芯片之路的创新与突围

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一款CPU芯片能否被市场所认可,需要突破三重大关:性能是否能满足要求,是否有适合的生态环境以及芯片能不能量产。

通过在研发上下重注,芯片性能提升只是时间问题,而通过Fabless模式,将生产、封测交给更专业的厂商不失为一种精明的选择,而生态化主要看选择研发的方向是否正确,目前我国服务器的主流结构是x86,其市占率高达88%-90%,围绕x86下功夫才能保证有合适的生态环境。

但满足上述一个条件的公司较多,而三个能同时满足顺利将自家芯片打入市场的公司则是凤毛麟角,而本次的主角:海光信息,则是为数不多的同时拥有深厚研发实力与广阔发展前景的公司。

海光信息2019-2021年三年营收为3.79亿,10.22亿,23.10亿,收入几乎连年翻番,而净利润则为-1.37亿,-0.82亿,4.37亿,在2021年摆脱了亏损的局面,成功实现了扭亏为盈,原因在于公司研制的海光一号、海光二号已经成功实现商业化应用。

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海光到底做对了什么事,才让它如此迅速的进入了业绩收获期?

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收获丰硕的海光

海光信息的实力,最直观的体现在其产品已经开始实现收入与利润的同步增长。

海光信息主要出售芯片CPU与DCU,CPU成功实现商业化的芯片包括海光一号和二号,三号在实验室做实验,四号正在研发,而DCU方面的深算一号已经走入市场,深算二号正在加紧研发中。

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海光信息2019-2021年三年营收为3.79亿,10.22亿,23.1亿,收入几乎连年翻番,而净利润则为-1.37亿,-0.82亿,4.37亿,靠着海光二号的优异表现成功实现了翻身。

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这并非突然的灵光一闪,而是海光长久以来的研发积累实力与独特的销售模式。

海光的研发费用2019-2021年分别是1.75亿,5.46亿,7.45亿,三年砸下14.66亿,而公司三年利润连十个亿都没有,可以说在业绩反转之前海光已经在研发上下了重本。

这还仅是费用化的研发投入,由于集成电路的特殊性,在研发早期研发支出资本化率较高,研发费用化支出只是冰山一角,根据招股书披露,三年研发资本化支出为6.89亿,5.58亿,8.4亿,比例分别为79.71%、51.18%和53.02%。

如果将资本化费用纳入统计范围,海光信息在研发上前前后后投了35亿左右。

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35亿左右的研发费用使得海光产品极具竞争力,截止于2021年年底,海光手上发明专利就有136项,154项软件著作权,81项集成电路布图设计专有权,而且每一代产品相对于上一代产品涨价明显,毛利率空间更高。

2020年开始,海光二号开始成为公司顶梁柱时,公司毛利率就在持续上升,2019年为37.31%,2020年突破50%,2021年创新高达到55.95%,度过早期研发阶段之后,一旦得到市场验证进行商业化,规模效应将迅速显现,业绩反转速度极快。

作为设计企业还有问题在于生产并不完全掌握在自己手里,销售的同时受到产能的限制,根据招股书显示7100系列在2021年产销率均超过100%,出现供不应求的局面。

但海光信息专门研发了一套生产模式:“产能规划、半成品备货”。

简单来说就是公司会提前 6 个月制定生产计划而且每两周更新客户预测需求及时备货,而且提前生产准备适量裸片(半成品),根据招股书披露,海光信息三年期半成品存货分别为1亿,0.31亿,1.46亿,完全满足市场所需。

而海光之所以能快速进入业绩收获期还有一个重要因素:海光的研发走在了正确的道路上。

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CPU发展的决定性因素:生态环境

CPU能不能发展好有一个最重要的前提条件:是否有满足CPU生态环境,简而言之就是否有生存土壤。

计算机的所有程序都需要转化为“指令”才能在CPU上运行,而这就需要CPU有一套指令集。指令集分为复杂指令集代表为x86,简单指令集代表为ARM,MIPS,Alpha三兄弟。

虽然看起来非常复杂,但微软和因特尔已是绝对龙头,其代表作就是在x86架构之下形成的产业生态优势,论销售额应用x86处理器的服务器在全部服务器中占比约为91%,论销售量占比则超过97%。

因此,基于x86兼容是芯片行业走向全球的必经之路。而海光做好x86架构的兼容,就是最正确的选择。

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早在2016年,海光信息和AMD签订了《技术许可协议》,海光通过永久IP内核授权的方式获得x86 CPU设计核心技术,且是国内唯二基于x86架构的处理器。

