海光信息研究報告進擊的國產(chǎn)CPU、GPU領(lǐng)航者

海光信息研究報告-進擊的國產(chǎn)CPU、GPU領(lǐng)航者公司概覽：國產(chǎn)處理器領(lǐng)軍，CPU\DCU雙布局公司概覽成立于2014年，主要從事高端處理器、加速器等計算芯片產(chǎn)品和系統(tǒng)的研究、開發(fā)。公司完全掌握X86CPU完整架構(gòu)，已具備自主迭代能力。公司產(chǎn)品主要應(yīng)用于服務(wù)器、高性能計算、存儲、工作站等系列產(chǎn)品。公司股權(quán)結(jié)構(gòu)：為第一大股東根據(jù)公司招股書披露，公司無控股股東，無實際控制人，第一大股東為，與公司業(yè)務(wù)協(xié)同效應(yīng)強。2016年2月，和AMD成立合資公司海光微電子和海光集成，獲得X86架構(gòu)授權(quán)。公司主營產(chǎn)品：CPU和DCU公司的主要產(chǎn)品為海光CPU和海光DCU。①海光7000系列CPU最多集成32個處理器核心，最大支持8個內(nèi)存通道和128個PCIe接口，主要應(yīng)用于高端服務(wù)器，主要面向數(shù)據(jù)中心、云計算等復(fù)雜應(yīng)用領(lǐng)域。②海光5000系列CPU最多集成16個處理器核心，最大支持4個內(nèi)存通道和64個PCIe接口，主要面向政務(wù)、企業(yè)和教育領(lǐng)域的信息化建設(shè)中的中低端服務(wù)器需求，并發(fā)處理能力和單核心處理器性能較為均衡。③海光3000系列CPU最多集成8個處理器核心，最大支持2個內(nèi)存通道和32個PCIe接口，主要應(yīng)用于工作站和邊緣計算服務(wù)器，面向入門級計算領(lǐng)域。④海光8000系列CPU主要部署在服務(wù)器集群或數(shù)據(jù)中心。財務(wù)數(shù)據(jù)：2018-2021年營收CAGR達263%2021年，實現(xiàn)營收23.10億元，同比增長126.07%，2018-2021年CAGR為263.13%；歸母凈利潤達3.27億元，凈利率達14.16%，2022年1-9月，公司營業(yè)收入預(yù)計約為36.70億元至40.80億元，同比增長170%至200%；歸母凈利潤預(yù)計為6.10億元至7.00億元，同比增長392%至465%；扣非后歸母凈利潤預(yù)計為5.60億元至6.40億元，同比增長591%至690%。2022年1-9月，海光系列芯片生產(chǎn)穩(wěn)定，出貨量穩(wěn)步增長，很好地滿足不同客戶的產(chǎn)品需求。目前，旗下高端通用處理器(CPU)及高端通用協(xié)處理器(DCU)兩大系列產(chǎn)品，均在金融、通信、能源、互聯(lián)網(wǎng)等眾多關(guān)鍵行業(yè)領(lǐng)域,實現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，累計銷量遙遙領(lǐng)先。海光營收規(guī)模和增速位居國產(chǎn)CPU廠商前列。2018-2021年，、飛騰信息、營收CAGR分別為263.13%、226.55%、83.87%，公司營收規(guī)模和增速均超過飛騰信息和龍芯中科。凈利潤率仍有上升空間。2021年，公司首年實現(xiàn)盈利，凈利潤達3.27億元，凈利率達14.16%，對比而言，飛騰信息和龍芯中科的凈利率分別為29.44%和19.71%，公司的凈利率或有進一步提升空間。收入結(jié)構(gòu)：服務(wù)器CPU銷售占比高，2021年DCU開啟放量收入結(jié)構(gòu)：高端CPU7000系列占比高，2021年DCU8000系列開啟放量。2021年，公司7000、5000、3000、8000系列產(chǎn)品占公司總營收的比重分別為65%、8%、16%、10%，7000系列高端服務(wù)器CPU產(chǎn)品長期貢獻主要收入，8000系列DCU產(chǎn)品在2021年開啟放量。各業(yè)務(wù)毛利率：7000、5000系列CPU產(chǎn)品毛利率高，3000系列CPU毛利率持續(xù)提升。