2022年海光信息研究报告 深耕高端处理器领域，CPU、DCU双轮驱动

公司概览：国产高端处理器CPU+DCU领军者

业务概述：深耕高端处理器领域，CPU、DCU双轮驱动

业务现状：海光信息聚焦高端处理器领域，业务覆盖 CPU 和 DCU 两大板块，技术能 力领先并持续领跑行业。海光信息成立于 2014 年，是国产 x86 生态中的领军企业。公司 专注于研发、设计和销售应用于服务器、工作站等计算、存储设备中的高端处理器，掌握 了高端处理器核心微结构设计、高端处理器 SoC 架构设计、处理器安全、处理器验证、高 主频与低功耗处理器实现、高端芯片 IP 设计、先进工艺物理设计、先进封装设计、基础软 件等关键技术。公司的产品包括海光通用处理器（CPU）和海光协处理器（DCU），目前 已研发出了多款性能达到国际同类型主流的高端 CPU 和 DCU 产品。

截止 2021 年年末， 海光 CPU 系列产品海光一号、海光二号已经实现商业化应用，海光三号完成实验室验证， 海光四号处于研发阶段；海光 DCU 系列产品深算一号已经实现商业化应用，深算二号处 于研发阶段。目前，CPU 系列产品海光三号已正式推向市场，我们预计全年将贡献公司一 定收入。公司产品迭代顺利推进，体现了公司行业领先的技术能力。

公司具体产品包括：1）海光 CPU 产品：包括海光 7000 系列、海光 5000 系列和海 光 3000 系列。三个系列产品技术设计同源，处理器核心等具有相似的技术特征。海光 7000 系列主要应用于高端服务器，海光 5000 系列主要应用于中低端服务器，海光 3000 系列主 要应用于工作站和边缘计算服务器。2）海光 DCU 产品：海光 DCU 产品规划为海光 8000 系列，目前海光 8100 系列产品已实现商业化应用。

演变历程：基于 AMD 授权技术，公司于 2016 年启动海光一号 CPU 产品设计；在海 光一号的基础上，公司不断开启后续代际的研发，并于 2019 年切入到 DCU 产品领域。 秉承“销售一代、验证一代、研发一代”的产品研发策略，公司将已经验证的技术创新成 果逐渐集成到海光 CPU，不断优化升级 CPU 系列产品，保持了海光 CPU 的技术竞争力 和市场竞争力，并于 2019 年切入 DCU 产品领域。 （1）海光一号：2016 年 3 月，公司基于 AMD 授权技术启动海光一号 CPU 产品设计。 “海光一号”CPU 主要基于 AMD 交付的源代码进行设计。通过“海光一号”CPU 的研发， 公司建立起了 14nm 工艺高性能 CPU 研发流程，且利用该流程完成了“海光一号”CPU 的代码设计、功能验证、可测试设计、电路综合、物理设计和实现。2018 年 4 月，海光一号实现量产。

（2）海光二号：2017 年 7 月，公司在海光一号基础上，启动了第二代 CPU 海光二 号的产品研发工作。“海光二号”CPU 在微体系结构上进行了较多自主创新：利用专用硬 件电路实现了国密算法，大幅度提升了安全处理应用性能；增加硬件加密，支持可信计算， 提高云计算环境的安全性。2020 年 1 月，海光二号实现量产。 （3）海光三号、海光四号：2018-2019 年，公司先后开启海光三号与海光四号的研 发工作，截至 2021 年年末，海光三号已进入实验室验证阶段，目前海光三号已正式推向 市场。 （4）海光 DCU 系列：2018 年 10 月，公司启动深算一号 DCU 产品设计，截至 2021 年年末，深算一号产品已实现商业化应用；2020 年 1 月，公司启动了第二代 DCU 深算二 号的产品研发工作。

海光产品的命名采用数字和字母混合方式，海光一号是第一代 CPU 产品，具体产品 型号包括：31xx、51xx 和 71xx 系列； 海光二号是第二代 CPU 产品，具体产品型号包括： 32xx、52xx 和 72xx 系列。

股权架构：聚集中科院&地方国资，管理团队芯片领域经验丰富

公司无实控人，聚集中科院&地方国资，致力于成为中立的高端芯片设计企业。目前， 公司暂无控股股东、无实际控制人。截至 2022 年 8 月 9 日，公司的第一大股东为中科曙 光，持有公司 32.10%的股权。成都国资（含成都产投有限、成都高投有限及成都集萃有 限，系一致行动人）为第二大股东，持有公司 19.53%的股权。蓝海轻舟合伙持有股份 6.99%， 为海光员工持股平台。公司 8 月 12 日上市，募资发行 3 亿股，发行后中科曙光持股比例 变为 27.96%，成都国资持股比例变为 17.00%，蓝海轻舟合伙持股比例变为 6.09%。

