2024年龙芯中科研究报告：自主指令集踏波逐浪，信创+开放市场双轮驱动

1 龙芯中科：国内稀缺的自主指令集CPU 设计公司

1.1 公司概况：二十余年积淀。打造国内领先的“龙芯”系列CPU生态

公司主营处理器及配套芯片、基础软硬件解决方案，业务崭新突破开创未来。为解决中国信息产业“缺芯少魂”的问题，公司通过十余年的自主研发和市场化运作，在处理器研发、基础软件研发、生态体系建设等方面已具备充足的技术和经验积累的条件下，于 20 年推出了自主指令系统 LoongArch（龙芯架构）。此前，公司的产品主要基于 MIPS 指令系统，公司于 20 年推出的 LoongArch 自主指令系统，该架构具有自主知识产权、技术先进、兼容生态等特点。其融合了X86 和ARM等主流指令系统的特点，经过高效二进制翻译，可以实现对X86、ARM应用软件的兼容。

1.2 股权结构：董事长为公司实际控制人，国资平台为公司背书

胡伟武、晋红夫妇为龙芯中科共同实际控制人，均为公司核心管理层人员。胡伟武持有天童芯源 47.67%的股权，为第一大股东，晋红持有芯源投资15.02%的合伙份额。公司实际控制人胡伟武和晋红为北京天童芯源科技有限公司及北京天童芯源投资管理中心(有限合伙)、北京天童芯正科技发展中心(有限合伙)的实际控制人，持股比例 28%。国资平台持股，合计持有公司 25.76%的股份。中科院计算所全资子公司北京中科算源资产管理有限公司持有公司 19.32%的股权，由北京市人民政府控制的北京工业发展投资管理有限公司持有公司 6.44%的股权。

1.3 财务分析：转型期公司业绩受到拖累，专注研发坚定长期布局

从公司盈利能力可以看出，公司正从快速成长期逐步进入蛰伏期，开放市场有望为公司注入新的活力。公司营业收入主要包括三部分：工控类、信息化类、解决方案。2023 年，公司受宏观经济环境、行业周期变化、电子政务市场处于调整期导致采购量减少以及传统优势工控领域部分重要客户内部管理事宜导致采购暂时停滞的影响，公司的信息化类芯片和工控类芯片的营业收入较上年均出现下降；由于信息化类芯片销量的下降带来单颗产品固定成本分摊额的增加，同时公司为拓展市场份额，部分产品价格承压，以上双重因素叠加导致 2023 年毛利率较上年下降11.03pct；公司持续加大研发投入，积极拓展市场，叠加知识产权诉讼和仲裁的影响，导致期间费用较上年有所增长，其中研发费用同比增长 35.68%。

公司毛利率受产品结构拖累，信息化业务毛利率阶段性承压。2018-2024年Q1，公司销售毛利率分别为 62.65/57.29/48.73/53.75/47.09/36.06/30.74%，总体呈现下降趋势。2022 年至今，公司工控类芯片毛利率稳中有降，2023 年受传统优势工控领域部分重要客户内部管理事宜导致采购暂时停滞，毛利率较上年下降8.42pct；信息化类芯片自 2022 年起因价格策略调整，2023 年毛利率较上年下降16.10pct；公司解决方案业务对产业链合作伙伴有所让利，毛利率亦有下降。

公司研发投入快速增长，致力于提高自主可控度和性价比。2019-2024年第一季度 ， 公 司 研 发 费 用 分 别 为 0.7/1.6/2.8/3.1/4.25/0.85 亿元，同比增速为36.44/130.16/71.29/11.45/35.68/-11.42%。2019 年以来，公司研发费用增长较快，一方面，公司加大了对研发人员的投入，截至 2023 年公司研发人员数量已达到636人，研发人员人均工资也有所增加；另一方面，公司在在处理器核、图形处理器、高速接口 IP 核方面都有持续进展，高性能四核通用处理器3A6000 芯片流片成功，且进一步加强基础软件和解决方案的研发投入，不断完善软件生态。

存货账面余额逐年上升，主要跟随新产品订单量的大幅增长而扩大产量。2020年末、2021 年末，为及时满足客户需求，公司进行了预投产，因此在产品及库存商品较往年大幅增长。2022 年全年，为保障客户未来需求，公司积极增加备货。截至2023 年末，公司存货账面余额为 9.91 亿元，其中产成品5.24 亿元，占比53%。

