海光cpu是什么意思（三大核心成长驱动力）

海光cpu是什么意思（三大核心成长驱动力）IDC 预测到 2026 年，全球服务器销售额将达到 1726.9 亿美元，CAGR 达 10.7%，不同用途的服务器中 CPU 约占成本的 20%- 50%，按最低 20%保守预测全球对服务器投资的热潮将催生出价值两千亿人民币的服务器芯片市场。而大型企业都加大了在边缘服务器、元宇宙、超级计算机以及云服务器上的投入，这些都将会成为驱动服务器市场取得快速增长的关键因素。全球上“云”，催生服务器芯片千亿市场。根据 IDC 的数据显示，在经历了 2019 年全球互联网企业缩减资本开支以及 2020 年全球新冠疫情带来的低增速之后，2021 年全球服务器市场实现销售额 1037.5 亿美元，同比增长 13.99%，在 2018 年之后增速再次回到两位数。虽然我们看到半导体市场正在经历高通胀、资本开支下降、终端需求放缓等外因冲击，但是服务器市场的终端客户却逆势维持稳定或加大在服务器上的资本开支。像数

（报告出品方/分析师：国金证券 邵广雨 樊志远 赵晋）

一、三大核心成长驱动力

1.1 数据中心建设催动服务器市场长期成长

根据应用材料提供的资料，机器所产生的数据量在 2018 年首次超越人类所创造的数据量，从 2019 年，每年几乎以倍数的幅度来增加，从 2020 年到 2025 年，全球数据增量将达到 157 Zetabytes (1 Yotabyte=1000 Zetabytes; 1 Zetabyte=1000 Exabytes; 1 Exabyte=1000 Petabytes; 1 Petabyte=1000 Terabytes; 1 Terabyte=1000 Gigabytes)，5 年有 89% 复合增长率。

以这样的速度增长，我们很快在 2028 年就会看到超过 1 Yotabyte 的数据增量。这么庞大的数据增量，不可能用人工来处理分析，必须运用各种具备高速运算的人工智能芯片来过滤，处理分析，训练及推理，这将持续带动 7nm 以下高速运算 HBM 存储器，3D NAND CPU AI GPU FPGA 网络芯片晶圆代工的需求，及顺势带动成熟制程的配套芯片如电源管理芯片，PCIE Gen 4/5 retimer 等的需求。

全球上“云”，催生服务器芯片千亿市场。

根据 IDC 的数据显示，在经历了 2019 年全球互联网企业缩减资本开支以及 2020 年全球新冠疫情带来的低增速之后，2021 年全球服务器市场实现销售额 1037.5 亿美元，同比增长 13.99%，在 2018 年之后增速再次回到两位数。

虽然我们看到半导体市场正在经历高通胀、资本开支下降、终端需求放缓等外因冲击，但是服务器市场的终端客户却逆势维持稳定或加大在服务器上的资本开支。像数据中心受限于固定的产品更换周期以及企业上“云”降本增效的考虑，仍将维持稳定的资本开支。

而大型企业都加大了在边缘服务器、元宇宙、超级计算机以及云服务器上的投入，这些都将会成为驱动服务器市场取得快速增长的关键因素。

IDC 预测到 2026 年，全球服务器销售额将达到 1726.9 亿美元，CAGR 达 10.7%，不同用途的服务器中 CPU 约占成本的 20%- 50%，按最低 20%保守预测全球对服务器投资的热潮将催生出价值两千亿人民币的服务器芯片市场。

终端需求不断扩容，行业景气度回升。我们将对服务器终端的需求拆解成云计算、运营商以及政府和企业三部分。

云计算业务的成长及数据中心的建设是拉动服务器销售成长的重要因素之一。

近年来，以国内外互联网大厂为代表的 CSP 和 MDC 厂商为 了满足日益增长的云业务以及随之产生的海量数据存储、运算等需求，都加大了对数据中心、服务器以及基础网络设施的投资。根据各公司披露的财报显示，云计算业务已成为互联网大厂的主要营收之一。

2021 年国外云计算业务维持高景气度。从资本开支额上来看，国外头部厂商要远大于国内头部厂商。近年来国外头部厂商的资本开支都在 200 亿美元左右，而亚马逊的资本开支已达 610 亿美元，同期国内头部企业的代表阿里巴巴和腾讯的资本开支额在 40-60 亿美元左右。

从同比增速来看，谷歌和微软已经逐渐回到或接近疫情前的水平。亚马逊的增速具有十分明显的周期性，我们判断与服务器的更换周期有关，但是可以看到每一轮周期的增速中枢在逐渐上移，预计 2021 年将是增速底部，而下一轮增速顶点会在 2023 年出现，届时亚马逊的资本开支规模可能会接近千亿美元。Facebook 因在元宇宙、VR/AR 以及云服务上的全面布局，资本开支的同比增速已连续四年保持在 100%以上。

国内厂商方面，以阿里和腾讯为代表的互联网企业正在经历结构化转型的阵痛期，整个互联网行业正在迈向更健康的经营模式，那么在已有业务发展进入瓶颈的情况下，在经营策略讲求降本增效的基调下，基于云服务展开的各项转型业务就会受到重点投入，并相信它们未来 会贡献不错的营收。