公司董事、高管层、核心技术人员在计算机芯片领域中有丰富的行业经验与技术积累。 在管理上，公司管理团队在计算机芯片领域经验丰富，董事长孟宪棠先生曾任国科控股副 总经理、中科可控董事，总经理沙超群先生在 2011-2020 年间历任中科曙光技术副总裁、 高级副总裁，中科曙光总裁历军先生现任公司董事。在技术上，公司核心技术团队有着深 厚的芯片技术积累和研发经验。

业务模式：Fabless经营模式，专注于高端芯片IC设计

盈利模式：Fabless 经营模式，专注于高端处理器的研发、设计和销售，通过向客户 提供高端处理器产品获取业务收入。公司一直采用 Fabless 经营模式，专注于高端处理器 的研发、设计和销售，主要通过向客户提供高端处理器产品获取业务收入，并将晶圆制造、 封装测试等环节交由晶圆制造企业、封装测试企业及其他加工厂商完成。 研发模式：以项目制为基础，构建全过程的项目管理体系。公司重视高端处理器关键 技术研究和芯片产品开发，以项目制为基础，建立完善的项目管理体系，对立项、规划、 实施、结项环节进行全过程管理与监控，保证项目中各环节高效运行。

采购和生产模式：公司主要负责芯片设计，芯片的晶圆加工、封装测试通过委外方式 完成。公司是典型的 Fabless 模式企业，主要负责制定芯片的规格参数与方案、进行芯片 设计和验证、交付芯片设计版图等，而芯片的晶圆加工、封装测试通过委外方式完成。公 司向晶圆制造厂采购定制加工生产的晶圆，向封装测试厂采购封装测试服务，期间公司辅 以工艺管理和测试支持。具体来说 1）对海光 CPU 产品：晶圆代工厂向封测代工厂的交付 物为半成品晶圆或成品晶圆，由封测代工厂完成裸片封装和产品测试工作；2）对海光 DCU 产品：晶圆代工厂向封测代工厂的交付物为已完成晶圆加工、裸片封装的 DCU 半成品， 由封测代工厂完成产品测试工作。

销售模式：直销模式为主，主要客户为服务器厂商。公司已建立完善的市场销售体系，主要采用直销模式销售产品，少量采用经销模式。在直销模式下，公司直接参与客户的公 开招标或商务谈判，达成意向后，公司与客户签订销售合同；公司接收客户的采购订单后， 根据订单发货，并向客户提供设计、调试及技术支持等相关服务；在经销商模式下，经销 商会购买公司产品并向终端客户销售，公司对经销商提供相应的技术培训和技术服务，一 般不直接接触经销商的终端客户。公司主要客户为服务器厂商，已经与国内多家主要的服 务器厂商建立了战略合作关系。

财务分析：收入快速增长，大力投入研发保持技术领先

营业收入快速增长，2021 年首次实现盈利。1）营业收入：2019-2021 年公司营业收 入分别为3.79亿元、10.22亿元和23.10亿元，2020年、2021年营收分别同比增长169.53%、 126.07%，营收大幅增长的主要原因是：公司加大市场开发力度，服务器厂商对国产 CPU 需求增加以及公司的海光二号与深算一号在近两年相继实现规模化出货。2）净利润： 2019-2021 年公司归母净利润分别为-0.83 亿元、-0.39 亿元和 3.27 亿元，扣非归母净利 润分别为-0.93 亿元、-0.95 亿元和 2.65 亿元。2019 年和 2020 年公司连续亏损，主要原 因是公司产品上市初期营收规模相对较小，研发投入较大，对骨干员工实施了多次股权激 励并相应确认了较大金额的股份支付。2021 年公司首次实现盈利，主要受益市场需求增 加较快，以及公司 DCU 产品实现规模销售。

产品结构：CPU 收入占比高达 89.65%，其中面向高端服务器市场的 7000 系列总营 收占比超过 65%，DCU 成为新的增长点。随着电信、金融、互联网等终端领域的市场需 求不断扩大，公司各系列产品收入总体增长较快。2021 年，海光 7000 系列产品实现收入 15.02 亿元，成为公司的主力产品，主要面对高端服务器市场，2019-2021 年收入占比分 别达到 85.70%、76.90%、65.01%。海光 8000 系列于 2021 年实现商业化应用，落地当 年实现收入 2.39 亿元，占比达 10.34%，我们预计未来有望为公司收入增长注入新动力。

毛利率：综合毛利率逐年增加，规模效应显著。2019-2021 年，公司综合毛利率逐年 上升，分别为 37.31%、50.50%和 55.95%。2019 年，由于销量相对较小，自研无形资产 摊销占营业成本的比例 52.42%，导致产品单位成本较高，各系列毛利率较低。2020-2021 年，随着公司业务规模的增长，规模效应使得自研无形资产摊销金额占营业收入的比例下降，综合毛利率逐年提高。