2 信创市场释放活力，开放市场各个击破

2.1 信创市场：政策性市场向好趋势已现

2023 年政策性市场已经能看到一些向好的趋势。未来从党政、行业及教育领域来看，PC、终端、服务器业务整体的市场需求是存在的。2023 年12 月26日，第一期国测结果公布，龙芯 3C5000L、3A/B4000、3A/B5000 入选安全可靠等级I 级CPU；2024 年 3 月 11 日，中央政府采购网发文，乡镇以上党政机关在采购台式计算机、便携式计算机时，应当将 CPU、操作系统符合安全可靠测评要求纳入采购需求。5月20 日第二期国测结果正式发布，龙芯共有 5 款 CPU 入围，其中4 款安全可靠等级为II 级，1 款安全可靠级为 I 级，根据自主可控新鲜事公众号，国测二期加入了华为云、阿里云、腾讯云等互联网大厂及麒麟信安、凝思，意味着未来的行业扩展趋势，测评结果或为行业采购和选型提供更多参考，同时加速央国企信创发展，预计2024-2026 年为央企信创大年。公司未来继续以党政和相关行业为重点，聚焦教育领域布局，把自主化优势转化为性价比和软件生态优势，提高龙芯通用CPU再政策性市场的竞争力。

2.1.1 信创 PC：深耕教育信创领域，人才与生态建设并行

公司基于我国信息化教育三大痛点着手，在推广龙芯生态的同时，为国家信息化教育做出贡献。（1）基础教育：从学“国外系统”到学“国产系统”，2020年10 月最新龙芯中学和小学信息技术教材问世；23H2 约有三五万台电脑在教育系统全面展开应用。（2）高等教育：从“用计算机”到“造计算机”，龙芯与清华大学、中国科学技术大学等高校合作开设了 9 门核心专业课程，编撰17 本教材，同时基于龙架构开设实验课。（3）职业教育：从“使用生态”到“建设生态”，2021年4月 3 日，龙芯中科加入国家的“1+X”的评价体系，已经在全国几十所高职院校实施教授 X 中的龙芯体系课程。龙芯未来继续聚焦教育领域，一方面考虑到教育PC的体量大，公司招股书披露，中国市场 PC 出货量约每年5 千万台，预计在关键信息基础设施领域计算机市场规模每年可达千万台；另一方面从人才培养方面，教育和公司的目标使命相关，要做第三套生态，须从人才培养做起。

2.1.2 信创服务器：公司发力服务器 CPU，5000 系列市场表现优异

服务器业务属于公司增量业务，基于单核性能的长年积累与沉淀，开始发力服务器市场。公司在过去 10 年一直专注于提升单核通用处理器的性能，2021年在系统掌握了单核通用处理器和操作系统的关键核心技术的基础上，公司发力服务器芯片。2022 年龙芯中科发布服务器处理器 3C5000，逼近市场主流产品性能；2023年公司完成 32 核芯片 3D5000 的产品化工作及 3D5000 双路、四路服务器的验证，最新服务器芯片 3C6000 也已交付流片。3C6000 性能较 3C5000 预计提高一倍，采用龙链1.0技术解决了处理器核数量扩展上的瓶颈，制造成本也因面积变小而下降，因此龙芯3C6000 性价比领先于目前市场上所有同类型的服务器CPU。未来公司服务器在3C6000 基础上还会封装成 32 核和 64 核的产品推出，即3D6000 和3E6000。

龙链技术对标 nVLink、CXL，实现片间高速互联。龙链技术（LoongsonCoherentLink）是片间互联技术，该技术与英伟达 nVLink 和英特尔CXL 技术类似，可实现芯片与芯片之间的连接。龙链技术基于全自研物理层接口，兼容PCIE电气标准，硅间、片间互连可切换，可拓展性强。根据投关活动记录表，公司龙链1.0的延迟是同频 PCIE 延迟的一半左右，公司未来计划推出的龙链2.0 延迟将争取达到同频PCIE的三分之一，公司下一款服务器芯片将使用龙链 2.0。目前龙链1.0 已经在3C6000中集成流片，目前在中测阶段，服务器 3D/E6000 也将全部采用全新龙链技术，实现片间高速互连。公司也将基于自研第二代 GPU 核心LG200 和龙链技术研制专用GPGPU 产品。

