飞腾网卡的功能
网卡的功能 时间:2021-03-01 阅读:()
-1-敬请参阅最后一页特别声明市场数据(人民币)市场优化平均市盈率18.
90国金计算机指数7343沪深300指数4771上证指数3368深证成指13965中小板综指13088相关报告1.
《数字货币呼之欲出,重点关注优博讯-计算机行业周观点》,2020.
7.
202.
《车联网&工业互联网计算机受益标的全梳理-计算机行业观点》,2020.
7.
63.
《服务器行业持续高度景气-计算机行业点评》,2020.
7.
34.
《布局信创正当时-计算机行业周观点》,2020.
6.
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《下游复苏有待进一步明确,重视龙头回调机会-计算机行业周观点》,2020.
6.
8翟炜分析师SAC执业编号:S1130520020005zhaiwei@gjzq.
com.
cn国产CPU全对比,飞腾有望异军突起行业观点CPU按指令集架构区分,复杂指令集阵营以X86为代表,简单指令集阵营以ARM为代表.
CISC与RISC架构处理器各有千秋,CISC架构芯片运行速度快、性能优越,但功耗大、价格较贵;RISC架构芯片体积小、低功耗、性价比高.
目前整体来看,在移动芯片领域,以ARM为代表的RISC架构的芯片占据了90%以上的市场份额,在计算CPU市场上,以英特尔X86为代表的CISC架构处理器占据超过90%市场份额.
其他如MIPS和Power等架构虽有部分厂商在用,但已不是市场主流.
对指令集的掌控程度决定了国产化的程度.
对指令集的消化吸收和创新程度决定了CPU的创新可信的程度,通常自主研发国产CPU可以通过授权或者完全自研的方式,授权方式主要有两种:指令集架构授权、IP内核授权.
获得指令集架构授权的厂商可以自主研发CPU内核,拥有较高的创新可信程度;获得IP内核授权的厂商,只能基于指令集进行SOC集成设计,CPU内核仍受制于人,创新可信程度相对较低.
基于ARM架构国产芯片有望实现完全创新可信.
目前,国内CPU企业大多选择购买国外的架构授权,大体可以分为三类:第一类,龙芯(MIPS指令集)和申威(Alpha指令集),创新可信能力最强,但使用群体小,应用生态缺乏;第二类,飞腾、鲲鹏均基于ARM架构,由于是架构层级授权,有机会形成自主指令集,而且应用生态不断成熟;第三类,以兆芯、海光为代表的x86架构,由于指令集仍掌握在海外厂商手中,完全创新可信难度大.
因此,在创新可信程度上申威、龙芯>海思、飞腾>海光、兆芯,但是未来鲲鹏和飞腾有机会基于ARMV8永久指令集授权实现进一步创新可信.
综合对比六大国产CPU厂商,飞腾有望异军突起.
在党政信创市场,申威因主要面向超算领域且Alpha生态不成熟难以获得较多份额.
海光、兆芯受制于x86内核层级授权,创新可信程度较弱且海光无桌面授权.
我们判断飞腾、鲲鹏和龙芯将在党政市场占优.
龙芯研发起步最早,党政市场原始份额较大(约占70%),国产应用适配厂商较多,但MIPS生态及性能不足,随着鲲鹏进入场及飞腾不断成熟,ARM的生态和性能优势将逐步体现,同时因鲲鹏受制裁选择性布局党政市场,判断飞腾将逐步获得党政信创市场最大份额.
行业端市场空间大,对性能要求高,鲲鹏、海光此前绝对领先,随着飞腾推出腾云S2500多路服务器芯片产品,性能提升数倍,亦有望推进行业端市场.
投资建议随着信创产业不断落地,推荐关注中国长城(持有天津飞腾31.
5%股权)、中科曙光(持有天津海光36.
44%股权),操作系统龙头中国软件、诚迈科技,鲲鹏整机龙头神州数码.
风险提示经济受疫情影响较重,IT国产化进程放缓;国产芯片行业受美国制裁程度加深;基于ARM的计算生态发展缓慢.
4668516956706171667171727673190805191105200205200505国金行业沪深3002020年08月04日创新技术与企业服务研究中心计算机行业研究买入(维持评级))行业研究证券研究报告行业研究-2-敬请参阅最后一页特别声明内容目录行业概述4CPU是计算机系统的核心和大脑.
4国产CPU的发展现状.
6六大CPU公司简析10天津飞腾:创新可信主力芯片厂商,产业生态日益丰富,市场空间广阔.
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10华为鲲鹏:基于ARM架构授权,卓越性能提供市场最强算力支撑.
13龙芯:国内最早自主研发芯片厂商,MIPS架构体系自主化程度高.
15海光:性能优越的x86架构芯片,商用市场极具潜力17申威:自主化程度最高的Alpha架构芯片,主供军方与超算市场.
18兆芯:国内x86主要入围芯片,业务主要覆盖上海地区.
20投资建议22风险提示22图表目录图表1:CPU内部组成部分和工作原理4图表2:CISC与RISC特点对比5图表3:CISC阵营与RISC阵营比较6图表4:主要国产芯片厂商.
6图表5:国产化CPU的三种模式.
7图表6:国产主要处理器架构及相应的技术对比.
8图表7:中国长城全国信创基地布局.
10图表8:飞腾CPU产品迭代历程.
11图表9:飞腾CPU产品谱系.
11图表10:飞腾CPU合作伙伴.
11图表11:飞腾CPU携手合作伙伴共建生态图谱11图表12:2020H1飞腾逆势增长.
12图表13:飞腾产品谱系全面升级.
12图表14:飞腾新一代CPU腾云S2500性能参数.
13图表15:腾云s2500相比FT-2000+性能大幅提升.
13图表16:飞腾未来三年产品规划.
13图表17:Kunpeng芯片族的"量产一代、研发一代、规划一代"策略.
14图表18:鲲鹏920与其他企业推出的服务器芯片对比.
14图表19:鲲鹏920与Intel至强8180对比.
15图表20:鲲鹏与其他国产操作系统的适配情况.
15图表21:龙芯芯片列表.
16图表22:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200浮点性能.
1727819375/47054/2020080418:42行业研究-3-敬请参阅最后一页特别声明图表23:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200整数性能.
17图表24:海光股权架构.
18图表25:海光芯片列表.
18图表26:申威芯片产品图.
19图表27:申威CPU近期适配情况.
20图表28:兆芯芯片列表.
2127819375/47054/2020080418:42行业研究-4-敬请参阅最后一页特别声明行业概述CPU是计算机系统的核心和大脑CPU,即中央处理器是计算机的运算和控制核心,其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据.
CPU主要由控制器、运算器、存储器和连接总线构成.
其中,控制器和运算器组成CPU的内核,内核从存储器中提取数据,根据控制器中的指令集将数据解码,通过运算器中的微架构(电路)进行运算得到结果,以某种格式将执行结果写入存储器.
因此,内核的基础就是指令集(指令集架构)和微架构.
指令集是所有指令的集合,它规定了CPU可执行的所有操作,微架构是完成这些指令操作的电路设计.
相同的指令集可以有不同的微架构,如Intel和AMD都是基于X86指令集但微架构不同.
图表1:CPU内部组成部分和工作原理来源:百度百科,国金证券研究所指令集架构(InstructionSetArchitecture),又称指令集或指令集体系,是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,包含了基本数据类型,指令集,寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部I/O.
指令集架构包含一系列的opcode即操作码(机器语言),以及由特定处理器执行的基本命令.
简单地来说,指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中,属于计算机中硬件与软件的接口,它向操作系统定义了CPU的基本功能.
CPU按指令集的架构区分,分为CISC(ComplexInstructionSetComputing,复杂指令集)型和RISC(ReducedInstructionSetComputing,精简指令集)型两类.
CISC的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、程序运行速度更快,其架构中每个指令可执行若干低端操作,诸如从存储器读取、存储、和计算操作,全部集于单一指令之中;与之相反,RISC架构中只包含使用频率高的少量简单指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-5-敬请参阅最后一页特别声明图表2:CISC与RISC特点对比来源:公开资料整理,国金证券研究所CISC阵营以Intel、AMD的X86架构为代表,而RISC阵营则包括ARM、MIPS、PowerPC等架构从硬件角度来讲,CISC处理的是不等长指令集,而RISC执行的是等长精简指令集,在并行处理方面RISC明显优于CISC.
由于RISC执行的是精简指令集,相比CISC在硬件层面需要更少的晶体管,所以它的硬件制造工艺更简单且成本更低廉.
RISC型CPU与CISC的CPU在软件和硬件上都不兼容,这是由指令集的特性而决定的从性能角度来说,CISC与RISC并无绝对的孰优孰劣之分.
但在发展过程中,CISC阵营的Intel和AMD在提升芯片性能上做出了持续的努力,芯片的功耗被放在了性能后的第二位;而RISC本身出现时间较CISC晚十年左右(ARM诞生于1985年,X86诞生于1978年),ARM、MIPS在创始初期缺乏与Intel产品对抗的实力,专注于以低功耗为前提的高性能芯片.
RISC阵营的PowerPC架构最初是为个人计算机产品而设计,但其出现时已是1992年,此时Intel旗下的80386和80486占据了大部分PC市场.
次年,Intel赫赫有名的奔腾系列发布并助力Intel占领了绝大部分PC市场,这是第五代基于CISC的X86架构微处理器,Intel将其命名为"Pentium".
在整个1990年代中期,PowerPC处理器均达到或超过了最快的x86CPU的基准测试成绩.
但由于PowerPC面向Windows、OS/2和Sun的客户都存在应用软件极度缺乏的问题,所以最终并未在PC市场溅起水花.
但其后Apple因为PowerPC处理器的更高性能,在Macintosh个人电脑系列使用了PowerPC处理器.
2005年,出于发热量和能源消耗有关的考虑,Apple宣布不再在其AppleMacintosh计算机中使用PowerPC处理器,转而支持Intel生产的处理器.
此后PowerPC开始往超高性能服务器方向发展.
CISC与RISC已逐步走向融合,两方处理器互相借鉴互相优化.
例如,Intel公司的PentiumPro种内含三个能够把x86指令转换成118位定长的RISC风格微操作的译码器.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-6-敬请参阅最后一页特别声明图表3:CISC阵营与RISC阵营比较来源:维基百科,国金证券研究所整体来看,在移动芯片领域,ARM架构的芯片占据了90%以上的市场份额,在计算CPU市场上,英特尔X86处理器占据超过90%市场份额.
MIPS和Power虽然已经不是主流,却也有部分厂商仍在使用.
国产CPU与X86产品尚存在差距,主要体现在:1)专业人才是技术和水平的承载体,国内专业人才数量少、整体规模尚小;2)硬实力包括软硬件设计开发环境EDA等存在短板;3)软实力包括CPU的设计方法学、CPU的设计流程与规范等存在差距.
国产CPU的发展现状中国自2001年开始启动处理器设计项目,至今将近20年,产生了以中科龙芯、天津飞腾、海光信息、上海申威、上海兆芯等为代表的国产CPU,并且产品的性能逐年提高,应用领域不断扩展,使中国长期以来无"芯"可用的局面得到了极大扭转,为构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础.
目前,国产主要CPU厂家有六家.
图表4:主要国产芯片厂商公司名称主营业务天津飞腾专注于高性能、低功耗集成电路芯片的的研发和生产.
中国长城持股31.
5%.
华为海思/鲲鹏专注ARM架构芯片研发,产品覆盖服务器、桌面、嵌入式、移动端等领域.
兆芯集成国资控股,同时掌握CPU、GPU、芯片组三大核心技术,具备三大核心芯片及相关IP设计研发能力.
龙芯中科中科院和北京市政府共同牵头出资成立,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化.
申威科技创新可信程度最高的国产CPU厂商,主供军方和超算领域.
海光信息从事集成电路研发和技术服务,中科曙光持股36.
44%来源:公司官网,国金证券研究所对指令集的掌控程度决定了国产化的程度.
对指令集的消化吸收和创新程度决定了CPU的创新可信的程度,通常自主研发国产CPU可以通过授权或者完全自研的方式,授权方式主要有两种:指令集架构授权、IP内核授权.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-7-敬请参阅最后一页特别声明图表5:国产化CPU的三种模式来源:华经产业研究院,国金证券研究所国产芯片种类繁多,基于ARM架构授权的芯片厂商最有可能形成自主可控指令集.
由于指令集的复杂性和重要性,自主研发一套全新的指令集难度较大且效益不高.
国产CPU厂家大多选择购买国外授权,以实现不同程度的自主可控.
目前,国产CPU架构大体可以分为三类:第一类,是以龙芯为代表的MIPS指令集架构和以申威为代表的Alpha架构,申威已基本实现完全自主可控(申威64已经完全形成了自己的架构),龙芯部分关键技术需付专利费.
第二类,是以飞腾和华为鲲鹏为代表基于ARM指令集授权的国产芯片.
ARM主要有三种授权等级:使用层级授权、内核层级授权和架构/指令集层级授权,其中指令集层级授权等级最高,企业可以对ARM指令集进行改造以实现自行设计处理器,如苹果在ARMv7-A架构基础上开发出苹果Swift架构,其他如高通Krait、Marvell等都是基于ARM指令集或微架构进行的改造.