公司前五大客户收入占比超过 90%，但占比逐渐降低。2019-2021 年，公司向前五名 客户的销售收入占营业收入的比例分别为 99.12%、92.21%和 91.23%，2021 年来自第一 大客户公司 A 的收入占比达到 65.95%，前五名客户集中度较高。2019 年开始，公司扩大 销售队伍，产品逐渐得到其他客户认可，除公司 D 之外，逐步开拓了公司 A、浪潮、联 想、新华三、同方等客户，第一大客户销售收入占比逐渐降低。由于与处理器配套的主板、 服务器研发周期长，且产品上市后均会经历小批量试用到大规模采购的过程，新用户导入 周期普遍较长，故公司产品的销售收入目前仍主要集中于前五大客户，但其占比呈逐渐降 低的趋势。

华东区域占比快速提升，电信、金融终端客户加速释放。在区域分布上，公司客户群 体主要为国内的服务器厂商以及部分互联网类信息技术企业。2019 年以前，公司主要客 户为位于华北区的服务器厂商；2020 年开始，公司华东区客户增长较快，占销售收入比 重较大，2021 年华东区收入占比达到 88.04%。总体看，华东区域交通运输条件便利，互 联网经济活跃，制造业配套完善，对公司业务稳定增长提供了保障。从终端客户分布上， 2020 年、 2021 年，公司推出海光二号处理器、深算一号 DCU 处理器，丰富了产品线， 加大了市场开拓力度，逐步形成了较为完善的基于海光处理器的产业生态环境。基于前期 电信、金融、互联网等行业对公司产品的测试和认可，在电信运营商集采、金融行业入围 等方面市场份额增长较快，公司产品在相关重点行业销量逐渐提升。

销售费用率、管理费用率逐年下降。1）销售费用：2019-2021 年公司销售费用率分 别为 6.58%、3.03%和 2.25%；期间公司销售费用率有较大下降，主要因为营业收入增加 较快，但销售人员增加较少。2021 年，销售费用率有较小下降，主要因为公司加大了市 场开发力度，销售人员及销售人员职工薪酬增加，但营业收入增加较快，使得销售费用率 小幅下降。2）管理费用：2019-2021 年公司管理费用率分别为 14.28%、5.89%和 3.91%， 呈下降趋势；期间公司快速发展，管理职能人员、平均薪酬相应增加，人工费用和股份支 付随之增加，但由于营业收入快速增长，管理费用率呈下降趋势。

研发投入率达 68.60%，大力投入保持技术持续领先。2019-2021 年公司研发费用分 别为 1.75 亿元、5.46 亿元和 7.45 亿元，上升较快。2021 年，公司研发投入率达到 68.60%， 其中研发支出资本化的金额为 8.40 亿元，资本化比例为 53.02%。公司持续进行研发投入， 以保持技术研发的前瞻性、领先性和核心技术的竞争优势。

行业洞察：国产化浪潮助推，CPU、GPGPU市场快速增长

集成电路领域：国产化势在必行，产业链结构持续优化

数据中心设备需求增加、5G 商用技术推进等背景下，全球集成电路行业规模 2020年同比增长 9.32%。根据全球半导体贸易统计组织（WSTS）的数据，2013-2018 年，全球集成电路行业呈现快速增长趋势，产业收入年均复合增长率为 9.33%；2019 年，受国际贸易摩擦的影响，全球集成电路产业总收入为 3304 亿美元，同比下降 15.99%；2020年，因贸易摩擦缓解，加之数据中心设备需求增加、5G 商用带动各种服务扩大、车辆持续智能化等因素，全球集成电路产业市场规模为 3612 亿美元，同比增长9.32%，市场重回增长态势。

政策支持及应用场景增加，2020 年我国集成电路市场规模达 8848 亿元，扩张迅速。 2010 年以来，我国智能手机在全球市场份额持续提升催生了国内对半导体的强劲需求； 加之国家对半导体行业的大力支持以及人才、技术、资本的产业环境不断成熟，全球半导 体产业酝酿第三次产业转移，即向中国大陆转移的趋势逐渐显现。我国集成电路产业持续 高速发展，市场规模复合增长率达到全球增速的近三倍。2013-2020 年的复合年均增长率 为 19.73%，持续保持高速增长。2020 年中国集成电路产业市场规模高达 8848 亿元，较 上年增长 17.01%。受益于人工智能、大数据、5G 等技术的成熟和产品的普及，我们预计 我国集成电路产业将在未来继续保持快速增长态势。

我国集成电路设计产业规模占集成电路产业链整体的比重提升到 42.7%，集成电路产 业结构优化，稳步增长。从集成电路设计、芯片制造、封装测试三类产业结构来看：1） 集成电路设计：2020 年，我国集成电路设计产业销售收入 3778.4 亿元，同比增长 23.3%， 占产业链整体的比重从 2013 年的 32.2%增加到 42.7%；2）芯片制造：2020 年芯片制造 销售收入 2560.1 亿元，同比增长 19.1%，占产业链整体比重从 2013 年的 24.0%增加到 28.9%；3）封装测试：封装测试产业销售收入 2509.5 亿元，同比增长 6.8%，占产业链 整体比重从 2013 年的 43.8%降低到 28.4%。集成电路设计产业规模占比逐年攀升，使得 我国集成电路产业的产业链逐渐从低端走向高端，展现了我国集成电路产业发展质量稳步 提升的态势。

