龍芯中科研究報(bào)告國(guó)產(chǎn)芯片龍頭自主生態(tài)體系潛力巨大

龍芯中科研究報(bào)告-國(guó)產(chǎn)芯片龍頭自主生態(tài)體系潛力巨大1、首家國(guó)產(chǎn)CPU上市公司，構(gòu)建完整自主生態(tài)1.1、脫胎于中科院，國(guó)產(chǎn)CPU首家上市公司龍芯中科生態(tài)體系完善，多次獲得行業(yè)廣泛應(yīng)用與國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目支持。龍芯中科技術(shù)股份有限公司（簡(jiǎn)稱“龍芯”或“公司”）成立于2010年，主營(yíng)業(yè)務(wù)為處理器及配套芯片研制、銷售及服務(wù)。公司推出自主指令系統(tǒng)LoongArch，基于信息系統(tǒng)和工控系統(tǒng)兩條主線開展產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)，系列產(chǎn)品在電子政務(wù)、能源、交通、金融、電信、教育等行業(yè)領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用。在近20年發(fā)展過(guò)程中，公司先后獲得中科院、863（國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃）、973（國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃）和核高基（核心電子器件、高端通用芯片、基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品）等項(xiàng)目支持。二十余年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“從無(wú)到有”、“從有到優(yōu)”跨越。龍芯中科最早起源于2001年中科院龍芯課題組；2002年，神州龍芯成立，并成功流片首款通用CPU“龍芯一號(hào)”，打破國(guó)外的長(zhǎng)期技術(shù)壟斷，結(jié)束中國(guó)近二十年無(wú)芯歷史；2010年，龍芯中科由中科院和北京市共同出資成立，旨在依托龍芯十余年技術(shù)積淀，將處理器研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化；2017年，龍芯3A/B3000量產(chǎn)，在信創(chuàng)領(lǐng)域應(yīng)用30萬(wàn)顆；2021年，推出完全自主指令集系統(tǒng)LoongArch。登陸科創(chuàng)板，進(jìn)入新的發(fā)展階段。龍芯中科已于2022年6月24日在科創(chuàng)板上市，股票代碼688047.SH，發(fā)行股票數(shù)量4100萬(wàn)股，發(fā)行價(jià)格60.06元/股。募集資金35.12億元主要投入先進(jìn)制程芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、高性能通用圖形處理器（GPU）芯片及系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目。作為國(guó)內(nèi)CPU首家上市公司，龍芯中科初步完成了基于龍芯CPU及操作系統(tǒng)的自主信息技術(shù)體系構(gòu)建，并通過(guò)上市融資進(jìn)一步加速關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，開啟產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)新征程。1.2、學(xué)院派技術(shù)型企業(yè)，公司股權(quán)結(jié)構(gòu)健康公司控股股東為天童芯源，實(shí)際控制人為胡偉武和晉紅夫婦。天童芯源持有公司23.98%股份，為公司第一大股東；胡偉武和晉紅夫婦通過(guò)天童芯源及芯源投資、天童芯正、天童芯國(guó)合計(jì)控制公司33.61%表決權(quán)，為公司實(shí)際控制人。胡偉武先生1996年3月至2021年1月就職于中科院計(jì)算技術(shù)研究所，歷任助理研究員、副研究員、研究員、博士生導(dǎo)師、所長(zhǎng)助理、副總工程師和總工程師等職務(wù)，2019年11月至今任公司董事長(zhǎng)和總經(jīng)理。胡偉武先生作為龍芯總設(shè)計(jì)師，從2001年起即投身于龍芯處理器研制工作。核心人員專業(yè)背景深厚，團(tuán)隊(duì)穩(wěn)定。公司核心技術(shù)人員均深耕芯片設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域多年。董事會(huì)成員中，范寶峽、張戈為中科院計(jì)算所博士，高翔為中科大計(jì)算機(jī)博士。公司核心技術(shù)人員從業(yè)年限均為10年以上，團(tuán)隊(duì)穩(wěn)定。在研發(fā)的分工方面，范寶峽負(fù)責(zé)龍芯系列處理器產(chǎn)品研制，組織研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后完成龍芯1、2、3號(hào)系列多款高性能微處理器、低功耗SOC研制；高翔從事龍芯處理器技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)，著重芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及邏輯驗(yàn)證；張戈主要負(fù)責(zé)龍芯系列處理器在信息系統(tǒng)領(lǐng)域生態(tài)建設(shè)與產(chǎn)業(yè)化推廣；楊旭分管采購(gòu)、外協(xié)、質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)等工作；楊粱對(duì)龍芯物理設(shè)計(jì)技術(shù)演進(jìn)和關(guān)鍵項(xiàng)目芯片研發(fā)做出重要貢獻(xiàn)。員工數(shù)量快速增長(zhǎng)，研發(fā)人員占比超過(guò)65%。在公司員工數(shù)量方面，2019-2021年，公司員工數(shù)量分別為435人、647人、822人，隊(duì)伍人數(shù)不斷擴(kuò)大。