研究报告全文：行业观点CPU是底层硬件基础设施中的核心当前主流芯片架构为ARM和X86均为国外主导芯片国产化率较低十五期间国家启动发展国产CPU的泰山计划863计划也提出自主研发CPU2006年核高基专项启动国产CPU领域迎来新一轮的国家支持鲲鹏飞腾龙芯兆芯海光申威等一批优质国产CPU厂商快速崛起海光信息和兆芯采用x86架构IP内核授权模式可基于公版CPU核进行优化或修改优点是性能起点高生态壁垒低缺点是需要支付授权费自主创新程度较低海光最新一代CPU已接近国际同类高端产品水平并兼容x86指令集具备较高的应用兼容性和较低的迁移成本在电信金融互联网等领域优势显著其与第一大股东中科曙光的高效协同为公司产品放量打下了深厚基础华为鲲鹏和天津飞腾采用ARM指令集架构授权可自行设计CPU内核和SOC也可扩充指令集自主化程度相对较高华为鲲鹏920处理器是业内首款7nm数据中心ARM处理器非X86架构芯片中鲲鹏920芯片在算力维度方面优势领先且发展至今已经达到可以与X86芯片相匹配的性能鲲鹏计算产业经过多年发展已涵盖全栈IT基础设施行业应用及服务飞腾则基于PKS体系在党政信创领域市占率领先市占率高且产业链更为完整龙芯中科采用自研的LoongArch指令集拥有较强的自主性和可靠性其秉承独立自主和开放合作的运营模式从指令集IP核授权到芯片级主板级开发以及系统内核应用等方面对生态伙伴进行全方位的开放支持申威采用自研的申威64位指令集重点应用于特种领域努力实现在国防和网络安全领域芯片的自主可控随着其产品技术的日益成熟其生态也不断趋于完善投资建议我们认为在国内CPU领域中应优先关注厂商的生态建设即解决可不可用的问题其次再重点关注其性能即好不好用的问题综合以上分析建议关注华为鲲鹏产业链中国电子飞腾产业链和具备生态优势的海光产业链风险提示研发进度不及预期政策落地不及预期市场竞争加剧风险敬请参阅最后一页特别声明1行业深度研究内容目录1中流击水六大国产CPU厂商分析511华为鲲鹏快速崛起的领导者612飞腾PKS生态的主导者1013海光信息性能领先的实干者1214兆芯合资CPU的探路者1615龙芯中科自主架构的先驱者1916申威特种领域的引领者232风险提示26敬请参阅最后一页特别声明2行业深度研究图表目录图表1六大国产CPU厂商对比5图表2从指令集架构看CPU市场格局6图表3华为芯片全景图6图表4Kunpeng芯片族策略7图表5鲲鹏920处理器关键特性7图表6鲲鹏920SPECINT2006横向对比8图表7OpenEuler开源社区8图表8基于Kunpeng处理器的鲲鹏计算产业9图表9鲲鹏计算产业首批厂家9图表10成都市鲲鹏产业发展推进体系架构图9图表11成都天府新区鲲鹏生态产业园布局9图表12飞腾经过20年技术积累产品线完善10图表13飞腾腾云S2500性能提升明显10图表14腾锐D2000与飞腾其他产品的性能对比11图表15飞腾部分生态合作伙伴11图表16PKS可信架构12图表17鲲鹏计算产业与PKS技术路线对照表12图表18中科曙光为海光信息的第一大股东13图表19海光信息和AMD公司合作密切13图表20海光CPU主要规格和特点13图表21海光飞腾龙芯营收对比单位亿元14图表22海光飞腾龙芯净利润对比单位亿元14图表23公司在电信和金融领域优势显著15图表24海光7285与Intel至强铂金系列产品对比15图表25Wintel生态圈16图表26中科曙光产品体系丰富16图表27兆芯产品体系与解决方案17图表28兆芯产品系列17图表29兆芯部分行业应用及案例18图表30基于兆芯处理器的产品应用图18图表31兆芯新一代处理器SoC全集成18图表32开先KX-6000开胜KH-30000系列特性18图表33兆芯KX-6000系列处理器横向对比18敬请参阅最后一页特别声明3行业深度研究图表34新一代高速低功耗内核19图表35龙芯中科发展历程19图表36龙芯中科产品体系19图表37LoongArch架构优势21图表38龙芯3A50003B5000产品参数21图表393A5000在SPECCPU2006BASE性能测试中的表现22图表40StreamCopy测试子项性能中龙芯3A5000表现出色22图表41龙芯生态23图表42龙芯的开源社区建设23图表43申威主要产品系列23图表44申威26010性能对比24图表45申威处理器在超算领域的应