2023年海光信息研究报告 中国CPU市场信创产业“2+8+N”驱动,国产CPU份额仍不足10%

  • 来源:华泰证券
  • 发布时间:2023/04/06
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海光信息(688041)研究报告:国产CPU及DCU领军企业.pdf

海光信息(688041)研究报告:国产CPU及DCU领军企业。当前党政市级以上公文系统的信创改造已进入收尾阶段,接下来将纵向下沉至区县乡镇,横向拓展至电子政务系统改造,并加快向八大重点行业拓展,国产PC服务器CPU市场空间有望成倍提升。22-25年,预计我国服务器市场国产化率(以出货量计)将从12%提升至19%,对应22/25年国产服务器出货量约49/98万台,22-25年国产服务器CPU市场规模有望从86亿元提升至189亿元,23-25CAGR=30%。此外,DCU是大算力芯片国产化的下一步,随着云计算对运算效率要求不断提升,DCU国产化有望提速。围绕中科院系信创集群,性能+X86生态优势构...

国产CPU+DCU领军企业,目标价106.5元人民币

我们首次覆盖海光信息,给予公司 40 倍 23PS 和 3.5 倍 23PEG 估值,取均值得到目标价 106.5 元,给予“买入”评级。我们认为海光信息作为国产处理器赛道稀缺标的,受益于我 国信创产业景气持续,预计 23-24 年收入及利润有望保持高增。 海光信息是国内稀缺的高端处理器设计公司,已量产的多款产品性能可达到国际同类型主 流高端处理器水平,主要应用于服务器、工作站等计算、存储设备。海光 CPU 系列产品兼 容 x86 指令集以及国际上主流操作系统和应用软件,性能优异,软硬件生态丰富,已经广 泛应用于电信、金融、互联网、教育、交通等重要行业或领域。海光 DCU 系列产品以 GPGPU 架构为基础,兼容通用的“类 CUDA”环境以及国际主流商业计算软件和人工智能软件, 软硬件生态丰富,可广泛应用于大数据处理、人工智能、商业计算等应用领域。

盈利预测。公司收入主要来源于海光一号及海光二号 CPU 销售,2018-2021 年公司总营收规模从 4825 万元快速增长至 23.1 亿元,19-21CAGR 达到 263.13%,2022 公司总营收进一步增长至 51.3 亿元,同比增长 121.82%。公司收入规模的快速扩张得益于海光系列芯片生产稳定, 出货量稳步增长,产品持续迭代。2021 年,公司深算一号芯片实现规模化出货,进一步丰 富了产品线,满足了不同客户对产品的多样化需求,促进了公司销售收入的增长。从需求 侧来看,服务器厂商对国产 CPU 需求旺盛,公司订单规模持续提升。

伴随党政信创将进一步横向从电子公文系统向电子政务系统扩展,纵向由市级以上向区县 乡镇下沉,同时,以金融、电信、能源为代表的重点行业正在全面启动,我国信创产业即 将迎来全新阶段。我们测算 2022 年服务器信创 CPU 市场规模为 85.55 亿元,预计 2025 年将达到 188.54 亿元,对应年复合增速达 30%。公司作为国内领先服务器 CPU 供应商, 将充分受益信创不断深化。此外,公司持续推进产品创新迭代,2022 年海光三号 CPU 正 式发布并开始贡献营收,海光四号正在积极研发当中,预计在 2024 年将开始贡献营收,新 产品的迭代更新直接驱动公司产品整体量价持续提升。随着国产替代自主可控节奏加快, 我们认为公司 DCU 产品 22-24 年营收也有望保持年复合增速 39%的增长。

综上,我们预计 22/23/24E 营收分别为 51.25/70.84/95.76 亿元,同比增速分别为 121.8%/38.2%/35.2%,归母净利润分别为 8.02/12.12/18.03 亿元,同比增速分别为 145.2%/51.1%/48.8%。

毛利率:2019-2021 年公司毛利率分别为 37.31%/50.50%/55.95%,毛利率提升主要得益 于销售规模的快速扩张,同时受到产品性能提升和产品定价策略因素影响,公司 2020 年推 出的海光二号产品定价高于海光一号产品。根据历史规律,每一代产品生命周期末期毛利 率下降幅度较为明显,且海光二号产品初期定价受到缺芯等外部因素影响。我们预计海光 二号 22 年营收占比仍然较高,但毛利率将逐步下行。2021 年,公司 8100 系列 DCU 产品 毛利率较低,主要原因系 2021 年为 8100 系列 DCU 产品上市初期,销售收入较小,尚未 形成规模效应,单位成本有望逐步下降。2023 年代工价格预期上涨将带来公司成本增加, 但综合考虑新产品迭代拉动,公司整体毛利率将保持稳定水平,预计 22/23/24E 公司综合 毛利率分别为 52.94%/52.78%/52.90%。