因此,已经获得ARMV8永久授权的海思、飞腾等厂家凭借自身的研发能力,亦有可能发展出一套自己的指令集架构.
第三类,是以海光、兆芯为代表的获得x86的授权(仅内核层级的授权),未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大.
因此,可以看出,在自主可控程度上申威、龙芯>飞腾、鲲鹏>海光、兆芯,但未来鲲鹏和飞腾如果基于ARMV8发展出自己的指令集,则创新可信程度将显著提升.
同时在未来ARMV9V10等新架构拿不到授权的情况下,依然可以维持先进性.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-8-敬请参阅最后一页特别声明图表6:国产主要处理器架构及相应的技术对比飞腾鲲鹏/龙芯海光申威兆芯研发单位天津飞腾(中国长城)华为海思龙芯中科海光信息申威科技上海兆芯团队背景国防科技大学华为中科院计算机所中科曙光(中科院控股)江南计算所上海市国资委+台湾威盛电子指令集体系来源SPARC/ARM授权+自研ARM授权+自研MIPS授权+自研X86授权+自研Alpha授权+自研X86/ARM授权授权层级/创新可信程度ARMv8架构层级永久授权,自主化程度大ARMv8架构层级永久授权,自主化程度大获MIPS指令集修改权限,自主化程度大X86内核层级授权,自主化程度较低已基本完全实现创新可信X86内核层级授权,自主化程度较低应用领域党政+商用市场党政+商用市场党政市场党政+商用军方+党政党政+商用优势ARM前景广阔;产品线丰富,性能不断提升;架构层级授权自主化程度较高ARM前景广阔;产品线极其丰富,性能最强;党政+商用市场接受程度高起步最早,适配厂商多,自主化程度高.
X86最新授权,性能较强,应用生态丰富在军方市场占有率高,底层应用、超算为主力方向上海地区覆盖广,x86应用生态丰富劣势产品起步晚,性能相对弱势受制裁中,未来存在不确定性MIPS生态应用匮乏、性能一般,不利于商用市场拓展仅内核层级授权,自主化程度低;股权结构复杂;无桌面授权超算为主要方向,商用产品开发不足早期的X86内核层级授权,市场开拓不足相关产品腾云S系列/腾锐D系列/腾珑E系列鲲鹏系列龙芯1号/龙芯2号/龙芯3号海光1号/2号/3号/4号SW-1600/SW-1610ZX-C/ZX-D/KX-5000/KX-6000/KH-20000产品覆盖领域服务器、桌面、嵌入式服务器、桌面、嵌入式桌面、服务器服务器服务器、桌面嵌入式、服务器、桌面实际应用天河一号/天河二号/天河三号华为服务器玲珑/逸珑/福珑/北斗导航卫星国家级超算项目神威蓝光、神威·太湖之光联想笔记本、笔记本、服务器、火星舱存储系统2019年出货量预计20年底出货100万片—50万片预计20年底出货超30万片—累计出货量超100万片代工厂台积电台积电意法半导体格罗方德、三星中芯国际台积电最小制程16nm7nm28nm14nm28nm16nm来源:各公司官网,国金证券研究所综合对比六大国产CPU厂商,我们认为目前市场竞争格局进一步明晰,飞腾有望在党政信创和行业端市场均提升份额.
在党政信创领域,申威由于过去主要市场在军队,且其产品偏向底层应用及超算领域,Alpha生态应用较少,预计其可获得的市场份额有限.
海光、兆芯受制于x86内核层级授权,自主性较弱,且海光仅获得AMD服务器授权,暂未获得桌面应用授权,兆芯由于使用台湾威盛电子的x86早期授权,产品性能相对落后,且兆芯早期市场开拓不佳.
因此,在党政信创市场,我们预计飞腾、鲲鹏和龙芯三家将成为主导.
龙芯研发起步最早,党政市场原始份额较大(约占70%以上),国产整机及应用适配厂商较多,27819375/47054/2020080418:42行业研究-9-敬请参阅最后一页特别声明但MIPS整体生态、性能是劣势,商用前景较一般,随着鲲鹏进入市场及飞腾逐步成熟,ARM体系的生态和性能优势逐步体现,另一方面,在党政信创市场,通过投资给当地带来税收及就业机会是获得份额的一大途径,鲲鹏和中国长城均在多地成立了子公司,预计龙芯未来在党政信创领域的市占率会有所下降.
鲲鹏当前因为海思受到美国制裁,未来存在一定不确定性,预计其在党政信创市场拓展会有所取舍.
综合而言,我们判断飞腾在党政信创市场将逐步获得最大份额.
对行业市场而言,一方面行业市场规模是党政信创市场的数倍,另一方面行业市场对CPU性能、生态等的要求也远高于信创市场.
因此在此前行业国产招标中,基本只有鲲鹏、海光两家获得订单,鲲鹏作为华为海思旗下产品,性能已达到国际先进水平,而ARM生态亦在不断成熟,若不考虑美国制裁带来的负面影响,其前景最为光明;海光因获得四年前AMD最先进产品授权,且经过不断改良加之X86架构的天然生态优势,在行业市场亦获得较多订单.
除此以外,此前其他几款芯片在性能或市场能力上均有一定差距,不易获得行业端市场订单.
以飞腾为例,此前飞腾仅可提供单路服务器芯片,性能与鲲鹏有较大差距,因而难以拓展行业市场,而目前,飞腾已退出最新一代多路服务器芯片产品腾云S2500,使得多路服务器产品性能提升数倍,预计Q4可规模化推向市场,飞腾在行业端拓展市场亦成为可能.
综上,我们看好飞腾在信创和行业端市场份额提升,未来发展可期.
看好飞腾原因有三:其一,飞腾基于ARM架构层级授权自主化程度高、ARM应用生态不断丰富,市场空间广阔.
飞腾已获得ARMv8架构层级永久授权,其技术授权的确定性和可持续性较强,目前在移动终端市场,AA(ARM-Andriod)体系占据统治地位,虽然主机和服务器端与移动端授权有所差异,但不需要研发自己的编译器,可兼容AA体系的软件生态,大幅降低研发的技术门槛、时间和资金成本.
同时,国际厂商不断挑战Intel、AMD等x86厂商在CPU市场的垄断地位,如苹果将在2021年初发布第一款基于ARM的Mac,完成向基于ARM的计算芯片的过渡.
飞腾走了一条创新可信与国际化开放生态相互兼容的路线,未来市场空间广阔.
其二,飞腾产品谱系不断完善,产品性能大幅提升.
目前,飞腾产品谱系已全面覆盖高性能服务器、高效能桌面和高端嵌入式等领域,7月发布的腾云s2500芯片补全了其在高端多路服务器领域的短板,基于腾云2500S的8路服务器是目前最高性能的国产服务器系统,多条产品线能为从端到云的各类设备提供核心算力支撑.
其三,合作厂商不断扩展,中国长城信创产业基地全国布局.
目前,飞腾合作伙伴数量超过1000家、累计研制了6大类900余种整机产品,已经适配和正在适配的软件和外设超过2400种,并发布了四大类、80多个行业联合解决方案,覆盖信创、电信、金融、能源、交通、医疗、数字城市、工业制造等行业.
同时,2019年以来,中国长城与各地方政府展开合作,共建信创产业生态基地.
据不完全统计,截至2020年8月,中国长城自主创新基地已先后在长沙、太原、温州、南通、泸州、烟台、合肥、郑州、重庆、哈尔滨、大理、拉萨、韩城、遵义等共14个城市落地.
信创产业生态基地基于"飞腾+麒麟+安全"产业链全面构建从研发、生产、供应链及售前服务、售后服务的完整信创生态体系,助力飞腾快速发展.
7月23日,飞腾表示,预计2020年全年芯片出货量将达100万片,营收达10亿元.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-10-敬请参阅最后一页特别声明图表7:中国长城全国信创基地布局信创产业生态基地时间城市内容中国长城智能制造山西基地2019.
07太原加速推进自主研发计算机产业化进程,全面推进数字化产业布局.
中国长城科技信创(安徽基地)一期2019.
12合肥信创电脑和网络安全和信息化产品等的研发、制造、产品展示、适配、运营等.
中国长城科技信创(安徽基地)二期未定合肥面向政府和重点行业进行产线智能化升级和产能扩充中国长城(温州)自主创新基地2019.
12温州双方将围绕数字经济产业发展,在网络安全、智能制造、健康医疗大数据、现代数字城市建设等领域开展合作.
中国长城新疆自主创新基地2019.
12乌鲁木齐打造云制造中心、生态适配中心、创新研发中心、大数据中心等.
中国长城(江苏)自主创新基地2020.
01南通聚焦百家软硬件生态企业,共同打造自主安全产业链.
中国长城(黑龙江)自主创新计算机基地2020.
01哈尔滨将为哈尔滨新区发展新一代信息技术产业、黑龙江网信产业实现集群式发展奠定坚实基础.
中国长城(山东)自主创新基地一期2020.
02烟台作为飞腾CPU自主安全计算机整机智能制造生产线及自主创新适配中心.
中国长城(山东)自主创新基地二期2020.
02烟台面向政府和行业需求进行产线升级和产能扩充.
中国长城(山东)自主创新基地三期2020.
02烟台建设长城创新基地辅助配套设施和推动推动产业生态项目实施中国长城(泸州)信创产业基地2020.
04泸州打造网信产业高地,形成产业生态高质量发展.
中国长城郑州自主创新基地一期——智能制造基地2020.
04郑州生产长城信创产业生态自主安全端系产品.
中国长城郑州自主创新基地二期——长城"飞腾+麒麟+安全"信创产业生态园2020.
04郑州发展软件产业,建设硬件智造基地、软件生态基地、应用示范基地,以形成完整信创产业体系.
中国长城(重庆)信创产业基地2020.
04重庆建数字生态、打造数据产业联盟,发展电子信息等高精尖产业.
中国长城(云南)网信产业制造基地2020.
05大理促进产业链上下游要素向大理聚集、推动大理网信事业发展,助推洱海流域产业转型升级.
中国长城(天津)自主创新基地天津2020.
06天津生产以PKS体系为核心架构的国产化自主安全电脑,建设国产化自主安全数据中心.
中国长城(西藏)基地2020.
07拉萨夯实我国青藏高原网信产业生态的配套保障体系建设,助力拉萨建设智慧园区、数字园区和高原新城树起最坚实的数字安全屏障中国长城(韩城)基地2020.
07韩城双方将共同建设自主安全电脑网信产品重要零部件制造基地,助推中国长城自主安全网信产业实现高质量发展.
中国长城(贵州)网信制造基地2020.
07遵义生产国产自主安全电脑等网信硬件产品,形成完整的网信事业配套保障体系.
来源:公司官网,国金证券研究所六大CPU公司简析天津飞腾:创新可信主力芯片厂商,产业生态日益丰富,市场空间广阔天津飞腾是国产自主安全主力芯片厂商.
飞腾专注于ARM芯片研发,是中国最早获得ARMv8指令集架构授权的芯片设计厂商,主要致力于国产高性能、低功耗集成电路芯片的设计与服务,产品广泛应用于计算机终端与服务器.
目前国内完全自主设计的芯片厂商仅飞腾、龙芯、海光、兆芯和申威等寥寥数家,飞腾在CPU、JS引擎性能、HTML5兼容性等方面全面领先其他厂商.
飞腾产品覆盖高性能服务器CPU、高能效桌面CPU和高端嵌入式CPU等.
飞腾通过20年技术积累,已经形成完整的多样化算力产品谱系,是国内通用CPU里面谱系最全的CPU厂家,包括高性能服务器CPU、高效能桌面CPU、高端嵌入式CPU,能为从端到云的各类设备提供核心算力支撑.
目前,主推产品是面向服务器的FT-2000+64、面向桌面终端的FT-2000四核和面向嵌入式的FT-2000A两核.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-11-敬请参阅最后一页特别声明图表8:飞腾CPU产品迭代历程图表9:飞腾CPU产品谱系来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所飞腾CPU是PK体系信息系统的核心.
飞腾的CPU芯片架构和国际主流ARM指令集接轨,而内部则是完全自主研发的"飞腾内核".
架构和国际主流接轨,保证了芯片接口的通用性,产品能更好地融入国际市场和生态环境;自主研发内核,则保障了芯片的自主性和可控性.
基于自主研发的处理器内核,飞腾拥有高性能服务器CPU、桌面CPU和高端嵌入式CPU完整的产品谱系,并与国内软硬件厂商完成适配和产品业化研发,使得基于飞腾芯片的产品性能上可以达到替代国外产品,为从端到云的各型设备提供核心算力支撑,为我国构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础.
目前,飞腾已经与国内众多厂家开展合作,携手合作伙伴构建繁荣开放的生态,合作伙伴数量超过1000家、累计研制了6大类900余种整机产品,已经适配和正在适配的软件和外设超过2400种,飞腾已经建立起云端边和嵌入式全栈解决方案图谱.
图表10:飞腾CPU合作伙伴图表11:飞腾CPU携手合作伙伴共建生态图谱来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所2020H1,公司业绩大幅增长.