用24图表46终端处理器性能对比SPEC分值25图表47服务器处理器性能对比SPEC分值25图表48申威生态25敬请参阅最后一页特别声明4行业深度研究1中流击水六大国产CPU厂商分析经过多年发展国产CPU初步形成六大厂商齐头并进格局十五期间国家启动发展国产CPU的泰山计划863计划也提出自主研发CPU2006年核高基专项启动国产CPU领域迎来了新一轮的国家支持鲲鹏飞腾龙芯兆芯海光申威等一批优质国产CPU企业再度启航图表1六大国产CPU厂商对比对比指标海光龙芯鲲鹏飞腾兆芯申威合作方江南计算所AMD中科曙光中科院研究所华为天津飞腾CECVIA上海国资委资方CETC指令集X86AMDLongISA20MIPSARMv8ARMv8X86VIAALPHASW-64体系指令集授权架构来源IP授权指令集授权自研指令集授权指令集授权IP授权自研ZX-C海光1号龙芯1号腾云S系列ZX-DSW1600海光2号代表产品龙芯2号鲲鹏920腾锐D系列KX-5000SW1610海光3号龙芯3号腾珑E系列KX-6000SW26010海光4号KH-20000产品服务器桌面服务器桌面服务器桌面服务器桌面服务器服务器桌面覆盖领域嵌入式嵌入式嵌入式应用市场党政商用党政市场党政商用党政商用党政商用军方党政ARM前景广阔产ARM前景广阔产在军方市场占X86最新授权性品线极其丰富品线丰富性能不上海地区覆盖起步最早适配厂商有率高底层应优势能较强应用生态性能最强党政断提升架构层级广x86应用生态多自主化程度高用超算为主力丰富商用市场接受程授权自主化程度丰富方向度高较高目前自主化程度MIPS生态应用匮乏早期的x86内核超算为主要方受制裁中未来产品起步晚性能劣势相对低股权结构性能一般不利于商层级授权市场向商用产品开存在不确定性相对弱势复杂无桌面授权用市场拓展开拓不足发不足台式机曙光联想方正同方等台式机联想台式机长城服务器云海麒麟同方服务器笔记本长城五舟科技清华同笔记本联想ZoomServer云厂商服务器中科曙光服务器华为服务器清华同方长城等服务器云海麒海麒麟联想方浪潮联想笔记本方正同方麟火星舱联方正宝德等长城等山东超越北京计算想秉时机研究所等玲珑逸珑福珑天河一号天河二笔记本服务器神威蓝光实际应用国家级超算项目华为服务器北斗导航卫星号天河三号火星舱存储统神威-太湖之光代工厂格罗方德三星意法半导体台积电台积电台积电中芯国际最小制程14nm28nm7nm16nm16nm28nm来源华经情报网亿欧智库各公司官网国金证券研究所各主流设计架构路线均有国产CPU厂商采用海光信息和兆芯采用x86架构IP内核授权模式可基于公版CPU核进行优化或修改优点是性能起点高生态壁垒低缺点是需要支付授权费自主创新程度较低华为鲲鹏和天津飞腾采用ARM指令集架构授权可自行设计CPU内核和SOC也可扩充指令集自主化程度相对较高目前海敬请参阅最后一页特别声明5行业深度研究思飞腾均已经获得ARMv8永久授权尽管ARM此前表态ARMv9架构不受美国出口管理条例约束华为海思等国内CPU产商依然可获授权但是ARMv9不再提供永久授权采用ARM架构仍有长期隐患RISC-V因其相对精简的指令集架构ISA以及开源宽松的BSD协议近年来发展较快国内阿里平头哥国芯科技等企业推出了该架构相关产品MIPS和ALPHA指令架构相对小众对应国产CPU的代表性企业分别是龙芯和申威图表2从指令集架构看CPU市场格局项目复杂指令集CISC精简指令集RISC主要架构x86ARMMIPSAlpha1采用32位寄存器1指令系统庞大功能复杂1指令长度固定易于译2大多数指令在一个周期寻址方式多且长度可变有多码执行内执行1采用32位定长指令集种格式2大部分指令可以条件式3所有指令都是32位使用低字节寄存器占用2各种指令均可访问内存数据地执行降低在分支时产架构特征且采用定长编码的指令集低内存地址线3一部分指令需多个机器周期生的开销弥补分支预测和流水线模式执行指令2分支指令无延迟槽使完成器的不足4具有高性能高速缓存能用无条件分支码寄存器4复杂指令采用微程序实现3算数指令只会在要求时力且内存管理方案相对5系统兼容能力较强更改条件编码灵活x86架构兼容性强配套软件及ARM结构具有低功耗小开发工具相对成熟且x86架构MIPS结构设计简单功耗体积的特点聚焦移动端Alpha结构简单易于实架构优势功能强大高效使用主存储器较低在嵌入式应用场景市场