在公司人員構(gòu)成方面，截至2021年末，公司研發(fā)人員539人，占比65.57%，研發(fā)人員占據(jù)主導(dǎo)地位。員工持股平臺(tái)綁定核心團(tuán)隊(duì)利益。公司共有天童芯源、芯源投資、天童芯正、天童芯泰和天童芯民等5個(gè)持股平臺(tái)，合計(jì)有217名核心員工持股。持股平臺(tái)將公司利益與員工利益深度綁定，有利于提振員工積極性，護(hù)航公司長(zhǎng)期健康發(fā)展。1.3、獨(dú)立自主，構(gòu)建成基礎(chǔ)軟硬件完整底座龍芯中科主要依托于三大產(chǎn)品線，構(gòu)建完整生態(tài)。通過(guò)完成自研指令系統(tǒng)、CPU和操作系統(tǒng)，龍芯中科打造獨(dú)立自主信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，并在國(guó)內(nèi)積累了一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。指令集公司推出LoongISA和LoongArch指令集，助力自主生態(tài)建設(shè)。指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)最底層最核心的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，更是構(gòu)建獨(dú)立信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)基石。目前市場(chǎng)上主流的指令系統(tǒng)為X86指令集和ARM指令集，知識(shí)產(chǎn)權(quán)均為海外公司掌控，需得到授權(quán)才可以使用。基于國(guó)外授權(quán)的指令系統(tǒng)難以建設(shè)自主信息技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為解決“缺芯少魂”問(wèn)題，2018至2020年，公司首先基于相對(duì)開放的MIPS指令系統(tǒng)，擴(kuò)展了數(shù)百條自定義指令，形成了MIPS兼容指令系統(tǒng)LoongISA，并在多款CPU中落地應(yīng)用。2020年，龍芯中科推出了自研指令系統(tǒng)LoongArch，LoongArch指令集包括基礎(chǔ)架構(gòu)部分和向量指令、虛擬化、二進(jìn)制翻譯等擴(kuò)展部分，近2000條指令，并完全脫離了MIPS指令集體系。經(jīng)國(guó)內(nèi)權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)知識(shí)產(chǎn)權(quán)評(píng)估，LoongArch與市場(chǎng)上現(xiàn)有指令系統(tǒng)為不同的指令系統(tǒng)，認(rèn)定其實(shí)現(xiàn)了指令集的國(guó)產(chǎn)化和自主化。芯片公司擁有三大系列芯片，全面覆蓋信息化領(lǐng)域和工控領(lǐng)域。龍芯1號(hào)系列為低功耗、低成本專用嵌入式SoC或MCU處理器，應(yīng)用場(chǎng)景面向嵌入式專用應(yīng)用領(lǐng)域，如物聯(lián)終端、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)采集等；龍芯2號(hào)系列為低功耗通用處理器，應(yīng)用場(chǎng)景面向工業(yè)控制與終端等領(lǐng)域，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、行業(yè)終端、智能制造等；龍芯3號(hào)系列為高性能通用處理器，應(yīng)用場(chǎng)景面向PC和服務(wù)器等信息化領(lǐng)域。在信息化領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)數(shù)十家整機(jī)廠商推出了基于龍芯CPU的服務(wù)器設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電子政務(wù)辦公信息化系統(tǒng)，并在金融、教育等應(yīng)用中展開批量應(yīng)用試點(diǎn)；在工控領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)上百家工控和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備廠商推出了基于龍芯CPU的工控和網(wǎng)安產(chǎn)品。操作系統(tǒng)公司擁有Loongnix和LoongOS兩大基礎(chǔ)版操作系統(tǒng)。目前，由英特爾與微軟構(gòu)建的“Wintel”生態(tài)體系，以及ARM公司與安卓構(gòu)建的“AA”生態(tài)體系是全球IT產(chǎn)業(yè)兩大主流選擇。為了打破國(guó)外壟斷，龍芯中科開展操作系統(tǒng)內(nèi)核、編譯器、編程語(yǔ)言虛擬機(jī)、云計(jì)算等基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域的研發(fā)工作，形成了面向信息化應(yīng)用的基礎(chǔ)版操作系統(tǒng)Loongnix，以及面向工控類應(yīng)用的基礎(chǔ)版操作系統(tǒng)LoongOS，與LoongArch指令系統(tǒng)共同構(gòu)建了完整的基礎(chǔ)軟硬件技術(shù)生態(tài)體系。龍芯操作系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)是API功能不斷簡(jiǎn)化、實(shí)時(shí)性可靠性不斷提高、通過(guò)同一系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的兼容。目前，兩大平臺(tái)已經(jīng)進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的成熟發(fā)展階段。1.4、業(yè)務(wù)規(guī)模實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，研發(fā)高投入公司主營(yíng)業(yè)務(wù)按項(xiàng)目主要分為工業(yè)控制及儀表芯片、信息化類芯片、解決方案三類。在工業(yè)控制及儀表芯片領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)上百家主要工控和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備廠商推出基于龍芯CPU工控和網(wǎng)安產(chǎn)品，龍芯CPU在關(guān)基領(lǐng)域應(yīng)用處于試點(diǎn)驗(yàn)證階段；

