海光信息研究報告：高端處理器國產(chǎn)化領軍者乘行業(yè)東風快速發(fā)展

海光信息研究報告：高端處理器國產(chǎn)化領軍者，乘行業(yè)東風快速發(fā)展核心觀點：國產(chǎn)x86CPU稀缺屬性強，公司技術實力國內(nèi)領先，有望乘行業(yè)東風快速發(fā)展。x86架構(gòu)生態(tài)成熟，是當下服務器市場主流選擇，2021年市場份額接近95%，預計仍將長期保持服務器市場主導地位。根據(jù)IDC預測，2025年國內(nèi)x86CPU出貨量有望突破1000萬顆，目前國內(nèi)市場90%以上被Intel和AMD占據(jù)，國產(chǎn)替代空間廣闊。公司作為國內(nèi)稀缺的x86服務器CPU廠商，技術起點高疊加持續(xù)研發(fā)迭代，目前已推出二代CPU產(chǎn)品，性能對標Intel。作為國內(nèi)龍頭，在信創(chuàng)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的雙重推動下，公司CPU業(yè)務未來有望持續(xù)快速成長。一、公司系高端處理器國產(chǎn)化領軍者，產(chǎn)品放量帶來盈利提升1.1、公司基于技術授權(quán)起步，依靠自主創(chuàng)新實現(xiàn)CPU產(chǎn)品迭代和DCU商用公司早期基于技術授權(quán)進行研發(fā)，產(chǎn)品涉及CPU和DCU。公司于2014年在天津成立；2016年，與AMD簽署《技術許可協(xié)議》獲得授權(quán)，開始啟動海光一號CPU產(chǎn)品設計。2018年4月，海光一號實現(xiàn)量產(chǎn)。公司不斷開啟后續(xù)代際的研發(fā)，于2018年切入到DCU產(chǎn)品領域。公司基于自主創(chuàng)新實現(xiàn)CPU產(chǎn)品迭代和DCU產(chǎn)品商業(yè)化。2019年6月，海光信息被列入美國《出口管制條例》“實體清單”，此后AMD不再提供相關技術服務，公司自行實現(xiàn)了后續(xù)產(chǎn)品和技術的迭代開發(fā)。2020年1月，海光二號實現(xiàn)量產(chǎn)。2021年，DCU系列深算一號實現(xiàn)商業(yè)化應用。1.2、公司無實際控制人，中科曙光是公司單一最大股東公司無實際控制人，中科曙光是公司單一最大股東，持股比例32.10%。公司第一大股東為中科曙光，持有公司32.10%的股權(quán)。成都國資（含成都產(chǎn)投有限、成都高投有限及成都集萃有限，系一致行動人）為第二大股東，持有公司19.53%的股權(quán)。藍海輕舟合伙持有股份6.99%，為海光員工持股平臺。持有或合計持有公司5%以上股份的股東及其一致行動人包括中科曙光、成都國資、海富天鼎合伙、藍海輕舟合伙、寧波大乘合伙和寧波上乘合伙。1.3、公司系國內(nèi)稀缺的高端處理器自主研發(fā)公司公司主營產(chǎn)品是應用于服務器、工作站等計算與存儲設備中的高端處理器，包括海光通用處理器（CPU）和海光協(xié)處理器（DCU）。海光CPU主要面向復雜邏輯計算、多任務調(diào)度等通用處理器應用場景需求，主要應用與電信運營商、金融、互聯(lián)網(wǎng)等領域，可以在數(shù)據(jù)處理過程中為用戶提供更高效的安全保障。1.4、產(chǎn)品規(guī)模銷售驅(qū)動公司收入快速增長，盈利能力持續(xù)提升公司收入規(guī)模高速增長，2019-2021年CAGR達146.9%。2019-2021年，公司收入從3.79億元增至23.10億元，CAGR高達146.9%。2022H1公司實現(xiàn)營收25.3億元，同比增長342.8%。收入高速增長主要系公司加大市場開發(fā)力度，拓展了新的客戶，服務器廠商對國產(chǎn)CPU需求增加；2020年海光二號系列芯片實現(xiàn)規(guī)?；鲐?，2021年深算一號芯片實現(xiàn)規(guī)?；鲐?，產(chǎn)品線豐富促進了公司銷售收入的增長。1.5、從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，CPU占比高，DCU收入規(guī)?？焖僭鲩L從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，CPU是營收主要來源，2021年DCU實現(xiàn)銷售。2019-2020年，CPU占公司主營收入100%，2021年DCU產(chǎn)品8000系列實現(xiàn)一定規(guī)模的銷售收入，全年營收占比達到10.3%。1.6、從下游應用領域看，電信、金融市場需求增長較快產(chǎn)品線逐步豐富，電信金融市場需求快速增長。2019年公司部署完成國家級教育科研項目中科院大氣所“模擬器裝置”項目，致使當年教育行業(yè)收入占比較高。2020年、2021年，公司推出海光二號處理器、深算一號DCU處理器，豐富了產(chǎn)品線，加大了市場開拓力度，逐步形成了較為完善的基于海光處理器的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。1.7、公司收入季節(jié)性特征明顯，下半年尤其Q4營收占比較高2019Q1收入占比較高，系終端用戶中科院大氣所單一大項目“模擬器裝置”需求所致，該項目所用公司產(chǎn)品金額1.08億元；2019Q3收入占比較低，系公司于2019年6月被美國商務部列入“實體清單”導致經(jīng)營環(huán)境變化所致。二、國產(chǎn)x86CPU稀缺屬性強，公司乘行業(yè)東風快速發(fā)展2.1、CPU為計算機核心組件，以指令集劃分為CISC和RISC兩大類CPU是計算機的運算和控制核心。CPU從邏輯上可以劃分為控制單元和運算單元等?？