在消费类电子产品现超标量和高主频计算在处理复杂指令和商业计算的具有优势中具有优势运用方面有较大优势智能手机平板电脑工桌面终端工业汽车主要应用领服务器工作站和个人计算机等业控制网络应用消费消费电子系统和无线电通嵌入式设备服务器等域使用场景类电子产品等信等专用设备等国内主要应海光信息兆芯华为鲲鹏飞腾龙芯中科申威用厂商来源海光信息招股说明书国金证券研究所11华为鲲鹏快速崛起的领导者华为芯片基于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控制芯片等图表3华为芯片全景图来源CSDN国金证券研究所鲲鹏处理器基于ARMv8指令集永久授权自主研发设计处理器内核兼容全球ARM敬请参阅最后一页特别声明6行业深度研究生态并围绕鲲鹏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迄今形成了以鲲鹏昇腾为核心的基础芯片族当前Kunpeng芯片族正沿着量产一代研发一代规划一代的策略持续升级产品图表4Kunpeng芯片族策略来源鲲鹏计算产业发展白皮书国金证券研究所2019年华为发布鲲鹏920处理器该芯片支持ARMv82指令集是行业内首款7nm数据中心ARM处理器专为大数据处理以及分布式存储等应用而设计鲲鹏920由华为自主研发采用多发射乱序执行优化分支预测等多种手段提升单核性能鲲鹏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26GHz总内存带宽最高可达15Tbs支持PCIe40及CCIX接口总带宽640Gbps华为Cache一致性总线HCCS的480Gbps片间互联支持最多四颗鲲鹏920互联和最高256个物理核的NUMA架构保证了鲲鹏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图表5鲲鹏920处理器关键特性组件规格计算核兼容ARMv82架构泰山核主频最高30GHz单处理器可集成324864核内存8DDR4channelspersocketupto3200MHzL164KBinstructioncacheand64KBdatacache缓存L2512KBprivatepercoreL324-64MBsharedforall1MBcore互联华为HCCS互联协议支持最高4路互联40PCIeGen40lanesIO2100GERoCEv2RoCEv1CCIXx4USB30x16SAS30x2SATA30封装60mm75mmBGA功耗TDP100-200W来源NJTST官网国金证券研究所非X86架构芯片中鲲鹏920芯片在算力维度方面优势领先且发展至今已经达到可以与X86芯片相匹配的性能参照鲲鹏920不同核心下与竞品芯片的对比其在48核的时候整数打平intel至强8180功耗低20而64核心的鲲鹏920则比过intel至强818033左右其中至强8180是intel用于服务器的旗舰芯片采用28核心25GHz频率广泛应用于X86服务器中敬请参阅最后一页特别声明7行业深度研究图表6鲲鹏920SPECINT2006横向对比来源腾讯网国金证券研究所构建openEuler开源社区高效推进处理器深度优化openEuler开源社区以LinuxkernalGNU等为上游社区定期同步上游社区创新成果并针对Kunpeng处理器进行深度优化提供完整OS开发环境和上下游生态验证环境使开发者和用户高效开展需求适配生态集成和测试认证在此基础上社区定期发布稳定的openEulerLTS长期支持版本提供对应的社区支持文档补丁维护等使OS厂家基于openEulerLTS进一步开发商业发行版同时支持互联网等用户基于openEulerLTS自行定制OSopenEuler开源社区通过社区理事会技术委员会用户委员会营销委员会等组织形成可持续发展的社区治理架构对社区进行开放治理图表7OpenEuler开源社区来源鲲鹏计算产业发展白皮书国金证券研究所鲲鹏计算产业将快速提升Kunpeng处理器生态建设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鲲鹏计算产业路线是华为提出的六大数字技术生态之一除鲲鹏外还包括昇腾HMS鸿蒙华为云MDC智能驾驶计算平台其中鲲鹏是华为面向政企市场与地方政府和合作