在信息化類芯片領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)數(shù)十家整機(jī)品牌推出基于龍芯CPU的臺(tái)式、筆記本、一體機(jī)及服務(wù)器設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于電子政務(wù)行業(yè)，并在金融、教育等行業(yè)開展試點(diǎn)；在解決方案領(lǐng)域，分為硬件模塊和技術(shù)服務(wù)兩個(gè)部分，隨著公司市場(chǎng)開拓和客戶接受度提升，技術(shù)服務(wù)業(yè)務(wù)收入占比逐漸降低。2018-2021年，公司業(yè)務(wù)規(guī)模實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。2021年，公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入12.01億元，同比增長(zhǎng)10.99%，2018-2021年復(fù)合年均增速為83.93%；歸母凈利潤(rùn)2.37億元，同比增長(zhǎng)229.82%，2018-2021年復(fù)合年均增速為209.42%。2020年，公司凈利潤(rùn)出現(xiàn)一定下滑，主要由于當(dāng)期股份支付費(fèi)用較大所致。公司業(yè)績(jī)快速增長(zhǎng)主要原因是在關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，客戶對(duì)工控類芯片需求不斷增加。同時(shí)，基于工控類芯片拓展開發(fā)的新解決方案陸續(xù)完成，帶動(dòng)公司產(chǎn)品銷量增加。工控業(yè)務(wù)穩(wěn)健增長(zhǎng)，信息化類芯片快速發(fā)展。在工控類芯片產(chǎn)品方面，由于政策推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)環(huán)境持續(xù)向好，以及公司推出的工控類芯片產(chǎn)品拓展性、應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分市場(chǎng)豐富性增加，工控類芯片銷售收入穩(wěn)步增長(zhǎng)，2021年?duì)I業(yè)收入達(dá)2.95億元，占總營(yíng)業(yè)收入的比例為24.59%；在信息化類芯片產(chǎn)品方面，公司陸續(xù)推出3A3000系列、3A4000系列芯片產(chǎn)品，性能成倍提升，符合目前已進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域應(yīng)用需求，2020年銷售實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)；2021年下半年由于向使用LoongArch指令系統(tǒng)3A5000系列切換，廠商需時(shí)間磨合，形成規(guī)模增長(zhǎng)需要一定時(shí)間，因此當(dāng)年銷售收入略有下滑，2021年信息化類實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入6.57億元，占比54.67%。在解決方案方面，收入隨著公司客戶基礎(chǔ)擴(kuò)大、客戶關(guān)系加深而不斷增加，2021年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入2.48億元，營(yíng)收占比20.66%。公司主營(yíng)業(yè)務(wù)毛利率總體保持較高水平。2020年銷售毛利率相對(duì)較低，主要原因?yàn)殡S著公司對(duì)信息化類市場(chǎng)的不斷開拓，龍芯3號(hào)系列芯片銷售占比大幅提高，該領(lǐng)域產(chǎn)品毛利率相對(duì)較低，導(dǎo)致當(dāng)年整體毛利率下降所致。分項(xiàng)來(lái)看，工控類芯片毛利率最高，2021年為76.08%；信息化類芯片毛利率較低，為44.61%。高度重視研發(fā)投入，研發(fā)費(fèi)用率顯著提升。2020年公司期間費(fèi)用較高，主要原因是公司股份支付費(fèi)用中16632.05萬(wàn)元計(jì)入當(dāng)期管理費(fèi)用；剔除股份支付影響后，期間費(fèi)用占營(yíng)業(yè)收入比重下降，彰顯出一定的規(guī)模效應(yīng)。2021年，公司期間費(fèi)用，主要系公司持續(xù)加大研發(fā)力度，研發(fā)費(fèi)用增長(zhǎng)所致。2021年研發(fā)費(fèi)用率23.37%，較前期增長(zhǎng)明顯，主要用于投入3A5000系列芯片在桌面和服務(wù)器領(lǐng)域產(chǎn)品化驗(yàn)證和運(yùn)用，同時(shí)加強(qiáng)研發(fā)基礎(chǔ)軟件和前瞻探索技術(shù)。2、集成電路市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)容，國(guó)產(chǎn)廠商大有可為2.1、政策紅利持續(xù)釋放，助力自主生態(tài)發(fā)展政策紅利持續(xù)釋放，助力集成電路快速發(fā)展。早在“八五”計(jì)劃（1991-1995）期間，我國(guó)已明確積極發(fā)展集成電路的目標(biāo)。隨著《中國(guó)制造2025》的發(fā)布，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)迎來(lái)跨越式發(fā)展，到2025年國(guó)內(nèi)芯片自給率要達(dá)到70%?！