2022年计算机行业深度报告 鲲鹏计算产业链打造国产算力生态.docx
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1、2022年计算机行业深度报告 鲲鹏计算产业链打造国产算力生态1. 鲲鹏计算产业链:打造国产算力生态鲲鹏计算产业是基于 Kunpeng 处理器构建的全栈 IT 基础设施、行业应用及服务生 态。产业生态包括 PC、服务器、存储、操作系统、中间件、虚拟化、数据库、云服务、 行业应用以及咨询管理服务等。鲲鹏通用计算平台提供基于鲲鹏处理器的 TaiShan 服务 器、鲲鹏主板及开发套件。硬件厂商可以基于鲲鹏主板发展自有品牌的产品和解决方案; 软件厂商基于 openEuler 开源 OS 以及配套的数据库、中间件等平台软件发展应用软件 和服务;鲲鹏开发套件可帮助开发者加速应用迁移和算力升级。生态伙伴按照所
2、处产业 链环节不同可以分为整机伙伴、一体机解决方案伙伴、基础软件(OS、数据库、云平台、 大数据平台、分布式存储和中间件)伙伴等。分三阶段实现构建全行业、全场景鲲鹏计算产业目标。第一阶段:通过在政务、电 信、金融和互联网等行业选取典型场景进行产业使能、孵化和试点,通过试点建立产业 界上下游厂家和用户的信心。第二阶段:面向政务、电信、互联网、广电、金融证券、 电力、能源、交通等行业全面打通产业体系,为行业数字化业务创新提供基础。第三阶 段:面向全行业、全场景,打通产业链,构筑基于 Kunpeng 处理器的产业体系。构建生态,让利伙伴。鲲鹏秉持“硬件开放、软件开源、使能伙伴、发展人才”策 略,旨在
3、通过构建强大的生态体系,应对西方的技术封锁。华为正在让利给自己的生态 伙伴,帮助其成长起来,例如华为建立 openEuler 和 openGauss 开源社区,承诺自己不 发行商业版本,只维护根社区的发展,为生态伙伴赋能。 硬件开放,华为利用自己的硬件能力,对外提供鲲鹏主板、SSD、网卡、模组和板 卡,优先支持合作伙伴发展服务器和 PC 等计算产品。 软件开源,华为通过软件开源的方式,共享在基础软件领域的多年积累,使能伙伴 发行 openEuler 和 openGauss 商业版,繁荣基础软件产业生态,提升硬件产品的使用体 验和附加值。 使能伙伴,华为提供鲲鹏开发套件与应用使能套件,帮助开发者
4、加速原生应用开发, 使能应用极致性能,构建竞争力领先的行业解决方案。 发展人才,华为提供产教融合服务,支持高校基于鲲鹏、欧拉、高斯等计算产业根 技术开展教学改革,建立人才培养新模式,孕育新一代产业亟需人才。2. 硬件开放:基于鲲鹏主板,使能合作伙伴美国制裁中国高端芯片,华为鲲鹏是国内具有极限生存能力的芯片。10 月 7 日,美 国商务部工业和安全局(BIS)公布了一系列更全面的出口管制新规,限制中国获得先 进计算芯片、开发和维护超级计算机以及制造先进半导体的能力。我们预计华为 28nm 去美化产线有望调通,鲲鹏将是在美国制裁下少数具有流片能力的中国芯片厂商。2.1. 鲲鹏芯片是硬件算力底座华为
5、聚焦 Kunpeng 处理器研发,带动各厂商发展。华为作为鲲鹏计算产业的成员, 聚焦于发展 Kunpeng 处理器的核心能力,构筑 Kunpeng 处理器的业界领先地位,为产 业提供算力底座。上下游厂商基于 Kunpeng 处理器发展自有品牌的产品和解决方案,和 系统软件及行业应用厂商一起打造有竞争力的差异化解决方案。 华为围绕 Kunpeng 处理器打造了“算、存、传、管、智”五个子系统的芯片族。 针对于 Kunpeng 处理器,华为推出了用于通用计算、存储、传输、管理和 AI 计算五大 不同用途的芯片。历经 10 多年,目前已累计投入超过 2 万名工程师。在鲲鹏生态建设 上,与海内外生态厂
6、家合作,重点投入了操作系统、编译器、工具链、算法优化库等的 开发和维护,同时针对数据中心大数据、分布式存储、云原生应用等场景,开发基于 Kunpeng 处理器的解决方案产品和参考设计。2.2. 全球 ARM 最强芯片,国产化突破口鲲鹏芯片基于 Armv8 架构永久授权。Kunpeng 处理器基于 Armv8 架构永久授权, 处理器核、微架构和芯片均由华为自主研发设计,鲲鹏计算产业兼容全球 Arm 生态,二 者共享生态资源,Arm 的繁荣生态将赋能鲲鹏,帮助鲲鹏更好地推广与使用。 ARM 架构在高并发应用场景具有比较优势。ARM 处理器是英国 Acorn 有限公司 设计的低功耗成本的第一款 RI