伙伴共同打造鲲鹏产业生态构建具有国际竞争力的通用计算技术路线敬请参阅最后一页特别声明8行业深度研究图表8基于Kunpeng处理器的鲲鹏计算产业来源鲲鹏计算产业发展白皮书国金证券研究所鲲鹏计算产业生态不断扩大赋能Kunpeng处理器长远发展鲲鹏计算产业打造完备基础产品开放硬件开源软件充分赋能合作伙伴此外鲲鹏还有望带动国内软硬件领域的厂商加速发展图表9鲲鹏计算产业首批厂家来源鲲鹏计算产业发展白皮书国金证券研究所华为鲲鹏得到地方政府的大力支持2020年4月成都市印发关于加快培育发展鲲鹏产业工作方案的通知明确2025年成都鲲鹏产业规模超过500亿元并成为全国领先的鲲鹏软件生态基地鲲鹏硬件制造基地和鲲鹏应用示范基地该案例为鲲鹏产业体系的推进提供了重要模板图表10成都市鲲鹏产业发展推进体系架构图图表11成都天府新区鲲鹏生态产业园布局来源成都市关于加快培育发展鲲鹏产业工作方案的通知国金证券研究所来源成都市关于加快培育发展鲲鹏产业工作方案的通知国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明9行业深度研究12飞腾PKS生态的主导者飞腾信息技术有限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年联合成立公司致力于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同时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2020年以来飞腾对高性能服务器CPU高效能桌面CPU高端嵌入式CPU三条产业线进行了全面的品牌升级高性能服务器CPU产品线统一以飞腾腾云S系列进行命名高性能桌面CPU产品线以飞腾腾锐D系列进行命名高端嵌入式CPU产品线统一以飞腾腾珑E系列进行命名提供定制化契合各行各业嵌入式应用的解决方案图表12飞腾经过20年技术积累产品线完善来源金融行业信息化转型升级基于飞腾生态解决方案白皮书国金证券研究所公司于2020年发布的腾云系列新一代可扩展多路服务器芯片腾云S2500与FT2000相比性能大幅提升在整机性能方面双路的SPECint分值为原来的2倍四路的SPECint值为原来的35倍在分布式数据库性能方面双路服务器的tpmc值线性提升至原来的2倍四路的tpmc值线性提升至原来的4倍在云桌面支持方面双路服务器支持虚拟机70个是原来的25倍四路服务器支持140个是原来的5倍图表13飞腾腾云S2500性能提升明显来源飞腾微信公众号国金证券研究所相比上一代产品FT-20004桌面处理器芯片最新飞腾高效能桌面CPU腾锐D2000的性能大幅跃升带宽达187GBsSPECint分值为9745SPECfp分值为9462接近原来的2倍在计算能力上得到进一步提升并兼顾桌面终端与边缘服务器极大地丰富了应用场景此外腾锐D2000与FT-20004产品管脚兼容用户可以实现现有系统的原位拔插代换无缝兼容此设计能够大幅降低产品研发成本同时降低整机合作伙伴的开发难度加快开发进度敬请参阅最后一页特别声明10行业深度研究图表14腾锐D2000与飞腾其他产品的性能对比来源飞腾微信公众号国金证券研究所飞腾生态发展迅速为行业自主创新做出了重要贡献在生态建设方面飞腾与1600余家国内软硬件厂商打造完整生态体系与6大类1000余种整机产品2600余种软件和外设完成了适配基于飞腾桌面CPU的终端已形成了较为完整的生态图谱可覆盖从整机硬件基础软件到上层的应用基于飞腾桌面CPU的终端产品已能够实现海量Android应用的运行基于飞腾CPU的软件生态也在不断丰富和完善图表15飞腾部分生态合作伙伴来源飞腾官网国金证券研究所PKS体系领导者已成为行业生态构建的标杆PKS体系最早由飞腾CPUPhytium和麒麟操作系统Kylin的PK体系发展而来依托飞腾全新的硬件级安全机制以相关可信技术为支撑PK体系融合S-Security的立体防护安全链升级为PKS体系并全球首创将可信计算30技术融入到CPU操作系统和存储控制器中实现底层构架的本质安全并成为国内首个计算机软硬件基础体系标准敬请参阅最后一页特别声明11行业深度研究图表16PKS可信架构来源2020北京网络安全大会国金证券研究所对比鲲鹏与飞腾的生态构建可以发现鲲鹏技术路线比PKS路线有较明显的