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》再次明確，要打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)，瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性和戰(zhàn)略性的國(guó)家重大科技項(xiàng)目。2.2、集成電路市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)，馬太效應(yīng)顯著全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)增速高于全球。集成電路是一種微型電子器件，通過(guò)使用一定工藝將晶體管等元件及相連的布線制作于半導(dǎo)體晶片上，成為可以實(shí)現(xiàn)特定電路功能的微型結(jié)構(gòu)。中央處理器（CPU）是集成電路中的一種，負(fù)責(zé)在計(jì)算機(jī)中解釋和執(zhí)行各種代碼指令，是計(jì)算機(jī)核心處理單元。隨著電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬和市場(chǎng)需求深層次發(fā)展，全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模逐漸增長(zhǎng)。根據(jù)Frost&Sullivan，2016-2021年，全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模不斷增加，從2767億美元上升至4608億美元，預(yù)計(jì)到2022年規(guī)模將達(dá)到5023億美元，2016年至2022年間復(fù)合年均增長(zhǎng)率為10.45%。2021年我國(guó)實(shí)現(xiàn)集成電路市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)10458億元，首次突破萬(wàn)億，同比增長(zhǎng)18.20%，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)12036億元，2016至2021年行業(yè)復(fù)合年均增長(zhǎng)率為19.25%。從全球競(jìng)爭(zhēng)格局角度，集成電路產(chǎn)業(yè)頭部效應(yīng)較為明顯。目前全球集成電路市場(chǎng)主要由美國(guó)、韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)所占據(jù)。根據(jù)Gartner，2021年全球前十大集成電路廠商中，7家為美國(guó)企業(yè)（英特爾、美光、高通、博通、德州儀器、英偉達(dá)、超威半導(dǎo)體）、2家為韓國(guó)企業(yè)（三星、海力士）、1家為中國(guó)臺(tái)灣省企業(yè)（聯(lián)發(fā)科技）。在全球市占率排名中，前兩名三星、英特爾分別占據(jù)13.7%和13.1%市場(chǎng)份額，第三名海力士市場(chǎng)份額6.5%。2021年全球前十集成電路廠商銷售收入中，三星以759.5億美元位居榜首，英特爾為731.0億美元，海力士為363.3億美元。2.3、兩大體系主導(dǎo)，x86和ARM為主流架構(gòu)CPU行業(yè)存在“Wintel”和“AA”兩種主流體系模式。微軟+Intel合作被稱為“Wintel”

聯(lián)盟，自20世紀(jì)80年代以來(lái)主導(dǎo)著全球PC市場(chǎng)，在Wintel體系中，CPU廠商生產(chǎn)芯片，操作系統(tǒng)廠商提供操作系統(tǒng)?！癆A”是指ARM+安卓體系，在“AA”

體系中，CPU廠商對(duì)芯片或系統(tǒng)廠商進(jìn)行指令系統(tǒng)或CPUIP核授權(quán)，操作系統(tǒng)廠商提供基礎(chǔ)版操作系統(tǒng)，由整機(jī)廠商定制專用芯片和發(fā)行版操作系統(tǒng)。CPU可以分為復(fù)雜指令集（CISC）和精簡(jiǎn)指令集（RISC）兩類。指令集是計(jì)算機(jī)中用來(lái)計(jì)算和控制系統(tǒng)的一套指令集合，為了將指令轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳達(dá)給CPU，在CPU設(shè)計(jì)時(shí)就需要固化各種指令對(duì)應(yīng)的芯片電路模塊。因此，指令集是搭建計(jì)算機(jī)軟硬件溝通的橋梁，對(duì)于構(gòu)建生態(tài)體系至關(guān)重要。復(fù)雜指令集（CISC）指令豐富，指令長(zhǎng)度可變化，用于復(fù)雜程序執(zhí)行時(shí)效率高，但由于指令較復(fù)雜，尋址方式不夠靈活，會(huì)降低機(jī)器處理速度；而精簡(jiǎn)指令集（RISC）指令結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)，每條指令長(zhǎng)度相同，可以提高處理速度，但由于指令數(shù)較少,功能不及CISC強(qiáng)大。在主流體系架構(gòu)中，x86架構(gòu)采用復(fù)雜指令集；ARM、MIPS、Alpha架構(gòu)采用精簡(jiǎn)指令集。ARM和x86架構(gòu)活躍度占據(jù)前兩名。服務(wù)器芯片架構(gòu)中，較為活躍的是x86、ARM和PowerPC架構(gòu)，均支持Debian、Ubuntu、Fedora、CentOS四類操作系統(tǒng)。根據(jù)飛騰2020年《從端到云全棧解決方案白皮書V2.0》披露，對(duì)比Linux內(nèi)核

