国产巨无霸，引领“中国芯”

分析师：刘泽晶 SAC NO：S1120520020002 邮箱：liuzj1@hx168.com.cn 联系人：刘波 邮箱：liubo1@hx168.com.cn 核心逻辑 芯片成为科技竞争的核心，CPU首当其冲，国产替代空间广阔 行业信创加速，电信、金融行业集采中“国产芯片”服务器占比大幅提升。中国移动2021-2022年服务器国产化率提升至41.65%。 根据IDC的数据，中国x86服务器市场未来几年需求仍然旺盛，预计2025年中国x86服务器出货量达到525.2万台，国产替代空间广阔。 海光CPU兼容x86指令集，处理器性能参数与国际同类型主流处理器产品相当，性能、生态优势明显。 海光信息：兼具生态、性能、安全等优势，引领“中国芯” 公司具备优秀的长期成长性和业绩兑现能力：2022年上半年公司营收为25.30亿元，同比增长342.75%；归母净利润为4.76亿元，同比增长1,240.79%。 公司毛利率（57.90%）与海外龙头相当，净利率（18.81%）仍有较大提升空间（计算Intel近4年平均值，毛利率为57.94%，净利率为27.74%），后续随着规模效应显现，净利率有望向海外龙头看齐。 现金流表现彰显产业链强势地位；研发高投入，技术消化吸收、产品迭代效果显著。 人均创收大幅提升（2018-2021年复合增长率为189.27%），研发人员占比达90.17%，彰显公司科技属性。 主要产品CPU、DCU具有性能、生态、安全等多重优势，将会持续放量，业绩增长确定性高。 ►投资建议： 公司是国产CPU龙头，短期（2022-2024年）我们看好国产替代带来增量，中长期（2025-2030年）我们看好产品迭代带来的长期增长。 我们预计22-24年公司实现营收收入分别为55.43/90.60/135.90亿元，同比增长139.9%/63.4%/50.0%； 实现归母净利润分别为10.61/21.20/31.33亿元，同比增长224.4%/99.8%/47.8%，每股收益（EPS）分别为0.46/0.91/1.35元，对应2022年8月12日60.10元/股收盘价，PE分别为131.6/65.9/44.6倍。首次覆盖，给予“买入”评级。 ►风险提示：疫情导致全球经济下行的风险，行业竞争加剧导致盈利水平下降，核心技术突破进程低于预期，行业信创进程低于预期，公司核心人才团队流失风险。 芯片成为科技竞争的核心，CPU首当其冲 兼具生态、性能、安全等优势，引领“中国芯” 投资建议 风险提示 芯片成为科技竞争的核心，CPU首当其冲 1.1 CPU的组成 CPU（Central Processing Unit），即中央处理器。 是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（Control Unit）。电脑中所有操作都由CPU负责读取指令，对指令译码并执行。 在计算机体系结构中，CPU将对计算机的所有硬件资源，比如存储器、输入输出单元等，进行控制调配、执行通用运算。 计算机系统所有软件层的操作，最终都是通过指令集映射为CPU的操作。 CPU主要由控制器（控制单元）、运算器（运算单元）、存储器（存储单元）组成。其中控制器是CPU的控制中心，负责将存储器中的数据发送至运算器并将运算后的结果存回到存储器。运算器负责执行算术运算和逻辑运算，执行来自于控制器的命令。存储器负责暂时存储数据（包括待处理或者处理完的数据）。 1.1 CPU的组成：控制单元 控制单元是整个CPU的指挥控制中心，包括指令寄存器IR(InstructionRegister)、指令译码器ID(InstructionDecoder)和操作控制器OC(OperationController)、时序发生器和程序计数器等部件，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。 1.1 CPU的组成：运算单元 运算单元是CPU的核心。可以执行算术运算(包括加减乘数等基本运算及其附加运算)和逻辑运算(包括移位、逻辑测试或两个值比较)。相对控制单元而言，运算器接受控制单元的命令而进行动作，即运算单元所进行的全部操作都是由控制单元发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件，是数据加工处理部件。 算术运算逻辑单元（ALU）：实现多组算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路，简称ALU。由"And Gate"（与门）和"Or Gate"（或门）构成的算术逻辑单元，主要功能是进行整数的二位元的算术运算，如加减乘(不包括整数除法)。 累加器（AC)：当运算器的算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。暂时存放运算结果信息。目前CPU中的有多达16个、32个、甚至更多的累加器。 数据缓冲寄存器（DR）：用来暂时存放由内存读出的指令或数据，反之，当向内存存入指令或数据时，也暂时将它们存放在DR中。作为CPU和内存及外部设备间信息传送的中转站。 状态寄存器（PSW）：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。 通用寄存器组：通用寄存器可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。除此之外，它们还各自具有一些特殊功能。 1.1 CPU的组成：存储单元 包括CPU片内缓存和寄存器组，是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。 