【东吴证券】信创造就X86 CPU龙头，AI打开DCU广阔空间.pdf

2024-02-02

25页

2MB

1. 国产 x86 CPU 龙头，DCU 打开第二增长曲线

1.1. 基于 AMD 架构授权自研，产品持续迭代性能优越

海光信息是基于 AMD X86 技术授权自主研发，设计和销售 CPU 和 DCU 的芯片设计厂商。公司于 2014 年成立，2016 年海光信息和 AMD 共同成立两家子公司——海光集成和海光微电子，海光获得 AMD 技术授权，并约定专利由子公司海光微电子持有，由海光微电子初步设计后向子公司海光集成销售。公司对已授权技术的消化、吸收、改进和提高，在此基础上，自主研发并推出了海光系列 CPU 产品和深算系列 DCU 产品。

公司的主营产品包括海光通用处理器（CPU）和海光协处理器（DCU）系列。公司 CPU 产品主要分为 7000、5000 和 3000 系列，主要应用于服务器和工作站。7000 系列主要应用于高端服务器，主要面向数据中心、云计算等复杂应用领域。5000 系列主要面向政务、企业和教育领域的信息化建设中的中低端服务器需求。3000 系列主要应用于工作站和边缘计算服务器，面向入门级计算领域。海光 DCU 属于 GPGPU 的一种，主要为 8000 系列，主要部署在服务器集群或数据中心。

CPU 更新至第四代，DCU 更新至第二代。CPU 方面，海光 CPU 已经有海光一号、海光二号、海光三号实现商业化，海光四号于 2023 年 10 月底发布，海光五号处于研发阶段。公司目前在售的海光 CPU 产品主要为海光三号产品。DCU 方面，海光 DCU 系列产品深算一号和深算二号已经实现商业化应用，深算三号处于研发阶段。

1.2. 信创、商业市场两开花，CPU、GPU 双驱动

2018-2022 年营业收入快速增长，2023 年受下游景气度影响，增速有所放缓。2018- 2022 年，海光营收年增速超 100%，主要系行业信创快速推进，公司产品获得市场认可。 2023 年前三季度，公司营收增速有所减缓，主要系信创市场招标节奏较缓。公司于 2021 年首次实现盈利，2022-2023 年 Q3，公司归母净利率不断提升，主要系公司销售规模增加规模效应显现和产品迭代，毛利率提升。

7000 系列 CPU 为主要收入构成，DCU 营收占比有望持续扩大。 2019-2021 年，公司营收 60%以上是 7000 系列 CPU。2021 年，DCU 8000 系列产品推出后，获得了客户的认可，占据了当年 10%的营收比例。我们预计，随着行业信创进程加快，7000 系列 CPU 仍将是公司营收主要构成，但人工智能计算需求旺盛，DCU 出货量快速增加，营收占比有望进一步提升。

公司是国内稀缺的信创、商业市场两开花的芯片公司。公司营收下游构成多元，2021 年，公司营收构成中，不但有电信、金融、交通等行业信创客户，也有互联网等商业市场客户。海光已经在信创、商业市场同时得到客户认可，实现大规模出货，基于此，我们认为海光的市场空间天花板不仅仅只是信创市场，而是整个中国市场。

产品性能提升，新产品价格仍有提升空间。公司刚开始推出的海光一号产品性能较低，价格较低。随着公司对 AMD 授权逐步消化吸收，新推出的海光二号产品性能提升明显，定价更高。公司正在研发的海光三号、四号性能更为领先，定位更为高端的市场，产品定价有望进一步提升。

摊销比例下降和高毛利产品销量增长提升公司毛利率。一方面，规模效应使得自研无形资产摊销金额占营业收入的比例下降。另一方面，随着技术的日益成熟，毛利率较高的 7000 系列产品占销售收入比重不断增加，促进了公司主营业务毛利率的提升。2021 年公司 8100 系列 DCU 产品毛利率较低，为 34.84%，主要系该产品刚刚上市，销售收入较小，随着公司 DCU 出货量增加、规模效应显现，公司毛利率将逐步提升。

