电子行业简评报告：高性能计算不断取得新进展，国产替代未来可期

请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 [Table_Rank] 评级： 看好 [Table_Authors] 何立中 电子行业首席分析师 SAC执证编号：S0110521050001 helizhong@sczq.com.cn 电话：010-81152682 杨宇轩 电子行业研究助理 yangyuxuan123@sczq.com.cn 电话：010-81152680 [Table_Chart] 市场指数走势（最近1年） 资料来源：聚源数据 相关研究 [Table_OtherReport]  电子行业：赛米控与丹佛斯硅动力合并，发力碳化硅市场  电子行业：芯片产能紧张向上游传导，关注硅片板块机会  国产GPU龙头景嘉微斩获订单，英特尔、环球晶圆纷纷扩产 核心观点 [Table_Summary] ⚫ CPU厂商海光信息已提交注册科创板IPO。4月6日，CPU厂商海光信息科创板IPO已提交注册，主营业务为研发、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，产品包括海光通用处理器（CPU）和海光协处理器（DCU）。产品性能均达到了国际上同类型主流高端处理器水平，在国内处于领先地位 ⚫ 国芯科技发布新一代汽车电子MCU产品。2022年4月7日，公司公布其研发的新一代汽车电子中高端车身及网关控制芯片“CCFC2012BC”内测成功。公司本次发布的汽车MCU产品可根据汽车厂商的需求进行功能拓展，能广泛覆盖车身控制网关和新能源汽车整车控制等方面，对于我国汽车产业缺芯问题解决具有重要意义。 ⚫ 英伟达4nm GPU订单交由台积电量产。英伟达下一代H100GPU交由台积电4纳米制程生产，预计每秒可处理40TB资料量，相当4200部1.2GB电影。 ⚫ 电子板块行情弱于大盘 4月4日至4月8日，上证指数下跌0.94%，中信电子板块下跌4.62%，跑输大盘3.68个百分点。年初至今，上证指数下跌10.66%，中信电子板块下跌28.61%，跑输大盘17.96个百分点。费城半导体指数下跌7.32%。 ⚫ 电子各细分行业涨幅 4月4日至4月8日，电子细分行业中所有板块均在下跌。其中，分立器件、消费电子设备、被动元件、消费电子下跌最多，分别下跌了8.60%、6.41%、6.31%、5.14%。年初至今，电子细分行业中所有板块均在下跌。其中，消费电子组件、消费电子、消费电子设备、被动元件、LED下跌最多，分别下跌了36.72%、36.44%、34.34%、33.74%、32.11%。 ⚫ 个股涨跌幅：A股 4月4日至4月8日，电子行业涨幅前五的公司分别为证通电子、科力远、安洁科技、瀛通通讯、恒铭达，分别上涨13.99%、11.93%、7.11%、5.63%和4.53%；跌幅前五的公司分别为腾景科技、江海股份、思瑞浦、斯达半导、瑞可达，分别下跌16.85%、13.51%、12.23%、11.27%和10.89%。 ⚫ 投资建议 推荐关注国芯科技、景嘉微、聚辰股份、澜起科技和即将上市的龙芯中科、海光信息等。 ⚫ 风险提示 技术发展不及预期、需求不及预期。 -0.4-0.200.20.412-Apr23-Jun3-Sep14-Nov25-Jan7-Apr电子沪深300 [Table_Title] 高性能计算不断取得新进展，国产替代未来可期 [Table_ReportDate] 电子 | 行业简评报告 | 2022.04.10 行业简评报告  证券研究报告 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 1 1 CPU厂商海光信息已提交注册科创板IPO 4月6日，CPU厂商海光信息科创板IPO已提交注册。