集成电路国产化进程加速，安全可控趋势日趋明显。信息产业是国民经济的主导产业， 同时支撑着传统产业的转型升级。信息产业的持续发展带来了集成电路消费需求的持续增 长。根据海关的统计数据，集成电路已经超过原油，成为我国第一大进口商品，2020 年 的进口额度达到 24207 亿元，同比增长 14.8%。对国外集成电路产品的高度依赖，极大影 响了我国信息产业的可持续发展。高端处理器具有极高的技术门槛，是集成电路领域技术 综合性最强、地位最重要的产品，如无自主可控的高端处理器，从处理器层面看，所有用 户的安全设防基本无意义。如无法持续取得高端处理器，将会对我国整体产业安全、经济 安全带来不可承受的影响。因此，研制和推广安全可控的高端处理器对我国至关重要。

国家出台一系列政策大力支持集成电路行业发展，集成电路行业战略地位提升。集成 电路作为信息产业的基础和核心，是国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业， 国家给予了高度重视和大力支持。为推动我国集成电路产业的发展，增强信息产业创新能 力和国际竞争力，国家出台了一系列鼓励、扶持政策，为集成电路产业建立了良好的政策 环境。近年来，集成电路行业的政策、法规已经明确其在国民经济中处于重要战略地位。 随着国家相关法规与政策的逐步推出与落实，集成电路企业获得了较多财政、税收、技术 和人才等方面的支持。较好的政策环境，将持续利好包括海光在内的集成电路行业的发展。

CPU领域：出货量稳步提升，中国x86芯片市场前景广阔

x86 架构作为 CPU 复杂指令集的代表，具有显著的产业生态优势。CPU 是计算机的 运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，是计算机的核心组成部件，本 质上是超大规模集成电路。计算机的程序最终需要转化为“指令”才能在 CPU 上运行， 因此采用的指令集对于 CPU 的设计尤为重要。其中，x86 架构是复杂指令集的代表，而 ARM 架构、MIPS 架构和 Alpha 架构等是精简指令集的代表。在 CPU 芯片市场，微软公 司和英特尔公司各自凭借自身规模效应和技术优势，使其产品 Windows 和 IntelCPU 占据 了绝大部分市场份额，结成了“Wintel”技术联盟，其基本特点是基于 x86 架构优化各类 软件应用。

在操作系统领域，Windows 和 Linux 均兼容 x86 架构；在应用软件方面，得益 于对独立软件开发商的指令集开放与应用平台操作系统一致性显著降低了技术开发门槛， 使得 x86 架构下的软硬件环境的成熟度具有明显优势。

CPU 应用范围广，包括服务器、工作站、个人计算机、移动终端、嵌入式设备等。 CPU 可以应用在服务器、工作站、个人计算机（台式机、笔记本电脑）、移动终端和嵌入 式设备等不同设备上，根据应用领域的不同，其架构、功能、性能、可靠性、能效比等技 术指标也存在一定差异。海光 CPU 产品主要应用于服务器、工作站等计算、存储设备。 其中，服务器具有高速的数据处理能力、强大的 I/O 数据吞吐能力、良好的可扩展性，并 需要长时间可靠运行，其 CPU 芯片在性能、可靠性、可扩展性和可维护性等方面要求较 为苛刻，应用领域包括实时分析、5G 应用、人工智能、机器学习、金融、大数据和云计 算等领域；工作站是一种高端微型计算机，主要为单用户提供比个人计算机更强大的性能， 应用领域包括科学和工程计算、软件开发、计算机辅助设计等。

2014-2020 年，全球服务器销售额、出货量复合增长率分别为 10.14%、4.71%，预 计未来将恢复快速增长。根据 IDC 数据，2014-2018 年，全球服务器销售额及出货量保持 持续增长态势；2020 年，受全球互联网行业资本投入收缩和“新冠疫情”的影响，全球 服务器出货量为 1212.9 万台，销售额 910.2 亿美元，同比分别增长 3.26%和 4.37%，增 速低于前期平均水平。但随着更多的经济及社会活动由线下转移至线上，对于数据存储及 运算能力提出了更高的要求，我们预计未来服务器市场需求将恢复快速增长态势。

x86 服务器销售额、销售量呈增长态势，在全球服务器市场占比超 90%。1）销售额： 由于 x86 处理器起步较早，生态环境较其他处理器具有明显优势。2020 年，全球 x86 服 务器市场销售额为 826.5 亿美元，较 2019 年增长 3.31%，应用 x86 处理器的服务器销售 额占全部服务器销售额的比例约为 91%，处于显著领先的地位。2）销售量：2020 年，全 球 x86 服务器市场销售量为 1180.2 万台，较 2019 年增长 1.82%，应用 x86 处理器的服 务器销售量占全部服务器销售量的比例约为 91%，占比超过 97%，市场呈现回暖趋势。