技术和产品优势PKS技术路线比鲲鹏技术路线有较明显的安全优势鲲鹏在硬件终端云平台人工智能中间件等方面具有绝对优势但在安全方面略逊一筹PKS路线的一个非常显著的特点是注入安全即PKS体系中的SPKS路线将安全贯穿于从CPUOS底层到产品服务应用一直到供应链安全保障的全过程为信创工程提供内生安全过程安全和供应链安全的全流程服务图表17鲲鹏计算产业与PKS技术路线对照表鲲鹏计算产业PKS技术路线对比结果CPUEDA工具MCUFPGAIGBT缓存控制算存传管智五个子系统的芯片族芯片芯片网络交换芯片制造封测半导体材平分秋色已投资数十家半导体企业料等主板鲲鹏服务器主板和PC主板对外开放长城自主开发100多种主板自用鲲鹏占优服务器操作系统EulerOS和物联网操作系统银河麒麟桌面服务器嵌入式操作系统基于短期PKS优长期平操作系统HarmonyOS全部开源开源开发闭源商业应用分秋色达梦具备龙头潜数据库高斯数据库GaussDB开源分布式达梦通用关系型数据库闭源集中式质华为数据库架构更先进中间件OpenLooKeng中间件开源暂未披露鲲鹏具有绝对优势服务器PC手机平板穿戴智慧屏AI长城台式机长城服务器长城云终端长城硬件终端音箱耳机VR车机以及摄像头扫地机鲲鹏具有绝对优势笔记本长城一体机和迈普网络交换机等智能秤等基于昇腾系列AI处理器提供模块板块小华为海思具有绝对人工智能暂未披露站服务器集群等产品形态优势华为具备技术优能提供10大类70余种云服务能力市场份额全云平台中国电子云已经初步具备能力势中国电子具备国第二全球第五国资背景优势主导开放Openeuler社区和Harmony社区15个主流社区具有领导者地位在OpenStack主导社区仅有优麒麟1个在主流开源社区贡开源社区平分秋色CNCFLinuxkernal社区全球贡献第245献较少位奇安信可信华泰提供内生专业的安全保障安全重视国际认证安全PKS具有优势产品和服务来源中国电子云国金证券研究所13海光信息性能领先的实干者敬请参阅最后一页特别声明12行业深度研究海光信息成立于2014年主要从事高端处理器加速器等计算芯片产品和系统的研究开发海光处理器兼容市场主流的X86指令集具有成熟而丰富的应用生态环境海光处理器内置专用安全硬件支持通用的可信计算标准能够进行主动安全防御最大程度避免安全漏洞和隐患满足信息安全的发展需求面向企业计算云计算数据中心大数据分析人工智能边缘计算等众多领域公司提供了多种形态的海光处理器芯满足互联网电信金融交通能源中小企业等的广泛应用需求从股权结构上看主要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的中科曙光是公司的第一大股东二者的深入合作为海光信息的生态打造提供了有力保障图表18中科曙光为海光信息的第一大股东来源海光信息招股说明书国金证券研究所海光信息与AMD公司合作密切2016年AMD公司和海光信息合资成立了成都海光微电子技术有限公司和成都海光集成电路设计有限公司授权海光微电子x86指令集和Zen架构AMD获得293亿美元的授权费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海光集成电路与海光微电子的股权结构保证了公司在规避了英特尔的x86授权限制的同时又使得海光x86CPU成为内资公司开发的产品满足了国家产业政策和创新的需求图表19海光信息和AMD公司合作密切来源海光信息招股说明书国金证券研究所海光CPU主要面向复杂逻辑计算多任务调度等通用处理器应用场景需求兼容国际主流x86处理器架构和技术路线具有先进的工艺制程优异的系统架构丰富的软硬件生态等优势此外海光CPU支持国密算法扩充了安全算法指令集成了安全算法专用加速电路支持可信计算大幅度提升了高端处理器的安全性可以在数据处理过程中为用户提供更好的安全保障图表20海光CPU主要规格和特点海光7200海光5200海光3200产品图片典型功耗175-225W90-135W45-105W典型计算SPECrate2017intbase348SPECrate2017intbase158SPECrate2017intbase407敬请参阅最后一页特别声明13行业深度研究能力SPECrate2017fpbase308SPECrate2017fpbase148SPECrate2017fpbase36