管理费用率和销售费用率逐步下降。选取国内芯片设计公司澜起科技、北京君正、龙芯中科为可比公司。2019 年公司的管理和销售费用率处于可比公司中较高位置，主要系公司处于市场开拓期，营业收入较小导致管理和销售费用率较高。2020-2022 年公司销售规模大幅增长，同时提高管理、销售效率，管理和销售费用率下降至可比公司较低水平。我们预计，随着公司毛利率逐步提升，管理、销售费用率进一步优化，公司归母净利率将进一步提升。

前五大客户集中度较高。2022 年公司前五大客户的销售收入占营业收入比例为 97.36%，主要系服务器行业头部效应较明显，公司主要客户集中在国内几家主要服务器厂商中。公司积极与下游整机厂商合作，浪潮、同方、联想、新华三等公司已经搭载公司产品。

1.3. 股东背景雄厚，激励留住人才

中科曙光为第一大股东或带来业务支持。公司第一大股东为中科曙光，占公司总股本的 27.96%。中科曙光是国内高性能计算龙头，2009-2019 年十次获得 HPCTOP100 市场份额（按装机数量）第一。中科曙光背靠中科院计算所，2022 年营收中约 80%来自于高性能计算机和通用服务器，能够为海光的发展提供全产业链的支持。

海光通过子公司持有 AMD 永久授权。AMD 和 Intel 之间存在 X86 架构交叉授权协议。AMD 与海光共成立了两家合资公司——一家是成都海光微电子公司，AMD 占股 51％，中方占股 49％，另外一家是成都海光集成电路设计公司，AMD 占股 30％，中方占股 70%。两家公司分工不同，海光微电子公司受让和使用 X86 处理器核相关技术，负责海光处理器核相关技术的开发；海光集成负责海光处理器外围相关技术的开发，该部分技术不会涉及到 Intel 和 AMD 交叉授权协议。

股权激励范围广，锁住核心人才。截至 2022 年 12 月 31 日，公司研发技术人员共 1283 人，占员工总人数的 90.42%，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。蓝海轻舟合伙为公司员工持股平台，持股 6.09%，员工持股比例高达 48%，锁住公司技术人才。

2. 国产 X86CPU 龙头，行业信创打开国产空间

2.1. X86 占据国内服务器市场主要份额，国产化率较低

2020 年全球服务器出货量为 1213 万台，几乎全部为 X86 服务器。根据 IDC 数据，2020 年全球服务器出货量为 1213 万台，其中 X86 服务器占比为 97.3%，主要系 x86 处理器起步较早，生态环境较其他处理器具有明显优势。因此，X86 架构生态最为完善，相比其他架构芯片优势显著。

2020 年中国 X86 服务器出货量全球占比达 29%，同比增速高于全球。根据 IDC 数据，2020 年中国 x86 服务器出货量为 344 万台，占全球市场份额约 29.14%。2016- 2020 年的中国 x86 服务器出货量的年复合增速为 9.80%，高于全球同期 5.59%的年复合增速。根据招股书和 IDC 数据，2020 年，在中国销售的 X86 服务器中，2 路服务器占比为 88.8%，2020 年中国 X86 服务器芯片出货量高达 698 万片，预计 2025 年出货量达 1066 万片。

X86 CPU 市场被海外巨头垄断，国产化率较低。根据 Mercury Research 数据，2021 年 Q4，Intel 占据全球 X86 总体市场的 74%，AMD 占比为 26%，中国市场亦是如此。 X86 CPU 芯片国产化率较低，2020 年公司 CPU 产品销售量约占总体市场份额的 3.75%。公司产品占据了国产 x86 服务器处理器绝大部分市场份额。

2.2. 行业信创打开国产空间，服务器需求大增

行业信创替换比例不断加大。我们预计 2021 年金融行业试点单位信创支出占整个 IT 支出的比例不低于 15%，2022 年该比例超过 30%，2023 年达到 50%。我们预计 2022 年运营商的 PC 服务器集采要求国产 CPU 占比达到 30%，2023 年该比例有望达到 50%。金融和电信是行业信创最大的两个行业。我们预计 2027 年，党政和央国企行业有望实现全面国产化。 2022 年行业服务器出货量超 200 万台。根据 IDC 和赛迪顾问数据，2022 年中国服务器出货量约为 448 万台，其中政府和行业信创出货量分别为 52/206 万台。行业信创中金融和电信行业 2022 年出货量分别为 42/52 万台，占整个行业信创出货量的 45%。