2020年上半年,公司已实现营收3.
5亿元,超过19年全年营收,下半年将继续保持增长势头,年底实现全年出货量100余万片,营收10亿元目标.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-12-敬请参阅最后一页特别声明图表12:2020H1飞腾逆势增长来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所飞腾新一代多路服务器芯片—腾云S2500今年以来,飞腾对高性能服务器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入式CPU等三条产品线进行了全面品牌升级.
高性能服务器CPU统一以飞腾腾云S系列命名(为服务器和数据中心提供强算力、高并发的计算服务)、高效能桌面CPU产品线统一以飞腾腾锐D系列命名(打造高性能、高安全的单用户极致体验)、高端嵌入式产品线统一以飞腾腾珑E系列命名(提供定制化契合各行各业嵌入式应用的解决方案).
腾龙、腾锐、腾珑并驾齐驱,三线齐飞.
图表13:飞腾产品谱系全面升级来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所2020年7月23日,飞腾发布腾云系列第一代高可扩展多路服务器芯片——腾云S2500.
与FT-2000+相比性能大幅提升,扩展支持2路-8路,一台服务器整机最多可以支持8颗S2500芯片直连构成多路服务器,片内集成64MB三级Cache,支持8个DDR4-3200存储通道,功耗150W,整个芯片面积接近400m^2毫米,封装尺寸65x65nm.
在整机性能方面,双路的SPECint分值为1000+,增长至原来的2倍,四路的SPECint值为1800+,是原来的3.
5倍.
在分布式数据库性能方面,双路服务器的tpmC值达到98000,线性提升至原来的2倍,四路的tpmC值达到176000,增长至原来的4倍.
在云桌面支持方面,双路服务器支持虚拟机70个,增长至原来的2.
5倍,四路服务器支持虚拟机140个,增长至原来的5倍.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-13-敬请参阅最后一页特别声明图表14:飞腾新一代CPU腾云S2500性能参数图表15:腾云s2500相比FT-2000+性能大幅提升来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所未来三年的产品规划:腾云S系列将有两款核心产品(腾云S5000和腾云S6000)、腾锐D系列有两款核心产品(腾锐D2000和腾锐D3000)、腾珑E系列(腾珑E2000和腾珑E3000).
图表16:飞腾未来三年产品规划来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所华为鲲鹏:基于ARM架构授权,卓越性能提供市场最强算力支撑华为基于ARM架构,研发五大芯片族,实现全场景布局.
华为自研芯片产品主要包括服务器芯片鲲鹏系列、手机SOC芯片麒麟系列、人工智能芯片昇腾系列、5G基站芯片天罡系列、5G终端芯片巴龙系列等以及一系列专用芯片,如凌霄芯片、NB-IoT芯片、视频编码解码芯片以及SSD控制芯片等.
Kunpeng处理器从指令集和微架构两方面进行兼容性设计,兼容全球ARM生态,并围绕Kunpeng处理器打造了"算、存、传、管、智"五个子系统的芯片族,实现全场景处理器布局.
华为从2004年开始投资研发第一颗嵌入式处理芯片,历经16年,累计投入超过2万名工程师,形成了目前以"鲲鹏+昇腾"为核心的基础芯片族.
作为鲲鹏计算产业底座的Kunpeng处理器,华为持续重点投入以满足市场对于新算力的需求.
目前鲲鹏系列已经实现量产的有Kunpeng912、Kunpeng916、Kunpeng920、Kunpeng920s,而Kunpeng920Lite、Kunpeng930及Kunpeng930s目前仍在研发中,Kunpeng930Lite尚在规划中.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-14-敬请参阅最后一页特别声明图表17:Kunpeng芯片族的"量产一代、研发一代、规划一代"策略来源:《鲲鹏计算产业白皮书》,国金证券研究所最新鲲鹏920芯片已实现通用计算最强算力,性能优于其他厂商的同类型芯片.
2019年,华为发布最新鲲鹏920处理器.
这款鲲鹏920基于ARMv8指令集,是行业内首款7nm数据中心ARM处理器,由华为自主研发设计,采用多发射、乱序执行、优化分支预测等多种手段提升单核的性能.
鲲鹏920拥有64个内核,集成8通道DDR4,可以提供多个接口,主频可达2.
6GHz,总带宽640Gbps,保证了920超强算力的高效输出.
此外,在Memory子系统上也进行了大量的优化,采用当前典型的3级Cache的架构,对Cache大小以及延时进行了优化设计.
鲲鹏920面向数据中心,主打低功耗强性能,性能达到业界领先水平,尤其是整型计算能力,业界标准SPECintBenchmark评分超过930,超出业界标杆25%,同时能效优于业界标杆30%.
并已经针对大数据、分布式存储、数据库及云服务等场景进行了欧化,通过软硬协同进一步提升处理器的性能.
图表18:鲲鹏920与其他企业推出的服务器芯片对比企业处理器产品架构主要性能指标华为鲲鹏920ARMv87nm工艺;多达64核;主频可达2.
6GHz;集成8通道DDR4,总内存带宽高达1.
5Tb/s;支持PCIe4.
0及CCIX接口,可提供640Gbps总带宽;集成100GRoCE以太网卡功能,网络带宽达到100Gbps.
高通Centriq2460ARMv810nm工艺;多达48核/48线程;60MB三级缓存;2.
2GHz/可加速至2.
6GHz;热设计功耗最高120W.
IntelXeonPlatinum8180X8614nm工艺;28核/56线程;主频2.
5-3.
8GHz;三级缓存38.
5MB;支持最高768GB的6通道DDR4内存;支持PCIe3.
0;热设计功耗最高205W.
亚马逊GravitonARMv864核;主频2.
3GHz.
飞腾FT-2000plusARMv816nm工艺;64核;主频2.
0-2.
4GHz;支持最高256GB的8通道DDR4内存.
华芯通昇龙4800ARMv810nm工艺;48核/48线程;最高主频2.
6GHz;60MB三级缓存;支持最高768GB六通道DDR4内存;支持PCIe3.
0;热设计功耗最高低于120W.
来源:赛迪顾问,国金证券研究所鲲鹏920已实现性能超越Intel系列X86芯片.
鲲鹏芯片算力维度方面在非X86架构芯片中明显领先,且发展至目前已经达到可以与X86芯片相匹配的性能.
鲲鹏920芯片基于ARMv8架构,各方面性能优异.
目前从整体性能上看,鲲鹏920与芯片龙头Intel公司所生产的芯片相比较而言,48核鲲鹏920与Intel至强8180性能相当,但鲲鹏920能耗比对方低20%,而64核的鲲鹏920测试性能要远优于Intel至强8180.
这证明ARM架构已经具备赶超X86架构性能的能力.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-15-敬请参阅最后一页特别声明图表19:鲲鹏920与Intel至强8180对比来源:SPEC,国金证券研究所华为积极适配其他操作系统,从底层构建好鲲鹏生态.
华为从2019年开始一直加速各行业生态的适配,在政府端进行得较为充分完善.
目前在操作系统方面,华为推出了自主研发的欧拉服务器操作系统,但欧拉操作系统与鲲鹏产业合作伙伴诚迈科技的统信UOS、中国软件的麒麟操作系统并不矛盾,华为将借助鲲鹏920与这些国产操作系统的适配来构建起强大的鲲鹏生态.
目前基于统信UOS、华为鲲鹏平台的整机、应用、外设的适配已经超过1000款,在日常办公领域已经完全具备替换Windows系统的能力.
图表20:鲲鹏与其他国产操作系统的适配情况来源:公开资料整理,国金证券研究所华为目前是国际上ARM服务器芯片领域的领军企业,其产品历经考验已经服务于国内多个领域.
移动领域,华为海思的麒麟芯片已经通过华为高端手机Mate系列、P系列打响自身品牌;服务器与云计算领域,华为陆续发布的鲲鹏系列和昇腾系列芯片,基于ARM架构,分别用于服务器和云计算市场.
然而,在不断加剧的国际封锁和美国制裁下,华为鲲鹏的发展蒙上了一层不确定性.
龙芯:国内最早自主研发芯片厂商,MIPS架构体系自主化程度高"龙芯"是我国最早研制的高性能通用处理器系列,于2001年在中科院计算所开始研发,得到了中科院、863、973、核高基等项目大力支持,完成了十年的核心技术积累.
2010年,中国科学院和北京市政府共同牵头出资,龙芯中科技术有限公司正式成立,开始市场化运作,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化.
龙芯CPU采用MIPS体系结构,产品现包括龙芯1号小CPU、龙芯2号中CPU和龙芯3号大CPU三个系列,此外还包括龙芯7A1000桥片.
产27819375/47054/2020080418:42行业研究-16-敬请参阅最后一页特别声明品方面,龙芯目前共推出3代CPU产品,2017年4月发布面向桌面/服务器应用的龙芯3号处理器的最新升级产品龙芯3A3000/3B3000,其中,龙芯3A3000基于中芯28nmFDSOI工艺,自主GS464E架构(自主指令系统LoongISA),设计为四核64位,主频1.
5GHz,功耗仅30W,是目前国产CPU中单核SPEC实测性能最高的芯片之一.
2019年12月,龙芯推出首款基于GS464v微架构的四核处理器3A4000相比上一代产品实测性能提高一倍.
预计2020年年底将推出3A5000/3C5000,其工艺改进提高主频至2.
5GHz,核数提升至16核.
图表21:龙芯芯片列表产品首款芯片发布时间主频核数研发定位工艺功耗龙芯1A2010年6月300MHz单核32位低端嵌入式和专用应用领域130nm1.
0W龙芯1B2010年6月266MHz单核32位低端嵌入式和专用应用领域130nm0.
5W龙芯1C2013年2月300MHzGS232处理器核工业控制及物联网等领域130nm0.
5W龙芯1D2014年8MHzGS132处理器核超声波热表、水表和气表测量专用SoC芯片130nm30uW龙芯2F2008年8月800MHz单核64位个人计算机、行业终端、工业控制、数据采集、网络安全等领域90nm5W龙芯2H2012年11月1GHz单核64位计算机、云终端、网络设备、消费类电子等领域65nm5W龙芯3A10002009年10月1GHz四核64位桌面、服务器、工业控制等领域65nm15W(支持动态降频)龙芯3B15002012年5月1.
2GHz八核64位服务器、桌面计算机、数字信号处理等领域32nm30W(典型)/60W(向量)龙芯3A2000/3B20002015年3月800MHz-1GHz四核64位桌面和服务器等领域40nm15W龙芯3A3000/3B30002016年6月1.
5GHz四核64位桌面和服务器等领域28nm30W龙芯3A4000/3B40002019年12月1.
8GHz–2.
0GHz四核64位桌面和服务器等领域28nm<30W1.
5GHz<40W1.
8GHz<50W2.
0GHz龙芯3A5000/3C5000预计2020年底2.
5GHz3A四核64位3C16核64位桌面和服务器等领域12nm-来源:公司官网,国金证券研究所相比于龙芯3A3000处理器,龙芯3A4000性能翻倍.
龙芯3A4000相比3A3000的GS464e微架构,进一步优化流水线,提升运行频率,加强对虚拟化、向量支持、加解密、安全机制等方面的支持.
其芯片整体实测性能提升一倍左右.
在某些测试项目中,龙芯3A4000的速度超过了3A3000的三倍,比如hmmer测试,3A4000的速度是3A3000的3.
6倍,这是因为龙芯3A4000的向量指令在发挥作用.
但与Inteli5-7200U处理器相比,龙芯3A4000处理器性能还存在一定差距.
从测试结果可以看到,3A4000处理器单核整数性能只有i5-7200U的60%,浮点性能只有后者的50%.
但考虑到Inteli5-7200U睿频频率高达3.
1GHz,处理器的每GHz性能为整数10.
64分,浮点12.
6分;3A4000处理器核的同主频性能已经能够达到i5-7200U处理器的80%~90%了.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-17-敬请参阅最后一页特别声明图表22:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200浮点性能图表23:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200整数性能来源:知乎,国金证券研究所来源:知乎,国金证券研究所出货量不断增加,但生态可能是龙芯的制约.
出货方面,龙芯出货规模不断扩大,2016年只有1万片,2017年2万片,2018年6万多片,2019年出货量50万片,龙芯出货量不断增加.
但另一方面,龙芯所基于的MIPS架构在国内外基本只有龙芯采用,龙芯需要完全依托自身实力建设完善生态,相对于强大的X86生态和有众多巨头共建的ARM生态,龙芯MIPS生态发展前景相对有一定不确定.
海光:性能优越的x86架构芯片,商用市场极具潜力海光信息技术有限公司成立于2014年10月,公司重要股东为中科曙光,持股36.
68%.
海光信息主营高性能处理器,业务涵盖芯片领域的设计、制造和生产等环节,自主设计了"禅定"x86中央处理器(CPU).
2016年4月,AMD宣布将与海光信息成立合资公司,授权其生产服务器处理器,AMD获得2.
93亿美元的授权费.
目前,海光资金以天津投资和曙光自有资金为主.
与AMD成立合资公司,变相获得x86内核授权.
