服务器支持 虚拟机 140 个,增长至原来的 5 倍。 行业研究 – 13 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表14:飞腾新一代CPU腾云S2500性能参数 图表15:腾云s2500相比FT-2000+性能大幅提升 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所  未来三年的产品规划:腾云S系列将有两款核心产品(腾云S5000和 腾云S6000)、腾锐D系列有两款核心产品(腾锐D2000和腾锐 D3000)、腾珑E系列(腾珑E2000和腾珑E3000)。 图表16:飞腾未来三年产品规划 来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所 华为鲲鹏 :基于ARM架构授权,卓越性能提供市场最强算力支撑  华为基于ARM架构,研发五大芯片族,实现全场景布局。华为自研芯片 产品主要包括服务器芯片鲲鹏系列、手机SOC芯片麒麟系列、人工智能芯 片昇腾系列、5G基站芯片天罡系列、5G终端芯片巴龙系列等以及一系列 专用芯片,如凌霄芯片、NB-IoT芯片、视频编码解码芯片以及SSD控制 芯片等。Kunpeng处理器从指令集和微架构两方面进行兼容性设计,兼容 全球ARM生态,并围绕Kunpeng处理器打造了“算、存、传、管、智” 五个子系统的芯片族,实现全场景处理器布局。华为从2004年开始投资 研发第一颗嵌入式处理芯片,历经16年,累计投入超过2万名工程师,形 成了目前以“鲲鹏+昇腾”为核心的基础芯片族。  作为鲲鹏计算产业底座的Kunpeng处理器,华为持续重点投入以满足市 场对于新算力的需求。目前鲲鹏系列已经实现量产的有Kunpeng 912、 Kunpeng 916、Kunpeng 920、Kunpeng 920s,而Kunpeng 920Lite、 Kunpeng 930及Kunpeng 930s目前仍在研发中,Kunpeng 930Lite尚在 规划中。 行业研究 – 14 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表17:Kunpeng芯片族的“量产一代、研发一代、规划一代”策略 来源:《鲲鹏计算产业白皮书》,国金证券研究所  最新鲲鹏920芯片已实现通用计算最强算力,性能优于其他厂商的同类型 芯片。2019年,华为发布最新鲲鹏920处理器。这款鲲鹏920基于 ARMv8指令集,是行业内首款7nm数据中心ARM处理器,由华为自主研 发设计,采用多发射、乱序执行、优化分支预测等多种手段提升单核的性 能。鲲鹏920拥有64个内核,集成8通道DDR4,可以提供多个接口, 主频可达2.6GHz,总带宽640Gbps,保证了920超强算力的高效输出。 此外,在Memory子系统上也进行了大量的优化,采用当前典型的3级 Cache的架构,对Cache大小以及延时进行了优化设计。鲲鹏920面向数 据中心,主打低功耗强性能,性能达到业界领先水平,尤其是整型计算能 力,业界标准SPECint Benchmark评分超过930,超出业界标杆25%, 同时能效优于业界标杆30%。并已经针对大数据、分布式存储、数据库及 云服务等场景进行了欧化,通过软硬协同进一步提升处理器的性能。 图表18:鲲鹏920与其他企业推出的服务器芯片对比 企业 处理器产品 架构 主要性能指标 华为 鲲鹏920 ARM v8 7nm工艺;多达64核;主频可达2.6GHz;集成8通道DDR4,总内存带宽高达 1.5Tb/s;支持PCIe4.0 及CCIX 接口,可提供640Gbps总带宽;集成100GRoCE 以太 网卡功能,网络带宽达到100Gbps。 高通 Centriq 2460 ARM v8 10nm工艺;多达48核/48线程;60MB三级缓存;2.2GHz/可加速至2.6GHz;热设计功 耗最高120W。 Intel Xeon Platinum 8180 X86 14nm工艺;28核/56线程;主频2.5-3.8GHz;三级缓存38.5MB;支持最高768GB的6 通道DDR4内存;支持PCIe3.0;热设计功耗最高205W。 亚马逊 Graviton ARM v8 64核;主频2.3GHz。 飞腾 FT-2000plus ARM v8 16nm工艺;64核;主频2.0-2.4GHz;支持最高256GB的8通道DDR4内存。 