311624或32个物理核心18或16个物理核心14或8个物理核心计算2每核心支持512KBL2Cache2每核心支持512KBL2Cache2每核心支持512KBL2Cache332MB或64MBL3Cache316MB或32MBL3Cache38MB或16MBL3Cache主要应用于对计算能力扩展能力适用云计算边缘计算分布式存储主要应用于入门级服务器工作站工吞吐量有高要求的领域包括云计算等应用场景能够满足互联网金融应用业控制等市场为中小企业客户和专业大数据数据库分布式存储人工电信交通能源等多行业和企业的人员提供高效解决方案智能等运算需求1采用自主根密钥国密算法等安全技术2集成专用的安全处理器安全性3支持硬件机制的安全启动4集成了安全算法专用加速电路5支持可信计算来源海光信息招股说明书国金证券研究所公司2019-2021年收入CAGR高达146882021年净利润扭亏为盈2019-2021年公司营业收入从379亿迅速增长至231亿2021年净利润实现转正公司规模化效应逐渐显现图表21海光飞腾龙芯营收对比单位亿元图表22海光飞腾龙芯净利润对比单位亿元来源iFinD中国长城年报国金证券研究所来源iFinD中国长城年报国金证券研究所电信和金融已成为公司产品应用最多的两个领域近年来公司推出海光二号处理器深算一号DCU处理器不断丰富产品线加大市场开拓力度逐步形成了较为完善的基于海光处理器的产业生态环境基于前期电信金融互联网等行业对公司产品的认可公司在电信运营商集采金融行业入围等方面市场份额增长较快公司产品在相关重点行业销量逐渐提升敬请参阅最后一页特别声明14行业深度研究图表23公司在电信和金融领域优势显著来源海光信息招股说明书国金证券研究所公司产品基于AMDZen1架构产品性能起点较高选取Intel在2020年与海光7285同期发布的6款至强铂金系列产品能够反映Intel2020年发布的主流CPU产品的性能与海光7285进行性能对比可以发现在典型场景下公司最新一代CPU相关产品均已接近国际同类高端产品水平图表24海光7285与Intel至强铂金系列产品对比4路测试结果双路测试结果性能差异Intel数据海光数据-1产品名称发布时间SpeccpuSpeccpuSpeccpuSpeccpuSpeccpuINTSpeccpuFPINTFPINTFPIntel8380HL2020年7846573923291264666铂金第二季度Intel8380H2020年7846533923271264601铂金第二季度Intel8376HL2020年765641383321991406铂金第二季度Intel8376H2020年756643378322862438铂金第二季度2020年海光7285--348308--第一季度Intel8360HL2020年690599345300-086-276铂金第三季度Intel8360H2020年688597344299-115-308铂金第三季度来源海光信息招股说明书国金证券研究所海光信息的基础架构具备先天生态优势微软和英特尔凭借自身规模效应和技术优势使Windows和IntelCPU占据了绝大部分市场份额并结成Wintel联盟Wintel联盟的基本特点是基于x86架构优化各类软件应用使得x86架构具有显著产业生态优势同时软硬件环境的成熟度相较于其他架构也具有明显优势我们认为海光CPU兼容x86指令集使得其具备较高的应用兼容性较低的迁移成本有望受益于x86完备的生态体系敬请参阅最后一页特别声明15行业深度研究图表25Wintel生态圈来源网络空间安全国金证券研究所公司第一大股东中科曙光与公司的发展形成良好的协同效应中科曙光的业务结构主要包含高性能计算机包括服务器和其相关配套产品存储产品以及围绕高端计算机的软件开发系统集成与技术服务三大类别海光提供性能优异的国产CPU为曙光的战略转型提供支点中科曙光通过在计算产业的全面布局已具备优质的客户资源和销售渠道曙光服务器中应用海光产品的比例超过30为海光芯片的放量打下了深厚基础图表26中科曙光产品体系丰富来源中科曙光官网国金证券研究所14兆芯合资CPU的探路者兆芯是成立于2013年的国资控股公司总部位于上海张江在北京西安济南等地设有子公司公司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