由于Intel与AMD之间存在交叉授权协议,当AMD成立合资公司时,若AMD为非控股股东,则合资公司不能获得X86授权,只有AMD保持控股状态时,合资公司才能获得X86授权.
因此最初合资的一项条件就是AMD控股合资公司.
但如果由AMD控股了合资公司,那势必影响合资公司获得国家扶持的力度,而且一旦外资控股,其创新可信身份将存疑,很多国产项目将无法参与.
于是,AMD与海光达成了一个迂回的合作方案:首先,AMD与海光信息成立合资公司成都海光微电子技术有限公司(简称"海光微电子"),AMD27819375/47054/2020080418:42行业研究-18-敬请参阅最后一页特别声明持股51%,为控股股东,负责开发CPU核(享有AMD现有的x86内核授权).
然后海光与AMD另外成立一家由海光信息控股的合资公司成都集成电路设计有限公司(简称"海光集成电路"),海光信息持股70%.
由海光集成电路购买海光微电子的IP授权,以此为基础开发CPU,最终实现ARM卖IP核的翻版.
从而,既规避了Intel的X86授权限制,又使得海光X86CPU成为内资公司开发的产品,满足创新可信要求.
图表24:海光股权架构来源:企查查,国金证券研究所海光的最大优势是其产品性能和x86丰富的应用生态.
由于有AMD技术做后盾,AMD授权给海光的是性能强劲的Zen的结构和代码,海光芯片性能优越,在国家级超算项目应用广泛.
2018年7月,AMD与天津海光合作后首款X86处理器Dhyana(禅定)启动生产,Dhyana(禅定)基于超微(AMD)Zen核心架构开发,性能方面与AMDEPYC处理器相似,Linux维护者将EPYC支持代码转移到Dhyana(禅定)处理器后可以成功运行,说明当时两款处理器差异相对较小.
2019年6月,中科曙光与四川成都合作,建立成都超算中心.
2020年5月10日,中国电信56314台服务器集采华为鲲鹏920芯片、海光HYGONDhyana系列处理器的H系列全国产化服务器,首次将全国产化服务器单独列入招标目录.
2020年7月1日,Intel停供服务器芯片,海光已开始向国内诸多服务器厂商供货.
图表25:海光芯片列表产品制程单芯片支持核数支持单/双路其他海光1号14nm4-32核支持单双路(AMD授权芯片仅支持双路)更换安全模块,较AMD芯片浮点运算能力低海光2号14-12nm4-32核支持单双路浮点运算能力提升,加密方案完善海光3号7nm最高支持64核单双路浮点运算性能进一步提升来源:公司官网,国金证券研究所海光产品当下确定性高.
受益于性能和生态两方面优势,且未受制裁影响,海光产品当下确定性高,可获得大量行业端国产订单.
但X86架构的核心指令集仍然掌握在Intel和AMD手中,且海光未获得桌面产品授权,下一步海光将在现有架构基础上,持续迭代创新,维持国产先进性优势.
申威:自主化程度最高的Alpha架构芯片,主供军方与超算市场申威最初基于Alpha指令集架构,形成三个系列国产处理器产品线.
成都申威科技有限责任公司,总投资5亿,注册资金1亿公司依托国家信息安全发展战略,主要从事对申威处理器的产业化推广,核心业务包括申威处理器芯片内核、封装设计、技术支持服务及销售,小型超级计算机研发、测试、销售、服务及核心部件生产,基于申威处理器的软件、中间件开发,嵌入式计算机系统定制化产品服务,集成电路IP核等知识产权授权.
申威27819375/47054/2020080418:42行业研究-19-敬请参阅最后一页特别声明处理器是在国家"核高基"重大专项支持下,由上海高性能集成电路中心,采用自主指令集,研制的具有完全自主知识产权的国产处理器系列.
现已形成申威高性能计算处理器、服务器及桌面处理器、嵌入式处理器三个系列的国产处理器产品线,以及申威国产I/O套片产品线.
申威CPU长期创新可信,但生态建设存在难度.
2006年,背靠科技部和上海市政府的上海高性能集成电路设计中心首次成功研制出基于DEC公司Alpha架构的申威1单核CPU,130nm工艺,主频900MHz.
申威作为军方专供CPU厂商,军队大部分机密设备均使用申威处理器,因此出于安全性能以及知识产权角度,申威在研发出第一代基于Alpha指令集的CPU后,将指令集替换为自研的自主可控的申威64位指令集,完全区别于原有Alpha指令集.
因此,基于完全自主指令集架构的申威CPU研发能力不受限制,不受美国制裁的威胁,可以为军队、党政机关等高机密、关键行业持续稳定提供支撑,并已经开展了产业化推广.
但由于申威是唯一一个基于申威64位指令集打造的国产CPU厂商,因此后续在独立生态建设上将存在一定难度.
申威SW26010是中国首个采用国产自研架构且性能强大的计算机芯片.
出于安全自主可控角度不再使用ALPHA指令集后,申威推出了自研的申威64位指令集,并在此基础上,成功研发出中国首个采用自主架构,同时性能达到世界一流水平的计算机芯片申威SW26010.
SW26010采用260核心众核架构,乱序执行架构,频率1.
45GHz,整个处理器包括4个MPE管理单元、4个CPE计算单元及4个MC内存控制器单元组成,总计260个核心.
申威在服务器领域向上至超算领域的应用场景中性能强大,优势较为明显.
2016年6月20日,搭载了申威SW26010以及国产操作系统神威睿思的神威太湖之光获得全球超级计算机第一名,并持续4年.
神威太湖之光峰值计算速度达每秒12.
54亿亿次,是全球首台峰值计算速度超过十亿亿次的超级计算机,软件硬件并行,均为申威自主设计.
图表26:申威芯片产品图来源:公司官网,国金证券研究所申威与中国电科联手,首条服务器规模化生产线现已启用.
2020年1月,中国电科首批申威服务器量产下线.
申威在市场化探索初期,与中国电科进行了对接.
基于申威的自主可控技术路线+电科的电子信息产业国家队,目前,中国电科已经成立中电科申泰公司,负责申威处理器的产业推广工作.
2020年7月29日,申威全国首条服务器规模化生产线在上海松江区正式启用.
这标志着中国电科贯彻落实国家战略要求,实现了申威服务器规模化生产.
目前已建成的规模化生产线年产能超过4万台.
未来,中国电科将以更大批量生产满足服务器市场化需求,并将进一步加大投入,构筑电科申威技术体系、产品体系、应用体系.
双方将共同扩大申威核心研发团队的规模,完善丰富申威64位指令集系统生态.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-20-敬请参阅最后一页特别声明申威与多家厂商进行适配,全力构建申威生态.
国产处理器得以推广应用的关键在于生态的丰富与否.
为应对这一问题,申威推出了自研的操作系统,实现了从处理器到操作系统,在到上层应用软件的国产化.
近期,多家厂商与申威处理器进行兼容认证,涉及操作系统、存储等软件硬件领域,例如统信、联想、大道云行、鼎甲等.
目前,申威处理器适配的操作系统有中标麒麟、统信UOS及深度deepin.
未来,申威处理器将不断和国产自主可控厂商适配,构建起完善的生态.
图表27:申威CPU近期适配情况来源:公司官网,国金证券研究所兆芯:国内x86主要入围芯片,业务主要覆盖上海地区上海国资委持股85.
24%,拥有x86架构授权.
上海兆芯集成电路有限公司(简称"兆芯")于2013年成立,由上海联合投资有限公司(隶属于上海市国资委)和台湾威盛电子共同成立,总部位于上海张江,在北京、西安、武汉、深圳等地设有研发中心和分支机构.
目前,上海市国资委持股比例为85.
24%.
威盛电子是台湾老牌芯片公司,是除Intel、AMD之外,唯一一家拥有x86架构授权的公司,也是除高通之外,唯一一家拥有CDMA基带授权的公司.
技术方面,截至2020年4月,兆芯已累计申请专利1468件,登记集成电路布图设计34件.
兆芯的技术源自VIA,通过技术引进、仿制,再修改原始设计,最后自主创新,致力于通过技术创新与兼容主流的发展路线,为行业用户提供通用处理器和配套芯片等产品.
公司成立以来,兆芯已成功研发并量产多款通用处理器产品,并形成"开先"、"开胜"两大产品系列.
2019年6月,兆芯发布开先KX-6000/开胜KH-30000系列处理器,是首款主频达到3.
0GHz的国产通用处理器,也是业内第一款完整集成CPU、GPU、芯片组的SoC单芯片国产通用处理器,其单芯片性能相比上一代产品提升了多达50%,同频下的性能功耗比则是上代产品的3倍,产品性能与国际主流的Inteli5水平相当.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-21-敬请参阅最后一页特别声明图表28:兆芯芯片列表产品类别产品型号发布时间工艺内核定位产品型号及主频其他特色PC/嵌入式处理器开先ZX-C系列2015Q228nm4核高性能运算开先C4200/C4210(1.
2GHz)开先C4400/C4420(1.
67GHz)开先C4600/C4610(2.
0GHz)支持CPU虚拟化技术;独特安全引擎提供基于硬件的运行数据加密开先ZX-C+系列2016Q328nm4核高性能运算开先ZX-C+C4300/C4310(1.
2GHz)开先ZX-C+C4500/4510(1.
67GHz)开先ZX-C+C4580(1.
83GHz)开先ZX-C+C4701/4711(2.
0GHz)支持CPU虚拟化技术,支持SM3与SMS4国密算法开先KX-5000系列2017.
1128nm4核通用SOC处理器开先KX-5540(1.
8GHz)支持双通道DDR4内存,最大容量可支持64GB(国内首个)8核通用SOC旗舰版处理器开先KX-U5580(1.
8GHz)开先KX-U5680(2.
0GHz)支持双通道DDR4内存,最大容量可支持64GB(国内首个)开先KX-6000系列2019Q216nm4核通用SOC处理器开先KX-6640A(2.
6GHz)开先KX-6640MA(2.
2GHz)同时支持SM3/SM4国密算法,可提供基于硬件的数据加密保护8核通用SOC处理器开先KX-U6880A(3.
0GHz)开先KX-U6780(2.
7GHz)开先KX-U6580(2.
5GHz)集成度更高,是真正意义的单芯片解决方案.
服务器处理器开胜ZX-C+系列2016Q228nm8核高性能运算开胜ZX-C+FC-1080/FC1081(2.
0GHz)支持CPU虚拟化技术,支持SM3与SMS4国密算法开胜KH-20000系列2017Q428nm8核服务器通用x86SOC处理器开胜KH-26800(2.
0GHz)开胜KH-25800(1.
8GHz)支持双通道DDR4内存,最大容量可支持128GB(国内首个)开胜KH-30000系列2019Q216nm8核服务器通用SOC处理器开胜KH-38800(3.
0GHz)开胜KH-37800(2.
7GHz)同时支持SM3/SM4国密算法,可提供基于硬件的数据加密保护IO扩展芯片/芯片组ZX-100S芯片组2016Q340nm-适用于对扩展性要求较高的桌面解决方案ZX-100S兼容PCIExpress3.
0技术,并支持热插拔技术与IO虚拟化技术ZX-200IO扩展芯片2017Q440nm-适用于对扩展性要求较高的桌面及服务器等解决方案ZX-200兼容PCIe2.
0技术规范,最多支持9通道PCIe2.
0传输来源:公司官网,国金证券研究所27819375/47054/2020080418:42行业研究-22-敬请参阅最后一页特别声明投资建议随着信创产业不断落地,推荐关注中国长城(持有天津飞腾31.
5%股权)、中科曙光(持有天津海光36.
44%股权),操作系统龙头中国软件、诚迈科技,鲲鹏整机龙头神州数码.
风险提示经济受疫情影响较重,IT国产化进程放缓.
此次新冠疫情来势凶猛,对全球以及我国经济都形成了较大冲击,对政府的财政亦有冲击.
国产计算产品目前主要面对的还是政府市场,疫情也许会对计算产业国产进程产生负面影响.
国产芯片行业受美国制裁程度加深.
此前美国政府进一步加大对华为海思的制裁,我国芯片行业近年来快速发展,但在芯片代工、上游原材料等多个领域仍然与国外差距明显,美国制裁有可能放缓我们国产CPU产业的发展.
基于ARM的计算生态发展缓慢.
ARM主要在移动端市场处于统治地位,生态成熟,在计算市场还是X86+Windows处于绝对垄断地位.
虽然国内ARM阵营的海思、飞腾等厂商正在积极建设计算生态,但仍将面临较大的阻力,基于ARM的计算生态发展进度也许将不及预期.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-23-敬请参阅最后一页特别声明公司投资评级的说明:买入:预期未来6-12个月内上涨幅度在15%以上;增持:预期未来6-12个月内上涨幅度在5%-15%;中性:预期未来6-12个月内变动幅度在-5%-5%;减持:预期未来6-12个月内下跌幅度在5%以上.
行业投资评级的说明:买入:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上;增持:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%-15%;中性:预期未来3-6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%-5%;减持:预期未来3-6个月内该行业下跌幅度超过大盘在5%以上.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-24-敬请参阅最后一页特别声明特别声明:国金证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格.