根据 Canalys 发布的中国云计算市场报告显示，2021 年中国云基础设施市场规模达 274 亿美元，未来五年的 CAGR 达 25%。因此，国内云计算厂商对于服务器的需求将基本维持稳定，国产服务器芯片有望逐步进入验证列表。

1.2 海外大厂竞争加速服务器芯片迭代

我们估计全球服务器厂商营收在 2022／2023 年有 5%／7%的增长，但全球服务器半导体市场在 2022／2023 年却有 20%／25%的增长。这对 2022/2023 年半导体增长各有 4－6 个点的贡献。

每台服务器芯片价值在 2022 年有超过 12%的增长，主要系 AI 智能服务器比重的提升对 AI GPU 需求也有提升，而 Intel 7 及 AMD 5nm 的 CPU 的芯片面积大增估计也对成本及价格进一步提升，PCIE Gen 5 retimer 及 DDR5 DDR5 内存接口芯片的采用，都对每台服务器芯片有增量，增价效果。

因为 Intel AMD Nvidia 在云端，边缘运算，企业，政府，运营商端的技术迭代竞争加速， 我们认为未来 10 年，全球服务器半导体增长将明显高于服务器厂营收增长平均达 10-15 个点，全球服务器半导体市场于 2021-2035 年复合成长率达 20%（4-5% CAGR 来自于全球服务器数量成长，2-3% CAGR 来自于每台服务器芯片数目增长，12-14% CAGR 来自于芯片平均单价提升）。

根据美国半导体设备龙头应用材料的预估，从 2020 到 2025 年，全球每台服务器的半导体芯片价值将增加一倍到 5600 美元，相当于 20%的 5 年复合增长 率。

Intel 7 Sapphire Rapids：

英特尔于今年三月份小量出货的新一代服务器芯片 Intel 7 CPU Sapphire Rapids 虽然是第一次改用 Chiplet 架构，但在整 合四颗 372mm2 芯片（每颗芯片 (tile) 有 14-20 CPU 核心）面积的 chiplets 后，整体 56-80 核心芯片面积估计高达 1488mm2，是上个世代 Ice lake 产品的三倍大左右，所以定价应该会比 Ice Lake 贵三倍左右 我们以为因为核心数不足，芯片面积过大，良率较差，成本高，ABF 大载板缺货（层数变多，面积变大，良率变差）等因素，英特尔 2022 年要靠着 Sapphire Rapids 收回过去两年失去的给 AMD 份额，我们觉得还是有难度。

那为何英特尔不改其 CPU 设计为小芯片架构，我们研究认为主要系英特尔的架构已经有 2，4，8 颗服务器 CPU Socket 插槽的主机版，如果每颗 chiplet 的 CPU 有 8 颗芯片（Tile），那 8 个 CPU 的服务器主机板就会有 64 颗芯片 (Tile) 要互相连结，那 CPU跟 CPU 芯片跟芯片的沟通都要透过 UPI 通道 (Ultra Path Interconnect，最高传输速度可达 16GT/s) 那 UPI肯定会成为 CPU 芯片之间沟通的瓶颈。

同时，英特尔整合了两个 DDR5 的 控制芯片到一颗芯片（Tile）中，4 颗芯片就是 8 个存储器通道，如果是 8 颗芯片，每颗芯片太小就无法容纳两个 DDR5 的存储器通道控制芯片，这 样也会有瓶颈。而 AMD 是把存储器控制芯片放在中心的 I/O 控制芯片上，所以每颗 CPU 多加几颗芯片没有关系。

而且，AMD 的服务器架构主要用 1，2 颗服务器 CPU Socket 插槽的主板，如果每颗 chiplet 的 CPU有 8 颗芯片 (Tile)，那 2 个 CPU 的服务器主机版就仅有 16 颗芯片要互相连结，沟通上就简单许多。

TSMC 5nm Genoa:

即使 AMD 从 7nm 服务器芯片 Milan 微缩到 5nm Genoa 因为微缩有限又加入更多晶体管，面积从 8 芯 64 核 592mm2 CPU核心芯片面积大幅增加 40%到 12 芯 96 核 828mm2 CPU核心芯片面积，但每颗 8 核心芯片面积只有从 74mm2 微缩 7%到 69mm2。

所以虽然 I/O 控制芯片从 GlobalFoundries 的 14nm 416mm2 面积，微缩到台积电 6nm 的 263mm2 但整体芯片面积(加总 CPU核心芯片及 I/O 控制芯片) 还是增加了 8 个点，ABF 大载板面积也因为需要更多的接脚数（Socket 脚数从 7nm LGA 4094 到 5nm LGA 6096） 至少增加了 20%的面积。我们估计 2022 年四季度 Sapphire Rapids 及 Genoa 两个芯片加起来有机会占全球 x86 服务器 CPU出货量超过 15%，单价提升轻易超过 10 个点。

