海光信息国产算力芯片之光，生态铸造国产高端处理器龙头

　　随着近年来国内信创工程的不断推进，海光信息CPU产品正凭借着安全、性能、生态优势，在电信运营商集采、金融行业入围中成为主流选择，公司已成为国产服务器CPU龙头。同时，海光第一代DCU（协处理器）已实现商业化应用，海光DCU支持全部计算精度，在典型应用场景下，第一代产品指标已达到国际上同类型高端产品的水平，应用前景广阔。
　　近年来，美国不仅针对中国不断地加强芯片的出口限制，并且还试图将制造业带回本土。虽然华为积极备货，但如今已经深受美国制裁影响，发布的手机新品已经从5G降维至4G；近期任正非再发寒冬论，股民也感受到丝丝寒意；中芯国际至今仍未解决14nm制程量产问题……种种迹象表明，中国芯片产业链在这一场较量中注定不会一帆风顺，这条路上布满荆棘。但我们同样相信，政府与产业界有决心也有能力度过这场危机。
　　持续施压！IC产业追赶之路布满荆棘
　　此前，拜登已经正式签署《芯片与科学法案》，美国商务部向中国断供了可用于14nm以下先进制程芯片制造的设备，实施了对EDA软件工具的出口管制，且美国正在促成与其他国家的结盟。
　　近日，有传言称AMD和英伟达中国区已相继接到总部通知，要对中国区客户断供用于人工智能和数据中心的顶级计算芯片。
　　AMD方面：
　　暂停对中国区所有MI100和MI200发货；
　　统计中国区Ml100已发货量；
　　统计中国区MI200已发货客户清单和发货明细。
　　英伟达方面：
　　暂停对中国区所有客户所有代理商的A100和H100的发货，其它GPU卡不受影响；
　　各服务器OEM库存的A100可以对各自的行业客户继续交付，英伟达中国区目前没有对OEM发任何Letter。
　　有关AMD和英伟达断供的消息还未经权威媒体证实，不过有媒体披露称，根据此前英伟达向美国证券交易委员会提交的一份文件，美国政府已于8月26日对英伟达下发了通知，对现有的A100和即将推出的H100提出了新的出口管制许可，并立即生效。
　　文件显示，该禁令针对的地区为中国大陆、中国香港和俄罗斯。不过，英伟达在俄罗斯并没有付费客户。英伟达表示，此举可能会影响到H100的开发，以及支持A100现有客户的能力，并可能进一步要求公司将某些业务从中国转移出去。
　　美国在超算、人工智能领域祭出杀手锏，意图遏制中国的产业布局，而值得注意的是，此次并非美国第一次对超算下手。
　　2021年4月8日，美国商务部称已将包括中国国家超级计算中心在内的7家中国实体列入＂实体清单＂，实施出口管制，理由是从事活动＂违反美国国家安全或外交政策利益＂。这是拜登就任美国总统以来以＂国家安全＂为由首次对中国公司实施制裁。
　　2019年6月21日，美国商务部发布公告，宣布将研发中国超算曙光系列的中科曙光、神威系列的江南计算技术研究所，以及天津海光先进技术、成都海光集成电路、成都海光微电子技术5家中国企业列入＂实体清单＂。
　　美国早已亮剑，中国唯有反击。
　　GPGPU市场规模概述
　　无论是AMD的MI100、MI200还是Nvidia的A100，H100，都是GPU领域算力芯片， 这四款芯片的应用领域主要是：一，HPC高性能计算，主要是科学研发领域；二，数据中心和人工智能场景，特别是对算力要求比较高的训练环节。 全球GPU领域由Nvidia与AMD垄断，2022年一季度Nvidia市占率75%，AMD市占率24%，两者合计垄断了全球99%的市场份额。
　　GPU最初的设计目标是为了提升计算机对图形、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已经广泛用于商业计算和大数据处理，如天气预报、工业设计、基因工程、药物发现、金融工程等。在人工智能领域，使用 GPGPU 在云端运行模型训练算法，可以显著缩短海量训练数据的训练时长，减少能源消耗，从而进一步降低人工智能的应用成本。
　　与此同时，GPGPU 能够提供完善的软件生态系统，便于各种已有应用程序的移植和新算法的开发，因此全球人工智能相关处理器解决方案仍然是以 GPGPU 为主。因此，GPGPU 是人工智能领域最主要的协处理器解决方案，占据人工智能 90%以上的市场份额，在智能工厂、无人驾驶、智慧城市等领域具有广泛的市场空间。
　　根据IDC数据， 2021年加速服务器市场规模达到53.9亿美元，同比增长68.6%。其中GPU服务器依然是主导地位，占据近90%的市场份额。 同时NPU、ASIC和FPGA等非GPU加速服务器以43.8%的增速占有了11.6%的市场份额，达到6.3亿美元。预计2026年，中国加速计算服务器市场将达到103.4亿美元。
　　运算协处理器基于不同的设计思想存在多条技术路线，包括GPGPU、ASIC、FPGA等。其中GPGPU的代表企业包括 NVIDIA和AMD；利用ASIC技术，许多大公司都研发了协处理器产品，包括 Intel的Phi和NNP、Google的TPU、华为昇腾、寒武纪思元等；基于Intel、Xilinx的FPGA，出现过很多专用协处理器产品。