根据招股书显示,海光的3000系列,5000系列,7000系列都兼容x86指令集,而这三个产品产生的营收占总体营收比于90%左右,几乎可以说海光的产品可以完美契合目前x86的生态系统。

所以一经推广,开拓市场的速度极快而且分布较广,2018年以来,不仅服务器厂商可以搭载海光,金融领域的工商银行与中国银行,能源化工的两桶油还有电信运营商的数据中心都可以用,潜在市场规模相当大。

仅截止于2021年12月31日,海光信息手上的订单就有21.07亿元,2022年上半年营收与21年全年营收基本持平。

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而另一款拳头产品DCU“深算一号”也不可小觑,DCU也并非孤军奋战而是汲取了CPU领域的成功经验,DCU可以兼容“类CUDA”环境,而且从性能上来看,海光DCU不弱于英伟达的A100与AMD的MI100,这种表现可以让“深算一号”拿到之后进入大数据处理,人工智能,商业计算领域的通行证。

纵观CPU,在打入生态之后,CPU之间的竞争都是性能竞争,AMD与Intel每次发布会都是性能肌肉大比武,而海光本身在CPU深耕多年且最新研发成果性能开始追上行业龙头的步伐,运用利润继续投入研发,随着研发实力进一步增强其市场份额与发展潜力必将得到提升。

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新兴市场中一起成长才是正道

国内芯片公司的成功,离不开新兴行业催熟的芯片需求。

曾经的电脑、手机等消费电子行业已进入完善甚至停滞阶段,这一领域的芯片已几乎没有成长发展空间,想要在这一领域中继续追赶国际巨头极为不易。

但新兴市场的发展给了国内芯片行业一次赶超机会。

随着互联网的发展,数据量变得前所未有的巨大, 结果就是根据应用材料数据来看,2020年机器数据量为6.6Z,Z可以理解为一个你无法想象的庞大记数单位,而且到了2025年,这种数据量将会增加至157Z,是目前的24倍左右,这都引起了中央的注意。

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2022年3月份,全国人大开了一场会,会议上通过了一份计划报告,报告中明确指出国家层面上实施“东数西算”工程,将东部密集的算力需求有序引导到西部,使数据要素跨域流动,催生了一个围绕数据的新兴市场。

而东数西算的核心就是在西部地区建立若干个数据中心,数据中心这个基建设施内最重要的设备是服务器,交换机等等,一个服务器由若干零部件组成,包括内存,GPU,硬盘,还有海光的主营产品:CPU。所以数据中心基础设施建设带动产业链,而产业链最上游就是海光等一类服务器零部件厂商。

根据IDC的数据显示,国内较为主流的x86服务器出货量年年呈上升趋势,2020年创新高达到343.9万台,与步入下行趋势的消费电子设备完全不同,而出货量保证了零部件商有充分的市场空间。

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海光的另一类主要产品DCU,是一款基于GPGPU架构的芯片,主要运用在两个方面,一个是商业计算和大数据处理,其二是人工智能。

在海外,英伟达的业务主要为四个方面:游戏,数据中心,专业可视化和汽车,而其中增速最快的业务之一是数据中心业务。

英伟达数据中心收入在 2015 年仅为3.4亿美元,2020 年高速增长至为106.13亿美元。从2015年至2021年,NVIDIA数据中心业务的年均复合增长率为63.49%,其增速远超NVIDIA其他板块业务的收入增速,NVIDIA数据中心业务收入的快速增长体现了下游数据中心市场对于GPGPU的旺盛需求。

而下游一个典型应用就是超级数据中心,超级数据中心往往对算力提出更高的要求,而DCU刚好发挥其作用,下游超级数据数量增加自然可以带动DCU的市场规模,根据思科预测,到2021年年底超级数据中心可达到628个,而且占全部数据中心比例首次超过50%。

所以海光的两大产品基本上都绑上一个成长性非常强的下游市场,在下游市场蓬勃发展之时,即使海光躺在地上,也是躺在一个高速上行的电梯里,在上升的时期中海光肯定能找到自己独有的发展之路。

简而言之,数据中心和AI领域两大需求端的飞速增长,直接推动了海光作为供给者的产业地位。

海光在很多场合都强调“销售一代、验证一代、研发一代”的研究路径使得海光的研发能够追上时代,在充分尊重市场生态的前提下快速提升产品性能,而这种研发思想才是海光最核心的护城河和源源不断,持续发展的动力。

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[1] 海光信息招股书

[2] 拥抱CPU星辰大海,点亮GPU梦想之光 财通证券

[3] 国产CPU领军,加速突破高端市场--海光信息深度报告 国金证券

[4] 海光信息(688041.SH):专注服务器与数据中心,高端处理器企业乘风国产替代 东亚前海证券

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