2021年，公司7000、5000、3000、8000系列產(chǎn)品的毛利率分別為66%、64%、27%、35%，其中7000、5000系列服務(wù)器CPU產(chǎn)品毛利率顯著高于其他系列。3000系列工作站CPU毛利率持續(xù)提升，或許與該產(chǎn)品在銷售期間規(guī)?；帕坑嘘P(guān)。5000系列產(chǎn)品首年實現(xiàn)銷售收入，毛利率為35%。未來，隨著該產(chǎn)品進一步放量，毛利率持續(xù)提升可期。下游結(jié)構(gòu)：客戶集中度較高，2021年電信、金融行業(yè)占比高2018-2021年，公司向前五大客戶的銷售金額合計占當期營業(yè)收入的比例分別為99.12%、92.21%和91.23%，客戶集中度較高。不同于整體服務(wù)器行業(yè)的下游結(jié)構(gòu)以互聯(lián)網(wǎng)為主，海光產(chǎn)品在電信、金融行業(yè)占比更大，或主要與黨政和重點行業(yè)的國產(chǎn)化進度有關(guān)，隨著其采購量持續(xù)擴大，生態(tài)更加成熟，未來公司產(chǎn)品有望向更多的行業(yè)覆蓋。使用海光CPU的服務(wù)器主要應(yīng)用與電信運營商、金融、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，例如，電信運營商云服務(wù)資源池系統(tǒng)支撐云業(yè)務(wù)應(yīng)用，銀行和證券公司查詢、交易系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)的搜索、計算服務(wù)、存儲等應(yīng)用；使用海光CPU的工作站主要應(yīng)用場景為工業(yè)設(shè)計和應(yīng)用、圖形圖像處理，例如VR、AR圖形渲染場景，以及智能工廠數(shù)字孿生應(yīng)用等。技術(shù)優(yōu)勢：三年研發(fā)投入占比近95%，研發(fā)隊伍實力強勁研發(fā)投入：公司持續(xù)加大研發(fā)投入，2019-2021年公司累計研發(fā)投入合計35.39億元，占期間累計營收的比例為95.35%。公司持續(xù)投入CPU和DCU芯片技術(shù)領(lǐng)域，不斷突破高端通用處理器微結(jié)構(gòu)設(shè)計、高端協(xié)處理器微結(jié)構(gòu)設(shè)計、高端處理器SoC架構(gòu)設(shè)計、處理器安全、處理器驗證、高主頻與低功耗處理器實現(xiàn)、高端芯片IP設(shè)計、先進封裝設(shè)計等核心技術(shù)。研發(fā)隊伍：公司已經(jīng)擁有一支專業(yè)的高端處理器研發(fā)團隊，多數(shù)核心研發(fā)人員具有二十年以上高端處理器研發(fā)經(jīng)驗。截至2021年年底，公司研發(fā)技術(shù)人員1,031人，占公司總?cè)藬?shù)的比重為90.20%，其中有65.53%的人員擁有碩士及以上學(xué)位。技術(shù)委員會：公司建立了CPU前端、DCU前端、后端、硅后、產(chǎn)品運營五大核心研發(fā)團隊和技術(shù)支撐、質(zhì)量管理支持保障團隊，覆蓋了高端處理器研發(fā)全流程。IPO：2022年8月，在科創(chuàng)板上市，并募資108億元2022年8月，公司實現(xiàn)科創(chuàng)板IPO上市，上市發(fā)行30,000萬股新股，發(fā)行價格36.00元/股，募集資金總額108億元，募集資金凈額105.83億元，實現(xiàn)超額發(fā)售。根據(jù)招股書披露，本次募資將用于新一代海光通用處理器研發(fā)、新一代海光協(xié)處理器研發(fā)、先進處理器技術(shù)研發(fā)中心建設(shè)和科技與發(fā)展儲備資金。如果本次募資項目順利實施，將進一步擴大公司在處理器領(lǐng)域的核心競爭優(yōu)勢。CPU：X86稀缺屬性強，國產(chǎn)化進程提速CPU是服務(wù)器的核心部件CPU——CPU是計算機的運算和控制核心，是信息處理、程序運行的最終執(zhí)行單元，是計算機的核心組成部件。公司目前在售的海光CPU產(chǎn)品主要為海光7200、海光5200和海光3200系列產(chǎn)品。