2021-2025 年，预计中国 x86 服务器市场规模复合增长率将达到 8.8%，超过全球， 以双路服务器为主。根据 IDC 统计数据，2020 年，中国 x86 服务器市场出货量为 343.9 万台，同比增长 8.1%；市场规模为 218.7 亿美元，同比增长 16.5%。随着下游市场需 求回暖以及国家加快 5G、工业互联网、大数据中心、人工智能等七大领域新型基础设 施的建设进度，IDC 预计中国 x86 服务器市场未来几年需求仍然会比较旺盛，在 2021-2025 年复合增长率将达到 8.8%。同时，中国 x86 服务器以双路服务器为主， 2016-2020 年，双路服务器总占比均在 80%以上；其次分别是单路、4 路服务器，合计 占比在 10%至 20%之间；8 路以上的服务器较少，目前占比未超过 0.3%。

中国 x86 服务器 CPU 芯片市场未来发展前景广阔，预计 2021-2025 年芯片出货量复 合增长率达 8.78%，2025 年芯片数量有望达到 1066.2 万颗。根据 IDC 对中国 x86 服务 器出货台数的预测以及每台服务器使用芯片数量、路数情况进行推算，2020 年中国 x86CPU 芯片出货量为 698.1 万颗。根据 IDC 数据，假设 2021-2025 年路数分布情况与 2020 年保持一致，则预计 2021 年芯片出货量将增长 9.1%，预计 2021-2025 年出货量复 合增长率达 8.78%，2025 年芯片出货量将达到 1066.2 万颗。未来，x86CPU 芯片在我国 仍会拥有广阔的市场空间。

未来 CPU 产品性能将持续提升，应用领域进一步扩充。CPU 产品具有良好的通用性 能，以及强大的逻辑运算和数据处理能力。未来，预计 CPU 产品性能将进一步提升，包 括：1）单个处理器核心性能持续提升；2）处理器设计复杂度提高，核心数逐步增加，I/O 性能持续提升；3）微体系结构持续优化。近年来，为了支持云计算、系统安全等应用需 求，CPU 的微体系结构进一步扩展。目前，CPU 产品已经广泛应用于电信、金融、互联 网、教育、交通等重要行业领域和关键信息基础设施，并有望进一步在云计算、物联网等 领域得到广泛应用：

云计算：“企业上云”需求强烈，云计算可助力企业完成数字化转型。随着云计算规模的快速扩大，我们预计未来搭载高端处理器的服务器数量将快速增长，高 端处理器将持续保持旺盛的市场需求。 物联网：5G 网络的快速铺开，加速“万物互联”时代提前到来。根据中商产业 研究的数据，2020 年中国物联网产业规模超过 2.2 万亿元，同比增长 25%，产 业开始进入快速发展期。在这个过程中，需要高端 CPU 提供强大的算力和精准 的任务调度，以实现海量设备间的数据处理和数据传输。5G 网络和物联网技术 的进一步发展将继续拓展 CPU 的应用场景。

国产 CPU：中国是全球重要的 CPU 消费市场，计算机用户基数庞大。在电子政 务、能源、交通、金融、通信等关键信息基础设施领域，国产 CPU 应用已在全 国逐步铺开。在信息安全、供应链安全要求相对较高的领域，均是国产 CPU 的 优势市场，伴随着未来信息化的加速，我们预计桌面、服务器 CPU 的需求量将 大幅增加。

GPGPU领域：数据中心、AI需求旺盛，行业高景气增长

GPU 分化为传统 GPU 与 GPGPU 两条分支，GPGPU 的浮点运算精度、性能以及计 算场景优势显著。GPU 最初的设计目标是为了提升计算机对图形、图像、视频等数据的处 理性能，解决 CPU 在图形图像领域处理效率低的难题。随着 GPU 在并行计算方面性能优 势的逐步显现以及并行计算应用范围的逐步拓展，GPU 逐渐分化成两条分支：1）一条是 传统意义的 GPU：延续专门用于图形图像处理用途，内置了视频编解码加速引擎、2D 加 速引擎、3D 加速引擎、图像渲染等专用运算模块；2）另一分支是 GPGPU：作为运算协 处理器，并针对不同应用领域的需求，增加了专用向量、张量、矩阵运算指令，提升了浮 点运算的精度和性能，以满足不同计算场景的需要。