华芯通 昇龙4800 ARM v8 10nm工艺;48核/48线程;最高主频2.6GHz;60MB三级缓存;支持最高768GB六通 道DDR4内存;支持PCIe3.0;热设计功耗最高低于120W。 来源:赛迪顾问,国金证券研究所  鲲鹏920已实现性能超越Intel系列X86芯片。鲲鹏芯片算力维度方面在 非X86架构芯片中明显领先,且发展至目前已经达到可以与X8 6芯片相匹 配的性能。鲲鹏920芯片基于ARM v8架构,各方面性能优异。目前从整 体性能上看,鲲鹏920与芯片龙头Intel公司所生产的芯片相比较而言,48 核鲲鹏920与Intel至强8180性能相当,但鲲鹏920能耗比对方低20%, 而64核的鲲鹏920测试性能要远优于Intel至强8180。这证明ARM架构 已经具备赶超X86架构性能的能力。 行业研究 – 15 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表19:鲲鹏920与Intel至强8180对比 来源:SPEC,国金证券研究所  华为积极适配其他操作系统,从底层构建好鲲鹏生态。华为从2019年开 始一直加速各行业生态的适配,在政府端进行得较为充分完善。目前在操 作系统方面,华为推出了自主研发的欧拉服务器操作系统,但欧拉操作系 统与鲲鹏产业合作伙伴诚迈科技的统信UOS、中国软件的麒麟操作系统并 不矛盾,华为将借助鲲鹏920与这些国产操作系统的适配来构建起强大的 鲲鹏生态。目前基于统信UOS、华为鲲鹏平台的整机、应用、外设的适配 已经超过1000款,在日常办公领域已经完全具备替换Windows系统的能 力。 图表20:鲲鹏与其他国产操作系统的适配情况 来源:公开资料整理,国金证券研究所  华为目前是国际上ARM服务器芯片领域的领军企业,其产品历经考验已 经服务于国内多个领域。移动领域,华为海思的麒麟芯片已经通过华为高 端手机Mate系列、P系列打响自身品牌;服务器与云计算领域,华为陆续 发布的鲲鹏系列和昇腾系列芯片,基于ARM架构,分别用于服务器和云 计算市场。然而,在不断加剧的国际封锁和美国制裁下,华为鲲鹏的发展 蒙上了一层不确定性。 龙芯:国内最早自主研发芯片厂商,MIPS架构体系自主化程度高  “龙芯”是我国最早研制的高性能通用处理器系列,于2001年在中科院计 算所开始研发,得到了中科院、863、973、核高基等项目大力支持,完成 了十年的核心技术积累。2010年,中国科学院和北京市政府共同牵头出资, 龙芯中科技术有限公司正式成立,开始市场化运作,旨在将龙芯处理器的 研发成果产业化。  龙芯CPU采用 M IPS 体系结构,产品现包括龙芯 1 号小 CPU、龙芯 2 号 中CPU 和龙芯 3 号大 CPU 三个系列,此外还包括龙芯7A1000 桥片。产 行业研究 – 16 – 敬请参阅最后一页特别声明 品方面,龙芯目前共推出3代CPU产品, 2017年4月发布面向桌面/服务 器应用的龙芯3号处理器的最新升级产品龙芯3A3000/3B3000,其中,龙 芯3A3000基于中芯28nm FDSOI工艺,自主GS464E架构(自主指令系 统LoongISA),设计为四核64位,主频1.5GHz,功耗仅30W,是目前 国产CPU中单核SPEC实测性能最高的芯片之一。2019年12月,龙芯 推出首款基于GS464v微架构的四核处理器3A4000相比上一代产品实测 性能提高一倍。预计2020年年底将推出3A5000/3C5000,其工艺改进提 高主频至2.5GHz,核数提升至16核。 图表21:龙芯芯片列表 产品 首款芯片发布 时间 主频 核数 研发定位 工艺 功耗 龙芯1A 2010年6月 300MHz 单核32位 低端嵌入式和专用应用领 域 130nm 1.0W 龙芯1B 2010年6月 266MHz 单核32位 低端嵌入式和专用应用领 域 130nm 0.5W 龙芯1C 2013年2月 300MHz GS232处理器核 工业控制及物联网等领域 130nm 0.5W 龙芯1D 2014年 8MHz GS132处理器核 超声波热表、水表和气表 测量专用SoC芯片 130nm 30uW 龙芯2F 2008年8月 800MHz 单核64位 个人计算机、行业终端、 工业控制、数据采集、网 络安全等领域 90nm 5W 龙芯2H 2012年11月 1GHz 单核64位 计算机、云终端、网络设 备、消费类电子等领域 65nm 5W 