①海光7000系列產(chǎn)品最多集成32個處理器核心，最大支持8個內(nèi)存通道和128個PCIe接口，主要應(yīng)用于高端服務(wù)器，主要面向數(shù)據(jù)中心、云計算等復(fù)雜應(yīng)用領(lǐng)域。②海光5000系列產(chǎn)品最多集成16個處理器核心，最大支持4個內(nèi)存通道和64個PCIe接口，主要面向政務(wù)、企業(yè)和教育領(lǐng)域的信息化建設(shè)中的中低端服務(wù)器需求，并發(fā)處理能力和單核心處理器性能較為均衡。③海光3000系列產(chǎn)品最多集成8個處理器核心，最大支持2個內(nèi)存通道和32個PCIe接口，主要應(yīng)用于工作站和邊緣計算服務(wù)器，面向入門級計算領(lǐng)域。X86架構(gòu)在服務(wù)器CPU市占率95%+，海光CPU稀缺屬性強服務(wù)器CPU：Intel和AMDX86合計市占率95%，國產(chǎn)X86主要是海光。我國國產(chǎn)CPU的主要參與者包括龍芯、兆芯、飛騰、海光、申威和海思。根據(jù)架構(gòu)師技術(shù)聯(lián)盟報告，海光是AMD14nmZen（Zen1）架構(gòu)授權(quán)，高級層面根據(jù)自己的需要進行修改、定制，海光兼容國際主流x86處理器架構(gòu)和技術(shù)路線，具有先進的工藝制程、優(yōu)異的系統(tǒng)架構(gòu)、豐富的軟硬件生態(tài)等優(yōu)勢；兆芯的X86架構(gòu)來源于威盛電子的早期專利，可以使用2018年4月以前的指令集；飛騰和鯤鵬采用的是ARM指令集授權(quán)，是基于指令集架構(gòu)授權(quán)自主設(shè)計CPU核心；龍芯和申威分別是基于MIPS和SW64架構(gòu)。獨立自主迭代，性能逐代提升，對標國際頂尖廠商秉承“銷售一代、驗證一代、研發(fā)一代”的產(chǎn)品研發(fā)策略，公司建立了完善的高端處理器的研發(fā)環(huán)境和流程，產(chǎn)品性能逐代提升，功能不斷豐富。①海光一號：2016年3月，基于AMD授權(quán)技術(shù)公司啟動海光一號CPU產(chǎn)品設(shè)計；2018年4月，海光一號實現(xiàn)量產(chǎn)。②海光二號：2017年7月，公司在海光一號基礎(chǔ)上，對Core微結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，提升處理器核心性能和安全應(yīng)用性能，啟動了第二代CPU海光二號的產(chǎn)品研發(fā)工作。2020年1月，海光二號實現(xiàn)量產(chǎn)。③海光三號：2018年2月，公司在海光二號CPU基礎(chǔ)上，對核心和片上網(wǎng)絡(luò)微結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化，基于新的工藝節(jié)點進行設(shè)計，啟動了第三代CPU產(chǎn)品海光三號的研發(fā)工作；2022年6月，海光三號產(chǎn)品正式發(fā)布，整體實測性能相比上一代提升約45%，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中脫穎而出。④海光四號：2019年7月，公司啟動了第四代CPU產(chǎn)品海光四號的研發(fā)工作。通過光合組織，海光建立起強大的生態(tài)優(yōu)勢光合組織（海光產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作組織）是圍繞國產(chǎn)通用計算平臺，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、高校、科研院所、行業(yè)企業(yè)等相關(guān)創(chuàng)新力量，實現(xiàn)協(xié)同技術(shù)攻關(guān)，共同打造安全、好用、開放的產(chǎn)品與解決方案，并開展測試認證、技術(shù)培訓(xùn)、方案孵化、應(yīng)用示范、推廣交流等系列活動，促進合作組織成員的共同發(fā)展，共建包容、繁榮的信息技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。