期间费用率:2018-2021 年,公司管理费用率分别为 75.57%/14.28%/5.89%/3.91%,随着 公司业务的不断扩张以及营收进一步增长,我们预计 2022-2024 年管理费用率总体上继续 呈现下降趋势,分别为 2.60%/2.10%/1.90%。另外,由于下游服务器客户比较集中,因此 我们预计公司营业费用率 22-24 年有望稳步下降,分别为 1.50%/1.30%/1.10%。公司 2018-2021 年研发费用率分别为 
323.47%/46.27%/53.44%/32.23%,后续公司将持续投入 海光 CPU 和 DCU 新一代芯片产品研发,研发总支出将继续提升,但随着营收体量的同步 扩大占比有所下降,我们预计 2022-2024 年研发费用率分别为 28.00%/26.00%/23.90%。

全球CPU市场:2022年全球市场规模约700亿美元

2022年全球CPU市场规模约700亿美元,英特尔和AMD两家独大

Intel、AMD 两家垄断全球 CPU 市场,国产 CPU 在中国市场份额仍为个位数。2022 年, 英特尔客户端计算事业部(CCG)与数据中心事业部(DCG)收入 509 亿美元,AMD CPU 总营收为 190 亿美元(剔除 FPGA 收入 46 亿美元),合计 699 亿美元。根据 Mercury Research 及 DIGITIMES Research 数据,2022 年英特尔在桌面及服务器 CPU 市场出货量 占比分别为 69.98%和 70.00%,我们测算全球桌面处理器市场规模约 453 亿美元,服务器 CPU 市场规模约 249 亿美元,全球 CPU 市场规模约 702 亿美元。

2022 年英特尔和 AMD 中国地区收入占比约为 27.0%和 22.1%,同时考虑海光、龙芯、飞腾三家国内厂商收入(根 据公司业绩预告及 Wind 一致预期,2022 年三家合计收入 96.10 亿元),我们大致测算 2022 年国内 CPU 市场规模约 193 亿美元。如果仅按照海光、龙芯、飞腾三家国内厂商收入计算, 国产化率约 7%,若进一步考虑非上市公司,该数值将更高。我们认为随着信创产业的持续 推进,2025 年信创 PC 及服务器出货量在国内市场占比有望从 2022 年约 4/12%分别提升 至 17/19%。

在桌面 CPU 市场,英特尔酷睿系列和 AMD 锐龙系列占据绝大部分市场份额,苹果从 4Q20 开始在其 MAC 设备使用自研 M1 芯片(基于 ARM 架构),份额持续提升。根据 Mercury Research数据,4Q22英特尔和AMD桌面CPU全球出货量份额分别约为68.1%和18.6%。 在服务器 CPU 市场,英特尔凭借至强系列市场份额维持在 70%或以上,AMD 市场份额持 续提升。根据 IDC 数据,2Q22 英特尔和 AMD 服务器 CPU 全球出货量份额分别约为 63.7% 和 29.2%。

处理器性能的提升依赖于工艺与微架构的不断革新,AMD Zen4 以及 INTEL Golden Cove 为目前最新一代微架构。回顾历史,英特尔前期凭借芯片性能的突出优势,在 CPU 市场占 据绝对领先份额。2017 年,AMD 正式推出最新一代基于 Zen 微架构的 Ryzen 系列处理器, 在性能、功耗等方面逐渐追上甚至赶超 Intel,得以扭转颓势。近年来,AMD 持续进行处理 器微架构的迭代(Zen+、Zen 2、Zen 3 和 Zen 4),与英特尔的份额差距逐步拉近。

中国CPU市场:信创产业“2+8+N”驱动,国产CPU份额仍不足10%

2020 年党政单位率先启动 IT 基础软硬件国产替代,八大关键行业亦紧随其后。2019 年工 信部要求全国党政行业从底层服务器到中间件、操作系统、数据库、终端等进行全面国产 替换,目标 2020 年、2021 年分别实现 30%和 50%的国产替代,并在 2022 年实现全面国 产替代。当前党政市级以上公文系统的信创改造已进入收尾阶段,接下来有望纵向下沉至 区县乡镇,横向拓展至电子政务系统改造。在党政部门的引领下,金融、电信、电力、交 通等八大重点行业也开始加快自主可控步伐。在行业信创中,金融行业推进最快,根据央 行《金融科技发展规划(2022-2025 年)》,2020 至 2021 年金融信创已完成两期试点,试 点机构已扩大至 198 家,电信、交通、电力等行业则紧跟其后。而汽车、物流等 N 个行业 预计将在 2023 年开始发力。