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cn邮编:518000地址:中国深圳福田区深南大道4001号时代金融中心7GH27819375/47054/2020080418:42
90国金计算机指数7343沪深300指数4771上证指数3368深证成指13965中小板综指13088相关报告1.
《数字货币呼之欲出,重点关注优博讯-计算机行业周观点》,2020.
7.
202.
《车联网&工业互联网计算机受益标的全梳理-计算机行业观点》,2020.
7.
63.
《服务器行业持续高度景气-计算机行业点评》,2020.
7.
34.
《布局信创正当时-计算机行业周观点》,2020.
6.
295.
《下游复苏有待进一步明确,重视龙头回调机会-计算机行业周观点》,2020.
6.
8翟炜分析师SAC执业编号:S1130520020005zhaiwei@gjzq.
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cn国产CPU全对比,飞腾有望异军突起行业观点CPU按指令集架构区分,复杂指令集阵营以X86为代表,简单指令集阵营以ARM为代表.
CISC与RISC架构处理器各有千秋,CISC架构芯片运行速度快、性能优越,但功耗大、价格较贵;RISC架构芯片体积小、低功耗、性价比高.
目前整体来看,在移动芯片领域,以ARM为代表的RISC架构的芯片占据了90%以上的市场份额,在计算CPU市场上,以英特尔X86为代表的CISC架构处理器占据超过90%市场份额.
其他如MIPS和Power等架构虽有部分厂商在用,但已不是市场主流.
对指令集的掌控程度决定了国产化的程度.
对指令集的消化吸收和创新程度决定了CPU的创新可信的程度,通常自主研发国产CPU可以通过授权或者完全自研的方式,授权方式主要有两种:指令集架构授权、IP内核授权.
获得指令集架构授权的厂商可以自主研发CPU内核,拥有较高的创新可信程度;获得IP内核授权的厂商,只能基于指令集进行SOC集成设计,CPU内核仍受制于人,创新可信程度相对较低.
基于ARM架构国产芯片有望实现完全创新可信.
目前,国内CPU企业大多选择购买国外的架构授权,大体可以分为三类:第一类,龙芯(MIPS指令集)和申威(Alpha指令集),创新可信能力最强,但使用群体小,应用生态缺乏;第二类,飞腾、鲲鹏均基于ARM架构,由于是架构层级授权,有机会形成自主指令集,而且应用生态不断成熟;第三类,以兆芯、海光为代表的x86架构,由于指令集仍掌握在海外厂商手中,完全创新可信难度大.
因此,在创新可信程度上申威、龙芯>海思、飞腾>海光、兆芯,但是未来鲲鹏和飞腾有机会基于ARMV8永久指令集授权实现进一步创新可信.
综合对比六大国产CPU厂商,飞腾有望异军突起.
在党政信创市场,申威因主要面向超算领域且Alpha生态不成熟难以获得较多份额.
海光、兆芯受制于x86内核层级授权,创新可信程度较弱且海光无桌面授权.
我们判断飞腾、鲲鹏和龙芯将在党政市场占优.
龙芯研发起步最早,党政市场原始份额较大(约占70%),国产应用适配厂商较多,但MIPS生态及性能不足,随着鲲鹏进入场及飞腾不断成熟,ARM的生态和性能优势将逐步体现,同时因鲲鹏受制裁选择性布局党政市场,判断飞腾将逐步获得党政信创市场最大份额.
行业端市场空间大,对性能要求高,鲲鹏、海光此前绝对领先,随着飞腾推出腾云S2500多路服务器芯片产品,性能提升数倍,亦有望推进行业端市场.
投资建议随着信创产业不断落地,推荐关注中国长城(持有天津飞腾31.
5%股权)、中科曙光(持有天津海光36.
44%股权),操作系统龙头中国软件、诚迈科技,鲲鹏整机龙头神州数码.
风险提示经济受疫情影响较重,IT国产化进程放缓;国产芯片行业受美国制裁程度加深;基于ARM的计算生态发展缓慢.
4668516956706171667171727673190805191105200205200505国金行业沪深3002020年08月04日创新技术与企业服务研究中心计算机行业研究买入(维持评级))行业研究证券研究报告行业研究-2-敬请参阅最后一页特别声明内容目录行业概述4CPU是计算机系统的核心和大脑.
4国产CPU的发展现状.
6六大CPU公司简析10天津飞腾:创新可信主力芯片厂商,产业生态日益丰富,市场空间广阔.
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10华为鲲鹏:基于ARM架构授权,卓越性能提供市场最强算力支撑.
13龙芯:国内最早自主研发芯片厂商,MIPS架构体系自主化程度高.
15海光:性能优越的x86架构芯片,商用市场极具潜力17申威:自主化程度最高的Alpha架构芯片,主供军方与超算市场.
18兆芯:国内x86主要入围芯片,业务主要覆盖上海地区.
20投资建议22风险提示22图表目录图表1:CPU内部组成部分和工作原理4图表2:CISC与RISC特点对比5图表3:CISC阵营与RISC阵营比较6图表4:主要国产芯片厂商.
6图表5:国产化CPU的三种模式.
7图表6:国产主要处理器架构及相应的技术对比.
8图表7:中国长城全国信创基地布局.
10图表8:飞腾CPU产品迭代历程.
11图表9:飞腾CPU产品谱系.
11图表10:飞腾CPU合作伙伴.
11图表11:飞腾CPU携手合作伙伴共建生态图谱11图表12:2020H1飞腾逆势增长.
12图表13:飞腾产品谱系全面升级.
12图表14:飞腾新一代CPU腾云S2500性能参数.
13图表15:腾云s2500相比FT-2000+性能大幅提升.
13图表16:飞腾未来三年产品规划.
13图表17:Kunpeng芯片族的"量产一代、研发一代、规划一代"策略.
14图表18:鲲鹏920与其他企业推出的服务器芯片对比.
14图表19:鲲鹏920与Intel至强8180对比.
15图表20:鲲鹏与其他国产操作系统的适配情况.
15图表21:龙芯芯片列表.
16图表22:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200浮点性能.
1727819375/47054/2020080418:42行业研究-3-敬请参阅最后一页特别声明图表23:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200整数性能.
17图表24:海光股权架构.
18图表25:海光芯片列表.
18图表26:申威芯片产品图.
19图表27:申威CPU近期适配情况.
20图表28:兆芯芯片列表.
2127819375/47054/2020080418:42行业研究-4-敬请参阅最后一页特别声明行业概述CPU是计算机系统的核心和大脑CPU,即中央处理器是计算机的运算和控制核心,其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据.
CPU主要由控制器、运算器、存储器和连接总线构成.
其中,控制器和运算器组成CPU的内核,内核从存储器中提取数据,根据控制器中的指令集将数据解码,通过运算器中的微架构(电路)进行运算得到结果,以某种格式将执行结果写入存储器.
因此,内核的基础就是指令集(指令集架构)和微架构.
指令集是所有指令的集合,它规定了CPU可执行的所有操作,微架构是完成这些指令操作的电路设计.
相同的指令集可以有不同的微架构,如Intel和AMD都是基于X86指令集但微架构不同.
图表1:CPU内部组成部分和工作原理来源:百度百科,国金证券研究所指令集架构(InstructionSetArchitecture),又称指令集或指令集体系,是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,包含了基本数据类型,指令集,寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部I/O.
指令集架构包含一系列的opcode即操作码(机器语言),以及由特定处理器执行的基本命令.
简单地来说,指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中,属于计算机中硬件与软件的接口,它向操作系统定义了CPU的基本功能.
CPU按指令集的架构区分,分为CISC(ComplexInstructionSetComputing,复杂指令集)型和RISC(ReducedInstructionSetComputing,精简指令集)型两类.
CISC的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、程序运行速度更快,其架构中每个指令可执行若干低端操作,诸如从存储器读取、存储、和计算操作,全部集于单一指令之中;与之相反,RISC架构中只包含使用频率高的少量简单指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-5-敬请参阅最后一页特别声明图表2:CISC与RISC特点对比来源:公开资料整理,国金证券研究所CISC阵营以Intel、AMD的X86架构为代表,而RISC阵营则包括ARM、MIPS、PowerPC等架构从硬件角度来讲,CISC处理的是不等长指令集,而RISC执行的是等长精简指令集,在并行处理方面RISC明显优于CISC.
由于RISC执行的是精简指令集,相比CISC在硬件层面需要更少的晶体管,所以它的硬件制造工艺更简单且成本更低廉.
RISC型CPU与CISC的CPU在软件和硬件上都不兼容,这是由指令集的特性而决定的从性能角度来说,CISC与RISC并无绝对的孰优孰劣之分.
但在发展过程中,CISC阵营的Intel和AMD在提升芯片性能上做出了持续的努力,芯片的功耗被放在了性能后的第二位;而RISC本身出现时间较CISC晚十年左右(ARM诞生于1985年,X86诞生于1978年),ARM、MIPS在创始初期缺乏与Intel产品对抗的实力,专注于以低功耗为前提的高性能芯片.
RISC阵营的PowerPC架构最初是为个人计算机产品而设计,但其出现时已是1992年,此时Intel旗下的80386和80486占据了大部分PC市场.
次年,Intel赫赫有名的奔腾系列发布并助力Intel占领了绝大部分PC市场,这是第五代基于CISC的X86架构微处理器,Intel将其命名为"Pentium".
在整个1990年代中期,PowerPC处理器均达到或超过了最快的x86CPU的基准测试成绩.
但由于PowerPC面向Windows、OS/2和Sun的客户都存在应用软件极度缺乏的问题,所以最终并未在PC市场溅起水花.
但其后Apple因为PowerPC处理器的更高性能,在Macintosh个人电脑系列使用了PowerPC处理器.
2005年,出于发热量和能源消耗有关的考虑,Apple宣布不再在其AppleMacintosh计算机中使用PowerPC处理器,转而支持Intel生产的处理器.
此后PowerPC开始往超高性能服务器方向发展.
CISC与RISC已逐步走向融合,两方处理器互相借鉴互相优化.
例如,Intel公司的PentiumPro种内含三个能够把x86指令转换成118位定长的RISC风格微操作的译码器.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-6-敬请参阅最后一页特别声明图表3:CISC阵营与RISC阵营比较来源:维基百科,国金证券研究所整体来看,在移动芯片领域,ARM架构的芯片占据了90%以上的市场份额,在计算CPU市场上,英特尔X86处理器占据超过90%市场份额.
MIPS和Power虽然已经不是主流,却也有部分厂商仍在使用.
国产CPU与X86产品尚存在差距,主要体现在:1)专业人才是技术和水平的承载体,国内专业人才数量少、整体规模尚小;2)硬实力包括软硬件设计开发环境EDA等存在短板;3)软实力包括CPU的设计方法学、CPU的设计流程与规范等存在差距.
国产CPU的发展现状中国自2001年开始启动处理器设计项目,至今将近20年,产生了以中科龙芯、天津飞腾、海光信息、上海申威、上海兆芯等为代表的国产CPU,并且产品的性能逐年提高,应用领域不断扩展,使中国长期以来无"芯"可用的局面得到了极大扭转,为构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础.
目前,国产主要CPU厂家有六家.
图表4:主要国产芯片厂商公司名称主营业务天津飞腾专注于高性能、低功耗集成电路芯片的的研发和生产.
中国长城持股31.
5%.
华为海思/鲲鹏专注ARM架构芯片研发,产品覆盖服务器、桌面、嵌入式、移动端等领域.
兆芯集成国资控股,同时掌握CPU、GPU、芯片组三大核心技术,具备三大核心芯片及相关IP设计研发能力.
龙芯中科中科院和北京市政府共同牵头出资成立,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化.
申威科技创新可信程度最高的国产CPU厂商,主供军方和超算领域.
海光信息从事集成电路研发和技术服务,中科曙光持股36.
44%来源:公司官网,国金证券研究所对指令集的掌控程度决定了国产化的程度.
对指令集的消化吸收和创新程度决定了CPU的创新可信的程度,通常自主研发国产CPU可以通过授权或者完全自研的方式,授权方式主要有两种:指令集架构授权、IP内核授权.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-7-敬请参阅最后一页特别声明图表5:国产化CPU的三种模式来源:华经产业研究院,国金证券研究所国产芯片种类繁多,基于ARM架构授权的芯片厂商最有可能形成自主可控指令集.
由于指令集的复杂性和重要性,自主研发一套全新的指令集难度较大且效益不高.
国产CPU厂家大多选择购买国外授权,以实现不同程度的自主可控.
目前,国产CPU架构大体可以分为三类:第一类,是以龙芯为代表的MIPS指令集架构和以申威为代表的Alpha架构,申威已基本实现完全自主可控(申威64已经完全形成了自己的架构),龙芯部分关键技术需付专利费.
第二类,是以飞腾和华为鲲鹏为代表基于ARM指令集授权的国产芯片.
ARM主要有三种授权等级:使用层级授权、内核层级授权和架构/指令集层级授权,其中指令集层级授权等级最高,企业可以对ARM指令集进行改造以实现自行设计处理器,如苹果在ARMv7-A架构基础上开发出苹果Swift架构,其他如高通Krait、Marvell等都是基于ARM指令集或微架构进行的改造.
