海光信息研究报告 新创X86 CPU领军企业,AI开辟DCU广阔空间

小夏 财经 更新 2024-02-04

(报告制片人作者:东武**、马天一、王子静、王世杰)。

1.1.基于AMD架构,产品授权自主研发,产品持续迭代,性能优越

海光信息是一家自主研发、设计和销售基于AMD X86技术的CPU和DCU的芯片设计制造商。 公司成立于2014年,2016年,海光信息与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,并同意专利由子公司海光微电子持有,海光微电子的初步设计出售给子公司海光集成。 公司消化、吸收、改进、完善授权技术,在此基础上自主研发推出海光系列CPU产品和深度计算系列DCU产品。

公司主要产品包括海光通用处理器(CPU)和海光协处理器(DCU)系列。 该公司的CPU产品主要分为3000系列和3000系列,主要应用于服务器和工作站。 7000系列主要用于高端服务器,主要用于数据中心、云计算等复杂应用。 5000系列主要针对政务、企业、教育等信息化建设中的低端服务器需求。 3000 系列主要用于入门级计算的工作站和边缘计算服务器。 海光DCU属于GPGPU的一种,主要是8000系列,主要部署在服务器集群或数据中心。

CPU 更新到 *** DCU 更新到第 2 代。 CPU方面,海光CPU已由海光1号、海光2号、海光3号商用,海光4将于2023年10月底发布,海光5处于研发阶段。 公司目前在售的海光CPU产品主要为海光3号产品。 DCU方面,海光DCU系列产品神宣1号、神宣2号已经商品化,神宣3号处于研发阶段。

1.2.信息创新和商业市场蓬勃发展,CPU和GPU双驱动

2018-2022年营业收入快速增长,2023年受下游景气影响增速放缓。 2018年至2022年,海光年收入增长率超过100%,主要得益于行业信息创新的快速推进,公司产品得到市场认可。 2023年前三季度,公司营收增速放缓,主要由于信息创新市场竞价步伐放缓。 公司于2021年首次实现盈利,2022-2023年Q3,公司归属于母公司的净利率持续提升,主要得益于公司销售规模的提升、规模效应和产品迭代的出现、毛利率的提升。

7000系列CPU是主要营收组成部分,占DCU营收的比重有望继续扩大。 从2019年到2021年,公司收入的60%以上是7000系列CPU。 2021年,DCU 8000系列产品上市后,得到客户的认可,占当年营收的10%。 我们预计,随着行业信息化创新进程的加速,7000系列CPU仍将是公司营收的主要组成部分,但人工智能计算需求旺盛,DCU出货量快速增长,营收占比有望进一步提升。

该公司是一家在中国稀缺的芯片公司,在商业市场上已经开花结果。 2021年,公司营收构成不仅包括电信、金融、交通等行业的信息创新客户,还包括互联网等商业市场的客户。 基于此,我们认为海光市场空间的天花板不仅是信息创新市场,而是整个中国市场。

产品性能有所提升,新产品仍有改进空间。 公司当初推出的海光1号产品,性能低下,性能低下。 随着公司逐步消化吸收AMD的牌照,新推出的海光二号产品性能明显提升,价格也更高。 公司正在研发的海光3号、4号,性能更先进,定位于更高端的市场,产品定价有望进一步提升。

摊销率的下降和高利润产品销量的增加提高了公司的毛利率。 一方面,规模效应导致自主开发无形资产摊销额占营业收入的比重下降。 另一方面,随着技术的日益成熟,毛利率高的7000系列产品在销售收入中的比重不断提高,促进了公司主营业务毛利率的提高。 2021年,公司8100系列DCU产品毛利率较低,为3484%,主要是因为产品刚刚上市,销售收入不大,随着公司DCU出货量的增加,规模效应显现,公司的毛利率将逐步提升。