（5.3.7版內(nèi)核）對(duì)于六種CPU架構(gòu)的維護(hù)活躍度，由高到低分別為：ARM64（1468次）、x86（1329次）、PowerPC（879次）、MIPS（310次）、SPARC（114次）和Alpha（64次）。X86服務(wù)器是當(dāng)前服務(wù)器主流品種。x86架構(gòu)除了指令執(zhí)行和單核多線程能力等方面具有較大優(yōu)勢(shì)之外，從相關(guān)芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)到各類應(yīng)用軟件，其完善的產(chǎn)業(yè)體系和生態(tài)環(huán)境也帶來(lái)了高度用戶粘性，x86服務(wù)器需要與之適配，一直是服務(wù)器的主流品種。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，在銷售額方面，2014-2020年x86服務(wù)器銷售額占比均維持在90%左右。2020年全球x86服務(wù)器占總體服務(wù)器銷售額90.80%。在銷售量方面，2014-2020年x86服務(wù)器銷售量占比高達(dá)97%以上。2020年全球x86服務(wù)器占總體服務(wù)器銷售量97.30%。ARM架構(gòu)CPU在邊緣側(cè)占有壓倒性優(yōu)勢(shì)。ARM架構(gòu)基于RISC構(gòu)建，相較于x86架構(gòu)可以搭載更多核心，具備低功耗、高性能、生態(tài)開放等優(yōu)勢(shì)。ARM架構(gòu)在計(jì)算過(guò)程中大量使用寄存器，大部分?jǐn)?shù)據(jù)操作能夠在寄存器中完成，使ARM架構(gòu)有更快的指令執(zhí)行速度。在移動(dòng)手機(jī)市場(chǎng)，ARM的RISC架構(gòu)電路簡(jiǎn)單，在手機(jī)端發(fā)熱和能耗方面有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)采用一次性專利授權(quán)方式，授權(quán)費(fèi)與產(chǎn)量脫鉤，解放了手機(jī)廠商生產(chǎn)力，壓縮了成本。當(dāng)前ARM架構(gòu)已在邊緣側(cè)占據(jù)壓倒性優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用遍及終端場(chǎng)景，2021年ARM在移動(dòng)端市場(chǎng)占比已超過(guò)99%市場(chǎng)份額。隨著邊緣數(shù)據(jù)價(jià)值提升，計(jì)算邊緣化成為不可阻擋的趨勢(shì)，端邊云的協(xié)同將成主流，為ARM架構(gòu)朝云端生態(tài)滲透打開新空間。ARM架構(gòu)將持續(xù)滲透服務(wù)器市場(chǎng)。云計(jì)算具有數(shù)據(jù)量極大、用戶數(shù)量眾多特點(diǎn)，ARM架構(gòu)高性能、多核心的兩大特點(diǎn)使其相較于x86架構(gòu)更適用于云計(jì)算。目前使用ARM架構(gòu)的服務(wù)器CPU芯片有Neoverse系列，華為鯤鵬920，亞馬遜Graviton3等。根據(jù)ARKINVEST數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2030年，ARM架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器滲透率將達(dá)到71%，因此x86架構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器市場(chǎng)主導(dǎo)地位將面臨挑戰(zhàn)。ARM處理器在可拓展性、定制化方面具有優(yōu)勢(shì)：可以支持多樣化和快速變化的工作負(fù)載，更具可擴(kuò)展性和成本效益；可根據(jù)不同的利基市場(chǎng)提供更高的定制化服務(wù)，生態(tài)系統(tǒng)更彈性；物理足跡相對(duì)較小，符合微型數(shù)據(jù)中心需求。2.4、市場(chǎng)空間廣闊，國(guó)產(chǎn)CPU行業(yè)持續(xù)擴(kuò)容CPU主要應(yīng)用在服務(wù)器和PC領(lǐng)域。服務(wù)器廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)和Web服務(wù)中，主要面向大型公司支持其業(yè)務(wù)發(fā)展；PC個(gè)人電腦則用來(lái)處理多媒體信息和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，主要支持個(gè)人用戶日常使用。CPU是服務(wù)器和PC個(gè)人電腦的核心處理單元，其市場(chǎng)規(guī)模、前景與服務(wù)器和PC個(gè)人電腦發(fā)展息息相關(guān)。全球服務(wù)器和PC出貨量保持穩(wěn)中有升態(tài)勢(shì)。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)：在服務(wù)器方面，受益于全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，2021年用戶對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的投資持續(xù)上漲，全球服務(wù)器出貨量達(dá)1354萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)10.98%。PC方面，2015年至2018年全球出貨量呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)，2019年開始，全球PC出貨量開始回升。2021年全球PC出貨量達(dá)3.49億臺(tái)，創(chuàng)10年新高。中國(guó)服務(wù)器和PC出貨量增速快于全球。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，在服務(wù)器方面，2021年中國(guó)服務(wù)器出貨量為391.1萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)11.74%，增速快于同期全球服務(wù)器出貨量增速10.98%。在PC方面，2021年中國(guó)PC出貨量5700萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)16.09%，增速快于全球PC出貨量增速14.80%。中國(guó)x86服務(wù)器市場(chǎng)增速快于全球。從出貨量來(lái)看，2014-2020年，全球x86服務(wù)器出貨量增幅情況略有波動(dòng)，整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。