2.2 开放市场：AI 服务器驱动行业蓬勃发展，“一带一路”开启新篇章

2.2.1 打印机市场：推动国产打印机良性发展生态

公司重点部署和形成了四个“点”的方向，全球打印机市场潜力巨大。公司布局四个“点”方向，包括面向五金电子应用的 MCU、面向打印机应用的SoC、存储服务器和云终端系统解决方案等。公司选准软件生态壁垒不高的重点应用，通过解决方案带动，发挥自主研发的优势，取得具有市场竞争力的性价比。根据IDC数据，2021/2022/2023 年全球打印机出货量分别为 9176/9059/8288 万台，2021/2022/2023年中国打印机出货量分别为 1845/1996/1747 万台。全球及中国打印机市场略有收紧，未来打印机行业受技术创新驱动，高精度、智能、远程打印等新型打印技术的出现有望为打印机行业带来新机遇。国内市场随着“双减”政策导致家庭对打印机需求显著增加，或推动家用打印机销量再增长。

龙芯打印驱动破解困扰 Linux 桌面几十年的打印机驱动问题，Linux生态形成局部优势。多数打印机只有 Windows 驱动，据不完全统计，接近50%的打印机型号没有提供 Linux 驱动，X86 电脑安装 Linux 操作后大量打印机不能识别。龙芯在Linux系统上，通过 Windows 打印机驱动架构+从 X86/Windows 到LA/Linux 的二进制翻译两大技术基本解决了 Windows 打印机驱动问题，龙芯电脑打印机利旧通过率超过95%。已覆盖大部分常用打印机型，惠普、佳能、联想、奔图等几十个品牌，6000多个打印机型号。“龙芯打印驱动引擎”已在统信和麒麟商店上架，用户可以实现一键安装、快速配置驱动程序。通过生态兼容于创新工作，龙芯在Linux 桌面生态上已经形成局部优势。

龙芯于 23Q4 的产品发布大会上，正式推出适用于单/多功能打印机的主控SoC——2P0500。2P0500 芯片是国内首款基于自主指令系统的打印机主控芯片，该芯片采用异构大小核结构，集成 DDR3 内存、GMAC、OTG 等多种功能模块，单芯片即可满足打印、扫描、复印等多种典型应用需求。在2023 年龙芯产品发布暨用户大会上，公司与长城、汉光、汉图、恒科等国内主要打印机厂商基于龙芯2P0500开展广泛的应用开发，适配机型包括 A4 单色打印机和A4 平板式一体机，打印速率涵盖 14ppm、20ppm、30ppm、40ppm 等机型，并完成与中标麒麟、银河麒麟、统信、深度、普华、windows xp/7/10/11 各版本系统的适配。龙芯2P0500 的广泛适配，能推动国产打印机进入良性发展生态。目前基于 2P0500 的自主打印机A4幅面黑白30ppm 速打印机已进入小批量产阶段；平板式一体机进入小批验证阶段，预计2023年年底前完成量产；彩色打印机和多功能一体机（ADF）也在同步原型机研发。

2.2.2 PC：库存去化带动周期复苏，AI PC 有望催化新需求

PC 库存去化显成效市场逐步回温，AI PC 横空出世有望点燃新一轮PC换机潮。根 据 Canalys 数 据 ， 23Q2/23Q3/23Q4/24Q1 环比增速分别达到1.28%/14.33%/-7.08%/-5.64%。根据 TechInsights，在库存持续修正和季节性因素影响下，预计 2024 年全球笔记本电脑出货量增长 11%。Canalys 进一步预测，从24H1开始将出现新一轮的 AI 赋能模型浪潮，到 24Q4 AI PC 出货量预计上升至约2000万台的水平，在全球 PC 出货量的占比有望超过 25%，AI PC 到2027 年出货量预计超过1.75 亿台，达到 60%的渗透率，2023-2027 年对应CAGR 将达94%。