公司坚持自主创新与兼容主流的发展路线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自成立以来公司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产品性能不断提升达到国际主流同等水平作为国内率先实现主频敬请参阅最后一页特别声明16行业深度研究30GHz关键突破的国产通用处理器兆芯开先KX-6000系列处理器荣获第二届集成电路产业技术创新奖2019年中国IC设计成就奖和第二十届中国国际工业博览会金奖并入选2019-2020年度上海设计100优秀成果图表27兆芯产品体系与解决方案来源艾瑞咨询国金证券研究所兆芯自主研发的通用处理器产品涵盖开先开胜两大系列具备良好的操作系统和软硬件兼容性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BoxPC工业级服务器网络安全平台等产品陆续推出图表28兆芯产品系列型号工艺最高主频内核数定位开胜KH-30000系列处理器16nm30GHz8核服务器通用SoC处理器服务器处理开胜KH-20000系列处理器28nm20GHz8核服务器通用SoC处理器器开胜ZX-CFC-10801081系列处理器28nm20GHz8核高性能运算开先KX-6000系列处理器16nm30GHz84核通用SoC处理器PC嵌入式处开先KX-5000系列处理器28nm20GHz84核通用SoC处理器理器开先ZX-C系列处理器28nm20GHz4核高性能运算开先ZX-C系列处理器28nm20GHz4核高性能运算适用于对扩展性要求较高的ZX-200I0扩展芯片40nm--I0扩展芯片桌面解决方案芯片组适用于对拓展性要求较高的ZX-100S芯片组40nm--桌面及服务器等解决方案来源兆芯官网国金证券研究所在芯片设计研发和技术创新方面兆芯自主创新研发的国产通用处理器性能稳定可靠产品体验达到国际主流同等水平在产业链合作方面兆芯积极协同产业合作伙伴为政府金融教育交通能源网络安全医疗通信等行业提供多样化的产品和解决方案助力客户应用实现平滑迁移目前基于兆芯新一代处理器KX-6000KH-30000联想同方东海海尔锐捷升腾攀升等品牌已经推出了20余款不同形态的桌面PC及服务器产品研华研祥盛博威强电信步安勤深惟华北工控汉智兴智微芯杰英经纬天地凌壹海川智能爱鑫微众新等30多种工业主板工业电脑模块和嵌入式计算平台此外30多种网络安全平台也相继推出敬请参阅最后一页特别声明17行业深度研究图表29兆芯部分行业应用及案例图表30基于兆芯处理器的产品应用图来源艾瑞咨询国金证券研究所来源兆芯微信公众号国金证券研究所开先KX-6000开胜KH-30000系列处理器是业内第一款完整集成CPUGPU芯片组的SoC单芯片国产通用处理器这为整机系统的开发提供了较大的便利条件同时也更利于控制成本图表31兆芯新一代处理器SoC全集成图表32开先KX-6000开胜KH-30000系列特性来源兆芯微信公众号国金证券研究所来源兆芯微信公众号国金证券研究所通过KX-6000系列处理器横向对比8核心的KX-U6780A产品性能与第七代的4核心英特尔i5整体水平仍存在差距尤其是单核性能不足7代i5一半但整数性能方面对英特尔i5实现了反超图表33兆芯KX-6000系列处理器横向对比锐龙53500Xi5-9400F奔腾G5420i5-7400兆芯KX-U6780A兆芯对比i5-7400性能百分比13012210210044-56单线程性能百分比1941857210082-18多线程性能百分比1971877010072-28浮点性能百分比190178761001066整数来源快科技国金证券研究所开先KX-6000开胜KH-30000系列处理器采用了新一代高速低功耗内核新一代内核对宏指令和多媒体性能进行了进一步的优化和增强针对微架构流水线也进行了大幅的改进和优化加上功耗方面的优化以及高频物理实现和高频防抖降噪控制等方面的改善开先KX-6000开胜KH-30000系列处理器的单芯片性能相比上一代产品提升敬请参阅最后一页特别声明18行业深度研究了多达50同频下的性能功耗比则是上代产品的3倍图表34新一代高速低功耗内核来源兆芯微信公众号国金证券研究所15龙芯中科自主架构的先驱者龙芯中科是中国科学院计算所