采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途，通用寄存器的数目因微处理器而异。 1.2 CPU的工作过程 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字以及特征码。 （为数值或一系列数值）放到指令寄存器 指令译码：根据存储器提取到的指令来决定其执行行为。首先译码，指令被拆解为有意义的片段。根据CPU的指令集架构（ISA）定义将数值解译为指令。 执行指令：在提取和解码阶段之后，紧接着进入执行阶段。该阶段中，连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。 1.3 CPU的指令集与架构 由于CPU只能处理0、1，因此必须约定一种语言，指令集就是CPU能认识的语言。指令集是一套指令集合，一套指令规范，具体的实现仍然依赖于CPU的翻译和执行。 从大类来分，一般将指令集分为精简指令集和复杂指令集。 精简指令集（RISC指令集）：这种指令集的特点是指令数目少，每条指令都采用标准字长、执行时间短、中央处理器的实现细节对于机器级程序是可见的。典型的RICS指令集有：ARM、MIPS等。 复杂指令集（CISC指令集）：在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。典型的CICS指令集有：Intel的x86指令集和AMD的x86-64。 1.3 CPU的指令集与架构 架构就是实现这个指令集的物理结构，目前主流的4大架构： X86：目前的电脑及服务器大部分采用了x86架构的处理器，以intel和AMD的处理器为主。x86架构的处理器采用了CISC指令集。 ARM：采用了RISC指令集，优势在于低功耗，因此非常适合手机等终端使用，x86架构的处理器无法解决低功耗的问题，所以移动终端很少使用x86架构的处理器。ARM公司只出售IP（技术知识产权），不设计和制造自己的芯片，位于ARM架构的最顶端。 MIPS：采用RISC指令集，1981年由MIPS科技公司开发并授权，广泛用于电子产品、网络设备、个人娱乐设备等。 RISC-V：是属于RISC指令集的开源架构，可以自由地用于任何目的，允许任何容人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，并不需要ARM、MIPS那样需要经过授权，受到各种使用的限制。 1.4 CPU行业的壁垒 技术壁垒：CPU作为计算机的运算与控制核心，对通用计算处理能力等性能指标有较高的要求，属于集成电路设计中的最高端产品。 掌握CPU核心设计能力需要长期积累，技术储备需要较长周期。 生态壁垒：CPU产品需要研发配套的基础软件，包括如BIOS、编译系统、操作系统、虚拟机等的配套软件支持。不同CPU指令系统的操作系统、应用软件之间形成了独立的生态体系，不同生态体系承载的应用数量、类型和丰富程度迥异，从而构成软件生态壁垒。 规模壁垒：集成电路企业的产品必须达到一定的资金规模与业务规模，才能通过规模效应获得生存和发展的空间。由于CPU产品设计研发周期长及成功的不确定性大，而市场变化又十分迅速，资金和规模是行业的重要壁垒。 人才壁垒：CPU及其配套基础软件需要高端人才以及长期的研发投入才能形成高水平成果。而行业内具有丰富经验的高端技术人才相对稀缺，且较多集中在少数领先厂商，因此人才聚集和储备成为新兴企业的重要壁垒。 1.5我国服务器市场规模 根据中商情报网数据，2021年中国服务器市场销售额达到250.9亿美元，同比增长12.7%，持续领涨全球，在全球市场占比25.3%，同比提升1.4个百分点。预计2025年中国整体服务器市场规模将达到424.7亿美元。 根据中商情报网数据，2021年全球服务器市场出货量1353.9万台，同比增长6.9%。中国服务器出货量达到391.1万台，同比增长8.4%，其中X86服务器出货量达到375.1万台。伴随“数字经济”战略的持续落地与推进，预计未来服务器需求将持续旺盛，增速呈现回暖态势。预计2025年中国x86服务器出货量达到525.2万台。 1.5 CPU的竞争格局 X86架构：Intel占据主导地位，AMD奋起直追。 X86架构目前占据了全球服务器、桌面及移动PC的主要市场份额。CPU商用市场也基本被X86架构的国际巨头Intel、AMD两家垄断。 Intel市场份额基本保持在70%-80%左右。据Mercury的数据，在2021年年末，全球x86市场中AMD的市场份额达到25.6%。 非X86架构：多点开花，ARM进军X86传统领域。 多点开花：除ARM以外，非X86架构的RISC-V凭借开源性质与灵活性，是物联网领域市场的新宠；MIPS主要应用于网关、机顶盒等网络设备中；Power所代表的小型机是企业IT基础设施的核心。 ARM：在非X86架构占据主导地位，进军X86传统领域。在整个非X86领域，ARM架构占据主导地位；同时进军X86传统领域。 2011年，微软开始推出ARM的Windows系统，ARM进军X86的传统领域。2020年苹果的首款芯片M1横空出世，迎来了ARM架构的巨大突破。 1.6环境：国家产业政策扶持 集成电路是信息产业的核心，为了发展集成电路，国家给予高度重视，出台各方面政策为我国CPU发展保驾护航，为产业后续实现跨越式发展创造了良好的外部环境。在科技领域竞争加剧的大背景下，我国政府持续加大对国产CPU的支持，举措包括： 对CPU相关企业的研发引导、资金支持以及财税优惠政策。 支持企业通过兼并重组、国际合作等方式做大做强，提高国产化能力。 加强应用端扶持，推动国产化采购工作，将应用国产CPU芯片的