管理费用率和销售费用率逐渐下降。 澜起科技、北京骏正和龙芯中科被选为中国可比公司。 2019年,公司管理及销售费用率在可比公司中处于较高位置,主要是因为公司处于市场开发期,经营收入较小,管理及销售费用率较高。 2020-2022年,公司销售规模大幅增长,同时提高管理和销售效率,管理及销售费用率降至低于可比公司的水平。 我们预计,随着公司毛利率的逐步提高以及管理和销售费用率的进一步优化,公司归属于母公司的净利率将进一步提高。

前五名客户集中度高。 2022年,公司前五大客户的销售收入占9736%,主要是由于服务器行业的头部效应,公司的主要客户集中在国内几大服务器厂商。 公司积极与下游整机厂家合作,浪潮、同方、联想、新华三等公司均配套了公司产品。

1.3.强大的股东背景,激励留住人才

中科曙光是最大的股东或带来业务支持。 公司最大股东为中科曙光,占公司总股本的27%96%。中科曙光是国内领先的高性能计算公司,2009年至2019年十次荣获HPC100市场份额(按装机容量计算)第一名。 中科曙光以中科院计算技术研究所为依托,2022年约80%的营收来自高性能计算机和通用服务器,可为海光全产业链发展提供支撑。

海光通过其子公司持有AMD的永久许可。 AMD 和 Intel 之间签订了 x86 架构交叉许可协议。 AMD与海光成立了两家合资公司,一家是成都海光微电子,AMD持有51股股份,中方持有49股股份,另一家是成都海光集成电路设计公司,AMD持有30股,中国持有70%的股份。 两家公司分工不同,海光微电子有限公司负责海光处理器核心相关技术的开发,通过转让和运用x86处理器核心相关技术; 海光集成负责海光处理器外设相关技术的开发,不涉及英特尔和AMD的交叉许可协议。

股权激励具有广泛的激励机制,可以锁定核心人才。 截至2022年12月31日,公司共有研发技术人员1283人,占员工总数的90人42%,骨干研发人员大部分具有国内外知名芯片企业就业背景,有成功开发x86处理器或ARM处理器的经验。 蓝海青洲合伙是公司员工持股平台,持股609%,员工持股比例高达48%,锁定了公司的技术人才。

2.1.x86占据国内服务器市场主要份额,国产化率低

2020 年,全球服务器出货量为 1213 万台,几乎全部是 x86 服务器。 IDC数据显示,2020年全球服务器出货量为1213万台,其中x86服务器占97台3%,主要是x86处理器起步较早,生态环境比其他处理器有明显优势。 因此,x86架构生态系统是最完整的,与其他架构芯片相比具有明显的优势。

2020年,中国x86服务器出货量占全球总量的29%,同比增长率高于全球。 IDC数据显示,2020年中国x86服务器出货量为344万台,约占全球市场份额的29%14%。2016-2020年,中国x86服务器出货量年复合增长率为980%,高于全球平均水平5复合年增长率为59%。 根据招股书和 IDC 数据,2020 年,2 路服务器占中国销售的 x86 服务器的 88 台8%,中国2020年x86服务器芯片出货量高达698万片,预计2025年出货量将达到1066万片。

x86 CPU市场被海外巨头垄断,国产化率低。 根据 Mercury Research 的数据,2021 年第四季度,英特尔占全球 x86 市场的 74%,AMD 占 26%,中国市场也是如此。 x86 CPU芯片国产化率低,公司CPU产品销量占比约375%。公司产品占据了国内x86服务器处理器的绝大部分市场份额。

2.2.行业信息化创新打通了国内空间,服务器需求大幅增加

行业信息创新替代比例持续提升。 我们预计,2021年金融行业试点单位信息创新支出占IT总支出的比重将不低于15%,2022年不低于30%,2023年不低于50%。 我们预计,2022年,运营商将需要30%的国产CPU进行PC服务器集中采购,预计这一比例将在2023年达到50%。 金融和电信是该行业最大的两个行业。 我们预计,到2027年,党政和央企有望实现全面本土化。 2022 年,该行业出货量超过 200 万台服务器。 根据IDC和赛迪咨询的数据,2022年中国服务器出货量约为448万台,其中5.2206亿台将分别由**和行业信息创新出货。 2022年,金融电信行业出货量4252万台,占全行业信息创新出货量的45%。