全球x86服務(wù)器出貨量從2014年的914.8萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2020年的1180.2萬(wàn)臺(tái)，期間復(fù)合年均增長(zhǎng)率為4.34%。中國(guó)x86服務(wù)器出貨量整體呈上升趨勢(shì)，2014-2020年復(fù)合年均增長(zhǎng)率為11.61%，增速快于全球2014-2020年均增長(zhǎng)率4.34%。2020年中國(guó)x86服務(wù)器出貨量為343.9萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)8.11%，快于全球2020年增速1.82%。雙路CPU占據(jù)我國(guó)x86服務(wù)器主流。根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，我國(guó)x86服務(wù)器以雙路為主，2016至2020年，雙路服務(wù)器占x86服務(wù)器比重均為80%以上，2020年達(dá)到88.8%。2016至2020年雙路CPU占比呈現(xiàn)不斷提升的趨勢(shì)。除去雙路服務(wù)器之外，還有單路、四路、八路及以上服務(wù)器，2020年合計(jì)占比11.2%?？臻g測(cè)算：每臺(tái)服務(wù)器CPU數(shù)量不定，每臺(tái)PC通常有一顆CPU。2016-2021年，中國(guó)服務(wù)器出貨量CAGR為11.33%，在中性假設(shè)下，假設(shè)未來(lái)5年國(guó)內(nèi)服務(wù)器出貨量增速為8%，并且全是雙路服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器有2顆CPU，單價(jià)參考海光2021年度7000系列，2021年度約為8573.52元/個(gè)。2016至2021年，我國(guó)PC出貨量CAGR為0.55%，在中性假設(shè)下，假設(shè)未來(lái)國(guó)內(nèi)PC出貨量增速為1.5%，單價(jià)參考海光3000系列，2021年度約為1046.24元/顆。測(cè)算出2025年中國(guó)CPU服務(wù)器和PC領(lǐng)域市場(chǎng)空間分別為912.37億元和632.95億元。分年度來(lái)看，預(yù)計(jì)2022年-2025年，中國(guó)服務(wù)器領(lǐng)域CPU市場(chǎng)空間分別為724.27億元、782.21億元、844.79億元、912.37億元；中國(guó)PC領(lǐng)域CPU市場(chǎng)空間分別為還可以根據(jù)用戶需求定制化豐富操作系統(tǒng)功能605.30億元、614.38億元、623.60億元、632.95億元。目前全球CPU市場(chǎng)呈現(xiàn)Intel和AMD寡頭壟斷格局。Intel主導(dǎo)全球CPU市場(chǎng),在兩公司整體CPU出貨量中，2022年Q1Intel公司占據(jù)64.8%市場(chǎng)份額，AMD占35.1%。中小CPU企業(yè)由于自身體量、資金、技術(shù)等限制，較難在現(xiàn)有格局下突圍。Intel出貨量市場(chǎng)份額接近AMD兩倍，仍然在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。國(guó)產(chǎn)CPU企業(yè)目前主要有海光、兆芯、海思、飛騰、倚天、龍芯和申威等。按采用的指令系統(tǒng)類型可分為三類：龍芯和申威早期曾分別采用MIPS兼容的指令系統(tǒng)和類Alpha指令系統(tǒng)，現(xiàn)已分別采用自主研發(fā)的指令系統(tǒng)；飛騰、海思、倚天采用ARM指令系統(tǒng)；海光和兆芯采用x86指令系統(tǒng)。雖然部分企業(yè)的產(chǎn)品仍然基于海外知識(shí)產(chǎn)權(quán)的指令集，但是自研已成為國(guó)內(nèi)CPU企業(yè)的大趨勢(shì)，完全自主的CPU必將趁著國(guó)產(chǎn)化的“東風(fēng)”如雨后春筍般出現(xiàn)。國(guó)產(chǎn)CPU企業(yè)業(yè)績(jī)持續(xù)高增，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。采用X86指令系統(tǒng)的海光業(yè)績(jī)表現(xiàn)強(qiáng)勁，公司營(yíng)收呈高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2019-2021年?duì)I收CAGR達(dá)146.88%。海光2021年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收23.1億元，同比增長(zhǎng)126.07%；歸母凈利潤(rùn)實(shí)現(xiàn)扭虧為盈，從2020年的-0.39億元增長(zhǎng)至2021年的3.27億元。采用ARM指令系統(tǒng)飛騰2019-2021年?duì)I收CAGR高達(dá)227.34%，2021年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收22.18億元，同比增長(zhǎng)74.37%。相對(duì)于成熟X86架構(gòu)與ARM架構(gòu)，自主研發(fā)指令系統(tǒng)由于在生態(tài)推廣方面需要過(guò)程，營(yíng)收與利潤(rùn)規(guī)模相對(duì)較小。龍芯與申威兩家采用自主研發(fā)指令系統(tǒng)的CPU企業(yè)，公司業(yè)績(jī)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)狀態(tài)，2019-2021年?duì)I收CAGR分別為57.20%、21.03%。2021年，龍芯中科實(shí)現(xiàn)營(yíng)定收科12.01億元，同比增長(zhǎng)10.99%；歸母凈利潤(rùn)2.37億元。申威于實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入2.08億元，同比增長(zhǎng)7.22%；歸母凈利潤(rùn)0.14億元。