我国信创产业围绕华为、中国电子和中科院计算所三大生态。从产业链角度看,信创产业 可分为基础硬件、基础软件、应用软件、信息安全四大板块,目前在华为、中国电子、中 科院计算所三大龙头引领下,生态逐渐搭建完备。1)华为:以鲲鹏和昇腾作为根基,开源 服务器操作系统 OpenEuler 以及 OpenHarmony 发展势头迅猛;2)中国电子:构建自主先 进的计算机基础软硬件“PK”体系,打造从基础芯片(飞腾、盛科)、操作系统(麒麟)、 数据库(达梦)、整机(中国长城)、应用系统(中国软件、中电金信等)到信息安全(奇 安信)的自主安全产业链;3)中科院计算所:形成以海光及龙芯处理器、中科曙光服务器、 中科方德 OS、曙光云计算、国科晋云先进计算服务为核心的完整可信计算产业生态。随着 三大生态系统的形成,信创产业有望加速发展。

当前市级以上党政单位以外的国产替代仍处于起步阶段,国产 CPU 发展空间广阔。根据国 家统计局数据,2020 年公共管理和社会组织国有单位就业人员和国有单位就业人员数量共 3032 万人,假设党政单位人员规模基本保持稳定,我们假设人均 0.8 台 PC 及人均 0.07 台 服务器配比,我们测算得到 2021 年我国党政单位存量 PC/服务器约 2426/71 万台。截至 2021 年,党政信创 PC 及服务器在市级以上电子公文系统改造已基本完成;2022-2025 年, 党政信创 PC 及服务器增长将主要来源于区县乡下沉(电子公文)以及电子政务信创改造, 如石家庄市信创云服务采购项目、福州市兴证(市民)服务中心综合信息化提升采购项目 等。根据我们测算,2021 年我国党政信创 PC/服务器出货量分别为 292/15 万台,2022 年 党政信创 PC 招标订单不及预期出货量所有下滑,党政信创 PC/服务器出货量约 93/17 万台, 伴随党政信创改造不断深化,预计 2023-2025 年我国党政信创 PC 出货量将分别达到 315/446/541 万台,信创服务器出货量将分别达到 19/25/29 万台。

我们认为,2022 年开始信创产业会在县乡、电子政务、央企、重点行业等领域落地,总体 呈现多点开花趋势,相关行业信创政策有望陆续出台。目前行业信创正在从试点推广走向 全面铺开,首先围绕新增采购提高国产比例,存量做到能替尽替开展。金融和电信行业信 创推广进展较快, 2019 年人民银行、发展改革委等六部委批复《关于开展金融科技应用 试点工作》,确定第一批试点对象与目标,2019 年和 2021 年金融行业第一期和第二期信创 试点分别启动,试点数量从 47 家扩展到 198 家。根据亿欧智库数据,2021 年金融行业信 创试点国产化投入占全年 IT 支出的 15%,2022 年占比将提升至 30%。电信行业以电信、 移动、联通等运营商为代表,2021-2022 年新增采购国产化比例预计分别达到 30/50%。

运营商服务器国产化率快速提升,搭载海光、鲲鹏 CPU 的服务器在运营商集采中占比较高, 由于鲲鹏处理器供应受限,预计海光实际落地份额高于初期中标份额。2019 年开始,我国 三大运营商积极开展 PC 服务器国产替代工作,服务器采购国产化率逐年提升;2020 年中 国移动、中国电信等大型服务商在服务器采购中首次单列国产 CPU 服务器采招,目标 5 年 内实现完全替换。中国移动 2021-2022 年第一期 PC 服务器集采和补充采购总量为 20.47 万台,其中国产服务器 8.53 万台,占比 41.65%;中国电信 2020-2022 年集采服务器共 32.63 万台,其中国产服务器 8.94 万台,占比 27.40%;中国联通 2020-2021 年通用服务器集中 采购 12.4 万台,其中国产服务器 4.97 台,占比 40.07%。

金融行业也在积极推进 IT 软硬件基础设施国产化。2022 年 4 月 11 日,中国农业银行发布 《2022 年第一批 PC 服务器项目》招标公告,合计采购 22850 台 PC 服务器(均搭载海光 CPU)。6 月 16 日发布中标结果,中科可控和浪潮分别以 7.14 亿元和 6.6 亿元中标主 选供应商,中兴通讯以 7.4 亿元报价中标备选供应商。除农业银行外,河北银行、国家开 发银行和部分地方银行,以及海通证券、安信证券等券商也在积极采购国产服务器,预计 2022-2025 年金融信创有望大规模启动。