AI服务器拉升英伟达云端 AI 芯片需求：

这几年因为 Nvidia 英伟达的 GPU 大量被使用在人工智能的云端辨识系统，从每台服务器加两片高速运算 GPU 卡，4 片到 8 片 GPU 卡都有，让 Nvidia 在数据中心芯片市场的份额从 2018－2019 年的不到 10%，到 2021 年的超过 20%，全球人工智能服务器占比也逐年提升至 2021 年近 10%，但光就 AI 推理及训练加速器而言，英伟达应该有超过 95%以上的份额。英伟达的 4nm 芯片 H100，芯片面积虽然达 812mm2，最大耗电量达 700W 但其在浮点半精度，单精度，双精度稀疏及理论峰值运算都明显优于同业；

为了让 H100 的 DGX 人工智能服务器系统发挥效能，还要另外配备非常昂贵的 320-640GB HBM (高频宽内存) 给 AI GPU 使用，为了控制使用价格昂贵的 HBM 让总成本不要失控，英伟达决定在 2023 年初推自家的设计的 ARM CPU （Grace）配合其高速 NVlink 通讯网络（500GB/秒传输速率） 可以让 CPU/GPU 共同分享 DDR4/5/HBM 存储器达到快取一致性(Cache Coherency) 我们认为未来哪家公司能率先推出 AI服务器达到 Cache Coherency ，这就是未来 AI服务器竞争者的决胜点之一。

英特尔要自推 AI GPU 抢份额:

英特尔今年要推出的 AI GPU加速器 Ponte Vecchio （1000 亿晶体管 47 芯片 tsmc 5nm x16 8 核心=128 核心 (compute tile) intel 7nm x2 640mm2 (base tile) tsmc 7nm x2 (link)）x4 再搭配 2 颗 Sapphire Rapids CPU的人工智能服务器系统，也需要庞大的 DDR5 DRAM 及 HBM DRAM。

不同于 Nvidia 的 NVlink AMD 的 Infinity Fabric 这两者都是独家技术封闭架构，无法适用于 CPU 及 GPU 以外其他芯片的连结，Intel 支持的 CXL 可消除 CPU与设备、CPU与存储器之间的传输瓶颈，创建一个可以支持 AI smart I/O、smart NIC CPU 存储器模组的接口，以服务下一代的数据中心。

可惜目前 CXL 是建立在 PCIE Gen 5.0 的实体及电子层的架构上，目前 PCIE Gen 5/CXL 最高只能提供 64GB/s 的双向传输速率 跟 Nvlink 的 500GB/s，Infinity Fabric 的 400GB/s 有 6-8 倍的差距，可能要等到 PCIE Gen 6/CXL 的 128GB/s 技术问世才能进一步缩短与 Nvidia 及 AMD 之间的差距。

但从 2019 年 3 月 13 日开始，英特尔携手阿里巴巴、思科、戴尔，EMC、IBM 脸书 Meta、谷歌、惠普、华为以及微软宣布成立 Compute Express Link(CXL) 开放合作联盟，而目前从 Nvlink Infinity Fabric retimer 的设计进度来看，要能够领先英特尔达到 Cache Coherency 似乎还是有很大的难度。

1.3 “数字经济”及“东数西算”推动核心行业市场服务器国产替代

数字经济是近年来提出的全新的国家战略，随着各行业数字化转型进程的加快，所产生的数据呈现指数式爆发增长，算力已成为数字经济发展的核心因素，而数据的传输、存储与计算都与服务器息息相关。

2022 年 1 月，国务院发布的“十四五”数字经济发展规划明确提出，数字经济核心产业增加要占到 GDP 比重的 10%。

2021 年 5 月，多部委联合发文提出要在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝，以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点。

任何关于数据和算力的工程建设，都离不开服务器这一基础 IT 设施，我们认为随着“东数西算”工程的启动，有望从政策层面大幅度推升对于国产服务器以及服务器芯片的需求。

国产服务器在运营商、政府以及企业上渗透主要由信创推动：

党政信创先行，八大行业全面推进。国家层面提出的是 2 8 体系，“2”代表党、政，“8”则是代表国民生计的八大行业：金融、电力、电信、石油、交通、教育、医疗、航空航天。党政机关是信创国产化的领头羊，据零壹智库的数据显示，信创应用进展落地最快是党政，落地实践率为 7.01%。而八大行业中，金融行业是最早开始推进信创应用同时也是进度最快的行业，落地实践率为 29.55%，其次是电信和电力行业。

随着党政和八大行业信创项目的落地，国产服务器与国产服务器芯片的性能与可用性不断被验证，集采项目成为服务器芯片国产渗透率提高的重要推手之一。

回顾电信行业信创集采史，2020 年电信、移动、联通等三大运营商在开启了超过 200 亿，共 318724 台服务器的集采项目，其中测算国产服务器中标 89833 台，占比超过 20%。