GPGPU 广泛应用各领域，降本增效优势显著，是 AI 领域主要的协处理器解决方案。 目前，GPGPU 已经广泛用于商业计算和大数据处理，如天气预报、工业设计、基因工程、 药物发现、金融工程等。在人工智能领域，使用 GPGPU 在云端运行模型训练算法，可以 显著缩短海量训练数据的训练时长，减少能源消耗，从而进一步降低人工智能的应用成本。 与此同时，GPGPU 能够提供完善的软件生态系统，便于各种已有应用程序的移植和新算 法的开发。因此，GPGPU 是人工智能领域最主要的协处理器解决方案，占据人工智能 90% 以上的市场份额，在智能工厂、无人驾驶、智慧城市等领域具有广泛的市场空间。

数据中心：2021 年全球数据中心负载任务量翻倍，超级数据中心占数据中心总量超 过 50%。近年来，随着人工智能、数据挖掘等新技术的发展，集成电路行业迎来了数据中 心引领发展的阶段，对海量数据进行计算和处理将成为带动集成电路行业发展的新动能。 大规模张量运算、矩阵运算是人工智能在计算层面的突出需求，高并行度的深度学习算法 在视觉、语音和自然语言处理等领域上的广泛应用使得计算能力需求呈现指数级增长。根 据 Cisco 的预计，2021 年全球数据中心负载任务量将超过 2016 年的两倍，从不到 250 万个负载任务量增长到近 570 万个负载任务量。同时，随着云计算的不断发展，全球范围 内云数据中心、超级数据中心的建设速度不断加快，Cisco 预计，到 2021 年，计算能力 更强的超级数据中心将达到 628 座，占数据中心总量的 53%。

全球数据中心对计算加速硬件的需求上升，GPGPU 龙头 NVIDIA 数据中心业务高增。 人工智能算法的不断普及和应用，以及对商业计算和大数据处理的算力需求的不断增长， 使得全球范围内数据中心对于计算加速硬件的需求不断上升。作为 GPGPU 领域的代表性 企业，NVIDIA 数据中心业务收入在 2015 年仅为 3.4 亿美元，2020 年高速增长至 67.0 亿 美元。2015-2020 年，NVIDIA 数据中心业务的年均复合增长率为 81.52%，其增速远超NVIDIA 其他板块业务的收入增速。NVIDIA 数据中心业务收入的快速增长体现了下游数据 中心市场对于泛人工智能类芯片的旺盛需求。

人工智能：GPGPU 成为国内 AI 领域运算加速主要解决方案，AI 发展拉动 GPGPU 市场增长。人工智能领域的应用目前处于技术和需求融合的高速发展阶段，在运算加速方 面逐渐形成了以 GPGPU 解决方案为主的局面。根据前瞻产业研究院的数据，2022-2024 年，预计中国人工智能芯片市场规模复合增长率为 46.05%，到 2024 年，市场规模将达到 785 亿元。而随着人工智能相关技术的进步，其应用场景将更加多元化，GPGPU 通用性 和软件生态系统完善的优势会进一步展现出来，成为该领域的主流解决方案。我们预计 GPGPU 在我国人工智能芯片领域也将占据较大比例的市场份额。

未来 GPGPU 将在性能、应用场景方面进一步发展。目前 GPGPU 技术不断发展，呈 现三点主要发展趋势：1）性能需求不断提升，一方面，GPGPU 集成度将不断提高，性能 逐渐增强，性能功耗比逐渐提升；另一方面，高带宽、低延时的片间互连总线结构也是未 来产品优化提升的方向之一。2）GPGPU 将成为运算协处理器的主流，运算协处理器基于 不同的设计思想存在多条技术路线，包括 GPGPU、ASIC、FPGA 等，综合考虑性能、能 效比和编程灵活性等方面的因素，GPGPU 在协处理器应用领域具有非常明显的优势。

3）CPU与GPGPU 的异构计算，CPU+GPGPU 的异构运算架构可以让系统具有更大灵活性，满足复杂场景的不同需求，能够较大幅度地提升单独使用 CPU 或 GPGPU 的任务执行效率；CPU 和 GPGPU 之间还可以通过内存共享等方式进行数据交互，发挥异构计算的优势。随着技术的革新，GPGPU 将在大数据处理、人工智能、商业计算领域得到广泛应用：

商业计算和大数据处理：随着信息化社会的飞速发展，互联网、大数据分析、深 度学习等新技术的不断涌现，人们对信息处理能力的要求越来越高，大数据处理 不仅应用在石油勘探、天气预报等传统领域，互联网、金融、数据挖掘、教育等 领域对大数据处理和商业计算的需求也呈现高速增长的趋势。 人工智能处理器：未来针对不同的人工智能应用类型和场景，将会有深度学习之 外的新算法出现，这要求人工智能芯片能够适应不同类型的算法，具有兼顾性能 和灵活性的能力。GPGPU 具有完善的软件生态环境和编程灵活性，能够更好地 适应未来人工智能领域的发展需求，我们预计将成为人工智能处理器的主流产品。

智算中心：智算中心的本质是算力的供应和生产平台，它向人工智能企业出售算 力，帮助其将技术模型变为现实，参与自建或承建的企业，包括互联网公司、服 务器公司等。由于算法的演进，人工智能对算力提出了巨大的需求，业界预测 GPGPU 将推动人工智能推理性能每年提升一倍以上。