国产CPU厂商技术路径选择有所差异

国产 CPU 沿四条路线实现进口替代。从“十五”开始,国产 CPU 产业政策不断加码,泰 山计划、863 计划等催生了我国一批 CPU 厂商,经历 20 年发展,现已形成以海光、龙芯、 飞腾等为代表的国产 CPU 企业。根据指令集的选择,国产 CPU 厂商可分为四类:1)“开 源指令集架构”路线:代表厂商为国芯科技和平头哥,采用完全开源的 RISC-V 架构,指令 精简且自主可控,但生态建设有待完善;2)“指令集授权+自研”路线:代表厂商为龙芯和 申威,分别基于 MIPS 架构和 Alpha 架构自主研制 LoongArch 指令集和 SW_64 指令集, 自主可控程度高;3)“指令集授权”路线:代表厂商为海思和飞腾,两者已获得 ARM V8 架构指令集永久授权,自主可控与应用生态更为平衡;4)“IP 内核授权”路线:代表厂商 为上海兆芯和海光信息,市场化进程较快。

从指令集来看,国产 CPU 厂商采用的指令集各不相同。海光和兆芯采用 X86 架构,与主 流操作系统的适配度最高,在生态上占据明显优势;海思和飞腾采用 ARM 架构,能耗更低, 生态也经过了多年的发展;平头哥采用 RISC-V 架构,完全开源并可根据具体场景扩充指令 集,市场前景广阔;龙芯使用自研的 LoongArch 架构,生态逐步搭建。

服务器 CPU 在核心数、多路互联、内存、稳定性等方面较桌面 CPU 具有更高要求。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。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。而个人计算机主要用于满足个人的工作、学习、娱乐、办公需求,处理器核 心数量较少,具有较少 I/O。另外工作站是一种高端微型计算机,处理器性能介于服务器与 个人计算机之间。

在国产服务器 CPU 市场,海光、鲲鹏和飞腾占主要份额,海光生态优势使其在金融、运营 商等行业信创市场表现突出。鲲鹏 CPU 是华为海思基于 ARMv8 指令集研发的高性能服务 器处理器,鲲鹏 920 产品性能可媲美 Intel 至强 Platinum 8180。飞腾基于 ARM 指令集架 构,自主开发兼容 ARMv8 指令集的 CPU 产品,其 S2500 处理器芯片集成 64 个自主研 发的 ARMv8 指令集兼容处理器内核,主频可达到 2.1GHz,支持 2、4、8 路 CPU 互连。 海光 CPU 兼容 x86 指令集,海光二号 CPU 最多可集成 32 个物理核心,最大支持 8 个 内存通道和 128 个 PCIe 接口,在国内服务器市场得到广泛应用。

在国产桌面 CPU 市场,龙芯、飞腾及鲲鹏占据主要份额。龙芯研发起步最早,国产整机及 应用适配厂商较多,且产品性价比突出,在党政 PC 市场原始份额较大。2021 年龙芯切换 到全自研架构,应用生态相对较为匮乏。随着鲲鹏进入市场及飞腾产品逐步成熟,ARM 体 系的生态和性能优势逐步体现,但鲲鹏当前因为海思受到美国制裁,21 年出货量受到一定 影响。海光仅获得 AMD 服务器及工作站授权,暂未获得桌面应用授权。

全球GPGPU市场:2022年全球市场规模超166亿美元

GPGPU 是运算协处理器市场的主流方案。伴随 GPU 在并行计算方面性能优势逐步凸显, 同时并行计算应用范围持续拓展,GPU 分化出两条分支。其中一类为图像处理 GPU,延续 专门用于图像图形处理的用途,另一类为通用计算 GPU,即 GPGPU,作为 CPU 的运算协 处理器。GPGPU 去掉或减弱图像处理 GPU 的图像渲染等功能,并通过增加专用向量、张 量、矩阵运算指令,提升浮点运算的精度和性能,以满足不同计算场景的需求。运算协处 理器基于不同设计架构存在多条技术路线,包括 GPGPU、ASIC、FPGA 等。GPGPU 凭 借强通用性和完善软件生态系统成为该领域的主流解决方案。据 IDC 数据,2021 年我国 GPGPU 服务器销售额占据 AI 加速服务器市场的 88.4%,远超 ASIC、FPGA 等服务器。

2022 年全球 GPGPU 市场规模超过 166 亿美元。NVIDIA 和 AMD 为 GPGPU 领域代表性 厂商,二者占据市场绝大部分份额。2015 年 NVIDIA 数据中心业务收入仅为 3.4 亿美元, 2022 年突破 150 亿美元,年复合增速达 71.86%,反映云端计算对 GPGPU 的旺盛需求。 2022 年 AMD 数据中心业务收入为 60 亿美元,剔除服务器 CPU 收入约 39 亿美元(由 DIGITIMES Research 数据,2022 年 AMD 服务器 CPU 市占率 15.6%及全球服务器 CPU 市场规模 249 亿美元测算)和服务器 FPGA 收入约 5 亿美元(由 AMD 所披露的 Xilinx 营 收 46 亿元及在数据中心占比约 11%测算),推算其 GPGPU 营收约为 16 亿美元。由于英 伟达和 AMD 是全球 GPGPU 市场领先厂商,占据市场主要份额,我们推算 2022 年全球 GPGPU 市场规模至少超过 166 亿美元。