服务器招标国产化比例提升，海光市占率维持前二。2020 年，已经有中国移动等央国企部分服务器招标国产化比例达到 20%以上。2022 年，部分央国企服务器招标国产化比例达到 30%以上。2023 年，银行、运营商等央国企放出纯国产服务器招标。其中海光和华为是行业信创服务器两大主要供应商。我们预计，在行业信创加快推进背景下，服务器国产化比例会越来越高。

2.3. 技术实现自主迭代，生态依托 X86

已实现对授权技术的消化，并实现自主迭代。2016 年 3 月公司基于 AMD 授权技术启动海光一号设计，2018 年 4 月，海光一号实现量产。2020 年 1 月，海光二号实现量产。2022 年，海光三号发布并实现商业化销售。2023 年，海光四号发布。预计 2024 年发布海光五号。公司已经完成了对 AMD 授权技术的消化吸收，并在此基础上实现了产品自主研发升级。

产品性能在国内处于领先地位，逐步缩小与国际领先水平差距。对比国内产品，海光 CPU 在超线程、内存、内存通道数、PCIe 等指标上均优于或等于其余五家国内 CPU 厂商，总体性能在国内处于头部水平。对比海外产品，选取与海光 7295 同期发布的 Intel 在 2020 年的 6 款至强铂金系列产品，综合比较处理器市场定位、核心数量、产品售价等因素，海光比 Intel 的高端产品最高端的性能有所差距，但跟主流的产品基本上相当，（占据主要市场份额的金牌和银牌产品）。

海光 CPU 兼容 X86 架构，具有业界最好的产业生态支持。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。微软公司和英特尔公司各自凭借自身规模效应和技术优势，使其产品 Windows 和 Intel CPU 占据了绝大部分市场份额，结成了“Wintel”技术联盟。Wintel 技术联盟基于 X86 架构优化各类软件应用，使得 x86 架构具有显著的产业生态优势。在操作系统领域，Windows 和 Linux 均兼容 X86 架构；在应用软件方面，几乎所有应用软件兼容 X86。国内机构原先大多采用 X86 架构产品，使用海光产品可以实现上层应用无缝切换，减少迁移成本，迁移风险较小

积极构建生态，形成国产 CPU 最全生态体系。截至 2022 年 7 月，海光已有数千家合作伙伴。硬件厂商，技术软件，包括操作系统、数据库，中间件，软件厂商和集成商形成了一个完整的海光生态。在服务器领域，海光 CPU 已得到众多服务器厂商认可，中国服务器市场销售额排名前五的厂商中浪潮、新华三、联想等多家厂商的产品已经搭载了海光 CPU 芯片。

3. 国产 AI 芯片第一梯队，受益于 AI 变革和海外制裁

3.1. AI 芯片需求旺盛，国产化机遇来临

根据新智元数据，训练 GPT-4，用了大约 25000 块 A100 GPU。而训练 GPT-5，还需要 5 万张 H100。

2023 年 Q4 业绩会上，台积电管理层预计 AI 加速发展未来几年复合增长率 50%以上，AI 芯片营收占比将在 2027 年提高至 15%-20%。 2024 年 1 月 18 日，扎克伯格表示，公司将购买超过 35 万块英伟达 H100 GPU，如果算上英伟达 A100 和其他人工智能芯片，到 2024 年底，Meta 的 GPU 算力将达到等效近 60 万 H100。 2024 年 1 月 22 日，外媒曝出 Sam Altman 正计划筹集数十亿美元，为 OpenAI 建起全球性的半导体晶圆厂网络。根据 Bernstein Research 资深分析师 Stacy Rasgon 分析，ChatGPT 每次查询的成本约为 0.04 美元，如果 ChatGPT 查询量成长至谷歌搜索规模的十分之一，最初需要部署价值约 481 亿美元的 AI 芯片投入运算，每年还需要价值约 160 亿美元的芯片才能维持运作。 AI 芯片需求可能远超市场预期。根据最新发布的《2023-2024 年中国人工智能计算力发展评估报告》，全球人工智能硬件市场（服务器）规模将从 2022 年的 195 亿美元增长到 2026 年的 347 亿美元。在中国，预计 2023 年中国人工智能服务器市场规模将达到 91 亿美元，同比增长 82.5%，2027 年将达到 134 亿美元。IDC 预计，2023 年中国人工智能芯片出货量将达到 133.5 万片，同比增长 22.5%。