刂茊卧獜拇鎯卧蝎@取可執(zhí)行的代碼，通過指令譯碼將其轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的指令，進而運算單元基于獲取的指令對存儲單元中的數(shù)據(jù)進行運算。2.2、CPU根據(jù)應用場景性能需求不一，服務器采用高端CPUCPU可以應用在服務器、工作站、個人計算機（臺式機、筆記本電腦）、移動終端和嵌入式設備等不同設備上，根據(jù)應用領域的不同，其架構(gòu)、功能、性能、可靠性、能效比等技術指標也存在一定差異。海光CPU產(chǎn)品主要應用于服務器、工作站等計算、存儲設備。2.3、全球服務器出貨量穩(wěn)健增長，國內(nèi)市場增速高于全球全球服務器出貨量千萬量級，未來有望保持快速增長趨勢。過去十幾年，全球服務器市場穩(wěn)健增長。2019年全球服務器市場景氣度有所減弱，出貨量微跌，但仍處于歷史高位。2020年新冠疫情促進企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程加快，全球服務器出貨量恢復增長。同時，隨著互聯(lián)網(wǎng)、金融等行業(yè)不斷加大對人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計算領域的投資，制造企業(yè)也正在加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等業(yè)務的落地等因素影響，2021年全球服務器出貨量同比增長6.9%，達到1353.9萬臺，未來服務器市場需求將恢復快速增長態(tài)勢。2.4、x86為全球服務器CPU主流架構(gòu)，Intel與AMD主導市場x86架構(gòu)CPU為全球服務器市場主流選擇，2021年市場份額94.5%。微軟和英特爾各自憑借自身規(guī)模效應和技術優(yōu)勢，使其產(chǎn)品Windows和IntelCPU占據(jù)了絕大部分市場份額，結(jié)成了“Wintel”技術聯(lián)盟，基于x86架構(gòu)優(yōu)化各類軟件應用，使x86架構(gòu)具有顯著的產(chǎn)業(yè)生態(tài)優(yōu)勢。因此，應用x86處理器的服務器出貨量處于顯著領先地位，2021年出貨量達到1278.6萬臺，市場份額達到94.5%。2.5、國內(nèi)x86服務器需求旺盛，2025年x86服務器CPU出貨量有望突破千萬顆根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2021年中國x86服務器市場出貨量為382萬臺，同比增長11.1%。隨著下游市場需求回暖以及國家將加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心、人工智能等七大領域新型基礎設施的建設，中國x86服務器市場未來幾年需求仍然會比較旺盛。2.6、中國x86服務器CPU市場的國產(chǎn)替代空間巨大國內(nèi)超97%服務器搭載x86CPU，Intel、AMD合計占有90%以上份額。相比于全球市場，2021年國內(nèi)x86服務器市場份額達97.7%，略高于全球的94.5%。從具體廠商來看，AMD在國內(nèi)市場的份額提升速度不及全球，此外，2021年國內(nèi)除Intel、AMD以外的x86服務器CPU市場份額約3.2%，高于全球同期0.9%的份額?？傮w來看，中國x86服務器CPU市場的國產(chǎn)替代空間巨大。2.7、信創(chuàng)逐步向全領域縱深推進，國產(chǎn)CPU將深度受益信創(chuàng)有望逐步推動全領域?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)CPU替代。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020年信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的CPU國產(chǎn)化率不及1%，未來可替代空間巨大。三、協(xié)處理器空間廣闊，公司產(chǎn)品迭代與生態(tài)建設并重3.1、流量爆增與人工智能等新興技術發(fā)展，帶動服務器算力需求增長數(shù)據(jù)總量與實時數(shù)據(jù)暴增。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，全球數(shù)據(jù)總量將由2019年的45ZB增至2025年的175ZB，年復合增長率高達25.40%，同時實時數(shù)據(jù)占比升至30%。預計2025年中國數(shù)據(jù)總量48.6ZB，占全球的27.8%，位居第一。3.2、CPU算力增速放緩，GPU實現(xiàn)大規(guī)模并行計算提升效率CPU的性能提升已遭遇瓶頸。過去40年間，在指令集簡化、核心數(shù)增加、制程微縮、架構(gòu)改進等技術變革的推動下，CPU的性能已經(jīng)提升接近5萬倍，但不可避免的邊際效應遞減。在上世紀90年代，CPU性能每年提升52%，性能翻倍只需要1.5年。而從2015年之后，CPU性能每年提升只有3%，需要20年才能性能翻倍。3.3、在執(zhí)行AI算法的主流芯片中，GPU兼具高性能與通用性在AI算法執(zhí)行方面，目前主流芯片包括GPU、FPGA、ASIC。CPU雖然可以執(zhí)行AI算法，但其內(nèi)部有大量控制單元，使CPU進行AI計算的效率極低。3.4、GPGPU極致發(fā)揮GPU架構(gòu)運算能力，服務器平均搭載量高GPGPU（GeneralPurposeGPU）去掉傳統(tǒng)GPU為圖形處理而設計的加速硬件單元，作為運算協(xié)處理器，增加了專用向量、張量、矩陣運算指令，提升了浮點運算的精度和性能，主要用于人