国产 GPGPU 厂商异军突起,多款产品陆续落地。我国 GPU 厂商创始团队多拥有英伟达、 AMD 等国际大厂工作经验,分别结合自身优势及阶段定位从图像处理 GPU 或 GPGPU 路 线切入。其中,国产 GPGPU 厂商包括天数智芯、登临科技、壁仞科技、沐曦集成电路等 初创企业,在人才和资本的双重驱动下,2021 年开始多款国产 GPGPU 产品陆续落地。2021 年 3 月,天数智芯发布国内首颗通用 GPU 天垓 100,实现国内通用 GPU 从 0 到 1 的突破; 2022 年 8 月壁仞科技发布首款通用 GPU 芯片 BR100,基于自主研发的“壁立仞”架构, 16 位浮点算力达 1000T 以上、8 位定点算力达 2000T 以上。

国产 GPU 厂商整体仍处于起步阶段,GPGPU 追赶进程快于图像处理 GPU。国产 GPU 厂 商起步较晚,许多 IP 仍受制于国外厂商,在产品线和生态建设上较英伟达仍存在较大差距。 从软硬件复杂度来看,图像处理 GPU 复杂程度相较 GPGPU 更高。我们认为,从芯片参数 来看国产 GPGPU 企业与国际大厂技术差距约 3 年左右,而图像处理 GPU 差距约 10 年左 右。目前国产 GPGPU 厂商正在积极推动信创标准的制定以及推进产品与 CPU、服务器等 产业链环节的适配,随着信创产业的不断深化,GPGPU 及图像处理 GPU 有望成为继 CPU 之后信创替代的下一关键芯片,国产 GPGPU 企业有望迎来历史性机遇。

海光信息:计算芯片国产替代加速,公司软硬件优势突出

海光信息成立于 2014 年,主要从事高端 CPU、DCU 等计算芯片产品和系统的研发与销售: 1)通用处理器(CPU)采用 X86 指令集,包括 7000/5000/3000 三大系列分别对应高中低 端处理器,目前海光一号和海光二号分别在 2018/2020 年实现量产及销售,海光三号在 2022 年发布,海光四号处于研发阶段;2)海光协处理器(DCU):以 GPGPU 架构为基础,指 令集采用兼容“类 CUDA”环境的 ROCm GPU 计算生态,主要产品包括海光 8000 系列。 2018 年公司启动深算一号 DCU 产品设计,目前已实现小批量生产,深算二号从 2020 年启 动研发工作,目前研发进展顺利。

公司无控股股东和实际控制人。截至 2022/9/30,中科曙光为公司第一大股东,持股比例为 27.96%,包括国科控股、中科图灵在内的中科系共持股 32.14%;第二大股东成都国资持 股比例为 17.00%。2016 年,公司分别出资 70%和 49%与 AMD 共同设立子公司海光集成 和海光微电子,从事高端处理器的研发、设计和销售,并按销售额的一定比例向 AMD 缴纳 知识产权费。公司的多名核心技术人员均有在 AMD、英特尔等国际芯片巨头任职的经历, 拥有成功研发 x86 处理器或 ARM 处理器的经验,对公司的技术迭代和产品研发形成有力 支撑。

公司收入主要来源于面向服务器市场的 7000 系列,海光三号 2022 年开始贡献收入。2021 年公司通用处理器(CPU)和协处理器(DCU)两大产品线营收占比分别为 89%和 11%, 其中 DCU(8000 系列和 8100系列)在 2021 年开始贡献营收。公司 CPU 产品包括 7000 系列、5000 系列及 3000系列,其中 7000 系列 CPU 产品主要应用于高端服务器,5000 系列 CPU 产品主要应用于中低端服务器,3000 系列 CPU 产品主要应用于工作站和边 缘计算服务器。从营收占比来看,目前公司收入主要来源于 7000 系列(含 7100 系列和 7200 系列),该系列21年营业收入 15.02 亿元,占总收入的 65%,21 年该产品线毛利率 65.56%。 2022年,随着公司第三代产品开始量产,预计海光三号收入占比有望快速提升。