龙芯3A1000 2009年10月 1GHz 四核64位 桌面、服务器、工业控制 等领域 65nm 15W(支持动 态降频) 龙芯3B1500 2012年5月 1.2GHz 八核64位 服务器、桌面计算机、数 字信号处理等领域 32nm 30W(典型) /60W(向量) 龙芯 3A2000/3B2000 2015年3月 800MHz-1GHz 四核64位 桌面和服务器等领域 40nm 15W 龙芯 3A3000/3B3000 2016年6月 1.5GHz 四核64位 桌面和服务器等领域 28nm 30W 龙芯 3A4000/3B4000 2019年12月 1.8GHz–2.0GHz 四核64位 桌面和服务器等领域 28nm <30W 1.5GHz <40W 1.8GHz <50W 2.0GHz 龙芯 3A5000/3C5000 预计2020年底 2.5GHz 3A 四核64位 3C 16核64位 桌面和服务器等领域 12nm – 来源:公司官网,国金证券研究所  相比于龙芯3A3000处理器,龙芯3A4000性能翻倍。龙芯3A4000 相比3A3000的GS464e微架构,进一步优化流水线,提升运行频率, 加强对虚拟化、向量支持、加解密、安全机制等方面的支持。其芯片 整体实测性能提升一倍左右。在某些测试项目中,龙芯3 A4000的速 度超过了3A3000的三倍,比如hmmer测试,3A4000的速度是 3A3000的3.6倍,这是因为龙芯3A4000的向量指令在发挥作用。但 与Intel i5-7200U处理器相比,龙芯3A4000处理器性能还存在一定差 距。从测试结果可以看到,3A4000处理器单核整数性能只有i5- 7200U的60%, 浮点性能只有后者的50%。但考虑到Intel i5-7200U 睿频频率高达3.1GHz,处理器的每GHz性能为整数10.64分,浮点 12.6分;3A4000处理器核的同主频性能已经能够达到i5-7200U处理 器的80%~90%了。 行业研究 – 17 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表22:龙芯3A300,3A4000, Intel i5-7200浮点性能 图表23:龙芯3A300,3A4000, Intel i5-7200整数性能 来源:知乎,国金证券研究所 来源:知乎,国金证券研究所  出货量不断增加,但生态可能是龙芯的制约。出货方面,龙芯出货规模不 断扩大,2016年只有1万片,2017年2万片,2018年6万多片,2019 年出货量50万片,龙芯出货量不断增加。但另一方面,龙芯所基于的 MIPS架构在国内外基本只有龙芯采用,龙芯需要完全依托自身实力建设完 善生态,相对于强大的X86生态和有众多巨头共建的ARM生态,龙芯 MIPS生态发展前景相对有一定不确定。 海光:性能优越的x86架构芯片,商用市场极具潜力  海光信息技术有限公司成立于2014年10月,公司重要股东为中科曙光, 持股36.68%。海光信息主营高性能处理器,业务涵盖芯片领域的设计、制 造和生产等环节,自主设计了“禅定”x86中央处理器(CPU)。2016年 4月,AMD宣布将与海光信息成立合资公司,授权其生产服务器处理器, AMD获得2.93亿美元的授权费。目前,海光资金以天津投资和曙光自有 资金为主。  与AMD成立合资公司,变相获得x86内核授权。由于Intel与AMD之间 存在交叉授权协议,当AMD成立合资公司时,若AMD为非控股股东,则 合资公司不能获得X86授权,只有AMD保持控股状态时,合资公司才能 获得X86授权。因此最初合资的一项条件就是AMD控股合资公司。但如 果由AMD控股了合资公司,那势必影响合资公司获得国家扶持的力度, 而且一旦外资控股,其创新可信身份将存疑,很多国产项目将无法参与。 于是,AMD与海光达成了一个迂回的合作方案:首先,AMD与海光信息 成立合资公司成都海光微电子技术有限公司(简称“海光微电子”),AMD 行业研究 – 18 – 敬请参阅最后一页特别声明 持股51%,为控股股东,负责开发CPU核(享有AMD现有的x86内核授 权)。然后海光与AMD另外成立一家由海光信息控股的合资公司成都集成 电路设计有限公司(简称“海光集成电路”),海光信息持股70%。由海光 集成电路购买海光微电子的IP授权,以此为基础开发CPU,最终实现 ARM卖IP核的翻版。