海外制裁加剧，中国难以获得先进 AI 芯片。美国商务部 2023 年 10 月 17 日宣布，计划限制向中国出售更先进的 AI 芯片。新的政策将限制 Nvidia A800 和 H800 芯片的出口，此外，新规将豁免笔记本电脑、智能手机和游戏设备中使用的大多数消费级芯片，但其中部分芯片仍须受到美国官员的批准和专项管控。相关规定将在未来 30 天内生效。 AI 芯片国产化迫在眉睫，多项政策支持 AI 芯片国产化。政策支持采用国产 AI 芯片：北京颁布政策明确推动国产人工智能芯片实现突破。积极引导大模型研发企业应用国产人工智能芯片，加快提升人工智能算力供给的国产化率。上海市拓展国产芯片应用、推广国产算法框架。自主可控是算力事业发展的内在要求。海光是国产 AI 芯片第一梯队。国产 AI 芯片厂商主要有寒武纪，景嘉微，沐曦，燧原等，但其产品性能距离海外仍有差距。但国产化趋势不可逆，海光性能和生态国内领先，是国内 AI 企业国产化的首要选择。

3.2. 海光 DCU 性能生态优异，业绩增长第二极

DCU 已经实现批量出货，迎来第二增长曲线。海光 DCU 以 GPGPU 架构为基础，兼容通用的“类 CUDA”环境，主要应用于计算密集型和人工智能领域。深算二号已经于 Q3 发布，实现了在大数据、人工智能、商业计算等领域的商用，深算二号具有全精度浮点数据和各种常见整型数据计算能力，性能相对于深算一号性能提升 100%。海光 DCU 产品性能可达到国际上同类型主流高端处理器的水平。深算一号采用先进的 7nm FinFET 工艺，能够充分挖掘应用的并发性，发挥其大规模并行计算的能力，快速开发高能效的应用程序。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，可以发现典型应用场景下深算一号的性能指标可达到国际同类型高端产品的同期水平。

生态兼容性好。海光 DCU 协处理器全面兼容 AMD 的 ROCm GPU 计算生态，由于 ROCm 和 CUDA 在生态、编程环境等方面具有高度的相似性，CUDA 用户可以以较低代价快速迁移至 ROCm 平台，因此 ROCm 也被称为“类 CUDA”。因此，海光 DCU 协处理器能够较好地适配、适应国际主流商业计算软件和人工智能软件。海光 DCU 相比海外性价比较高，总体在国内领先。英伟达的 V100 人工智能和科学计算能力仅有海光深算一号的 85.70%/54.60%，但价格却比深算一号高出 49%，深算一号性价比更高。从性能、生态综合来看，海光 DCU 处于国内领先水平，是国产 AI 加速处理器中唯一一家大量销售，且支持全部精度的产品。

在商业应用方面,公司的 DCU 产品已得到百度、阿里等互联网企业的认证,并推出联合方案,打造全国产软硬件一体全栈 AI 基础设施。

4. 安全：支持国密算法，拥有源代码

拥有源代码，无潜在安全漏洞。公司拥有所有源代码，自主开发，所有资料存储在国内，自主可控整个设计流程，可全流程无死角检测所有安全漏洞。海光产品安全可信，拥有支持国密算法的硬件设计。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，大幅度地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高效的安全保障。海光内置专用安全硬件，支持通用的可信计算标准。通过加密虚拟机的内存，将虚拟机（VM）和虚拟机管理程序（Hypervisor）进行隔离，保护加密虚拟机的用户免受外部程序的攻击。而安全内存加密将内存数据加密后存储，内存中不再存储明文数据，可以有效防范针对内存的物理攻击，提高内存数据的安全性。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）