服务器竞价本地化占比提升,海光市场占有率保持前二。2020年,中国移动等一些央企已招标超过20%的服务器进行本地化。 2022年,部分央企服务器招标比例达到30%以上。 2023年,银行、运营商等央企将对纯国产服务器进行招标。 其中,海光和华为是行业内主要的两大龙头企业。 我们预计,在行业信息创新加速推进的背景下,服务器国产化的占比将越来越高。

2.3.技术实现自主迭代,生态依托x86

实现了许可技术的消化,实现了自主迭代。 2016年3月,公司推出基于AMD授权技术的“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,海光三号发布并商业化。 2023年,海光4将发布。 海光5预计将于2024年发布。 公司已完成对AMD授权技术的消化吸收,并在此基础上实现了产品的自主研发和升级。

产品性能处于国内领先地位,并逐步缩小与国际领先水平的差距。 与国产产品相比,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他五家国内CPU厂商,整体性能处于国内顶级水平。 与海外产品相比,精选英特尔2020年与海光7295同时发布的6款至强铂金系列产品,综合对比处理器市场定位、核心数、产品价格等因素,海光远落后于英特尔高端产品的最高端性能,但与主流产品基本持平, (占据主要市场份额的黄金和白银产品)。

海光CPU兼容x86架构,拥有业界最好的产业生态支持。 海光CPU系列产品兼容X86指令集和国际主流操作系统和应用软件。 Microsoft和英特尔各自依靠自身的规模效应和技术优势,使自己的产品Windows和英特尔CPU占据了绝大部分的市场份额,形成了“Wintel”技术联盟。 Wintel技术联盟基于x86架构优化各种软件应用,使x86架构具有显著的产业生态优势。 在操作系统方面,Windows 和 Linux 都兼容 x86 架构; 在应用软件方面,几乎所有的应用都兼容 x86。 国内大部分机构原本都使用x86架构产品,但使用海光产品可以实现上层应用的无缝切换,降低迁移成本,降低迁移风险。

积极构建生态圈,形成国内最完整的CPU生态圈。 截至2022年7月,海光拥有数千家合作伙伴。 硬件制造商、技术软件,包括操作系统、数据库、中间件、软件供应商和集成商,已经形成了一个完整的海光生态系统。 在服务器领域,海光CPU得到了众多服务器厂商的认可,销量在中国服务器市场销量排名前五的厂商分别是浪潮和新华。

3、联想等多家厂家的产品都搭载了海光CPU芯片。

3.1.AI芯片需求旺盛,国产化机遇来临

根据新的元数据,大约有 25,000 个 A100 GPU 用于训练 GPT-4。 而要训练 GPT-5,您需要 50,000 个 H100。

在2023年第四季度业绩发布会上,台积电管理层预计,未来几年AI将以超过50%的复合增长率加速发展,2027年AI芯片营收占比将提升至15%-20%。 2024 年 1 月 18 日,扎克伯格表示,该公司将购买超过 350,000 个 Nvidia H100 GPU,如果算上 Nvidia A100 和其他 AI 芯片,到 2024 年底,Meta 的 GPU 算力将达到相当于近 600,000 个 H100。 2024年1月22日,外媒透露,Sam Altman正计划筹集数十亿美元,为OpenAI打造全球半导体晶圆厂网络。 根据 Bernstein Research 高级分析师 Stacy Rasgon 的说法,ChatGPT 每次查询的成本约为 004 美元,如果 ChatGPT 查询量增长到谷歌搜索规模的十分之一,它最初将需要部署价值约 481 亿美元的 AI 芯片用于计算,每年将需要价值约 160 亿美元的芯片来维持其运行。 对人工智能芯片的需求可能远远超过市场预期。 根据最新发布的《2023-2024年中国人工智能计算发展评估报告》,全球人工智能硬件市场(服务器)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AI服务器市场规模将达到91亿美元,同比增长82%5%,到 2027 年将达到 134 亿美元。 IDC预测,2023年中国人工智能芯片出货量将达到133颗5万件,同比增长22件5%。