公司竞争优势#1:生态兼容性强,在行业信创市场优势显著

1)公司通过与 AMD 合作获得 X86 架构授权,降低客户切换成本。 X86 指令集在服务器及桌面处理器市场仍占据最主要份额,公司 CPU 产品采用 X86 架构, 与国内同行相比具有明显的生态优势。目前 CPU 行业主要有两大生态体系,分别为 Wintel 体系和 AA 体系。Wintel 体系由微软和 Intel 结成的 Wintel 技术联盟主导,基于 X86 指令系 统和 Windows 操作系统,在 PC 领域占据绝大部分市场份额。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 熟度相较于其他架构具有明显优势。

合资公司获得 AMD 授权,客户采用海光 CPU 可以直接应用成熟的生态软件,终端客户切 换成本较低。2016 年,公司与 AMD 成立合资子公司海光微电子和海光集成。2016 年 3 月 和 2017 年 10 月,两家子公司分别与 AMD 签署了《技术许可协议》,约定了 AMD 将 高端处理器相关技术及软件许可给两家合资公司,允许其为中华人民共和国地域内服务器 和工作站的用途而销售、进口、出口、分销合资产品。在 AMD 授权下,海光 CPU 兼容 X86 指令集,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,终端客户切换成本较低,目前 在金融、运营商等行业信创应用占比较高。

合资公司需向 AMD 缴纳授权费和知识产权费。海光微电子、海光集成需向 AMD 缴纳的费 用包括:(1)一次性收取的 IP 授权费。授权费由海光微电子和海光集成按 1:4.35 的比例 分别承担,根据协议海光微电子合计承担 7,100 万美元、海光集成合计承担 3.09 亿美元; (2)按销售收入的一定比例收取的 IP 特许费。公司向 AMD 支付的知识产权费按海光集 成产品销售收入的一定比例计提。

2)公司 DCU 兼容“类 CUDA”环境,有助于产品推广。兼容“类 CUDA”环境,软硬件生态丰富。公司 DCU 产品以 GPGPU 架构为基础,兼容 通用的“类 CUDA”环境,解决了产品推广过程中的软件生态兼容性问题。CUDA 是一种由 NVIDIA 推出的通用并行计算架构,包含了应用于 NVIDIA GPU 的指令集(ISA)以及 GPU 内部并行计算引擎。公司 DCU 协处理器全面兼容 ROCm GPU 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”。公司还通过参与开源软件项目,加 快了产品的推广速度,实现与 GPGPU 主流开发平台的兼容。因此,公司 DCU 协处理器 能够较好地适配、适应国际主流商业计算软件和人工智能软件,软硬件生态丰富,可广泛 应用于大数据处理、人工智能、商业计算等计算密集类应用领域。

公司竞争优势#2:产品自主迭代,性能表现优异

1)在 Zen 架构基础上持续研发,自主迭代,后续产品不依赖。AMD 更新授权 公司获得 AMD 第一代 Zen 架构授权,具备技术先发优势。AMD 作为处理器行业内仅次于 英特尔的商业巨头,其自主研发的 Zen 架构包含了先进的高级矢量扩展指令集 AVX2。Zen 是 AMD 从最小嵌入式 CPU 到最大企业级芯片的基础,它助力 AMD 复苏并重新成为 x86 处理器领域有力竞争者。AMD 于 2017 年推出 Zen,采用 14nm/12nm 工艺;又于 2019 年 7 月推出 Zen2,采用的 7nm 工艺使计算效率得到显著提升:性能提升 25%,功耗降低 50%。海光获得 AMD Zen 核心的授权,并在此基础上研制出符合中国用户使用需求的国产 X86 架构处理器,相对于国内其他 CPU 厂商自研架构而言具有一定的技术优势。

公司完整消化吸收 AMD 授权技术,具备产品自主迭代能力。AMD 分别于 2016 年 12 月、 2018 年 9 月完成授权技术整套源代码交付,尽管在 2019 年公司被列入实体名单后, AMD 宣布不再向其中国合资公司授权新的 X86 IP 产品,但公司已经完整取得并消化吸收了 AMD 授权技术。通过海光一号的研发和产业化,公司建立了一支具有国际主流 CPU 研发 经验的设计团队,为海光后续 CPU 产品的生产、研发奠定了基础。通过海光二号产品设计, 公司全面掌握了通用处理器设计技术。从海光三号开始,公司独立开展 CPU 产品的迭代开 发,并在微体系结构上进行自主创新,在带宽、内存频率等方面均有显著提升。目前海光 三号已经开始量产,即将进行规模化销售。

公司各代际产品性能持续提升。公司不断突破高性能处理器设计核心技术,研发的海光系 列 CPU 和 DCU 功能逐渐丰富,性能逐代提升。海光一号 CPU 基本达到 AMD 授权技术同 代产品技术指标;海光二号 CPU 性能相对于海光一号提升一倍;海光三号 CPU 相比于海 光二号综合性能提升 20%以上。