2.2.3 俄罗斯市场开启，“一带一路”广阔空间续写新篇章

俄罗斯市场已经为龙芯打开了新的市场需求，“一带一路”更多市场空间值得期待。龙芯在俄罗斯市场取得突破，2023 年 10 月11 日，俄罗斯Norsi-Trans公司将开始生产使用龙芯处理器的数据存储系统、服务器和电脑，其采购的是性能与英特尔 i5 相仿的龙芯 5000 系列处理器（12nm 工艺）。该公司已开始生产第一批使用龙芯处理器的设备约 100 个，后续会加大采购。除 Norsi-Trans 外，俄罗斯电子制造公司 Prombit 也计划推出基于龙芯处理器的设备。2023 年8 月22 日，俄罗斯公司BasaltSPO 自主开发的操作系统 Alt 正式加入对中国自主龙芯CPU 处理器的支持。这也是第一款能跑在龙芯上的俄罗斯操作系统，包括龙芯3A5000、龙芯3A6000等。“一带一路”市场空间前景广阔，国产龙芯处理器开始加入国际市场角逐。

3 自主掌握 CPU 核心技术，产品硬实力构筑公司竞争优势

3.1 十余年产品迭代，LoongArch 生态日臻成熟

龙芯系列持续更新换代，三大维度提升产品硬实力。公司自2010 年开始市场化运作，在后续十余年中坚持自主研发，陆续推出了针对不同应用场景的龙芯1号系列、龙芯 2 号系列、龙芯 3 号系列处理器及配套芯片。龙芯系列产品从以下三大维度构筑其优势区间，充分发挥自主研发优势：

（1）芯片维度：性能快速提升，覆盖工控/信息化两大领域。龙芯1号系列为低功耗、低成本专用嵌入式 SoC 或 MCU 处理器，应用场景面向嵌入式专用应用领域，如物联终端、仪器设备、数据采集等；龙芯 2 号系列为低功耗通用处理器，采用单芯片 SoC 设计，应用场景面向工业控制与终端等领域，如网络设备、行业终端、智能制造等；龙芯 3 号系列为高性能通用处理器，与桥片配套使用，应用场景面向桌面和服务器等信息化领域；配套芯片包括桥片及正在研发尚未实现销售的电源芯片、时钟芯片等，其中桥片主要与龙芯 3 号系列处理器配套使用和销售，电源芯片和时钟芯片主要与龙芯 2 号、龙芯 3 号系列处理器配套使用。

（2）内核维度：龙芯第三代 CPU 核基于 LoongArch 研发了LA132、LA264、LA364、LA464 和 LA664 五大系列处理器核。公司最新一代CPU核LA664，已实现与 AMD Zen2 架构 CPU 核对标。LA132、LA264 和LA364 对标ARMCortex系列CPU 核，用于龙芯 1 号和龙芯 2 号产品中；LA464 和LA664 分别对标AMDZen1和Zen2 架构，用于龙芯 3 号 CPU 中。

（3）生态维度：自下而上打通层层壁垒，完善自身生态体系。龙芯中科将自主进行到底，致力于构建世界指令生态“三足鼎立”格局。与国内多数 CPU 企业采用 X86、ARM 架构不同，龙芯中科坚持走自主创新与生态建设路线，自主指令系统 LoongArch 兼具自主性、先进性和兼容性。2020 年，龙芯中科推出自主指令系统 LoongArch（龙芯架构）。龙架构获权威认证，国际开源软件社区持续构筑影响力。2022 年，公司基于 LA 架构的国际开源软件生态建设取得了决定性进展。LA 架构已得到开源软件界广泛认可与支持，正在成为与X86、ARM并列的顶层开源生态系统。截至 2023 年底，与指令系统相关的开源基础软件社区如Linux内核、GCC 编译工具链、LLVM 编译器、Go 语言、Rust 语言、QEMU系统、V8JavaScript引擎、.NET 编程框架、FFmpeg 音视频编解码加速库等都已经以较高级别和较完善的程度实现对龙架构的支持。公司开源软件生态技术日臻完善，未来龙架构的开源软件会随开源社区同步演进，龙芯 CPU 的基础软件发展已经深度融入国际开源软件体系。