海光信息主营业务为研发、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，产品包括海光通用处理器（CPU）和海光协处理器（DCU）。2018年-2021年，海光信息分别实现营业收入4825.14万元、3.79亿元、10.22亿元和23.1亿元，2019年-2021年营收增长率分别达到685.81%、169.53%、126.03%。 最大股东为中科曙光，其实际控制人为中国科学院计算机所。同属中科系资本的中国科学院控股有限公司（中科院100%控股）持有海光信息的3.04%股份。 海光信息首次公开发行不超过50,608.4522 万股人民币普通股（A 股），拟募资91.48亿元用于扣除发行费用后，将投资于新一代海光通用处理器研发、新一代海光协处理器研发、先进处理器技术研发中心建设等项目。 图 1海光信息募集资金的项目名称和投资额 资料来源：海光信息招股书，首创证券 目前公司已授权的技术尚未受到影响。2019年，公司被列入美国《出口管制条例》“实体清单”后，AMD不再提供相关技术服务，公司自行实现了后续产品和技术的迭代开发。但目前公司一直遵守《许可协议》中相关条款，可以继续使用AMD已经授权的高端处理器相关技术。未来，若出现国际政治经济环境重大变化、公司受到美国政府相关部门进一步限制等其他外部原因，导致公司无法继续使用上述授权技术，或公司对高端处理器设计核心技术掌握不足等情形，导致公司无法对产品实现快速迭代更新，将会对公司生产经营造成较大不利影响。 测试数据表明，海光CPU和海光DCU的产品性能均达到了国际上同类型主流高端处理器水平，在国内处于领先地位，具体表现在以下几方面： （1）高端通用处理器微结构设计技术 高端通用处理器微结构设计技术主要包括处理器核心微结构性能模拟和处理器核心微结构性能改进与升级等。公司已构建代表当前主流应用程序行为的基准测试程序集，通过对基准测试程序集的性能模拟确定更优的处理器核心设计参数。在处理器核心微结构设计方面，自主研发的基于TAGE算法和ITTAGE算法的分支预测器有效适配了海光CPU微结构；高带宽指令译码微结构技术和新的高效微结构算法在硬件资源开销基本不变的情况下获得额外的性能收益，并提升了指令并行执行度；同时多线程技术实现了硬件多线程间资源划分与动态分配、解决多线程导致的微结构性能瓶颈；逻辑设计与物理布局紧密交互实现了计算指令节拍数种类多、流水线时序控制较复杂、向量计算数据通路位宽高的复杂浮点协处理器微结构设计。 行业简评报告  证券研究报告 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 2 （2）高端协处理器微结构设计技术 高端协处理器微结构设计技术主要包括指令压缩、新型网络拓扑和专用矩阵运算指令等。指令压缩技术可以把多条连续运算指令压缩成少量特殊指令，从而显著地降低取指访存的带宽需求，有效地降低取指访存所消耗的功耗，从而提升处理器的性能和能效比。新型网络拓扑技术通过多个中心路由协同工作实现远距离数据传输、通过多级路径路由实现小范围数据传输和分发、通过多个仲裁模块实现数据方向规划、通过预设特定数据传输模式实现长距离数据线复用，从而减少长距离连线数量。海光DCU专用矩阵指令实现了单指令矩阵乘法运算，一方面简化了矩阵运算操作和缩短程序长度，另一方面优化了内部流水线，减少了运算过程的中间结果写回操作，大幅降低矩阵运算过程的功耗，提升系统的能效比。 （3）高端处理器SoC架构设计技术 高端处理器SoC架构设计技术主要包括内存控制器设计、多端口PCIe控制器设计、分布式可配置I/O设计、南北桥子系统设计以及先进的SoC架构集成等。在内存控制器设计方面，自研了高带宽低延时DDR5内存控制器，提出RS（80,64）ECC算法，完成数学建模与百亿次量级大数据验证。自研PCIe控制器支持Gen1到Gen5规范。单PCIe控制器支持多端口，以最小的芯片面积灵活满足不同PCIe设备、不同通道数、不同速率的需求。