计算机行业深度报告：CPU是计算机之根本，国产化进程风起云涌

证券研究报告·行业深度报告·计算机 东吴证券研究所 1 / 39 请务必阅读正文之后的免责声明部分 计算机行业深度报告 CPU是计算机之根本，国产化进程风起云涌 2022年09月06日 证券分析师 王紫敬 执业证书：S0600521080005 021-60199781 wangzj@dwzq.com.cn 研究助理 王世杰 执业证书：S0600121070042 wangshijie@dwzq.com.cn 行业走势 相关研究 《围绕数字化转型和国家安全观，当前时点优先关注生产执行类工业软件》 2022-05-31 《信创产业发展研究》 2022-05-10 增持（维持） [Table_Summary] 投资要点 ◼ CPU是计算机硬件核心，ARM大有可为：CPU是计算机的底层基础硬件，整个软件生态架构都建立在底层CPU架构之上。CPU指令集主要有X86、ARM、RISC-V等，2021年X86架构生态占据全球主要市场份额。信创事业发展可以更多利用ARM，1）ARM技术领先，在并发性能、功耗、集成度、场景多样化相比X86具备明显优势；2）ARM生态繁荣，在移动设备领域占据统治地位，在PC和服务器领域ARM架构的应用成长迅速，苹果和英伟达相继布局ARM CPU。3）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。 ◼ CPU行业高壁垒大赛道，产品性能、生态和生产制造是突破海外垄断的关键： CPU技术迭代快速，2015-2021年全球CPU巨头保持20%左右高研发费用率。 CPU生态包括硬件产业链生态和软件生态，一旦形成，十分稳固，靠纯商业手段很难打破。CPU赛道空间广阔，2020年国内桌面CPU出货量约5000万片，服务器CPU出货量约700万片。全球CPU市场主要有Intel和AMD两大巨头垄断，2021年两大CPU巨头Intel和AMD营收合计超过900亿美元。中国国产CPU最强性能相当于海外巨头中端产品，生态建设相比于海外巨头仍有不小差距，芯片代工制造换届国产化率较低，是海外“卡脖子”重要环节。 ◼ 信创推进加快，国产化线突破在即：需求端，信创市场CPU需求量较大。PC端，我们测算，党政行业对应约3000万台存量PC，行业信创重要行业客户存量PC达到6000万台。服务器端，2020年，党政和行业信创服务器出货量分别为40/158万台。随着中美科技脱钩，信创节奏有望加快，党政信创有望向电子政务和县乡级电子公文渗透，我们预计2022年行业信创有望翻倍增长，2023年有望迎来快速增长。供给端，2022年华为28nm产线突破在即，2021年28nm及以上成熟制程占据全球76%市场份额，可以满足大部分领域国内发展需求，国产CPU芯片生产问题有望解决。 ◼ 信创风来，六大国产CPU厂商各显神通：目前，国内共有海光信息、兆芯、龙芯中科、华为鲲鹏、飞腾信息和申威科技六家国产CPU厂商。六家国产CPU厂商均进入信创名录，获得工信部信创的认可。建议优先关注行业客户切换成本较低，兼容X86架构的国产CPU厂商海光信息（已上市）、中科曙光（已上市，海光第一大股东）、上海兆芯（未上市）；关注直接受益于28nm国产线拉通，产能恢复的华为鲲鹏（未上市）、神州数码（已上市，鲲鹏服务器厂商）；关注党政信创进一步深化，市场份额较高的飞腾信息（中国长城参股）、龙芯中科（已上市）；关注布局专用领域，受益于军工景气度提升的申威科技（未上市）。 ◼ 风险提示：研发进度不及预期；疫情影响超预期；政策推进不及预期。 -33%-29%-25%-21%-17%-13%-9%-5%-1%3%7%2021/9/62022/1/52022/5/62022/9/4计算机沪深300 请务必阅读正文之后的免责声明部分 东吴证券研究所 行业深度报告 2 / 39 内容目录 1. CPU：计算机核心 ............................................................................................................................... 5 1.1. CPU的定义和分类 ..................................................................................................................... 5 1.2. CPU的发展历史：走向高制程、多核、新IP之路 ............................................................... 7 1.3. CPU架构演进：ARM大有可为................................................................................................... 8 2. 高壁垒大赛道，寡头垄断格局 ........................................................................................................ 11 2.1. CPU市场规模庞大，海外寡头垄断........................................................................................ 11 2.2. CPU市场的竞争要素：性能和生态........................................................................................ 13 3. 中国CPU产业发展现状：国产化加快，群雄并起 ...................................................................... 14 3.1. 对海外依赖性较强，国产化迫在眉睫................................................................................... 14 3.2. 国产CPU发展瓶颈：性能、生态和制造 ............................................................................. 15 3.3. 国产CPU市场群雄逐鹿，六大CPU厂商各具特色 ........................................................... 16 3.4. 边际变化：信创推进加快，国产化产线突破....................................................................... 18 3.4.1. 信创事业发展规划......................................................................................................... 18 3.4.2. 需求端：CPU信创市场空间广阔，节奏即将加快 .................................................... 19 3.4.3. 供给端：华为28nm产线突破在即，芯片生产问题有望突破 ................................. 20 4. 六大国产CPU厂商盘点 .................................................................................................................. 22 4.1. 海光：国产X86龙头，CPU和DCU双轮驱动 .................................................................. 22 4.1.1. 基于AMD技术授权，信创、商业市场两开花 ......................................................... 22 4.1.2. CPU性能生态国内领先，DCU打开新空间 ............................................................... 24 4.2. 兆芯：X86双雄之一，行业信创迎来机遇 ........................................................................... 25 4.2.1. 具备X86知识产权，产品矩阵齐全 ............................................................................ 25 4.2.2. 桌面X86 CPU龙头，充分受益于行业信创 ............................................................... 26 4.3. 飞腾：CEC旗下PK体系，党政信创霸主 ........................................................................... 27 4.3.1. 获得ARM永久授权，产品不断迭代............................................................................. 27 4.3.2. 性能生态领先，PK体系提前锁定信创市场份额 ...................................................... 28 4.4. 鲲鹏：最强ARM CPU芯片，国产线打通王者归来 ........................................................... 29 4.4.1. 华为计算生态底座，提供全品类服务......................................................................... 29 4.4.2. 全球最强ARM，流片问题有望解决 .......................................................................... 30 4.5. 龙芯：转向自研指令集，布局信创和工控........................................................................... 31 4.5.1. 国产CPU设计标杆，聚焦工控和信息化 ................................................................... 31 4.5.2. 完全自主指令系统构建独立生态，工控领域具备先发优势..................................... 34 4.6. 申威：技术完全自研，专用领域CPU龙头 ......................................................................... 36 4.6.1. 由Alpha转向自研，从超算走向通用 ..........................