从而,既规避了Intel的X86授权限制,又使得海光 X86 CPU成为内资公司开发的产品,满足创新可信要求。 图表24:海光股权架构 来源:企查查,国金证券研究所  海光的最大优势是其产品性能和x86丰富的应用生态。由于有AMD技术 做后盾, AMD授权给海光的是性能强劲的Zen的结构和代码,海光芯片 性能优越,在国家级超算项目应用广泛。2018年7月,AMD与天津海光 合作后首款 X86 处理器 Dhyana(禅定)启动生产,Dhyana(禅定)基于 超微(AMD)Zen核心架构开发,性能方面与AMD EPYC处理器相似, Linux维护者将EPYC支持代码转移到Dhyana(禅定)处理器后可以成功 运行,说明当时两款处理器差异相对较小。2019年6月,中科曙光与四川 成都合作,建立成都超算中心。2020年5月10日,中国电信56314台服 务器集采华为鲲鹏920芯片、海光HYGON Dhyana系列处理器的H系列 全国产化服务器,首次将全国产化服务器单独列入招标目录。2020年7月 1日,Intel停供服务器芯片,海光已开始向国内诸多服务器厂商供货。 图表25:海光芯片列表 产品 制程 单芯片支持核数 支持单/双路 其他 海光1号 14nm 4-32核 支持单双路 (AMD授权芯片 仅支持双路) 更换安全模块,较AMD芯片浮点运算能力低 海光2号 14-12nm 4-32核 支持单双路 浮点运算能力提升,加密方案完善 海光3号 7nm 最高支持64核 单双路 浮点运算性能进一步提升 来源:公司官网,国金证券研究所  海光产品当下确定性高。受益于性能和生态两方面优势,且未受制裁影响, 海光产品当下确定性高,可获得大量行业端国产订单。但X86架构的核心 指令集仍然掌握在Intel和AMD手中,且海光未获得桌面产品授权,下一 步海光将在现有架构基础上,持续迭代创新,维持国产先进性优势。 申威 :自主化程度最高的 Alpha架构芯片,主供军方与超算市场  申威最初基于Alpha指令集架构,形成三个系列国产处理器产品线。成都 申威科技有限责任公司,总投资5亿,注册资金1亿公司依托国家信息安 全发展战略,主要从事对申威处理器的产业化推广,核心业务包括申威处 理器芯片内核、封装设计、技术支持服务及销售,小型超级计算机研发、 测试、销售、服务及核心部件生产,基于申威处理器的软件、中间件开发, 嵌入式计算机系统定制化产品服务,集成电路IP核等知识产权授权。申威 行业研究 – 19 – 敬请参阅最后一页特别声明 处理器是在国家“核高基”重大专项支持下,由上海高性能集成电路中心, 采用自主指令集,研制的具有完全自主知识产权的国产处理器系列。现已 形成申威高性能计算处理器、服务器及桌面处理器、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I/O套片产品线。  申威CPU长期创新可信,但生态建设存在难度。2006年,背靠科技部和 上海市政府的上海高性能集成电路设计中心首次成功研制出基于DEC公司 Alpha架构的申威1单核CPU,130nm工艺,主频900MHz。申威作为军 方专供CPU厂商,军队大部分机密设备均使用申威处理器,因此出于安全 性能以及知识产权角度,申威在研发出第一代基于Alpha指令集的CPU后, 将指令集替换为自研的自主可控的申威64位指令集,完全区别于原有 Alpha指令集。因此,基于完全自主指令集架构的申威CPU研发能力不受 限制,不受美国制裁的威胁,可以为军队、党政机关等高机密、关键行业 持续稳定提供支撑,并已经开展了产业化推广。但由于申威是唯一一个基 于申威64位指令集打造的国产CPU厂商,因此后续在独立生态建设上将 存在一定难度。  申威SW26010是中国首个采用国产自研架构且性能强大的计算机芯片。 出于安全自主可控角度不再使用ALPHA指令集后,申威推出了自研的申 威64位指令集,并在此基础上,成功研发出中国首个采用自主架构,同时 性能达到世界一流水平的计算机芯片申威SW26010。SW26010采用260 核心众核架构,乱序执行架构,频率1.45GHz,整个处理器包括4个MPE 管理单元、4个CPE计算单元及4个MC内存控制器单元组成,总计260 个核心。  申威在服务器领域向上至超算领域的应用场景中性能强大,优势较为明显。 2016年6月20日,搭载了申威SW26010以及国产操作系统神威睿思的 神威•太湖之光获得全球超级计算机第一名,并持续4年。