通過光合組織凝聚了數(shù)千家上下游合作伙伴，攻關(guān)、方案優(yōu)化、應(yīng)用創(chuàng)新與市場開拓。目前，海光CPU產(chǎn)品已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等多個行業(yè)或領(lǐng)域。服務(wù)器行業(yè)的核心驅(qū)動=““+”東數(shù)西算“是我國“十四五”期間最明確的方向之一，根據(jù)億歐智庫預(yù)測，“十四五”期間，我國數(shù)字經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)增加值規(guī)模的復(fù)合增速達11.8%。服務(wù)器作為數(shù)字經(jīng)濟的算力基礎(chǔ)設(shè)施，將顯著受益于我國數(shù)字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展?！皷|數(shù)西算”是我國重要戰(zhàn)略工程，2022年2月，“東數(shù)西算”全面啟動。根據(jù)中國信通院預(yù)測，“十四五”期間，我國數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模CAGR為25-30%，作為數(shù)據(jù)中心的核心設(shè)備，服務(wù)器或?qū)⑴c數(shù)據(jù)中心建設(shè)實現(xiàn)同步放量。DCU：加速服務(wù)器高景氣，與股東協(xié)同效應(yīng)強海光DCU屬于GPGPU，主要適用于AI相關(guān)場景AI芯片即人工智能芯片，也被稱為AI加速器或計算卡，專門用于處理人工智能應(yīng)用中的大量計算任務(wù)的模塊。從技術(shù)架構(gòu)來看，Al芯片主要分為GPU（圖形處理器）、FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）、ASIC（專用集成電路）三大類。其中，GPU是較為成熟的通用型人工智能芯片，F(xiàn)PGA和ASIC則是針對人工智能需求特征的半定制和全定制芯片。GUGPU優(yōu)勢明顯，海光DCU主要部署在數(shù)據(jù)中心等場景根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，GPGPU優(yōu)勢明顯，全球96%的商業(yè)AI系統(tǒng)選擇GPGPU路線。GPU的特點是，并行處理能力特別強，計算能效比高，并且有很大的存儲帶寬。特別是在處理人工智能（機器學(xué)習(xí)）模型訓(xùn)練與推理、高性能計算等大數(shù)據(jù)流應(yīng)用時，GPGPU解決的效率比CPU更高。目前，GPGPU廣泛應(yīng)用于高性能計算、行業(yè)AI應(yīng)用、安防與政府項目、互聯(lián)網(wǎng)及云數(shù)據(jù)中心等。其主要應(yīng)用場景：一是人工智能模型訓(xùn)練與推理；二是高性能計算。海光DCU兼容主流生態(tài)，推出國內(nèi)首個全精度異構(gòu)計算平臺海光DCU兼容“類CUDA”環(huán)境。CUDA是一種由NVIDIA推出的通用并行計算架構(gòu)，包含了應(yīng)用于NVIDIAGPU的指令集（ISA）以及GPU內(nèi)部并行計算引擎。海光DCU協(xié)處理器全面兼容ROCmGPU計算生態(tài)，ROCm和CUDA在生態(tài)、編程環(huán)境等方面具有高度的相似性，也被稱為“類CUDA”。我國加速服務(wù)器市場規(guī)模持續(xù)增長，下游客戶和行業(yè)較為集中根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2021年加速服務(wù)器市場規(guī)模達到53.9億美元，同比增長68.6%。其中GPU服務(wù)器依然是主導(dǎo)地位，占據(jù)近90%的市場份額。同時NPU、ASIC和FPGA等非GPU加速服務(wù)器以43.8%的增速占有了11.6%的市場份額，達到6.3億美元。預(yù)計2026年，中國加速計算服務(wù)器市場將達到103.4億美元。2021年，用于推理工作負載的加速服務(wù)器已經(jīng)達到57.6%，預(yù)計