自主研发的通用CPU采用自主LoongISA指令系统兼容MIPS指令所有IP模块皆为自主设计拥有片内安全机制可信性高龙芯处理器以32位核64位单核及多核CPUSOC为主主要面向高端嵌入式个人电脑服务器和高性能机等应用2002年8月诞生的龙芯一号是我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片龙芯从2001年至今共开发了1号2号3号三个系列处理器和龙芯桥片系列在政企安全金融能源等应用场景得到了广泛应用图表35龙芯中科发展历程来源龙芯中科微信公众号国金证券研究所公司产品体系分为三大系列龙芯1号系列为低功耗低成本的专用嵌入式SoC或MCU处理器主要面向嵌入式专用应用领域如物联终端仪器设备数据采集等主要根据需求定制龙芯2号系列为低功耗通用处理器采用单芯片SoC设计应用场景面向工业控制与终端等领域如网络设备行业终端智能制造等定位于Intel的凌动系列龙芯3号系列为高性能通用处理器通常集成4个及以上64位高性能处理器核与桥片配套使用应用场景面向桌面和服务器等信息化领域对标Intel的酷睿至强系列图表36龙芯中科产品体系产业领域系列型号推出时间简介主要应用场景面向工业控制等应用的SoC芯片集成2DGPU工控类龙芯1号龙芯1A2012年加密卡工业手持机等模块以及DDR2VGALCDPCISATA20USB20敬请参阅最后一页特别声明19行业深度研究GMAC等接口远程数据采集以太网交面向数据采集和网络设备等应用的SoC芯片龙芯1B2012年换机小型通信终端机集成DDR2LCDUSB20MAC等接口电表集中器等龙芯1C300面向工控和物联网应用的SoC芯片集成打印机地理信息探测仪2014年龙芯1CSDRAMLCDOTGMACADC等接口等面向智能门锁等应用的MCU芯片集成Flash龙芯1C1012018年门锁应用等TSENSORVPWMADC等功能模块64位单核SoC芯片主频10GHz集成GPU以交换机专用平板工业龙芯2H2014年及DDR23VGALCD显示等接口支持芯片组控制计算机等功能龙芯2号交换机边缘网关工业64位双核SoC芯片主频10GHz集成DDR23龙芯2K10002018年防火墙工业平板智能PCIE20SATA20USB20DVO等接口变电站挂号自助机等64位四核处理器主频08-10GHz集成双通龙芯3A10002012年桌面服务器工业控制道DDR3-667和HT10接口龙芯64位四核处理器主频08-10GHz集成双通3A20003B202016年道DDR3-1066和HT30接口00龙芯64位四核处理器主频12-15GHz集成双通3A30003B302017年道DDR3-1600和HT30接口00桌面与服务器类应用龙芯龙芯3号64位四核处理器主频18-20GHz集成双通3A40003B402019年信息化类道DDR4-2400和HT30接口00工控类龙芯64位四核处理器主频23-25GHz采用全新3A50003B502021年的LoongArch指令系统集成双通道DDR4-320000和HT30接口64位十六核处理器主频20-22GHz采用全新的LoongArch指令系统通过MCM封装集龙芯3C5000L2021年服务器类应用成四个3A5000硅片集成四通道DDR4-3200和HT30接口最高支持四路互联龙芯3号处理器的配套桥片通过HT30接口配套芯片龙芯7A10002018年与处理器相连外围接口包括PCIE20GMAC桌面与服务器类应用SATA20USB20和其他低速接口来源龙芯中科招股说明书国金证券研究所LoongArch具有较强的扩展性和自主性LoongArch包括基础架构部分和向量指令虚拟化二进制翻译等扩展部分近2000条指令具有较好的扩展性自主性方面LoongArch指令系统从整个架构的顶层规划到各部分的功能定义再到每条指令的编码名称含义都进行了自主设计具有充分的自主可靠性此外LoongArch充分考虑兼容需求在定义时充分考虑了MIPSX86ARMRISC-V等主要指令系统的特征摒弃了传统指令系统中部分不适应当前软硬件设计技术发展趋势的陈旧内容吸纳了近年来指令系统设计领域诸多先进的技术发展成果同原有兼容指令系统相比不仅在硬件方面更易于高性能低功耗设计而且在软件方面更易于编译优化和操作系统虚拟机的开发敬请参阅最后一页特别声明20