神威•太湖之光 峰值计算速度达每秒12.54亿亿次,是全球首台峰值计算速度超过十亿亿 次的超级计算机,软件硬件并行,均为申威自主设计。 图表26:申威芯片产品图 来源:公司官网,国金证券研究所  申威与中国电科联手,首条服务器规模化生产线现已启用。2020年1月, 中国电科首批申威服务器量产下线。申威在市场化探索初期,与中国电科 进行了对接。基于申威的自主可控技术路线+电科的电子信息产业国家队, 目前,中国电科已经成立中电科申泰公司,负责申威处理器的产业推广工 作。2020年 7月29日,申威全国首条服务器规模化生产线在上海松江区 正式启用。这标志着中国电科贯彻落实国家战略要求,实现了申威服务器 规模化生产。目前已建成的规模化生产线年产能超过4万台。未来,中国 电科将以更大批量生产满足服务器市场化需求,并将进一步加大投入,构 筑电科申威技术体系、产品体系、应用体系。双方将共同扩大申威核心研 发团队的规模,完善丰富申威64位指令集系统生态。 行业研究 – 20 – 敬请参阅最后一页特别声明  申威与多家厂商进行适配,全力构建申威生态。国产处理器得以推广应用 的关键在于生态的丰富与否。为应对这一问题,申威推出了自研的操作系 统,实现了从处理器到操作系统,在到上层应用软件的国产化。近期,多 家厂商与申威处理器进行兼容认证,涉及操作系统、存储等软件硬件领域, 例如统信、联想、大道云行、鼎甲等。目前,申威处理器适配的操作系统 有中标麒麟、统信UOS及深度deepin。未来,申威处理器将不断和国产 自主可控厂商适配,构建起完善的生态。 图表27:申威CPU近期适配情况 来源:公司官网,国金证券研究所 兆芯 :国内x86主要入围芯片,业务主要覆盖上海地区  上海国资委持股85.24%,拥有x86架构授权。上海兆芯集成电路有限公 司(简称“兆芯”)于2013年成立,由上海联合投资有限公司(隶属于上 海市国资委)和台湾威盛电子共同成立,总部位于上海张江,在北京、西 安、武汉、深圳等地设有研发中心和分支机构。目前,上海市国资委持股 比例为85.24%。威盛电子是台湾老牌芯片公司,是除Intel、AMD之外, 唯一一家拥有x86架构授权的公司,也是除高通之外,唯一一家拥有 CDMA基带授权的公司。技术方面,截至2020年4月,兆芯已累计申请 专利1468件,登记集成电路布图设计34件。  兆芯的技术源自VIA,通过技术引进、仿制,再修改原始设计,最后自主 创新,致力于通过技术创新与兼容主流的发展路线,为行业用户提供通用 处理器和配套芯片等产品。公司成立以来,兆芯已成功研发并量产多款通 用处理器产品,并形成“开先”、“开胜”两大产品系列。2019年6月,兆 芯发布开先KX-6000/开胜KH-30000系列处理器,是首款主频达到 3.0GHz的国产通用处理器,也是业内第一款完整集成CPU、GPU、芯片 组的SoC单芯片国产通用处理器,其单芯片性能相比上一代产品提升了多 达50%,同频下的性能功耗比则是上代产品的3倍,产品性能与国际主流 的Intel i5水平相当。 行业研究 – 21 – 敬请参阅最后一页特别声明 图表28:兆芯芯片列表 产品类别 产品型号 发布时间 工艺 内核 定位 产品型号及主频 其他特色 PC/嵌入式 处理器 开先ZX-C 系列 2015Q2 28nm 4核 高性能运算 开先C4200/C4210(1.2GHz) 开先C4400/C4420(1.67GHz) 开先C4600/C4610(2.0GHz) 支持CPU虚拟化技术; 独特安全引擎提供基于 硬件的运行数据加密 开先ZX-C+ 系列 2016Q3 28nm 4核 高性能运算 开先ZX-C+ C4300/C4310 (1.2GHz) 开先ZX-C+ C4500/4510 (1.67GHz) 开先ZX-C+ C4580(1.83GHz) 开先ZX-C+ C4701/4711 (2.0GHz) 支持CPU虚拟化技术, 支持SM3与SMS4国密 算法 开先KX- 5000系列 2017.11 28nm 4核 通用SOC处理 器 开先KX-5540(1.8GHz) 支持双通道DDR4内 存,最大容量可支持 64GB(国内首个) 8核 通用SOC旗舰 版处理器 开先KX-U5580(1.8GHz) 开先KX-U5680(2.0GHz) 支持双通道DDR4内 存,最大容量可支持 64GB(国内首个) 开先KX- 6000系列 2019Q2 16nm 4核 通用SOC处理 器 开先KX-6640A(2.6GHz) 开先KX-6640MA(2.2GHz) 同时支持SM3/SM4国密 算法,可提供基于硬件 的数据加密保护 8核 通用SOC处理 器 开先KX-U6880A(3.0GHz) 开先KX-U6780(2.7GHz) 开先KX-U6580(2.5GHz) 集成度更高,是真正意 义的单芯片解决方案。 