因此,已经获得ARMV8永久授权的海思、飞腾等厂家凭借自身的研发能力,亦有可能发展出一套自己的指令集架构.
第三类,是以海光、兆芯为代表的获得x86的授权(仅内核层级的授权),未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大.
因此,可以看出,在自主可控程度上申威、龙芯>飞腾、鲲鹏>海光、兆芯,但未来鲲鹏和飞腾如果基于ARMV8发展出自己的指令集,则创新可信程度将显著提升.
同时在未来ARMV9V10等新架构拿不到授权的情况下,依然可以维持先进性.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-8-敬请参阅最后一页特别声明图表6:国产主要处理器架构及相应的技术对比飞腾鲲鹏/龙芯海光申威兆芯研发单位天津飞腾(中国长城)华为海思龙芯中科海光信息申威科技上海兆芯团队背景国防科技大学华为中科院计算机所中科曙光(中科院控股)江南计算所上海市国资委+台湾威盛电子指令集体系来源SPARC/ARM授权+自研ARM授权+自研MIPS授权+自研X86授权+自研Alpha授权+自研X86/ARM授权授权层级/创新可信程度ARMv8架构层级永久授权,自主化程度大ARMv8架构层级永久授权,自主化程度大获MIPS指令集修改权限,自主化程度大X86内核层级授权,自主化程度较低已基本完全实现创新可信X86内核层级授权,自主化程度较低应用领域党政+商用市场党政+商用市场党政市场党政+商用军方+党政党政+商用优势ARM前景广阔;产品线丰富,性能不断提升;架构层级授权自主化程度较高ARM前景广阔;产品线极其丰富,性能最强;党政+商用市场接受程度高起步最早,适配厂商多,自主化程度高.
X86最新授权,性能较强,应用生态丰富在军方市场占有率高,底层应用、超算为主力方向上海地区覆盖广,x86应用生态丰富劣势产品起步晚,性能相对弱势受制裁中,未来存在不确定性MIPS生态应用匮乏、性能一般,不利于商用市场拓展仅内核层级授权,自主化程度低;股权结构复杂;无桌面授权超算为主要方向,商用产品开发不足早期的X86内核层级授权,市场开拓不足相关产品腾云S系列/腾锐D系列/腾珑E系列鲲鹏系列龙芯1号/龙芯2号/龙芯3号海光1号/2号/3号/4号SW-1600/SW-1610ZX-C/ZX-D/KX-5000/KX-6000/KH-20000产品覆盖领域服务器、桌面、嵌入式服务器、桌面、嵌入式桌面、服务器服务器服务器、桌面嵌入式、服务器、桌面实际应用天河一号/天河二号/天河三号华为服务器玲珑/逸珑/福珑/北斗导航卫星国家级超算项目神威蓝光、神威·太湖之光联想笔记本、笔记本、服务器、火星舱存储系统2019年出货量预计20年底出货100万片—50万片预计20年底出货超30万片—累计出货量超100万片代工厂台积电台积电意法半导体格罗方德、三星中芯国际台积电最小制程16nm7nm28nm14nm28nm16nm来源:各公司官网,国金证券研究所综合对比六大国产CPU厂商,我们认为目前市场竞争格局进一步明晰,飞腾有望在党政信创和行业端市场均提升份额.
在党政信创领域,申威由于过去主要市场在军队,且其产品偏向底层应用及超算领域,Alpha生态应用较少,预计其可获得的市场份额有限.
海光、兆芯受制于x86内核层级授权,自主性较弱,且海光仅获得AMD服务器授权,暂未获得桌面应用授权,兆芯由于使用台湾威盛电子的x86早期授权,产品性能相对落后,且兆芯早期市场开拓不佳.
因此,在党政信创市场,我们预计飞腾、鲲鹏和龙芯三家将成为主导.
龙芯研发起步最早,党政市场原始份额较大(约占70%以上),国产整机及应用适配厂商较多,27819375/47054/2020080418:42行业研究-9-敬请参阅最后一页特别声明但MIPS整体生态、性能是劣势,商用前景较一般,随着鲲鹏进入市场及飞腾逐步成熟,ARM体系的生态和性能优势逐步体现,另一方面,在党政信创市场,通过投资给当地带来税收及就业机会是获得份额的一大途径,鲲鹏和中国长城均在多地成立了子公司,预计龙芯未来在党政信创领域的市占率会有所下降.
鲲鹏当前因为海思受到美国制裁,未来存在一定不确定性,预计其在党政信创市场拓展会有所取舍.
综合而言,我们判断飞腾在党政信创市场将逐步获得最大份额.
对行业市场而言,一方面行业市场规模是党政信创市场的数倍,另一方面行业市场对CPU性能、生态等的要求也远高于信创市场.
因此在此前行业国产招标中,基本只有鲲鹏、海光两家获得订单,鲲鹏作为华为海思旗下产品,性能已达到国际先进水平,而ARM生态亦在不断成熟,若不考虑美国制裁带来的负面影响,其前景最为光明;海光因获得四年前AMD最先进产品授权,且经过不断改良加之X86架构的天然生态优势,在行业市场亦获得较多订单.
除此以外,此前其他几款芯片在性能或市场能力上均有一定差距,不易获得行业端市场订单.
以飞腾为例,此前飞腾仅可提供单路服务器芯片,性能与鲲鹏有较大差距,因而难以拓展行业市场,而目前,飞腾已退出最新一代多路服务器芯片产品腾云S2500,使得多路服务器产品性能提升数倍,预计Q4可规模化推向市场,飞腾在行业端拓展市场亦成为可能.
综上,我们看好飞腾在信创和行业端市场份额提升,未来发展可期.
看好飞腾原因有三:其一,飞腾基于ARM架构层级授权自主化程度高、ARM应用生态不断丰富,市场空间广阔.
飞腾已获得ARMv8架构层级永久授权,其技术授权的确定性和可持续性较强,目前在移动终端市场,AA(ARM-Andriod)体系占据统治地位,虽然主机和服务器端与移动端授权有所差异,但不需要研发自己的编译器,可兼容AA体系的软件生态,大幅降低研发的技术门槛、时间和资金成本.
同时,国际厂商不断挑战Intel、AMD等x86厂商在CPU市场的垄断地位,如苹果将在2021年初发布第一款基于ARM的Mac,完成向基于ARM的计算芯片的过渡.
飞腾走了一条创新可信与国际化开放生态相互兼容的路线,未来市场空间广阔.
其二,飞腾产品谱系不断完善,产品性能大幅提升.
目前,飞腾产品谱系已全面覆盖高性能服务器、高效能桌面和高端嵌入式等领域,7月发布的腾云s2500芯片补全了其在高端多路服务器领域的短板,基于腾云2500S的8路服务器是目前最高性能的国产服务器系统,多条产品线能为从端到云的各类设备提供核心算力支撑.
其三,合作厂商不断扩展,中国长城信创产业基地全国布局.
目前,飞腾合作伙伴数量超过1000家、累计研制了6大类900余种整机产品,已经适配和正在适配的软件和外设超过2400种,并发布了四大类、80多个行业联合解决方案,覆盖信创、电信、金融、能源、交通、医疗、数字城市、工业制造等行业.
同时,2019年以来,中国长城与各地方政府展开合作,共建信创产业生态基地.
据不完全统计,截至2020年8月,中国长城自主创新基地已先后在长沙、太原、温州、南通、泸州、烟台、合肥、郑州、重庆、哈尔滨、大理、拉萨、韩城、遵义等共14个城市落地.
信创产业生态基地基于"飞腾+麒麟+安全"产业链全面构建从研发、生产、供应链及售前服务、售后服务的完整信创生态体系,助力飞腾快速发展.
7月23日,飞腾表示,预计2020年全年芯片出货量将达100万片,营收达10亿元.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-10-敬请参阅最后一页特别声明图表7:中国长城全国信创基地布局信创产业生态基地时间城市内容中国长城智能制造山西基地2019.
07太原加速推进自主研发计算机产业化进程,全面推进数字化产业布局.
中国长城科技信创(安徽基地)一期2019.
12合肥信创电脑和网络安全和信息化产品等的研发、制造、产品展示、适配、运营等.
中国长城科技信创(安徽基地)二期未定合肥面向政府和重点行业进行产线智能化升级和产能扩充中国长城(温州)自主创新基地2019.
12温州双方将围绕数字经济产业发展,在网络安全、智能制造、健康医疗大数据、现代数字城市建设等领域开展合作.
中国长城新疆自主创新基地2019.
12乌鲁木齐打造云制造中心、生态适配中心、创新研发中心、大数据中心等.
中国长城(江苏)自主创新基地2020.
01南通聚焦百家软硬件生态企业,共同打造自主安全产业链.
中国长城(黑龙江)自主创新计算机基地2020.
01哈尔滨将为哈尔滨新区发展新一代信息技术产业、黑龙江网信产业实现集群式发展奠定坚实基础.
中国长城(山东)自主创新基地一期2020.
02烟台作为飞腾CPU自主安全计算机整机智能制造生产线及自主创新适配中心.
中国长城(山东)自主创新基地二期2020.
02烟台面向政府和行业需求进行产线升级和产能扩充.
中国长城(山东)自主创新基地三期2020.
02烟台建设长城创新基地辅助配套设施和推动推动产业生态项目实施中国长城(泸州)信创产业基地2020.
04泸州打造网信产业高地,形成产业生态高质量发展.
中国长城郑州自主创新基地一期——智能制造基地2020.
04郑州生产长城信创产业生态自主安全端系产品.
中国长城郑州自主创新基地二期——长城"飞腾+麒麟+安全"信创产业生态园2020.
04郑州发展软件产业,建设硬件智造基地、软件生态基地、应用示范基地,以形成完整信创产业体系.
中国长城(重庆)信创产业基地2020.
04重庆建数字生态、打造数据产业联盟,发展电子信息等高精尖产业.
中国长城(云南)网信产业制造基地2020.
05大理促进产业链上下游要素向大理聚集、推动大理网信事业发展,助推洱海流域产业转型升级.
中国长城(天津)自主创新基地天津2020.
06天津生产以PKS体系为核心架构的国产化自主安全电脑,建设国产化自主安全数据中心.
中国长城(西藏)基地2020.
07拉萨夯实我国青藏高原网信产业生态的配套保障体系建设,助力拉萨建设智慧园区、数字园区和高原新城树起最坚实的数字安全屏障中国长城(韩城)基地2020.
07韩城双方将共同建设自主安全电脑网信产品重要零部件制造基地,助推中国长城自主安全网信产业实现高质量发展.
中国长城(贵州)网信制造基地2020.
07遵义生产国产自主安全电脑等网信硬件产品,形成完整的网信事业配套保障体系.
来源:公司官网,国金证券研究所六大CPU公司简析天津飞腾:创新可信主力芯片厂商,产业生态日益丰富,市场空间广阔天津飞腾是国产自主安全主力芯片厂商.
飞腾专注于ARM芯片研发,是中国最早获得ARMv8指令集架构授权的芯片设计厂商,主要致力于国产高性能、低功耗集成电路芯片的设计与服务,产品广泛应用于计算机终端与服务器.
目前国内完全自主设计的芯片厂商仅飞腾、龙芯、海光、兆芯和申威等寥寥数家,飞腾在CPU、JS引擎性能、HTML5兼容性等方面全面领先其他厂商.
飞腾产品覆盖高性能服务器CPU、高能效桌面CPU和高端嵌入式CPU等.
飞腾通过20年技术积累,已经形成完整的多样化算力产品谱系,是国内通用CPU里面谱系最全的CPU厂家,包括高性能服务器CPU、高效能桌面CPU、高端嵌入式CPU,能为从端到云的各类设备提供核心算力支撑.
目前,主推产品是面向服务器的FT-2000+64、面向桌面终端的FT-2000四核和面向嵌入式的FT-2000A两核.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-11-敬请参阅最后一页特别声明图表8:飞腾CPU产品迭代历程图表9:飞腾CPU产品谱系来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所飞腾CPU是PK体系信息系统的核心.
飞腾的CPU芯片架构和国际主流ARM指令集接轨,而内部则是完全自主研发的"飞腾内核".
架构和国际主流接轨,保证了芯片接口的通用性,产品能更好地融入国际市场和生态环境;自主研发内核,则保障了芯片的自主性和可控性.
基于自主研发的处理器内核,飞腾拥有高性能服务器CPU、桌面CPU和高端嵌入式CPU完整的产品谱系,并与国内软硬件厂商完成适配和产品业化研发,使得基于飞腾芯片的产品性能上可以达到替代国外产品,为从端到云的各型设备提供核心算力支撑,为我国构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础.
目前,飞腾已经与国内众多厂家开展合作,携手合作伙伴构建繁荣开放的生态,合作伙伴数量超过1000家、累计研制了6大类900余种整机产品,已经适配和正在适配的软件和外设超过2400种,飞腾已经建立起云端边和嵌入式全栈解决方案图谱.
图表10:飞腾CPU合作伙伴图表11:飞腾CPU携手合作伙伴共建生态图谱来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所2020H1,公司业绩大幅增长.
2020年上半年,公司已实现营收3.