相较 2020 年，2021 年三大运营商集采服务器规模进一步加大，测算得国产服务器中标 151287 台，所占比重较前一年的 20%进一步提升。

二、公司核心竞争优势

2.1 基于 x86 架构，CPU 性能优势明显

目前服务器处理器产品种类众多，性能与功能各不相同。从架构上看，主要有两大阵营，第一个是以 Intel、AMD 为代表的复杂指令集（CISC）CPU，代表架构为 x86 架构。而另一个则是以 ARM、IBM 为代表的精简指令集（RISC）CPU，包括 ARM、MIPS、Power PC 以及 RISC-V 等架构。

两种指令集基于不同理念设计：

复杂指令集包含丰富的指令集，设计理念是一条指令可用于执行所有加载、评估和存储操作，以此提高整体运行速度和整体 CPU的性能。精简指令集的设计思想是简化计算机的指令功能，仅仅保留那些能在单个周期内实现的简单指令，将复杂的运算与指令变成为一段由基本指令完成的子程序。

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。公司通过与 AMD 合作，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。

优异的产品性能。海光 CPU 使用先进的处理器微结构和缓存层次结构，改进了分支预测算法，使得每个时钟周期执行的指令数得到显著提高；依托先进的 SoC 架构和片上网络，海光 CPU 集成了更多处理器核心；采用先进的工艺制程和物理设计方法，实现了处理器高主频设计，使海光 CPU 产品具有优异的产品性能。

良好的系统兼容性。海光 CPU 可以兼容国内外主流操作系统、数据库、中间件等基础软件及广泛的行业应用软件。

较高的系统安全性。海光 CPU 通过扩充安全算法指令、集成安全算法专用加速电路等方式，有效提升了数据安全性和计算环境的安全性，原生支持可信计算。

全球市场 x86 架构市占率遥遥领先，预计 22-26 年将维持在 88%-90%这一高市占率水平上。x86 架构最早在 1978 的 Intel 8086 中央处理器中出现，起步时间早于竞争对象，软硬件生态配套丰富。

因此，无论是销售额还是出货量，x86 架构都占据明显优势，市占率维持在 90%左右。来自 IDC 的数据显示，2020 年全球 x86 服务器销售额为 826.5 亿美元，同比增长 3.31%，占全部服务器销售额的 90.80%。2020 年全球服务器的销售量为 1180.2 万台，同比增长 1.82%，其中 x86 架构占比为 97.30%。

x86 仍是服务器主流架构，客户端的软硬件系统、电力系统、散热系统都是搭配 x86 架构而设计，客户不会轻易进行大规模平台转换。ARM 和 RISC 架构的服务器芯片，目前停留在小规模生产与验证阶段，按照云服务商和数据中心 3-5 年的服务器替换周期来看，短时间内无 法大量导入终端客户。

因此我们预计未来五年 x86 架构的市占率将继续保持在 88%-90%这一高水平，期间 x86 服务器销售额将实现 10.3% 的 CAGR。

国内增速大于全球增速，全球第二大细分市场。

根据 IDC 的数据显示，2020 年中国市场实现 x86 服务器销售额 218.7 亿美元，同比增长 16.5%，远高于同期全球市场 3.31%的增速。2020 年中国市场 x86 服务器出货量为 343.9 万台，同比增长 8.1%，增速同样高于同期全球 1.82%的水平。

随着东数西算、5G 以及云计算等新型基础设施建设的推进，我们预计到 2025 年中国市场 x86 服务器出货量有望达 525.5 万台，CAGR 达 8.8%。

从销售额来看，目前中国市场在全球的占比约为 26.5%，来自 GVR 和 GME 的 数据显示，目前市占率最高的是北美地区约为 40%，但是亚太地区的未来增速 CAGR 最高。因此，我们判断国内 x86 服务器市场仍有较大上行空间。

国产服务器芯片渗透率低，对应巨大国产替代空间。

根据 IDC 披露的数据，目前中国市场服务器以双路服务器为主流。

自 2016 年以来，双路服务器 的占比从 80%一路上升，到 2020 年达到 88.8%。单路服务器的渗透率则从 2016 年的 11.3%一路下降到 2020 年的 6.6%。

四路服务器的占比则是 从 8.4%下降到 4.5%，八路以上服务器的占比维持在 0.3%左右。

目前国内市场中 Intel 和 AMD 合计占据超过 95%的市场份额，Intel 市占率大幅度领先竞争对手 AMD，公司占据 3.75%的市场份额，国产 x86 服务器芯片绝大多数市场由公司占领。

目前公司产品受到浪潮、联想、新华三、同方等国内知名服务器厂商认可，已开发出多款基于海光处理器的服务器，并向电信、金融、互联网、教育、交通等行业客户销售。

未来公司受益于信创产业链从可用到好用的转变，公司产品迭代性能持续比肩国际同类品，同时公司产品线由高端服务器芯片向中低端芯片逐渐扩充，有望获得潜在的巨大市场份额。

相较于国外厂商，公司根植于中国本土市场，更加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、细致的运营维护服务，具有本土化竞争优势。

公司得到了用户的高度认可，其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国家关键信息基础设施。

公司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。公司产品性能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。

除了海光 CPU 之外，国外主流的 CPU 厂商主要有 Intel、AMD；国内 CPU 厂商主要有海思、龙芯、兆芯、飞腾、申威等。

与海外厂商对比看，海光性能实力相当，已顺利导入多家国产厂商。

选取 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 Intel 2020 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 SPEC CPU 2017 测试数据）。