　　GPGPU可覆盖从4bit到64bit的计算精度，32bit、64bitGPGPU非常适合高性能计算场景，在信号处理、三维医学成像、民用雷达、能源等重要的工业、国防、科研领域被广泛看好。
　　目前在超算、大数据处理、人工智能等对算力要求非常高的应用场景中，算力大都采用CPU+GPGPU或搭配专用加速芯片的构建方式。以超算领域为例，2020年全球超算系统TOP500中，有七成采用GPGPU，在TOP25中，有20个采用GPGPU 。GPGPU专注于通用计算，去掉或减弱GPU的图形显示部分能力，并成为AI加速卡的核心。
　　海光信息：国产算力芯片之光
　　海光信息的主营业务是研发、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。公司的产品包括海光通用处理器（CPU）和海光协处理器（DCU）。
　　1、海光CPU
　　从海光CPU应用场景角度看，公司将海光CPU产品规划为海光7000系列、海光5000系列和海光3000系列。三个系列产品技术设计同源，处理器核心等具有相似的技术特征。
　　海光7000系列产品最多集成32个处理器核心，最大支持8个内存通道和128个PCIe接口，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。
　　海光5000系列产品最多集成16个处理器核心，最大支持4个内存通道和64个PCIe接口，主要面向政务、企业和教育领域的信息化建设中的中低端服务器需求，并发处理能力和单核心处理器性能较为均衡。
　　海光3000系列产品最多集成8个处理器核心，最大支持2个内存通道和32个PCIe接口，主要应用于工作站和边缘计算服务器，面向入门级计算领域。
　　海光CPU已经有海光一号和海光二号两代产品实现了商业化应用，海光三号已经完成产品验证，海光四号处于研发阶段。公司目前在售的海光CPU产品主要为海光7200、海光5200和海光3200系列产品，其主要规格和特点如下：
　　使用海光CPU的服务器主要应用与电信运营商、金融、互联网等领域，例如，电信运营商云服务资源池系统支撑云业务应用，银行和证券公司查询、交易系统，互联网的搜索、计算服务、存储等应用；使用海光CPU的工作站主要应用场景为工业设计和应用、图形图像处理，例如VR、AR图形渲染场景，以及智能工厂数字孪生应用等。
　　2、海光DCU
　　海光DCU8100（深算一号）属于GPGPU的一种，目前主要用于AI训练 。根据招股说明书，海光DCU兼容＂类CUDA＂环境，软硬件生态丰富，典型应用场景下性能指标达到国际上同类型高端产品的水平。海光DCU主要面向大数据处理、商业计算等计算密集型应用领域，以及人工智能、泛人工智能类运算加速领域。
　　公司将海光DCU产品规划为海光8000系列。海光8100系列产品主要规格和特点如下：
　　海光8100采用先进的FinFET工艺，是面向先进计算、智能计算以及人工智能市场的产品，采用了通用算力模式，即GPGPU的模式，支持全部计算精度 。通过将公司深算一号和国际领先GPU生产商NVIDIA公司高端GPU产品（A100）及AMD公司高端GPU产品（MI100）进行对比发现，在典型应用场景下，深算一号指标已经达到国际上同类型高端产品的水平。2021年，海光DCU系列产品实现商业化应用。
　　公 司深算二号在深算一号成功研发的基础上，对DCU 计算单元的微体系结构进行了较多自主创新：包括增加计算单元的规模，改进片上网络协议，优化访存子系统等。
　　2021年下半年，海光DCU系列产品实现商业化应用。公司基于终端客户项目需求，参考市场同类产品价格，采用单独协商定价的方式对 DCU 系列产品进行销售。公司各系列产品平均单价（含税）情况如下：
　　产品性能的国内领先带来公司业绩的迅速放量，2019-2021年的CAGR为147%，2021年营收为23.10亿元，2022年上半年的营收达到25.30亿元，超过2021年全年，与此同时，规模效应也推动了盈利能力提升，2022年上半年公司综合毛利率达到57.9%，而归母净利润达到4.76亿，超过了2021全年水平。
　　公司大股东是中科曙光，同为中科系旗下核心资产，中科曙光在高性能计算领域的具备明显领先优势和较高的市场规模，未来，公司DCU产业将于股东中科曙光产生较强的协同效应。
　　风险提示：
　　2019年公司被美国纳入＂实体清单＂，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。如果将来美国对海光信息的制裁进一步升级，将会对公司产品生产和销售造成一定影响。
　　参考研报：
　　20220826-东方证券-海光信息-首次覆盖报告：安全、性能、生态铸造国产高端处理器龙头
　　本报告由研究助理协助资料整理，由投资顾问撰写。投资顾问：黄波（登记编号：A0740620120007）