7、SC 微处理器,全称为 Advanced RISC Machine。ARM 芯 片比 Intel x86 芯片具有更高的功率效率,并且功耗更低,性价比更高。以 ARM 为代表 的 RISC 通用架构处理器在场景多样化计算时代具备明显的优势。例如在分布式数据库、 大数据、Web 前端等高并发应用场景,单芯片核数更多的 ARM 架构处理器相比传统处 理器拥有更好的并发处理效率。 ARM 生态繁荣。在移动设备领域,ARM 架构有着压倒性的市场和技术优势,根据软银 2017 年世界大会的数据,ARM 在智能手机、调制解调器、车载信息设备、可穿戴 设备等领域都占据统治地位。基于海量的市场空间,目前芯片领
8、域的新工艺、新制程和 新材料都率先在 ARM 架构上得以实现。可以预见未来 ARM 架构的 CPU 在并发性能、 功耗、集成度等方面都会长期保持领先优势。ARM 是最活跃的体系架构生态。对于一些不太活跃的 CPU 架构,发行版就慢慢减 少支持,甚至有不再支持的风险,由此会给软件开发、移植部署等带来诸多困难。根据 从端到云基于飞腾平台的全栈解决方案白皮书数据,Linux 内核对于几种 CPU 架构 的维护活跃程度(选取较新的稳定版 5.3.7 内核,分别对比了六种 CPU 架构相关代码维 护活跃程度)和代码维护活跃度,由高到底依次为 ARM64(1468 次)、x86(1329 次)、 Powe
9、rPC(879 次)、MIPS(310 次)、SPARC(114 次)和 ALPHA(64 次)。西方也在转向采用 ARM 架构。PC 方面,在 Mercury Research 的 2021 年第四季度 PC 统计中,基于 ARM 处理器的 PC 在所有 PC 总出货销量中的占比达到了 9.5%的新高, 同比增加了 6.1pct,环比增加 1.2pct。2020 年苹果旗下 MacBook 笔记本电脑、Mac 一 体机和平板电脑配置的 M1 芯片表现出 ARM 架构性能的潜力和低能耗优势。服务器领域, 华为已经于 2019 年推出基于 ARM 架构的鲲鹏 920 服务器芯片,性能对标 Int
10、el 至强 8180。英伟达也在 2020 年推出了基于 ARM 架构的 Grace 服务器芯片。 鲲鹏 920 性能可比 Intel 至强(Xeon)8180,满足中高端市场需求。华为 2019 年 1 月对外发布鲲鹏 920 处理器,是业界最高性能 ARM-based 处理器,采用国产芯片唯一、 最先进的 7nm 工艺,集成 64 个核心。在 SPEC 测试中,48 核的鲲鹏 920 与 Intel 至强 8180 的性能相当,功耗低 20%,而 64 核的测试性能要优于至强 8180。Intel 至强 8180 是 Intel 于 2017 年 Q3 推出的至强铂金系列产品,定位于高负荷
11、的云端计算。总体来看, 鲲鹏 920 满足除互联网等高性能要求场景外的中高端市场需求,如金融、电信等行业信 创需求,与海外一线水平代差在 3 年左右。鲲鹏 920 芯片取得多项世界第一。2019 年,高性能鲲鹏 920 处理器在 SPECint benchmark 测试成绩超过 930 分,位居全球第一,超越业界主流 CPU 25%。2020 年 11 月 19 日,基于华为鲲鹏 920 架构的高性能计算系统的“鹏城云脑 ”在 IO500 测试 中,分别以 7043.99 分和 1129.75 分同时获得全球 IO500 总榜第一名与 10 节点榜单第一 名。 信创事业发展可以更多利用 ARM
12、。随着中美科技脱钩,CPU 架构也会成为博弈的焦 点。ARM 架构是未来芯片主流技术方向,目前芯片领域的新工艺、新制程和新材料都率 先在 ARM 架构上得以实现。可以预见未来 ARM 架构的 CPU 在并发性能、功耗、集成度、 场景多样化具备明显优势。西方由于原有技术路径拖累以及现有利益冲突,较难完全拥 抱 ARM 架构,中国从 0 到 1 选择布局 ARM 架构,历史包袱较小,有望借助 ARM 架构夺得 CPU 技术高地。3. 软件开源:高斯欧拉开源,繁荣基础软件生态基础软件平台是服务行业客户以及做大计算产业的“黑土地”。产业链上下游厂商 共同构建一个开放、合作、共赢的鲲鹏计算产业基础软件生