可以看出，海光 7285 CPU 的 SPEC CPU 2017 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。

自 2018 年来，浪潮、联想、新华三、同方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。

2.2 GPGPU 国内领先

GPU 最初的设计目标是提升计算机对图形、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，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；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 能够提供强大、高效的并行计算能力，被广泛用于人工智能、商业计算、大数据处理等领域。

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 2016 年的不到 250 万个负载任务量增长到 2021 年的近 570 万个负载任务量。这也将驱动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%。

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 年高速增长至为 67.0 亿美元。 从 2015 年至 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，未来几年内，中国人工智能芯片市场规模将保持年 均 40%至 50%的增长速度，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，应用场景将更加多元化，GPGPU 通用性好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。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。

海光 DCU 具有强大的计算能力、高速并行数据处理能力和良好的软件生态环境等优势。

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。

高速并行数据处理能力。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。

海光 DCU 系列产品已于 2021 年实现商业化应用。海光 DCU 兼容“类 CUDA”环境，软硬件生态丰富。

我们选取公司深算一号和国际领先 GPU 生产商 NVIDIA 公司高端 GPU 产品（型号为 A100）及 AMD 公司高端 GPU 产品（型号为 MI100）进行对比。在典型应用场景下，公司深算一号指标达到国际上同类型高端产品的水平。

海光 DCU 未来将广泛应用于大数据处理、人工智能、商业计算等领域。

2.3 x86 服务器国产替代市场空间测算

预计国内 x86 服务器用 CPU 市场规模为 362.4 亿美元。

IDC 数据显示，预计 2025 年国内 x86 服务器出货量将达到 525.2 万台。根据 x86 服务器出货量和 x86 服务器路数分布情况进行计算，2020 年中国市场 x86 服务器芯片出货量约为 698.1 万颗。假设到 2025 年 x86 服务器的平均路数为 3，预测 2025 年中国市场 x86 服务器芯片出货量可达 1575.6 万颗，对应市场空间可达 315.1 亿美元，22-25 年 CAGR 达 19%。

预计 2025 年整体 x86 架构国产 PC 服务器端 CPU 国产替代空间达 554.3 亿元，22-25 年 CAGR 为 32%。我们认为服务器领域国产替代空间，主要在于政府机关、事业单位以及核心国央企等，有望率先放量。

相关人数测算：根据人社部 2016 年发布的《2015 年人力资源和社会保障事业发展统计公报》，中国共有公务员 716.7 万人，我们假设目前公务员人数为 800 万人。

根据国家统计局，2020 年我国国有单位就业人员共 5563 万人，此口径以政府机关、事业单位为主，根据国家统计局，剔除教育、卫生&社会保障和社会福利院后，2020 年中口径国有单位就业人员共 3032 万人，因此假设国央企及事业单位人数预计有 8000 万人。

假设每人配备一台 PC，PC 与服务器配臵比例为 10:1，根据海光 3000 系列，PC 端 CPU 单颗价值 1000 元/颗，服务端：海光目前最高端 7200 芯片 ASP 11000 元，低端 7100 ASP 4000 元，整体服务器 CPU均价大约 8000 元/颗。

假设到 2025 年党政机关国产服务器替换比例为 95%，其中国产 x86 服务器占比 20%；国央企及事业单位国产 x86 服务器替换比例为 20%。那么测算得出，预计 2022 年 X86 架构国产 PC 服务器 CPU替换空间 为 242.8 亿元，到 2025 年有望达到 554.3 亿元，22-25 年 CAGR 为 32%。

三、公司基本情况介绍

3.1 专注 CPU 研发，DCU 布局获新增长

主营高端处理器。

海光信息成立于 2014 年，从事计算和存储设备中的高端处理器研发、设计和销售。高端处理器应用于服务器、工作站等场合，是现代信息系统设备中的核心部件。不同应用场景对高端处理器的技术指标要求不同。

根据应用领域、技术路线和产品特征的差异，公司主营产品包括 CPU 和 DCU 两大系列。公司多个核心环节研发进展显著，目前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。

报告期内，公司承担 2 项国家级科技攻关项目和 3 项省级重大科技项目。公司主营业务在 2019- 2021 年贡献营收均接近 100%。

与 AMD 技术合作。

海光微电子、海光集成分别与 AMD 在 2016 年、2017 年签署了《技术许可协议》，两家合资公司获得 AMD 高端处理器相关技术及软件许可。目前，各方均严格履行了上述约定。公司目前建立了完善的研发环境和流程，多款产品性能达到国际主流竞品水平。

产品迭代意识强。

2016-2019 年期间，公司每年投入新一代 CPU 研发。

1）海光一号 CPU：基于 AMD 授权技术，于 2016 年 3 月启动产品设计，2018 年 4 月量产。

2）海光二号 CPU：基于海光一号对 Core 微结构进行优化，2017 年 7 月启动研发，2020 年 1 月量产。

3）海光三号 CPU：基于海光二号对核心和片上网络微结构进行设计优化，结合新工艺节点，2018 年 2 月启动研发，现已进入实验室验证阶段。

4）海光四号 CPU：2019 年 7 月启动研发。DCU 产品公司于 2018 年 10 月启动研发，目前第一代 DCU 深算一号已经实现商业化应用，第二代 DCU 研发于 2020 年 1 月启动。