核心看点：领跑国内高端CPU，DCU打开成长天花板

竞争优势：掌握先进处理器技术，生态完善全面领跑

核心技术：海光同时具备高端通用处理器和协处理器研发能力，拥有多项专利。基于 x86 指令框架、“类 CUDA”计算环境和国际先进处理器设计技术，公司大力发展满足中国 信息化发展需要的高端处理器产品。公司对海光通用处理器和海光协处理器的微体系结构 进行持续研发和优化，不断提升高端处理器性能。公司高度重视处理器的安全性，通过扩 充安全算法指令集及原生支持可信计算等方法，有效地提升了海光处理器的安全性。

公司 研发出的第一代、第二代 CPU 和第一代 DCU 产品的性能均达到了国际上同类型主流高端 处理器的水平，在国内处于领先地位。目前，海光 DCU 已经实现商业化应用，未来有望 广泛应用于大数据处理、人工智能、商业计算等应用领域。同时，公司在高端处理器及相 关领域开展了系统化的知识产权布局，为公司保持技术的持续领先奠定了坚实的基础。截 至 2021 年 12 月 31 日，公司拥有已授权专利 179 项（其中发明专利 136 项）、154 项软 件著作权和 81 项集成电路布图设计专有权等知识产权。

专业团队：核心技术人员技术经历丰富，部分有国际头部 CPU 公司任职经验。高端 处理器设计属于技术密集型行业，专业研发人员是芯片设计企业研发能力不断提升的基石。 公司骨干研发人员多拥有国内外知名芯片公司的就职背景，拥有成功研发 x86 处理器或 ARM 处理器的经验。截至 2021年 12 月 31 日，公司研发技术人员共 1031 人，占比 90.20%， 其中拥有硕士及以上学历人员 749 人，占员工总人数的 65.53%，研发队伍年龄结构合理、 技能全面，有力支撑了公司的技术创新和产品研发。此外，公司在内部管理、供应链、产 品销售等方面均建立了成熟团队，核心骨干均有多年公司运营管理或市场销售经验，对公 司未来的发展方向和公司产品的市场定位有着明确的目标和计划。

产品+生态：公司产品应用场景广、生态系统优势显著。1）海光 CPU：兼容 x86 指 令集，处理器性能参数与国际同类型主流处理器产品相当，支持国内外主流操作系统、数 据库、虚拟化平台或云计算平台，能够有效兼容目前存在的数百万款基于 x86 指令集的系 统软件和应用软件，具有优异的生态系统优势。2）海光 DCU：兼容“类 CUDA”环境， 软硬件生态丰富，典型应用场景下性能指标达到国际上同类型高端产品的水平。3）公司 主动融入国内外开源社区，积极向开源社区提供适用于海光 CPU、海光 DCU 的适配和优 化方案，保证了海光高端处理器在开源生态的兼容性。

优质产业链：海光产品得到浪潮、联想等国内知名服务器厂商认可，本土优势显著。 公司下游服务器厂商开发了多款基于海光处理器的服务器，有效地推动了海光高端处理器 的产业化。公司利用其高端处理器在功能、性能、生态和安全方面的独特优势，联合整机 厂商、基础软件、应用软件、系统集成商和行业用户，建立了基于海光高端处理器的产业 链。目前，海光 CPU 已经应用到了电信、金融、互联网、教育、交通等行业；海光 DCU 主要面向大数据处理、商业计算等计算密集型应用领域以及人工智能、泛人工智能应用领域。相比国际芯片领先企业，公司根植于中国本土市场，更了解中国客户的需求，能够提 供更为安全可控的产品和更为全面、细致的解决方案和售后服务，具有本土化竞争优势。

产品能力：高端处理器产品加速迭代，CPU、DCU 齐头并进 1）海光 CPU：基于先进技术架构，产品能力达国际主流 海光 CPU 技术先进、应用场景广泛，并有良好的安全特性。海光 CPU 主要面向复杂 逻辑计算、多任务调度等通用处理器应用场景需求，兼容国际主流 x86 处理器架构和技术 路线，具有先进的工艺制程、优异的系统架构、丰富的软硬件生态等优势。此外，海光 CPU 支持国密算法，扩充了安全算法指令，集成了安全算法专用加速电路，支持可信计算， 大幅度地提升了高端处理器的安全性，可以在数据处理过程中为用户提供更高效的安全保 障，例如安全加密虚拟化等。