13、态至关重要。基础软件将有 效的提升华为鲲鹏芯片的出货量和用户体验。操作系统和数据库是基础软件中最关键的 两个环节,其中操作系统是所有软件的基础,是做大鲲鹏计算产业的关键,统一的技术 路线和演进节奏有助于避免生态分裂,形成合力做大鲲鹏计算产业;数据库是信息系统 的核心,先进的数据库技术可以大大提高数据的存储、计算效率。 操作系统方面,华为开源了服务器操作系统欧拉。华为宣布将于 2019 年 12 月 31 日开源服务器操作系统 openEuler,华为通过建立 openeuler.org 社区,开源 OS 源代码, 并贡献经过调优的 Kunpeng 处理器驱动代码等方式,统一代码来源,缩短厂家构
14、建基于 openEuler 的发行版 OS 的开发周期。华为将支持基于 openEuler 的合作伙伴发行商业版 操作系统,支持各行业主流应用和软件开发商把软件和应用迁移到基于 openEuler 的操 作系统上,截至 2022 年 11 月,麒麟软件、统信软件和中科方德等国产头部操作系统厂 商已经发布 openEuler 商用版本。数据库方面,华为开源了数据库 openGauss。2020 年 7 月 1 日,华为正式宣布开源 数据库能力,开放 openGauss 数据库源代码,并成立 openGauss 开源社区。openGauss 基 于开源数据库,关键内核代码自研,代码自主率高达 80
15、%。openGauss 的源代码、根社 区放在中国境内,获取方便,安全性高。相比其他国际主流数据库,openGauss 不受美 国 EAR(出口管制条例)管制,实现了完全的自主可控,具备独立演进的能力,是国内 少数技术不受制于人,具备极限生存能力的数据库产品。 openGauss 性能领先。根据官方公众号数据,截至 2021 年 11 月,openGauss 的性能对比 MySQL 和 PostgreSQL 均大幅领先,约有高于 1 倍多的性能优势。openGauss 每年保持迭代两个版本,一个创新版本,一个长期版本。2022 年 4 月,华为更新的 openGauss 3.0 版本,单机鲲鹏
16、 64 核 2P TPCC 满足 150 万 tpmC,单机鲲鹏 32 核 2P TPCC 达到 100 万 tpmC。4. 供需两旺,鲲鹏展翅4.1. 供给端:28nm 产线有望突破中国半导体流片生产工艺与境外仍有较大差距。例如中芯国际 14nm 生产工艺正在 成熟,但与国际最先进的 7nm、5nm 工艺仍存在代差,且去美化难度较高。并且中芯国 际的 14nm 工艺也需要用到大量美国专利和技术,华为被“卡脖子”,主要就是在先进流 片工艺环节。 28nm 制程芯片可以满足大部分领域国内发展需求。28nm 是芯片领域成熟制程与 先进制程的分界点,28nm 除了对功耗、尺寸要求比较苛刻的手机、电脑
17、芯片,已能满 足当前市场上的大部分需求,像是物联网、家电、通信、交通、航空航天等领域的工业 制造。这意味着一旦完全掌握 28nm 芯片制造技术,我们在很多领域就能满足国内发展 所需。 华为鲲鹏有望成为最先获得自主流片能力的厂商。早在 2020 年 5 月被美国无限追 溯以后,华为鲲鹏就开始了获得自主流片能力的探索,在进度上较为超前,同时华为本 身在半导体领域有深厚的积淀,因此我们预计华为鲲鹏可以率先摆脱美国制裁的影响。4.2. 需求端:信创产业放量在即信创产业发展刻不容缓。中美关系持续恶化,自 2022 年 8 月以来美国先后限制中 国获取先进 EDA、GPU 和高端半导体的能力,中美关系持续
18、恶化,中美科技脱钩已成 必然。年初的俄乌战争启示中国必须确保 IT 设施全部环节国产化,无论是芯片的设计、制造、封装,还是操作系统的自主开发、社区开源,都需要有自主可控的后手准备。5. 固件5.1. 卓易信息卓易信息是国内 BIOS 和 BMC 固件龙头企业。公司以云服务业务起家,自 2012 年收 购百敖软件 100%股权后,即形成了“云服务+固件”的双线格局。百敖软件是国内少数 同时掌握 X86、ARM、MIPS 等多架构 BIOS 技术及 BMC 固件开发厂商,也是中国大陆唯 一、全球四家之一取得英特尔授权的 X86 架构 BIOS 独立供应商。 云计算设备核心固件业务营收稳步增长,毛利