直销为主，经销为辅。

公司客户主要为国内的服务器厂商和信息技术企业。

产品出货主要为直销，少量通过经销商进行销售，目前只有伟仕佳杰这一家经销商。公司前期市场开拓主要采取直销供应服务器厂商，亦有较多中小客户有试用、采购公司产品的需求，公司采用经销商模式来满足这部分中小客户采购需求。

客户集中度高。2019-2021 年公司前五名客户分别贡献了 99.12%/ 92.21% /91.23%营业收入。2019 年起，公司扩大了销售队伍，逐步开拓了公司 A、浪潮、联想、新华三、同方等客户。考虑到处理器配套的主板、服务器研发周期长，且产品上市后需经历小批量试用的过程，新用户导入周期普遍较长，故目前销售收入仍主要集中于前五大客户，但占比有下降趋势。

应用行业广泛。公司在电信、金融、互联网、教育、交通等重要行业持续布局。2019 年，公司受益于中科院大气所“模拟器装臵”项目采购需求较多，教育行业收入占比达到 50%，2021 年公司教育行业收入降至 5.90%。2019年，公司在互联网、交通、电信行业市场推广初见成效，收入占比分别为 12.93%/5.15%/4.89%。公司在电信运营商集采、金融行业入围等方面市场份额增长较快，2021 年电信行业贡献 20.52%收入。

3.2 扭亏为盈，高强度研发投入

营收增长迅速。2019-2021年公司实现营收 3.79/10.22/23.1 亿元，CAGR146.88%。近几年营收增长较快主要原因包括：

1）需求端：公司市场开发力度增大，新客户的成功开拓；服务器厂商对国产 CPU 需求增加。

2）供给端：2020年海光二号系列规模出货，2021年深算一号芯片实现规模出货，满足客户需求能力增强。

2021年首度扭亏为盈。2019-2021年公司归母净利润分别为-0.83/-0.39/3.27亿元，净利润改善的主要原因：

1）产品上市初期营收规模较小；

2）公司研发资金投入较大，进行多次股权激励，并确认了较大金额的股份支付；

3）2021 年市场需求增加较快，以及 DCU 产品实现规模销售，毛利高于期间费用。

海光 CPU 产品包括 7000 系列、 5000 系列和 3000 系列。

7000 系列主要应用于高端服务器，5000 系列主要应用于中低端服务器，3000 系列则主要应用于工作站和边缘计算服务器。2019-2021 年，7000 系列产品占营收比重分别为 85.70%、76.91%和 65.01%，贡献营收份额最多，但有下降趋势；5000 系列因市场需求增加，2020 年销售占比增长迅速，2021 年趋于平稳；3000 系列产品受益于 2021 年市场对国产工作站 CPU 需求增长，2021 年营收占比提高 5.91%。

海光 8000 系列产品在 2021 年上半年小规模量产，并在多个行业开展试用，2021 年下半年实现一定规模的销售收入。

综合毛利率与行业差距缩小。

2019-2021年公司综合毛利率分别为37.31%/50.50%/55.95%。毛利率改善主要归因于：

1）业务规模增长，自研无形资产摊销金额占营收比重下降；

2）供应链紧张，导致原材料价格上涨，2020年推出的海光二号定价相对较高，毛利高于海光一号；

3）海光二号销售比重的提升，尤其是毛利率较高的 7200 系列产品 2021 年占比 52.85%。公司综合毛利率2019年、2020年低于行业平均水平， 2021 年与行业可获取数据的平均水平基本持平。

研发人员占比高达 90%。截至 2021 年底，公司研发技术人员 1 031 人，占员工总人数的 90.20%，其中硕士及以上学历人员占员工总人数的 65.53%。公司通过外部引进和内部培养，已经形成具有国际水准的处理器研发团队。

研发投入高于行业平均水平。2019-2021 年，公司研发费用分别为 1.75/5.46/7.45 亿元。公司处于快速发展期，为保持技术前瞻性和领先性，需要持续的进行研发。

随公司研发人员数量增多，平均薪酬增长较快，加上对于研发人员进行了多次股权授予，计入研发费用的股份支付费用较大。2019年和2020年，公司确认的股份支付费用分别为2 457.15 万元、11 114.73 万元。较同行业可比公司，海光信息的研发投入率虽然有下降趋势，但仍处于行业中较高水平。

3.3 股权相对集中，高管团队背景雄厚

公司无实际控制人，中科曙光持股27.96%。公司主要股东为中科曙光、海富天鼎合伙、成都产业投资、蓝海轻舟合伙，分别持有公司27.96%、10.81%、7.21%、6.09%的股份。其中，蓝海轻舟合伙为公司员工持股平台，目前公司无实际控制人。