海外制裁愈演愈烈,使中国难以获得先进的人工智能芯片。 美国商务部于2023年10月17日宣布,计划限制向中国交付更先进的人工智能芯片。 新政策将限制 NVIDIA A800 和 H800 芯片的出口,并将豁免用于笔记本电脑、智能手机和游戏设备的大多数消费级芯片,其中一些仍将受到美国**的批准和控制。 这些规则将在未来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:北京出台政策,推动国产AI芯片突破。 积极引导大型模型研发企业应用国产人工智能芯片,加快人工智能算力供应国产化速度。 上海扩大国产芯片应用,推广国产算法框架。 自主性、可控性是算力发展的内在要求。 海光是国产AI芯片的第一梯队。 国内AI芯片厂商主要有寒武纪、京家卫、沐熙、绥远等,但其产品性能与海外仍存在差距。 然而,本土化的趋势是不可逆转的,海光是国内AI企业在性能和生态方面领先的首选。

3.2.海光DCU拥有优良的性能生态,是性能增长的第二极

DCU已实现量产出货,迎来第二条增长曲线。 基于GPGPU架构,海光DCU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。 DeepComputing-2已于Q3发布,已在大数据、人工智能和商业计算领域实现商业化。 海光DCU产品的性能可以达到全球同类型主流高端处理器的水平。 DeepComputing-1采用先进的7nm FinFET工艺,可以充分挖掘应用的并发性,充分发挥其大规模并行计算能力,快速开发高能效应用。 将公司高端GPU产品(型号A100)和AMD高端GPU产品(型号MI100)与AMD高端GPU产品(型号MI100)在典型应用场景中进行对比,可以发现深圳计算1号的性能指标在典型应用场景中可以达到全球同类型高端产品的同等水平。

生态相容性好。 由于 ROCM 和 CUDA 在生态和编程环境方面具有高度的相似性,CUDA 用户可以低成本快速迁移到 ROCM 平台,因此 ROCM 也被称为“类 CUDA”。 因此,海光DCU协处理器能够更好地适应国际主流的商业计算软件和人工智能软件。 海光DCU比海外更具性价比,在国内普遍领先。 英伟达的V100人工智能和科学算力仅为海光深度计算1号的85倍70%/54.60%,但**比神宣1号高49%,性价比更高。 从性能和生态上看,海光DCU处于国内领先水平,是国产AI加速处理器中唯一一款大批量销售、支持全精度的产品。

在商业应用方面,公司DCU产品已通过阿里巴巴、阿里巴巴等互联网企业认证,并推出联合解决方案,构建融合国内产软硬件的全栈AI基础设施。

具有没有潜在安全漏洞的来源**。 公司拥有所有来源,自主开发,所有数据存储在中国,独立控制整个设计过程,全过程可以检测所有安全漏洞,没有死角。 海光产品安全可靠,硬件设计支持国家密码算法。 海光CPU支持国密算法,扩展安全算法指令,集成安全算法专用加速电路,支持可信计算,大大提升高端处理器的安全性,在数据处理过程中可以为用户提供更高效的安全保障。 海光内置专用安全硬件,支持通用可信计算标准。 通过加密虚拟机的内存,虚拟机 (VM) 和虚拟机监控程序是隔离的,并且加密虚拟机的用户可以免受外部程序的侵害。 安全内存加密对内存数据进行加密并存储,明文数据不再存储在内存中,可以有效防止对内存的物理攻击,提高内存数据的安全性。

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特色报告**:未来的智库]。

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