夯实基础、广泛兼容、自主应用，龙架构软件生态不断完善。在夯实基础方面，LoongArch 架构在 Linux 平台与 X86、ARM 架构兼容，已得到国际开源软件社区、多种操作系统以及基础应用的支持，实现了操作系统的跨主板整机兼容和CPU代际兼容。Loongnix 20.4 版本发布后，解决了 Linux 操作系统的跨版本兼容问题，实现不同操作系统间的应用兼容。在广泛兼容方面，通过二进制翻译技术，龙架构实现了与 X86/Windows 应用的兼容，LATX 系统可以运行大多数X86/Linux应用，并解决了 Windows 打印机驱动问题和 IE 浏览器的兼容性问题，覆盖了多个品牌的打印机型号，并在操作系统商店上架了“龙芯打印驱动引擎”。龙芯浏览器支持IE插件，可以在多个领域广泛应用，减少 Web 网站的迁移适配工作量。在自主应用方面，龙芯正在积极开展应用适配工作，计划推出自己的编程框架，并建设基于此的应用生态。目标是让电脑应用有 Windows 版和龙芯版，形成类似于手机APP 的生态。

3.2 单核性能为王，龙芯走出独特路线

CPU 单核性能提升迅速，逐步缩短与国际主流CPU 性能差距。新研发的第四代芯片 3A6000 性能比 3A5000 单核性能提高 60% 以上，多线程性能成倍提高，成本大幅降低，性价比是 3A5000 的两倍以上。综合相关测试结果，龙芯3A6000处理器总体性能与 Intel 公司 2020 年上市的第 10 代酷睿四核处理器相当；也有集成安全可信模块，可提供安全启动方案和国密（SM2、SM3、SM4 等）应用支持。在研的 16 核 3C6000 和 32 核 3D6000 使用 3A6000 中的LA664 处理器核，成倍提升多核性能，成倍提升片内、间互连和 IO 性能，同时有效缩小硅片面积降低了成本，性价比也是上一代 3C/D5000 的两倍以上。随着产品端持续突破，公司下一代产品将采用与 3A6000 相同工艺（14nm），预计达到 Intel 12 代酷睿处理器的水平（i5或i7）。

“Tock+Tick”路线跨步前进，设计优化性能构筑广阔未来。龙芯借鉴Intel 发展经验，遵循“Tock+Tick”路线进行代际产品布局，其中，“Tock”是（基于上一代产品的相同工艺）结构优化，“Tick”是工艺升级。龙芯 3 号自第一代产品发展至今，通过“Tock+Tick”路线持续完成代际性能跨越。

公司主张基于成熟工艺、通过设计优化提升性能：一方面，可以沿效率路线攻克技术难关。目前，提高通用 CPU 性能主要有两个流派，一是Intel 和AMD主要提高频率，每 GHz 性能不高；二是苹果提高效率，主频不高，但每GHz 性能很高，是X86 的 1.5 倍左右。根据龙芯评估的结果，3GHz 的苹果M1/M2 处理器性能与Intel、AMD 4-5GHz 的可比；龙芯走的是提高效率路线，争取每GHz 性能接近或达到苹果CPU 的水平。另一方面，可以减轻对先进制程的依赖。一般一次“Tick-Tock”的周期为两年，“Tick”占一年，“Tock”占一年，即一年更新制程，一年更新架构。根据Intel的发展经验，2020 年，Intel 在 7nm 工艺的推出节点上有所延期，其先进工艺迭代放缓，一定程度上影响到“Tick-Tock”进程。在历史的经验之上，龙芯的战略目标是走出一条基于成熟工艺、通过设计优化提升性能的道路。

3.3 三剑客+三尖兵，第四代产品主打高性价比

龙芯的第四代产品，包括“三剑客”和“三尖兵”，以高性价比为特色，适用于多个市场领域。“三剑客”中的 3C6000 面向服务器市场，性能相比前代提升一倍，成本减半，主频与主流服务器 CPU 相当，在存储服务器市场具有很强的竞争力；2K3000 面向终端市场，具有成本和性能优势，适合云终端等应用；3A6000+7A2000面向桌面市场，3A6000 已得到市场验证。“三尖兵”主要是面向开放市场的小型芯片，包括嵌入式 SoC 2K0300、电机驱动专用 MCU 1C203、激光打印机专用SoC2P0300。通过自主研发和不断迭代优化，龙芯在存储服务器、云终端、打印机、流量表、电动工具等领域，以高性价比在开放市场中取得竞争优势，实现重点突破。

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