5亿元,超过19年全年营收,下半年将继续保持增长势头,年底实现全年出货量100余万片,营收10亿元目标.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-12-敬请参阅最后一页特别声明图表12:2020H1飞腾逆势增长来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所飞腾新一代多路服务器芯片—腾云S2500今年以来,飞腾对高性能服务器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入式CPU等三条产品线进行了全面品牌升级.
高性能服务器CPU统一以飞腾腾云S系列命名(为服务器和数据中心提供强算力、高并发的计算服务)、高效能桌面CPU产品线统一以飞腾腾锐D系列命名(打造高性能、高安全的单用户极致体验)、高端嵌入式产品线统一以飞腾腾珑E系列命名(提供定制化契合各行各业嵌入式应用的解决方案).
腾龙、腾锐、腾珑并驾齐驱,三线齐飞.
图表13:飞腾产品谱系全面升级来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所2020年7月23日,飞腾发布腾云系列第一代高可扩展多路服务器芯片——腾云S2500.
与FT-2000+相比性能大幅提升,扩展支持2路-8路,一台服务器整机最多可以支持8颗S2500芯片直连构成多路服务器,片内集成64MB三级Cache,支持8个DDR4-3200存储通道,功耗150W,整个芯片面积接近400m^2毫米,封装尺寸65x65nm.
在整机性能方面,双路的SPECint分值为1000+,增长至原来的2倍,四路的SPECint值为1800+,是原来的3.
5倍.
在分布式数据库性能方面,双路服务器的tpmC值达到98000,线性提升至原来的2倍,四路的tpmC值达到176000,增长至原来的4倍.
在云桌面支持方面,双路服务器支持虚拟机70个,增长至原来的2.
5倍,四路服务器支持虚拟机140个,增长至原来的5倍.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-13-敬请参阅最后一页特别声明图表14:飞腾新一代CPU腾云S2500性能参数图表15:腾云s2500相比FT-2000+性能大幅提升来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所未来三年的产品规划:腾云S系列将有两款核心产品(腾云S5000和腾云S6000)、腾锐D系列有两款核心产品(腾锐D2000和腾锐D3000)、腾珑E系列(腾珑E2000和腾珑E3000).
图表16:飞腾未来三年产品规划来源:飞腾s2500芯片发布会,国金证券研究所华为鲲鹏:基于ARM架构授权,卓越性能提供市场最强算力支撑华为基于ARM架构,研发五大芯片族,实现全场景布局.
华为自研芯片产品主要包括服务器芯片鲲鹏系列、手机SOC芯片麒麟系列、人工智能芯片昇腾系列、5G基站芯片天罡系列、5G终端芯片巴龙系列等以及一系列专用芯片,如凌霄芯片、NB-IoT芯片、视频编码解码芯片以及SSD控制芯片等.
Kunpeng处理器从指令集和微架构两方面进行兼容性设计,兼容全球ARM生态,并围绕Kunpeng处理器打造了"算、存、传、管、智"五个子系统的芯片族,实现全场景处理器布局.
华为从2004年开始投资研发第一颗嵌入式处理芯片,历经16年,累计投入超过2万名工程师,形成了目前以"鲲鹏+昇腾"为核心的基础芯片族.
作为鲲鹏计算产业底座的Kunpeng处理器,华为持续重点投入以满足市场对于新算力的需求.
目前鲲鹏系列已经实现量产的有Kunpeng912、Kunpeng916、Kunpeng920、Kunpeng920s,而Kunpeng920Lite、Kunpeng930及Kunpeng930s目前仍在研发中,Kunpeng930Lite尚在规划中.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-14-敬请参阅最后一页特别声明图表17:Kunpeng芯片族的"量产一代、研发一代、规划一代"策略来源:《鲲鹏计算产业白皮书》,国金证券研究所最新鲲鹏920芯片已实现通用计算最强算力,性能优于其他厂商的同类型芯片.
2019年,华为发布最新鲲鹏920处理器.
这款鲲鹏920基于ARMv8指令集,是行业内首款7nm数据中心ARM处理器,由华为自主研发设计,采用多发射、乱序执行、优化分支预测等多种手段提升单核的性能.
鲲鹏920拥有64个内核,集成8通道DDR4,可以提供多个接口,主频可达2.
6GHz,总带宽640Gbps,保证了920超强算力的高效输出.
此外,在Memory子系统上也进行了大量的优化,采用当前典型的3级Cache的架构,对Cache大小以及延时进行了优化设计.
鲲鹏920面向数据中心,主打低功耗强性能,性能达到业界领先水平,尤其是整型计算能力,业界标准SPECintBenchmark评分超过930,超出业界标杆25%,同时能效优于业界标杆30%.
并已经针对大数据、分布式存储、数据库及云服务等场景进行了欧化,通过软硬协同进一步提升处理器的性能.
图表18:鲲鹏920与其他企业推出的服务器芯片对比企业处理器产品架构主要性能指标华为鲲鹏920ARMv87nm工艺;多达64核;主频可达2.
6GHz;集成8通道DDR4,总内存带宽高达1.
5Tb/s;支持PCIe4.
0及CCIX接口,可提供640Gbps总带宽;集成100GRoCE以太网卡功能,网络带宽达到100Gbps.
高通Centriq2460ARMv810nm工艺;多达48核/48线程;60MB三级缓存;2.
2GHz/可加速至2.
6GHz;热设计功耗最高120W.
IntelXeonPlatinum8180X8614nm工艺;28核/56线程;主频2.
5-3.
8GHz;三级缓存38.
5MB;支持最高768GB的6通道DDR4内存;支持PCIe3.
0;热设计功耗最高205W.
亚马逊GravitonARMv864核;主频2.
3GHz.
飞腾FT-2000plusARMv816nm工艺;64核;主频2.
0-2.
4GHz;支持最高256GB的8通道DDR4内存.
华芯通昇龙4800ARMv810nm工艺;48核/48线程;最高主频2.
6GHz;60MB三级缓存;支持最高768GB六通道DDR4内存;支持PCIe3.
0;热设计功耗最高低于120W.
来源:赛迪顾问,国金证券研究所鲲鹏920已实现性能超越Intel系列X86芯片.
鲲鹏芯片算力维度方面在非X86架构芯片中明显领先,且发展至目前已经达到可以与X86芯片相匹配的性能.
鲲鹏920芯片基于ARMv8架构,各方面性能优异.
目前从整体性能上看,鲲鹏920与芯片龙头Intel公司所生产的芯片相比较而言,48核鲲鹏920与Intel至强8180性能相当,但鲲鹏920能耗比对方低20%,而64核的鲲鹏920测试性能要远优于Intel至强8180.
这证明ARM架构已经具备赶超X86架构性能的能力.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-15-敬请参阅最后一页特别声明图表19:鲲鹏920与Intel至强8180对比来源:SPEC,国金证券研究所华为积极适配其他操作系统,从底层构建好鲲鹏生态.
华为从2019年开始一直加速各行业生态的适配,在政府端进行得较为充分完善.
目前在操作系统方面,华为推出了自主研发的欧拉服务器操作系统,但欧拉操作系统与鲲鹏产业合作伙伴诚迈科技的统信UOS、中国软件的麒麟操作系统并不矛盾,华为将借助鲲鹏920与这些国产操作系统的适配来构建起强大的鲲鹏生态.
目前基于统信UOS、华为鲲鹏平台的整机、应用、外设的适配已经超过1000款,在日常办公领域已经完全具备替换Windows系统的能力.
图表20:鲲鹏与其他国产操作系统的适配情况来源:公开资料整理,国金证券研究所华为目前是国际上ARM服务器芯片领域的领军企业,其产品历经考验已经服务于国内多个领域.
移动领域,华为海思的麒麟芯片已经通过华为高端手机Mate系列、P系列打响自身品牌;服务器与云计算领域,华为陆续发布的鲲鹏系列和昇腾系列芯片,基于ARM架构,分别用于服务器和云计算市场.
然而,在不断加剧的国际封锁和美国制裁下,华为鲲鹏的发展蒙上了一层不确定性.
龙芯:国内最早自主研发芯片厂商,MIPS架构体系自主化程度高"龙芯"是我国最早研制的高性能通用处理器系列,于2001年在中科院计算所开始研发,得到了中科院、863、973、核高基等项目大力支持,完成了十年的核心技术积累.
2010年,中国科学院和北京市政府共同牵头出资,龙芯中科技术有限公司正式成立,开始市场化运作,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化.
龙芯CPU采用MIPS体系结构,产品现包括龙芯1号小CPU、龙芯2号中CPU和龙芯3号大CPU三个系列,此外还包括龙芯7A1000桥片.
产27819375/47054/2020080418:42行业研究-16-敬请参阅最后一页特别声明品方面,龙芯目前共推出3代CPU产品,2017年4月发布面向桌面/服务器应用的龙芯3号处理器的最新升级产品龙芯3A3000/3B3000,其中,龙芯3A3000基于中芯28nmFDSOI工艺,自主GS464E架构(自主指令系统LoongISA),设计为四核64位,主频1.
5GHz,功耗仅30W,是目前国产CPU中单核SPEC实测性能最高的芯片之一.
2019年12月,龙芯推出首款基于GS464v微架构的四核处理器3A4000相比上一代产品实测性能提高一倍.
预计2020年年底将推出3A5000/3C5000,其工艺改进提高主频至2.
5GHz,核数提升至16核.
图表21:龙芯芯片列表产品首款芯片发布时间主频核数研发定位工艺功耗龙芯1A2010年6月300MHz单核32位低端嵌入式和专用应用领域130nm1.
0W龙芯1B2010年6月266MHz单核32位低端嵌入式和专用应用领域130nm0.
5W龙芯1C2013年2月300MHzGS232处理器核工业控制及物联网等领域130nm0.
5W龙芯1D2014年8MHzGS132处理器核超声波热表、水表和气表测量专用SoC芯片130nm30uW龙芯2F2008年8月800MHz单核64位个人计算机、行业终端、工业控制、数据采集、网络安全等领域90nm5W龙芯2H2012年11月1GHz单核64位计算机、云终端、网络设备、消费类电子等领域65nm5W龙芯3A10002009年10月1GHz四核64位桌面、服务器、工业控制等领域65nm15W(支持动态降频)龙芯3B15002012年5月1.
2GHz八核64位服务器、桌面计算机、数字信号处理等领域32nm30W(典型)/60W(向量)龙芯3A2000/3B20002015年3月800MHz-1GHz四核64位桌面和服务器等领域40nm15W龙芯3A3000/3B30002016年6月1.
5GHz四核64位桌面和服务器等领域28nm30W龙芯3A4000/3B40002019年12月1.
8GHz–2.
0GHz四核64位桌面和服务器等领域28nm<30W1.
5GHz<40W1.
8GHz<50W2.
0GHz龙芯3A5000/3C5000预计2020年底2.
5GHz3A四核64位3C16核64位桌面和服务器等领域12nm-来源:公司官网,国金证券研究所相比于龙芯3A3000处理器,龙芯3A4000性能翻倍.
龙芯3A4000相比3A3000的GS464e微架构,进一步优化流水线,提升运行频率,加强对虚拟化、向量支持、加解密、安全机制等方面的支持.
其芯片整体实测性能提升一倍左右.
在某些测试项目中,龙芯3A4000的速度超过了3A3000的三倍,比如hmmer测试,3A4000的速度是3A3000的3.
6倍,这是因为龙芯3A4000的向量指令在发挥作用.
但与Inteli5-7200U处理器相比,龙芯3A4000处理器性能还存在一定差距.
从测试结果可以看到,3A4000处理器单核整数性能只有i5-7200U的60%,浮点性能只有后者的50%.
但考虑到Inteli5-7200U睿频频率高达3.
1GHz,处理器的每GHz性能为整数10.
64分,浮点12.
6分;3A4000处理器核的同主频性能已经能够达到i5-7200U处理器的80%~90%了.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-17-敬请参阅最后一页特别声明图表22:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200浮点性能图表23:龙芯3A300,3A4000,Inteli5-7200整数性能来源:知乎,国金证券研究所来源:知乎,国金证券研究所出货量不断增加,但生态可能是龙芯的制约.
出货方面,龙芯出货规模不断扩大,2016年只有1万片,2017年2万片,2018年6万多片,2019年出货量50万片,龙芯出货量不断增加.
但另一方面,龙芯所基于的MIPS架构在国内外基本只有龙芯采用,龙芯需要完全依托自身实力建设完善生态,相对于强大的X86生态和有众多巨头共建的ARM生态,龙芯MIPS生态发展前景相对有一定不确定.
海光:性能优越的x86架构芯片,商用市场极具潜力海光信息技术有限公司成立于2014年10月,公司重要股东为中科曙光,持股36.
68%.
海光信息主营高性能处理器,业务涵盖芯片领域的设计、制造和生产等环节,自主设计了"禅定"x86中央处理器(CPU).
2016年4月,AMD宣布将与海光信息成立合资公司,授权其生产服务器处理器,AMD获得2.
93亿美元的授权费.
目前,海光资金以天津投资和曙光自有资金为主.
与AMD成立合资公司,变相获得x86内核授权.