3、自主生態(tài)壁壘不斷夯實(shí)，規(guī)模效應(yīng)有望提升3.1、堅(jiān)持自主研發(fā)，不斷完善基礎(chǔ)軟硬件生態(tài)我國(guó)構(gòu)建完全自主的信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)迫在眉睫。隨著全球國(guó)際形勢(shì)的變化，芯片產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化迫在眉睫。公司堅(jiān)持走“市場(chǎng)帶技術(shù)”道路，通過(guò)體制內(nèi)市場(chǎng)引領(lǐng)帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，再用于體制外的客戶拓展。龍芯通過(guò)建立自主指令集，聯(lián)合國(guó)內(nèi)廠商建立獨(dú)立于Wintel體系和AA體系之外的生態(tài)，掌握產(chǎn)業(yè)話語(yǔ)權(quán)。未來(lái)公司將以龍芯Loongnix和LoongOS為基礎(chǔ)，完善基礎(chǔ)軟硬件布局，在信息系統(tǒng)和工控系統(tǒng)兩大領(lǐng)域推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，構(gòu)筑自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。公司產(chǎn)品下游應(yīng)用市場(chǎng)廣闊。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子政務(wù)、金融、能源、交通、教育、醫(yī)療、通訊、工業(yè)制造等各個(gè)領(lǐng)域，打造從端到云的全產(chǎn)業(yè)鏈開放生態(tài)體系，從芯片IP、OS內(nèi)核、主板技術(shù)等核心機(jī)上層面提供支持。公司引導(dǎo)合作廠商和客戶建立應(yīng)用適配中心，提供包括龍芯電腦整機(jī)、操作系統(tǒng)、辦公外設(shè)環(huán)境及各種基礎(chǔ)軟硬件環(huán)境。已有五個(gè)簽約落成產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目，產(chǎn)業(yè)生態(tài)快速發(fā)展。中科院計(jì)算所龍芯產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目位于北京市海淀區(qū)的中關(guān)村，于2010年4月正式開工，投資金額超100億元。產(chǎn)業(yè)園建成后，將有“高性能多核CPU研發(fā)與應(yīng)用”及“龍芯安全適用計(jì)算機(jī)CPU研制和應(yīng)用”兩大國(guó)家重大專業(yè)入園，并形成圍繞兩個(gè)重大專項(xiàng)的高端集成電路產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)。位于浙江金華的龍芯智慧產(chǎn)業(yè)園，總投資超150億，旨在打造信息技術(shù)和智能制造的產(chǎn)業(yè)集群。目前，龍芯智慧產(chǎn)業(yè)園一期已正式投入運(yùn)營(yíng)，2022年產(chǎn)值有望突破100億元。位于江蘇南京龍芯自主創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園自2020年起開始建設(shè)，是龍芯中科第一個(gè)成規(guī)模建設(shè)產(chǎn)業(yè)園，項(xiàng)目投資30億元，將開展新型信息技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，吸引上下游企業(yè)入駐。山西長(zhǎng)治的龍芯信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)園總投資2.2億元，自2021年2月份以來(lái)，以龍芯CPU為核心，逐步形成從芯片、硬盤、主板生產(chǎn)到系統(tǒng)集成、整機(jī)制造的完整信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)鏈。安徽合肥計(jì)劃引資10億元建設(shè)龍芯國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)園，用于自主研發(fā)基于龍芯系列的高性能服務(wù)器、計(jì)算機(jī)及其他終端產(chǎn)品等。3.2、采用完全自研指令集，從根源實(shí)現(xiàn)自主LoongArch源于MIPS，是國(guó)內(nèi)首家完全自研指令集。指令系統(tǒng)是軟件生態(tài)的起點(diǎn)，只有從指令系統(tǒng)的根源上實(shí)現(xiàn)自主，才能完全打破軟件生態(tài)受制于人的局面。MIPS是MIPS公司開發(fā)的基于固定長(zhǎng)度的定期編碼指令集，相比于更為主流的X86和ARM指令系統(tǒng)，MIPS的授權(quán)更為開放。公司與MIPS公司于2011年、2017年簽署了技術(shù)許可合同，在MIPS指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)展了數(shù)百條自定義指令，形成了MIPS兼容指令系統(tǒng)LoongISA，2018至2020年，公司銷售主要產(chǎn)品就是基于LoongISA指令系統(tǒng)。2020年，在處理器研發(fā)、基礎(chǔ)軟件研發(fā)、生態(tài)體系建設(shè)等方面已具備充足經(jīng)驗(yàn)積累條件下，龍芯中科徹底擺脫了MIPS指令系統(tǒng)桎梏，推出了自主指令系統(tǒng)LoongArch。作為獨(dú)立自主研發(fā)的指令集，LoongArch突破國(guó)產(chǎn)化瓶頸，為國(guó)家信息安全產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)。LoongArch指令系統(tǒng)掌握“2+3+3+2”十大技術(shù)能力。