2)公司各代际产品实测性能与海外同期主流产品性能差距大幅缩小 。公司 CPU 产品性能在国产 CPU 中较为领先。公司于 1Q20 发布的海光 7285 CPU 拥有 32 核心、64 线程、2.0GHz 主频,保证了运算速度;128PCIe 通道保证了带宽,在系统交互 方面具备优势;DDR4 相比 DDR3 在提高传输速度的同时降低功耗。目前的服务器要求单 颗处理器核心数一般在 8 核-64 核,20 核以上居多,且支持多路互连;云服务器多为 2 路 32 核心,国内厂商中只有海光、飞腾和鲲鹏能够达到这一要求。

SPEC CPU 测试结果与 Intel 同期发布的处理器相当。SPEC CPU 测试是 SPEC 组织推出 的行业标准化 CPU 测试工具集,包括针对整形数据运行速度(SPECCPU_INT)和浮点数据 运行速度(SPECCPU_FP)等多项测试。SPECCPU2017 测试负载来源于真实客户的应用, 可以覆盖不同硬件的密集计算性能度量,测试结果可以更加全面、准确地反映 CPU 的整体 运行性能,以及不同应用场景下的实际系统性能。海光 7285 在 SPEC CPU 2017 的双路测 试结果为 348,与 Intel 于 2Q20 发布的 Intel 8376H 测试结果 378 相比,相差仅 8.62%, 表明海光与 Intel 同期发布的主流处理器产品实测性能相当。

公司深算一号性能基本达到国际上同类型产品水平。计算能力方面,公司 DCU 产品基于 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。 高速并行数据处理能力方面,海光 DCU 集成片上高带宽内存芯片,可以在大规模数据计 算过程中提供优异的数据处理能力,使海光 DCU 可以广泛应用于不同的场景。

竞争优势#3:受益于中科院计算所生态集群互助

中科院计算所信创生态成熟,中科曙光是国产高端服务器龙头,产业集群有助于带领公司 打开市场。中科院计算所已形成以海光处理器、中科曙光服务器、中科方德 OS、曙光云计 算、国科晋云先进计算服务为核心的完整可信计算产业生态。其中,中科曙光是国内服务 器市场主流供应商,与公司处于同一产业链的上下游,出于降低上游芯片成本、满足信创 产业要求等原因,加上被列入“实体清单”导致采购受限,带动海光 CPU 产品销量提升。 公司的多名核心技术人员及高管都有在中科曙光任职的经历,拥有丰富的研发和管理经验, 为公司的研发工作提供技术支持。

竞争优势#4:进入信创名录并与产业链上下游完成适配

海光高端处理器产品得到国内行业用户的广泛认可,已导入多家知名服务器厂商。为适配 不同的 CPU,需要对操作系统做大量的研发适配工作;GPU 的处理能力也须与 CPU 搭配。 相对其他国产处理器,海光处理器产品具有优异的性能和生态优势,产品兼容性高,可以 直接适配最终客户复杂应用场景,用户接受度较高。自 2018 年来,浪潮、联想、新华三等 多家国内知名服务器厂商的产品已经搭载了海光 CPU 芯片,并成功应用到工商银行、中国 银行等金融领域客户,中国石油、中国石化等能源化工领域客户,并在电信运营商的数据 中心类业务中得到了广泛使用。

海光 CPU 产品已完成和业界主流操作系统和云计算厂商的认证。2018 年 10 月,海光 CPU 正式获得微软公司 WindowsServer2019 的认证支持,2019 年 2 月,海光 CPU 正式获得 VMWare 公司 ESXI7.0 的认证支持,2019年3月,海光 CPU 正式获得 Redhat、SUSE 等 公司 LinuxOS 的认证支持,2021年8月,海光 CPU 完成了与阿里云的兼容性互认证。

财务分析

利润表分析:营收规模快速增长,高端产品占比持续提升

公司营业收入快速增长。2019 至 2021 年公司营业收入从 3.79 亿元大幅增长至 23.1 亿元, 20-21 年 CAGR=146.85%。受益于市场需求旺盛,海光系列芯片生产稳定,出货量稳步增 长,公司前期在手订单得到顺利执行,2022 年公司实现营收 51.3 亿元,同比增长 121.8%。 2021 年实现扭亏为盈,2022 年盈利规模大幅提升。2019-2021 年公司归母净利润分别为 -0.83/-0.39/3.27 亿元,扣非归母净利润分别为-0.93/-0.95/2.65 亿元。2022 年公司实现归 母净利润 8.0 亿元,同比增长 145.2%;扣非归母净利润 7.5 亿元,同比增长 181.3%。