由于Intel与AMD之间存在交叉授权协议,当AMD成立合资公司时,若AMD为非控股股东,则合资公司不能获得X86授权,只有AMD保持控股状态时,合资公司才能获得X86授权.
因此最初合资的一项条件就是AMD控股合资公司.
但如果由AMD控股了合资公司,那势必影响合资公司获得国家扶持的力度,而且一旦外资控股,其创新可信身份将存疑,很多国产项目将无法参与.
于是,AMD与海光达成了一个迂回的合作方案:首先,AMD与海光信息成立合资公司成都海光微电子技术有限公司(简称"海光微电子"),AMD27819375/47054/2020080418:42行业研究-18-敬请参阅最后一页特别声明持股51%,为控股股东,负责开发CPU核(享有AMD现有的x86内核授权).
然后海光与AMD另外成立一家由海光信息控股的合资公司成都集成电路设计有限公司(简称"海光集成电路"),海光信息持股70%.
由海光集成电路购买海光微电子的IP授权,以此为基础开发CPU,最终实现ARM卖IP核的翻版.
从而,既规避了Intel的X86授权限制,又使得海光X86CPU成为内资公司开发的产品,满足创新可信要求.
图表24:海光股权架构来源:企查查,国金证券研究所海光的最大优势是其产品性能和x86丰富的应用生态.
由于有AMD技术做后盾,AMD授权给海光的是性能强劲的Zen的结构和代码,海光芯片性能优越,在国家级超算项目应用广泛.
2018年7月,AMD与天津海光合作后首款X86处理器Dhyana(禅定)启动生产,Dhyana(禅定)基于超微(AMD)Zen核心架构开发,性能方面与AMDEPYC处理器相似,Linux维护者将EPYC支持代码转移到Dhyana(禅定)处理器后可以成功运行,说明当时两款处理器差异相对较小.
2019年6月,中科曙光与四川成都合作,建立成都超算中心.
2020年5月10日,中国电信56314台服务器集采华为鲲鹏920芯片、海光HYGONDhyana系列处理器的H系列全国产化服务器,首次将全国产化服务器单独列入招标目录.
2020年7月1日,Intel停供服务器芯片,海光已开始向国内诸多服务器厂商供货.
图表25:海光芯片列表产品制程单芯片支持核数支持单/双路其他海光1号14nm4-32核支持单双路(AMD授权芯片仅支持双路)更换安全模块,较AMD芯片浮点运算能力低海光2号14-12nm4-32核支持单双路浮点运算能力提升,加密方案完善海光3号7nm最高支持64核单双路浮点运算性能进一步提升来源:公司官网,国金证券研究所海光产品当下确定性高.
受益于性能和生态两方面优势,且未受制裁影响,海光产品当下确定性高,可获得大量行业端国产订单.
但X86架构的核心指令集仍然掌握在Intel和AMD手中,且海光未获得桌面产品授权,下一步海光将在现有架构基础上,持续迭代创新,维持国产先进性优势.
申威:自主化程度最高的Alpha架构芯片,主供军方与超算市场申威最初基于Alpha指令集架构,形成三个系列国产处理器产品线.
成都申威科技有限责任公司,总投资5亿,注册资金1亿公司依托国家信息安全发展战略,主要从事对申威处理器的产业化推广,核心业务包括申威处理器芯片内核、封装设计、技术支持服务及销售,小型超级计算机研发、测试、销售、服务及核心部件生产,基于申威处理器的软件、中间件开发,嵌入式计算机系统定制化产品服务,集成电路IP核等知识产权授权.
申威27819375/47054/2020080418:42行业研究-19-敬请参阅最后一页特别声明处理器是在国家"核高基"重大专项支持下,由上海高性能集成电路中心,采用自主指令集,研制的具有完全自主知识产权的国产处理器系列.
现已形成申威高性能计算处理器、服务器及桌面处理器、嵌入式处理器三个系列的国产处理器产品线,以及申威国产I/O套片产品线.
申威CPU长期创新可信,但生态建设存在难度.
2006年,背靠科技部和上海市政府的上海高性能集成电路设计中心首次成功研制出基于DEC公司Alpha架构的申威1单核CPU,130nm工艺,主频900MHz.
申威作为军方专供CPU厂商,军队大部分机密设备均使用申威处理器,因此出于安全性能以及知识产权角度,申威在研发出第一代基于Alpha指令集的CPU后,将指令集替换为自研的自主可控的申威64位指令集,完全区别于原有Alpha指令集.
因此,基于完全自主指令集架构的申威CPU研发能力不受限制,不受美国制裁的威胁,可以为军队、党政机关等高机密、关键行业持续稳定提供支撑,并已经开展了产业化推广.
但由于申威是唯一一个基于申威64位指令集打造的国产CPU厂商,因此后续在独立生态建设上将存在一定难度.
申威SW26010是中国首个采用国产自研架构且性能强大的计算机芯片.
出于安全自主可控角度不再使用ALPHA指令集后,申威推出了自研的申威64位指令集,并在此基础上,成功研发出中国首个采用自主架构,同时性能达到世界一流水平的计算机芯片申威SW26010.
SW26010采用260核心众核架构,乱序执行架构,频率1.
45GHz,整个处理器包括4个MPE管理单元、4个CPE计算单元及4个MC内存控制器单元组成,总计260个核心.
申威在服务器领域向上至超算领域的应用场景中性能强大,优势较为明显.
2016年6月20日,搭载了申威SW26010以及国产操作系统神威睿思的神威太湖之光获得全球超级计算机第一名,并持续4年.
神威太湖之光峰值计算速度达每秒12.
54亿亿次,是全球首台峰值计算速度超过十亿亿次的超级计算机,软件硬件并行,均为申威自主设计.
图表26:申威芯片产品图来源:公司官网,国金证券研究所申威与中国电科联手,首条服务器规模化生产线现已启用.
2020年1月,中国电科首批申威服务器量产下线.
申威在市场化探索初期,与中国电科进行了对接.
基于申威的自主可控技术路线+电科的电子信息产业国家队,目前,中国电科已经成立中电科申泰公司,负责申威处理器的产业推广工作.
2020年7月29日,申威全国首条服务器规模化生产线在上海松江区正式启用.
这标志着中国电科贯彻落实国家战略要求,实现了申威服务器规模化生产.
目前已建成的规模化生产线年产能超过4万台.
未来,中国电科将以更大批量生产满足服务器市场化需求,并将进一步加大投入,构筑电科申威技术体系、产品体系、应用体系.
双方将共同扩大申威核心研发团队的规模,完善丰富申威64位指令集系统生态.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-20-敬请参阅最后一页特别声明申威与多家厂商进行适配,全力构建申威生态.
国产处理器得以推广应用的关键在于生态的丰富与否.
为应对这一问题,申威推出了自研的操作系统,实现了从处理器到操作系统,在到上层应用软件的国产化.
近期,多家厂商与申威处理器进行兼容认证,涉及操作系统、存储等软件硬件领域,例如统信、联想、大道云行、鼎甲等.
目前,申威处理器适配的操作系统有中标麒麟、统信UOS及深度deepin.
未来,申威处理器将不断和国产自主可控厂商适配,构建起完善的生态.
图表27:申威CPU近期适配情况来源:公司官网,国金证券研究所兆芯:国内x86主要入围芯片,业务主要覆盖上海地区上海国资委持股85.
24%,拥有x86架构授权.
上海兆芯集成电路有限公司(简称"兆芯")于2013年成立,由上海联合投资有限公司(隶属于上海市国资委)和台湾威盛电子共同成立,总部位于上海张江,在北京、西安、武汉、深圳等地设有研发中心和分支机构.
目前,上海市国资委持股比例为85.
24%.
威盛电子是台湾老牌芯片公司,是除Intel、AMD之外,唯一一家拥有x86架构授权的公司,也是除高通之外,唯一一家拥有CDMA基带授权的公司.
技术方面,截至2020年4月,兆芯已累计申请专利1468件,登记集成电路布图设计34件.
兆芯的技术源自VIA,通过技术引进、仿制,再修改原始设计,最后自主创新,致力于通过技术创新与兼容主流的发展路线,为行业用户提供通用处理器和配套芯片等产品.
公司成立以来,兆芯已成功研发并量产多款通用处理器产品,并形成"开先"、"开胜"两大产品系列.
2019年6月,兆芯发布开先KX-6000/开胜KH-30000系列处理器,是首款主频达到3.
0GHz的国产通用处理器,也是业内第一款完整集成CPU、GPU、芯片组的SoC单芯片国产通用处理器,其单芯片性能相比上一代产品提升了多达50%,同频下的性能功耗比则是上代产品的3倍,产品性能与国际主流的Inteli5水平相当.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-21-敬请参阅最后一页特别声明图表28:兆芯芯片列表产品类别产品型号发布时间工艺内核定位产品型号及主频其他特色PC/嵌入式处理器开先ZX-C系列2015Q228nm4核高性能运算开先C4200/C4210(1.
2GHz)开先C4400/C4420(1.
67GHz)开先C4600/C4610(2.
0GHz)支持CPU虚拟化技术;独特安全引擎提供基于硬件的运行数据加密开先ZX-C+系列2016Q328nm4核高性能运算开先ZX-C+C4300/C4310(1.
2GHz)开先ZX-C+C4500/4510(1.
67GHz)开先ZX-C+C4580(1.
83GHz)开先ZX-C+C4701/4711(2.
0GHz)支持CPU虚拟化技术,支持SM3与SMS4国密算法开先KX-5000系列2017.
1128nm4核通用SOC处理器开先KX-5540(1.
8GHz)支持双通道DDR4内存,最大容量可支持64GB(国内首个)8核通用SOC旗舰版处理器开先KX-U5580(1.
8GHz)开先KX-U5680(2.
0GHz)支持双通道DDR4内存,最大容量可支持64GB(国内首个)开先KX-6000系列2019Q216nm4核通用SOC处理器开先KX-6640A(2.
6GHz)开先KX-6640MA(2.
2GHz)同时支持SM3/SM4国密算法,可提供基于硬件的数据加密保护8核通用SOC处理器开先KX-U6880A(3.
0GHz)开先KX-U6780(2.
7GHz)开先KX-U6580(2.
5GHz)集成度更高,是真正意义的单芯片解决方案.
服务器处理器开胜ZX-C+系列2016Q228nm8核高性能运算开胜ZX-C+FC-1080/FC1081(2.
0GHz)支持CPU虚拟化技术,支持SM3与SMS4国密算法开胜KH-20000系列2017Q428nm8核服务器通用x86SOC处理器开胜KH-26800(2.
0GHz)开胜KH-25800(1.
8GHz)支持双通道DDR4内存,最大容量可支持128GB(国内首个)开胜KH-30000系列2019Q216nm8核服务器通用SOC处理器开胜KH-38800(3.
0GHz)开胜KH-37800(2.
7GHz)同时支持SM3/SM4国密算法,可提供基于硬件的数据加密保护IO扩展芯片/芯片组ZX-100S芯片组2016Q340nm-适用于对扩展性要求较高的桌面解决方案ZX-100S兼容PCIExpress3.
0技术,并支持热插拔技术与IO虚拟化技术ZX-200IO扩展芯片2017Q440nm-适用于对扩展性要求较高的桌面及服务器等解决方案ZX-200兼容PCIe2.
0技术规范,最多支持9通道PCIe2.
0传输来源:公司官网,国金证券研究所27819375/47054/2020080418:42行业研究-22-敬请参阅最后一页特别声明投资建议随着信创产业不断落地,推荐关注中国长城(持有天津飞腾31.
5%股权)、中科曙光(持有天津海光36.
44%股权),操作系统龙头中国软件、诚迈科技,鲲鹏整机龙头神州数码.
风险提示经济受疫情影响较重,IT国产化进程放缓.
此次新冠疫情来势凶猛,对全球以及我国经济都形成了较大冲击,对政府的财政亦有冲击.
国产计算产品目前主要面对的还是政府市场,疫情也许会对计算产业国产进程产生负面影响.
国产芯片行业受美国制裁程度加深.
此前美国政府进一步加大对华为海思的制裁,我国芯片行业近年来快速发展,但在芯片代工、上游原材料等多个领域仍然与国外差距明显,美国制裁有可能放缓我们国产CPU产业的发展.
基于ARM的计算生态发展缓慢.
ARM主要在移动端市场处于统治地位,生态成熟,在计算市场还是X86+Windows处于绝对垄断地位.
虽然国内ARM阵营的海思、飞腾等厂商正在积极建设计算生态,但仍将面临较大的阻力,基于ARM的计算生态发展进度也许将不及预期.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-23-敬请参阅最后一页特别声明公司投资评级的说明:买入:预期未来6-12个月内上涨幅度在15%以上;增持:预期未来6-12个月内上涨幅度在5%-15%;中性:预期未来6-12个月内变动幅度在-5%-5%;减持:预期未来6-12个月内下跌幅度在5%以上.
行业投资评级的说明:买入:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上;增持:预期未来3-6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%-15%;中性:预期未来3-6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%-5%;减持:预期未来3-6个月内该行业下跌幅度超过大盘在5%以上.
27819375/47054/2020080418:42行业研究-24-敬请参阅最后一页特别声明特别声明:国金证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准,已具备证券投资咨询业务资格.
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