服务器处 理器 开胜ZX-C+ 系列 2016Q2 28nm 8核 高性能运算 开胜ZX-C+ FC-1080/FC1081 (2.0GHz) 支持CPU虚拟化技术, 支持SM3与SMS4国密 算法 开胜KH- 20000系列 2017Q4 28nm 8核 服务器通用 x86 SOC 处理 器 开胜KH-26800(2.0GHz) 开胜KH-25800(1.8GHz) 支持双通道DDR4内 存,最大容量可支持 128GB(国内首个) 开胜KH- 30000系列 2019Q2 16nm 8核 服务器通用 SOC处理器 开胜KH-38800(3.0GHz) 开胜KH-37800(2.7GHz) 同时支持SM3/SM4国密 算法,可提供基于硬件 的数据加密保护 IO扩展芯 片/芯片组 ZX-100S 芯 片组 2016Q3 40nm – 适用于对扩展 性要求较高的 桌面解决方案 ZX-100S 兼容PCI Express 3.0 技术,并支持热插拔技 术与IO虚拟化技术 ZX-200 IO 扩展芯片 2017Q4 40nm – 适用于对扩展 性要求较高的 桌面及服务器 等解决方案 ZX-200 兼容PCIe 2.0技术规 范,最多支持9通道 PCIe 2.0传输 来源:公司官网,国金证券研究所 行业研究 – 22 – 敬请参阅最后一页特别声明 投资建议  随着信创产业不断落地,推荐关注中国长城(持有天津飞腾31.5%股权)、 中科曙光(持有天津海光36.44%股权),操作系统龙头中国软件、诚迈科 技,鲲鹏整机龙头神州数码。 风险提示  经济受疫情影响较重,IT国产化进程放缓。此次新冠疫情来势凶猛,对全 球以及我国经济都形成了较大冲击,对政府的财政亦有冲击。国产计算产 品目前主要面对的还是政府市场,疫情也许会对计算产业国产进程产生负 面影响。  国产芯片行业受美国制裁程度加深。此前美国政府进一步加大对华为海思 的制裁,我国芯片行业近年来快速发展,但在芯片代工、上游原材料等多 个领域仍然与国外差距明显,美国制裁有可能放缓我们国产CPU产业的发 展。  基于ARM的计算生态发展缓慢。ARM主要在移动端市场处于统治地位, 生态成熟,在计算市场还是X86+Windows处于绝对垄断地位。虽然国内 ARM阵营的海思、飞腾等厂商正在积极建设计算生态,但仍将面临较大的 阻力,基于ARM的计算生态发展进度也许将不及预期。 行业研究 – 23 – 敬请参阅最后一页特别声明 公司投资评级的说明: 买入:预期未来6-12个月内上涨幅度在15%以上; 增持:预期未来6-12个月内上涨幅度在5%-15%; 中性:预期未来6-12个月内变动幅度在 -5%-5%; 减持:预期未来6-12个月内下跌幅度在5%以上。 行业投资评级的说明: 买入:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上; 增持:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%-15%; 中性:预期未来3-6个月内该行业变动幅度相对大盘在 -5%-5%; 减持:预期未来3-6个月内该行业下跌幅度超过大盘在 5%以上。 行业研究 – 24 – 敬请参阅最后一页特别声明 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、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,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,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 北京 深圳 电话:021-60753903 传真:021-61038200 邮箱:researchsh@gjzq.com.cn 邮编:201204 地址:上海浦东新区芳甸路1088号 紫竹国际大厦7楼 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