第一個(gè)“2”即獨(dú)立設(shè)計(jì)和編寫B(tài)IOS及操作系統(tǒng)內(nèi)核能力；“3+3”是基于三大主流編譯器（GCC、LLVM、GoLang）進(jìn)行編譯器開發(fā)的能力以及三大主流開發(fā)平臺(tái)（Java虛擬機(jī)、JavaScript、.NET）搭建能力，助力LoongArch指令系統(tǒng)基本達(dá)到原有MIPS龍芯生態(tài)成熟度并開始反超；最后一個(gè)“2”則是通過(guò)兩大高效二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)（LATX、LATA）消除指令系統(tǒng)壁壘，實(shí)現(xiàn)廣泛兼容，從X86到LoongArch二進(jìn)制翻譯系統(tǒng)LATX已經(jīng)能夠運(yùn)行部分X86/Windows應(yīng)用軟件，龍芯ARM架構(gòu)翻譯系統(tǒng)LATA也已進(jìn)入預(yù)研階段。指令集架構(gòu)具有較好的自主性、先進(jìn)性與兼容性。從整個(gè)架構(gòu)頂層規(guī)劃，到各部分功能定義，再到細(xì)節(jié)上每條指令的編碼、名稱、含義，LoongArch均進(jìn)行自主重新設(shè)計(jì)。吸納近年來(lái)指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域諸多先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展成果，硬件方面更易于高性能低功耗設(shè)計(jì)，軟件方面更易于編譯優(yōu)化和操作系統(tǒng)、虛擬機(jī)的開發(fā)。LoongArch融合了各國(guó)際主流指令系統(tǒng)的主要功能特性，能夠?qū)崿F(xiàn)多種國(guó)際主流指令系統(tǒng)的高效二進(jìn)制翻譯。3.3、Loongnix和LoongOS具備高度擴(kuò)展性龍芯中科擁有面向PC與服務(wù)器應(yīng)用的Loongnix，及面向終端與控制類應(yīng)用的LoongOS兩大基礎(chǔ)版操作系統(tǒng)。對(duì)商業(yè)品牌操作系統(tǒng)提供技術(shù)支撐，經(jīng)過(guò)多個(gè)版本的迭代，兩大操作系統(tǒng)可以對(duì)龍芯系列處理器和配套芯片提供完備的支持，也可以根據(jù)用戶商業(yè)需求靈活定制具體功能。Loongnix實(shí)行“以開源社區(qū)版為基礎(chǔ)支持商業(yè)版和定制版發(fā)展”的生態(tài)模式。以此作為技術(shù)和產(chǎn)品源頭，一方面支持品牌操作系統(tǒng)廠商研發(fā)其商業(yè)發(fā)行版產(chǎn)品，另一方面支持云廠商、OEM等企業(yè)根據(jù)需求研發(fā)其定制版操作系統(tǒng)。Loongnix包括Loongnix-Server、Loongnix-Client以及Loongnix-Cloud三個(gè)產(chǎn)品系，分別面向服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)和云計(jì)算領(lǐng)域。Loongnix還推出三維地球顯控中間件LoongEarth，性能大幅優(yōu)于已有三維地球顯控軟件。LoongOS是具備精簡(jiǎn)、高效、實(shí)時(shí)特征的工控類操作系統(tǒng)。基于通用Linux內(nèi)核，LoongOS利用RT-Linux技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性。支持FrameBuffer、EGL、Wayland三種圖形應(yīng)用模式，具備系統(tǒng)輕量、啟動(dòng)迅速、開發(fā)便捷等特點(diǎn)；Wayland模式可以支持多窗口應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了全功能的三維OpenGL驅(qū)動(dòng)和編程接口，具備簡(jiǎn)潔的個(gè)人計(jì)算機(jī)圖形環(huán)境。LoongOS三種圖形模式都支持Qt編程開發(fā)和應(yīng)用環(huán)境，支持兼容VxWorks的RTAPI編程接口。針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的需求，實(shí)現(xiàn)了文件系統(tǒng)加固、掉電保護(hù)、分區(qū)保護(hù)、安全隔離等特性，還可以使用配套的集成開發(fā)環(huán)境LDK根據(jù)需求靈活定制專用系統(tǒng)。結(jié)合LoongArch指令集，Loongnix和LoongOS具備高度擴(kuò)展性。龍芯中科是全世界范圍內(nèi)極少數(shù)既自研指令集又獨(dú)立開發(fā)操作系統(tǒng)，并建立了完整軟硬件技術(shù)生態(tài)體系的公司。因此龍芯操作系統(tǒng)可以靈活地將BIOS、Linux內(nèi)核和GCC編譯器、C庫(kù)等進(jìn)行磨合，對(duì)包括Java虛擬機(jī)、.NET虛擬機(jī)、瀏覽器、OpenGL、媒體播放、顯控中間件等在內(nèi)的重要應(yīng)用程序編程接口模塊和功能模塊進(jìn)行完善，還可以根據(jù)用戶需求定制，豐富操作系統(tǒng)功能，并從硬件和指令集層面配合優(yōu)化系統(tǒng)效果。這種從硬件底層支持高擴(kuò)展性和高靈活性的特點(diǎn)可以使Loongnix和LoongOS在與其它操作系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)中獲得巨大優(yōu)勢(shì)，并在持續(xù)的迭代中打破硬件瓶頸，獲得持續(xù)發(fā)展。3.4、成本性能占優(yōu)，自研芯片行業(yè)地位突出龍芯系列芯片設(shè)計(jì)啟動(dòng)時(shí)間早，研發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富，行業(yè)地位突出。“龍芯”系列是我國(guó)最早研制的通用處理器系列之一，公司已擁有一系列自主專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)，處于國(guó)內(nèi)通用處理器行業(yè)的領(lǐng)先地位。公