分布式可配置I/O支持多种高速I/O协议复用到同一SerDes PHY上，包括PCIe、SATA、以太网以及私有的处理器互连协议。南北桥子系统全面支持PCIe协议以及PPR、ATS、SR-IOV等关键特性。SoC架构设计贴合高性能特点，采用先进的片上网络、总线和系统管理单元，可集成多个处理器核心或者协处理器核心。基于一体化的SoC集成环境和流程，实现从IP到子系统，再到SoC，最后到芯片组的无缝集成。 （4）处理器安全技术 处理器安全技术主要包括可信执行环境、密码运算加速、可信计算、漏洞防御等。可信执行环境方面，基于数据自动加解密，有效防止安全攻击，提供先进的云计算上全流程安全执行环境；海光加密安全容器方案使用不同密钥对容器的运行状态进行加密。密码运算加速方面，海光CPU集成符合国密标准的密码协处理器，支持国密标准SM2、SM3、SM4。处理器内置可信计算平台，支持中国标准TPCM和国际标准TPM 2.0。可信计算平台不仅实现了可信计算所需的信任根，还可以对系统进行主动的度量及监控，并在检测到异常时及时采取措施，有效保护系统，符合等保2.0要求。在CPU漏洞防御方面，海光CPU对熔断漏洞免疫，对幽灵漏洞和侧信道漏洞则采用有效的软硬件技术进行防御。 （5）处理器验证技术 处理器验证技术主要包括多层次的处理器微结构验证体系、基于先进设计方法学的多层次处理器验证环境、定向验证激励及随机验证激励、指令集功能模型及各微结构层次正确性检查器、基于硬件仿真加速器的验证等。处理器微结构验证体系以微结构事件及其时序关系为基础，定义完整的验证功能点，分层次进行验证。建立了处理器核心功能部件级、处理器核心级、处理器核心簇级、全片多核心簇级和多芯片级完整的多层次处理器验证环境。研发了包括x86指令集功能验证程序、微结构定向测试程序、随机测试程序、功能部件级随机测试激励的各项验证激励。建立了x86指令功能模型、功能部件级正确性模型。研发了微结构功能属性断言。应用硬件仿真加速器在硅前验证运行完整操作系统及应用程序，在硅后验证复现逻辑错误。 （6）高主频与低功耗处理器实现技术 高主频与低功耗实现技术主要包括高复杂度微结构的高主频实现、微结构性能与功耗平衡、工艺偏差自适应及运行时电压和频率实时调节、功耗管理等。公司在长期实践中建立了微结构设计与物理实现协同优化的方法学，微结构不断迭代优化，高复杂度微结构的主频逐渐提升。公司长期专注于高端处理器产品研发，对高端处理器微结构功 行业简评报告  证券研究报告 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 3 耗特性理解深入，通过功耗特征程序选取和微结构功耗分析，形成了微结构性能与功耗平衡技术。为实现最佳的性能功耗比，研发了工艺偏差自适应及抑制电压随负载突变的运行时电压和频率实时调节技术。研发了快速高效的电源管理技术以降低处理器功耗，并对功耗在处理器不同部件间进行分配。 （7）高端芯片IP设计技术 高端芯片IP设计技术主要包括高主频缓存设计、高性能时钟设计、高速互连接口设计、片上分布式电源设计、高性能标准单元库的自主开发与定制等。公司拥有高水平定制电路设计平台，拥有完善的设计流程和设计方法，具备成熟的定制和半定制电路开发能力。高主频缓存设计方面，缓存和微码存储器工作频率、工作电压范围宽，能够满足频率电压调节系统的需求。内置了多种先进辅助调节及硅后修复电路，在抗工艺偏差方面表现出色。高性能时钟设计方面，掌握先进工艺节点下高性能全数字锁相环和频率综合器设计技术。在高速互连接口设计方面，开发了一种高带宽、低功耗、低延时的MCM互连接口，并且可以扩展应用于短距离2.5D 先进封装互连。在片上分布式电源方面，处理器独立控制各个单核电压，结合自适应电压和频率调节，实现电压动态调节，降低处理器功耗。在高性能标准单元库的自主开发与定制方面，加强了标准单元的多样性设计，保证标准单元可以满足多场