核心技术人员认定严格。

高端处理器的研发和生产具有极高的研发和生产壁垒，是集成电路领域最新研究成果的集大成者，具有知识、技术密集型的特征，对人才要求极高。公司在北京、成都、苏州、上海等地建立了近千人的研发团队。公司要求核心人员任职期间为公司申请或获取专利及软件著作权等知识产权发挥了主要作用，并在公司任职期间，参与国家、省市级重大科研项目。公司多数核心研发人员具有 20 年以上高端处理器研发经验。公司现有核心人员行业经验丰富，其中不乏英特尔、AMD 从业经历。

四、募投项目情况

2022年 8 月 12 日，公司登陆科创板，发行新股 3 亿股，发行价 36 元， 募集 108 亿元。本次募投围绕公司主营业务展开，着眼于提升公司技术研发和产品生产实力，计划用于通用处理器研发、协处理器研发、先进处理器技术研发中心建设、科技与发展储备资金四个方面。

新一代海光通用处理器研发项目

项目目标：本项目计划扩大片内共享高速缓存容量，支持先进 DDR 内存，支持先进 PCIe 标准接口，支持多 CPU 芯片间的高速缓存一致性，支持硬件虚拟化，提供完整的硬件、软件开发平台和工具链。

项目内容：包含高端处理器核心设计、高性能 SoC 设计、系统安全设计、可测试设计、先进工艺物理设计、多层次低功耗设计、处理器基础软件。

投资及进度安排：本项目投资总额为 287 791.50 万元，建设期为三年，分为三个阶段，主要包括芯片前端设计、后端设计及流片和硅后验证测试。

新一代海光协处理器研发

项目目标：本项目计划完善 DCU 的生态系统，实现新一代海光协处理器系列产品的规模化销售，并达到国际领先企业同期产品的性能，提高市占率。

项目内容：在已有海光 DCU 产品的基础上，根据大数据处理、人工智能等领域最新需求，设计新型 DCU 芯片架构。针对 DCU 芯片的特点，优化芯片的 IP 设计，在进一步提升性能的同时降低功耗，对关键电路模块进行定制设计。公司将以新一代海光协处理器的并行计算架构为基础，研发相应的编译开发环境及工具链。

投资及进度安排：本项目投资总额为 185 601.30 万元，建设期为三年，共三个阶段，主要包括架构和软件生态设计、芯片前端设计与验证和芯片物理设计与实现以及芯片量产。

先进处理器技术研发中心建设

项目目标：本项目计划完成面向再下一代海光 CPU 和 DCU 的前瞻技术研究，突破公司 CPU 和 DCU 体系结构、代码设计和功能验证、综合、可测试设计、面向先进工艺的高主频复杂处理器物理设计的核心技术，提升集成度、良品率，降低成本。

项目内容：做大做强技术团队，加大外部高水平技术专家的引进力度和内部员工的培养强度，将目前 100 人左右的前瞻技术研发团队逐步 扩充到 350 人左右。提升公司先进芯片封装技术研发能力，保障再下 一代海光 CPU 和 DCU 芯片封装供应链安全。提升产品工程技术研发能力，提升再下一代海光 CPU 和 DCU 芯片的产能。突破面向海光高端处理器的编译技术、基础软件适配优化技术、应用软件优化技术。

投资及进度安排：本项目总投资额为 241 394.08 万元，需要 36 个月。研发环境建设采用循序渐进的建设方式，在前 30 个月时间内逐渐完成。

科技与发展储备资金

项目投入将主要用于处理器前沿技术探索、指令架构研究、标准规范制定、软硬件生态拓展、行业应用培育等领域，有利于保证发行人补充生产经营所需资金、进一步优化资产负债结构，降低财务风险。

五、盈利预测与估值

5.1 盈利预测

7000 系列芯片：公司 7000 系列芯片主要应用于高端服务器，主要面向数据中心、云计算等复杂应用领域，是公司主力产品，19-21 年营收占比分别为 85.70%、76.91%和 65.01%。特别是 2020 年推出二代产品 7200，收入同比增长了 240%。但鉴于上市初期价格较高，随着市场变化，7200 系列产品单价逐步下降，我们预计收入增速将逐渐放缓，预计 22-24 年 7000 系列收入增速分别为 103%、55%和 46%。

毛利率方面，预计 22-24 年信号链毛利率分别为 66%/65%/64%，主要在于：

1）从公司历史产品 7100 价格走势看，产品上市初期定价较高，上市后平均单价整体呈现下降趋势，预计 7200 也是如此；

2）随着新产品 7200 逐步推广，老产品 7100 收入下滑，后期可能存在折价处理的情况。

5000 系列芯片：5000 系列 CPU产品主要应用于中低端服务器，面向政务、企业和教育领域的信息化建设中的中低端服务器需求。

我们看好未来党政信创以及行业信创的进程加速，x86 作为应用生态最为丰富的服务器架构 有望在国央企、八大行业等领域加速拓展，公司是目前国内技术最为先进的有望充分受益。2020 年公司推出二代产品 5200，获得行业客户的认可， 2021 年收入同比增长 63%。