海光 CPU 需在一块基板上封装 1-4 颗八核裸片，最多可集成 32 个处理器核心。海光 CPU 根据不同的产品规格定义，需要在一块基板上封装 1 至 4 颗裸片。裸片的内部结构 非常复杂，主要功能模块包括处理器核心（Core）、片上网络、各类接口控制器等；除硬件电路外，裸片中还集成了复杂的程序代码（“微码系统”）。海光 CPU“生态、性能、安全”优势显著。x86 指令集具有业界最好的产业生态支持， 现有运行中以及开发中的绝大部分服务器、硬件设备、软件系统均基于或兼容 x86 指令集。 海光获得了 x86 处理器设计核心技术，进入到 x86 处理器设计领域，研制出符合中国用户 使用需求、兼具“生态、性能、安全”三大特点的国产 x86 架构处理器产品。海光 CPU 具有优异的产品性能、良好的系统兼容性和较高的系统安全性。

海光 CPU 具有广泛的通用性和产业生态，主要应用于服务器和工作站。使用海光 CPU 的服务器主要应用于电信运营商、金融、互联网等领域，例如，电信运营商云服务资源池 系统支撑云业务应用，银行和证券公司查询、交易系统，互联网的搜索、计算服务、存储 等应用；使用海光 CPU 的工作站主要应用场景为工业设计和应用、图形图像处理，例如 VR、AR 图形渲染场景，以及智能工厂数字孪生应用等。海光 CPU 在国产处理器中具有 非常广泛的通用性和产业生态，已经大规模应用于电信、金融、互联网、教育、交通等多 个行业或领域。

公司 CPU 产品性能达到国际上同类型主流高端处理器的水平，在国内处于领先地位。 海光在国内率先完成了高端通用处理器和协处理器产品成功流片，并实现了商业化应用。 选取国外主流的 CPU 厂商 Intel、AMD；国内 CPU 厂商海思、龙芯、兆芯、飞腾、申威 等，在这些厂商的产品中，各自选择一款典型的 CPU 与海光 CPU 产品进行对比。其中，海光的产品性能能够与国际头部 CPU 厂商的主流高端处理器对标，在国内处于领先地位。

海光 7285CPU 的 SPECCPU2017 的实测性能与国际领先芯片设计企业 Intel 在 2020 年发布的 6 款至强铂金系列产品总体相当。由于 Intel 公司的处理器产品在市场上处于主 导地位，因此公司对标 Intel 公司区分产品定位。公司把面向关键任务和数据中心关键应用 的 7000 系列芯片称为高端芯片，把面向边缘计算服务器、工作站应用的 3000 系列芯片称 为低端或工作站芯片，把面向其他中端或中低端应用场景的 5000 系列芯片称为中端芯片。

根据招股说明书，公司通过综合比较处理器市场定位、核心数量、产品售价等因素，选取 了 Intel 在 2020 年（与海光7285同期）发布的 6 款至强铂金系列产品（能够反映 Intel2020 年发布的主流 CPU 产品的性能水平），与海光 7285 进行性能对比（采用业界国际通用的 测试程序 SPECCPU2017测试数据）。通过对比看出，海光7285CPU的SPECCPU2017 的实测性能与国际领先芯片设计企业Intel同期发布的主流处理器产品的实测性能总体相 当。

2）海光 DCU：面向科学计算与 AI 计算，性能差距不断缩小 海光 DCU 属于 GPGPU 的一种，兼容通用的“类 CUDA”环境。海光 DCU 协处理 器全面兼容 ROCmGPU 计算生态，由于 ROCm 和 CUDA 在生态、编程环境等方面具有 高度的相似性，CUDA 用户可以以较低代价快速迁移至 ROCm 平台，因此 ROCm 也被称 为“类 CUDA”，主要部署在服务器集群或数据中心，为应用程序提供高性能、高能效比 的算力，支撑高复杂度和高吞吐量的数据处理任务。海光 DCU 的主要功能模块包括计算 单元（CU）、片上网络、高速缓存、各类接口控制器等。

目前公司将海光 DCU 产品规划为海光 8000 系列。海光 8100 能够充分挖掘应用的并 行性，发挥其大规模并行计算的能力，快速开发高能效的应用程序。海光 8100 采用先进 的 FinFET 工艺，60-64 个计算单元（最多 4096 个计算核心），4 个 HBM2 内存通道，最 高内存带宽为 1TB/s，最大内存容量为 32GB，典型应用场景下性能指标可以达到国际同 类型高端产品的同期水平。

海光 DCU 有强大的计算能力、高速并行的数据处理能力和良好的软件生态环境： 强大的计算能力：海光 DCU 基于大规模并行计算微结构进行设计，不但具备强 大的双精度浮点计算能力，同时在单精度、半精度、整型计算方面表现同样优异， 是一款计算性能强大、能效比较高的通用协处理器。高速并行的数据处理能力：海光 DCU 集成片上高带宽内存芯片，可在大规模数 据计算过程中提供优异的数据处理能力，可以适用于广泛的应用场景。 良好的软件生态环境：海光 DCU 采用 GPGPU 架构，兼容“类 CUDA”环境， 解决了产品推广过程中的软件生态兼容性问题。公司通过参与开源软件项目，加 快了公司产品的推广速度，并实现与 GPGPU 主流开发平台的兼容。

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