19、率维持高位。2021 年实现营收 2.37 亿元,同比增长 19.70%;归母净利润 0.42 亿元,同比下降 27.59%,主要系公司加大研 发投入以及人力成本上升。云计算设备核心固件业务收入增长强健,2017-2021 复合增 速高达 43.38%;毛利率水平较高,自 2018 年以来基本维持在 60%上下。华为固件技术服务最强合作伙伴。2008 年,公司首次与华为开展技术合作开发,之 后,陆续承担了华为海思 ARM 和 X86 服务器芯片的 BIOS 和 BMC 固件开发工作。2022 年 5 月,百敖软件正式加入欧拉开源社区,将联合华为共同推进开源操作系统和计算平 台核心安全 BIOS
20、 固件的兼容适配和融合发展。 中国固件市场约为 14 亿元,有望受益于华为鲲鹏崛起。根据公司招股书数据,每 台 X86 服务器 BIOS 固件及 BMC 固件 200 元,每台 X86 架构 PC 的 BIOS 固件 10 元, 我们测算 2021 年中国固件市场约 14 亿元。卓易信息与华为合作关系紧密,有望随着信 创加快推进,华为鲲鹏出货量增加而快速提升市场份额。6. 整机以 Taishan 服务器为标杆,支持生态伙伴发展自有品牌服务器。鲲鹏计算产业在整 机领域的发展目标是形成多厂家的格局,优先支持有意愿有能力的厂家发展基于 Kunpeng 处理器主板的自有品牌整机。华为开发 TaiSha
21、n 服务器的根本目的是立标杆, 使能产业链。条件成熟时,华为将逐步停止 TaiShan 服务器销售业务,转为以主板和部 件等方式全面支持和服务更多整机厂商共同发展。6.1. 神州数码神州数码与华为合作关系深厚。神州数码是华为全球第九大经销商、国内第一大经 销商。在成为华为全球经销商以来,神州数码已经连续两年获得华为“全球优秀经销商” 大奖,且业务成绩、能力建设、资源管理和质量把控等方面,在华为优选 CSSP 伙伴中 名列前茅。随着“大华为”战略的不断推进,公司与华为在云计算、海外市场、鲲鹏生 态合作等诸多业务领域都取得了非常大的突破和重要落地成果。 神州数码自主品牌业务 2022 年营收超 3
22、0 亿元。公司主要有 IT 分销、云计算及数 字化转型、自主品牌三大类业务,其中自主品牌业务主要是针对华为鲲鹏计算生态提供 整机和服务器制造解决方案。公司自主品牌业务 2021 年实现营收 16.50 亿元,我们预计 2022 年自主品牌业务实现营收 33.01 亿元,同比增长 100%。鲲鹏产线整装待发,产能有保障。2020 年 5 月,神州数码首个基于鲲鹏处理器的自 主品牌服务器和 PC 生产基地厦门生产基地正式落地投产,预计可实现年产量 40-60 万 台/套设备(包括 PC 和服务器)。2021 年 8 月,神州信创合肥生产基地一期项目顺利动 工建设,主要生产“神州鲲泰”系列产品,年产
23、能预计可达 90 万台(包括 PC 和服务 器)。我们预计 2021 年神州数码在鲲鹏下游整机出货量占比接近 20%。 自主品牌业务产品系列齐全,合肥政府投资 20 亿元。公司旗下神州鲲泰基于“鲲 鹏+昇腾”打造的全线“神州鲲泰”自有品牌产品体系,已经推出了神州鲲泰系列服务器 和台式机产品。2020 年底,神州数码与合肥市签订战略合作协议,将在合肥打造神州数 码信创产业总部。项目估值 100 亿元,合肥市政府拟投资 20 亿元,持股 20%用于项目 的运营建设。神州鲲泰系列产品已获得行业突破,产品溢价明显。截至 2022 年 2 月,神州鲲泰 系列产品已经在金融、运营商、互联网、能源、政企等多
24、个领域获得应用,客户包括交 通银行、中国移动、京东、国家电网等大型客户。2022 年 10 月,中移动招标,神州数 码中标 1.59 亿元,单价 7.70 万元,溢价明显。6.2. 拓维信息拓维信息卡位华为全方位战略合作,与华为在华为云、鲲鹏、昇腾、鸿蒙四大领域 进行了全产业链的合作。 布局鲲鹏服务器。2021 年,公司顺应自主创新国家战略,依托湘江鲲鹏、云上鲲鹏、 九霄鲲鹏等控股子公司,加码布局鲲鹏生态。2021 年 4 月,公司收购湘江鲲鹏 35%股 权,成为湘江鲲鹏控股股东;同月,公司成为华为首批昇腾整机合作伙伴,并面向全国 发布“兆瀚”智能计算产品品牌及 AI 推理服务器。 布局鸿蒙生
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