我们认为随着美国科技打压，预计面向政务、企业和教育领域的信息化需求将逐步加大，公司有望充分受益。

预计 22- 24 年 5000 系列芯片收入增速分别为 149%、60%和 40% 毛利率方面，同样归因于产品价格下降以及落后产品折价处理（2021 年 1- 6 月，公司对库存的少量 5100 系列产品降价清理销售，当期销售价格较低），预计 22-24 年公司 5000 系列芯片毛利率分别为 63%/60%/56%。

3000 系列芯片：3000 系列 CPU产品主要应用于工作站和边缘计算服务器，2021 年，随着国内需求环境变化，特别是随着行业信创的发展市场对国产 工作站 CPU 需求大幅度增长。

2020 年公司推出二代产品 3200 产品，2021 年收入同比增长了 935%，营收占比较 2020 年提升 5.91 个百分点，我们预计随着国产工作站和边缘计算服务器的需求将逐步增长，公司来自这块的收入将持续增加，预计 22-24 年收入增速分别为 96%/50%/40%。

毛利率方面，同样归因于产品价格下降以及落后产品折价处理（2020 年底及以后，公司对库存的 3100 系列产品进行了特价清理销售），预计 22-24 年公司 3000 系列芯片毛利率分别为 32%/32%/30%。

8000 系列芯片：2021 年上半年公司 8000 系列产品实现小规模量产，并在多个行业开展试用，用户反馈效果良好，2021 年下半年 8000 系列产品实现一定规模的销售收入。

预计随着大数据处理与人工智能领域对 DCU 的需求持续上升，以及产品的迭代更新，公司 8000 系列销量有望高速增长。

预计 22-24 年公司 8000 系列芯片收入增速分别为 200%/50%/50%。毛利率方面，由于 2021 年开始实现销售，暂无价格预期，预计 22-24 年 公司 8000 系列芯片毛利率与 2021 年持平，分别为 35%/35%/35%。

费用率假设： 随着收入规模的逐步增长，规模效应逐渐显现，2019-2021 公司研发费用率、 销售费用率、管理费用率逐步下降，但由于 CPU 芯片行业更新迭代较快，对优秀人才的需求大以及对优秀在职工程师的稳定性要求高，公司作为创新技术驱动型企业，持续通过加大研发投入深度绑定人才，我们预计未来 3 年研发费用率将保持相对稳定，销售及管理费用率则由于公司收入体量变动将呈逐步下降趋势。因此，我们预计 22-24 年公司整体费用率将呈逐年下降趋势。

综上，我们预计公司 22-24 年营收为 49.87 亿元、76.85 亿元和 111.62 亿元， 归母净利润为 10.28、16.02 和 20.89亿元。

5.2 估值

考虑到公司所处 CPU 芯片行业持续高研发投入、业绩快速成长，国产 CPU 才起步，尚未形成稳定的利润率。

我们采用市销率法对公司进行估值，预计公司 2022-2024 年营收分别 49.87 亿元、76.85 亿元和 111.62 亿元。我们选取半导 体行业典型的芯片厂商龙芯中科、北京君正、澜起科技、寒武纪作为可比公司。

公司作为国产 X86 架构的 CPU 芯片龙头的市场地位，受益于数字经济加速数据中心建设推动服务器需求增长、服务器芯片迭代更新以及行业信创的机遇，未来 3-5 年公司业绩有望持续高增长。公司 2023 年 20 倍 PS，目标市值为 1536.9 亿元，对应目标价为 66.12 元。

六、风险提示

下游需求不及预期风险：公司下游主要为政务、企业等客户，如果行业发展不及预期（如信创政策不及预期），叠加客户对产品品质以及服务要求较高，存在需求不及预期以及客户拓展不及预期的风险。

产品迭代不及预期：公司所处高端服务器领域，产品迭代速度快，海外竞争对手均是高研发投入，国内自主可控产品也在加速更新，行业竞争日益激烈，如果公司产品不能及时更新，会对公司进一步发展造成影响。

被进一步制裁的风险：此前公司被列入美国《出口管制条例》“实体清单”，根据《出口管制条例》的规定，公司采购、销售含有美国受限技术比例较高的“管制物品”将会受到限制，如 EDA、IP 等，目前，公司尚未与部分 EDA 厂商完成续约，如果现有 EDA 厂商的产品授权到期，导致公司无法继续使用该等 EDA 产品，公司更换新 EDA 供应商会产生额外成本。

此外，若中美贸易及相关领域摩擦加剧，可能会进一步影响晶圆制造厂、EDA 厂商、IP 厂商对公司的产品生产或服务支持，对公司未来新产品研发进度、产品工艺更新、供应链保障等造成较大不利影响。

无实控人风险：从股权结构上看，目前公司无实际控制人，占比最高的为中科曙光。原始股东中海富天鼎合伙、成都产业投资以及成都高新投资均是财务投资者合计占比达到 23.94%，存在无实控人的风险。

股票解禁风险：2023 年 2 月 13 日公司将解禁 1218.4 万股，占公司总股本的 0.52%，股票解禁存在对公司股价造成冲击的影响。

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