公司毛利率近年来稳定增长,随着公司业务规模的增长、产品结构的优化与规模效应的显 现,毛利率有望持续提升。2019-2021 年公司毛利率分别为 37.31/50.50/55.95%,同期国 内可比公司龙芯科技毛利率分别为 57.29/48.73/53.75%,海外龙头 AMD 毛利率分别为 42.61/44.53/48.25%,Intel 毛利率分别为 58.56/56.01/55.45%,公司毛利率水平与海内外 可比公司基本处于同一水平线。

新一代产品以及同一代产品中的高性能系列毛利率较高,产品结构优化下毛利率有望持续 提升。2019 年,高端服务器市场需求持续旺盛,公司 7100 系列产品营收占比达到 85.7%, 毛利率为 42.70%,同时公司面向低端服务器和工作站市场需求新推出了 3100 系列产品型 号,销售规模可观;2020 年,海光二号系列芯片实现规模化出货,推出了 7200 系列、 5200 系列、3200 系列产品,受益于金融、电信、互联网等终端市场的发展,各新系列产品当期 需求旺盛,上述三个系列产品毛利率分别达到 75.58%/67.45%/31.60%,销售收入有较大 幅度提升;2021 年,深算一号芯片实现规模化出货,8100 系列 DCU 产品毛利率较低,主 要原因系 2021 年为 8100 系列 DCU 产品上市初期,销售收入较小,尚未形成规模效应, 自研无形资产摊销占比高,从而导致该产品单位成本较高。随着规模效应的显现以及高性 能产品营收占比的逐步提升,公司综合毛利率有望逐步提升。

四费情况:2019-2021 年间公司费用率呈现下降趋势,主要得益于公司营收规模快速增长。 1) 销售费用:公司主要采用直销模式,下游客户集中度较高,销售费用率分别为 6.58%/3.03%/2.25%; 2) 管理费用:公司管理费用率分别为 14.28%/5.89%/3.91%; 3) 财务费用:公司财务费用率分别为 7.10%/-0.33%/-0.51%; 4) 研 发 费 用 : 公 司 研 发 费 用 分 别 为 1.75/5.46/7.45 亿元,研发费用率分别为 46.27%/53.44%/32.23%。截至 2021 年底,公司研发人员共 1031 人,占比 90.2%。

研发支出资本化比例稳步下降。2019 年左右,公司从 AMD 公司获得非专利技术授权,付 出了较大授权费,而公司早期主要研发工作是对 AMD 授权技术的消化、吸收,相关技术已 经通过流片验证,技术可行性很高,研发支出资本化率较高。随着公司产品的升级换代和 公司研发能力的不断提升,研发支出费用化的比重逐年上升,资本化率相应下降。

资产负债表分析:1H22预付款持续增长,加大备货应对供应链不确定性

营运能力:公司应收账款周转天数由 2019 年 4.56 天增加到 2021 年 34.77 天,公司销售模 式主要为直销,近三年直销收入占比分别为 100/95.24/94.97%,仅有少量产品通过经销商 方式进行销售。2021 年公司为应对全球芯片行业供应链相对紧张的状况,适当备货并保持 一定库存,使得存货周转天数有所提升。 资产状况:截至 2022 年 6 月 30 日,公司预付款项账面金额为 8.56 亿元,较 2021 年底增加 6.19 亿元,预计主要由于公司业务的快速发展,加之晶圆等电子原材料供应紧张,公司预付 的采购款增加。另外,公司无形资产账面金额为 44.45 亿元,包括专利权、非专利技术以及 软件等。其中的专利权主要系子公司股东对子公司出资的专利;非专利技术主要系 AMD 的 非专利技术授权费、公司自行开发形成的无形资产,2021 年末公司非专利技术账面价值合 计 31.83 亿元,其中 57.34%为自行开发形成;软件主要系外购的软件及 EDA 工具授权。

现金流量表分析:现金流情况良好

公司回款能力改善。2019、2020 及 2021 年,公司销售商品提供劳务收到的现金/营业收入 比例分别为 157.71%、69.15%和 118.35%,公司现金回款较为健康。2019 年度与 2020 年,公司同期净利润低于公司经营活动产生的现金流量净额,差异主要系随着公司经营规 模持续扩大经营性应付项目的增加及无形资产摊销增加所致。 公司积极备货,经营性现金流出增加。2022 年上半年,公司经营活动产生的现金流量净额 为-8.56 亿元,较上年同期相比经营活动产生的现金净流出较大,主要原因系 2022 年上半 年公司业务规模持续扩大,市场原材料供应相对紧张,购买商品、员工薪酬等现金流出较 多。近三年来,公司一直加大备货,2021 年以来存货水平保持在 10 亿元以上。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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