中国长城：ARM生态崛起的最大受益者（深度）｜计算机文艺复兴
公司深度系列
— 作者：信创胖哥 —
1. 国产CPU路线多样化，ARM有望挑起大梁
1.1. 全球CPU格局较为稳定，国内CPU路线相对多样化
全球范围内，X86架构在PC及服务器端优势显著，ARM架构则成为移动通讯端绝对的霸主。CPU指令集主要分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC），其典型代表分别为X86架构及ARM架构，此外MIPS、Alpha、PowerPC等也属于精简指令集架构。X86架构由于在特定场景下具备更强的运算性能，且在发展早期依靠核心厂商英特尔与微软形成的同盟关系，实质上在PC及服务器等算力市场上形成垄断，根据IDC等数据显示，X86架构厂商英特尔与AMD几乎垄断全部PC芯片，近年来在服务器芯片领域市占率常年保持90%以上。而在移动端，ARM凭借更开放的IP授权模式以及更优秀的能耗控制等特性，牢牢把握住市场优势地位，根据Counterpoint数据显示，截止2020年Q3，ARM在全球移动通讯端市占率接近100%。
国产CPU目前路线多样化，拥有ARM永久授权资质的厂商具备较强的自主可控性和生态能力。由于指令集研发复杂性极高，且完全自主研发的指令集通常面临很大的生态挑战，产业化难度极高，因此国产CPU企业多选择采购海外成熟的指令集架构授权，并在此基础上开展不同程度的核心技术自主化研发，以提高CPU的自主可控性。根据选择的架构及研发模式不同，目前国内CPU厂商主要走出三条国产化路线：第一条是独立自主派，代表厂商是基于MIPS架构的龙芯以及基于Alpha架构的申威，龙芯和申威通过较低的成本分别购买了当时已经陷入市场化边缘境地的MIPS指令集架构及Alpha指令集架构的永久授权，可在相应架构上对指令集系统进行自主扩展，基本具备了自主可控性，目前也是相应架构生态的主要维护者；第二条是市场派，代表厂商是基于X86架构的海光、兆芯，其获得的架构授权通常为IP内核级授权，在此基础上进行自主化改造的难度较大，自主可控性相对较低，其主要看中X86已有的庞大桌面端及服务器端生态体系带来的市场空间，迁移成本低，在部分行业的国产化替代上表现较为强势；第三条是生态派，代表性厂商为基于ARM架构的华为海思以及天津飞腾，其同样获得了ARMv8架构的永久指令集授权，可以对ARM指令集进行改造并设计自主处理器，华为和飞腾试图在ARM与英特尔的竞争中借力打力，利用新兴的ARM生态来在桌面端及服务器端蚕食存量X86市场，同时依靠自身强大的研发实力逐步形成自有指令集，从而实现较强的自主可控性，未来即使无法获得新一代ARM架构授权，也可以通过持续打磨自有指令集来保持产品竞争力。
1.2. 性能和生态实力加持，ARM架构芯片迎来更广阔前景
ARM架构芯片具备更活跃的生态体系。目前服务器操作系统以及国产PC操作系统基本都是采用基于Linux内核的发行版，操作系统发行版目前主要支持ARM、X86及PowerPC架构，对于一些不太活跃的CPU架构，发行版内核对其支持力度也在逐步减少，甚至有不在支持风险，由此会给软件的开发、移植部署带来诸多困扰，带来生态压力和产业化难点。
前端移动化和后端集群化逐渐成为当前信息技术的两大主流趋势，ARM架构芯片迎来更广阔的发展空间。一方面当前全球信息技术发展已经从桌面互联网时代进入了移动互联网时代，并逐步向万物互联时代演进，在这样的时代背景下，传统桌面端市场渐趋饱和，桌面终端适应移动场景成为大势所趋，因此芯片生态能否拥抱移动互联网趋势将成为未来能否获得用户和市场的关键。ARM架构在移动端已经取得了巨大的生态优势，如果在桌面端将同样基于ARM架构的Linux操作系统打通与移动操作系统的应用交互能力，将使得数百万级别的安卓应用可以顺利运行于基于ARM芯片的桌面终端，从而迅速拓展桌面终端生态环境，极大改善用户体验。另一方面，随着各行业信息系统建设模式逐步向云环境迁移，信息系统迁移重心由传统办公系统向核心业务系统转变，云端集中承担了海量的信息处理需求，这对云端服务器、存储、网络、安全设备等的运算性能提出了更高要求，同时出于成本的考虑，也对芯片的单位功耗算力要求不断提升。ARM芯片相较X86芯片，由于具备体积小、密度大、单位功耗算力高等优势，更符合绿色计算的发展趋势，未来将获得更广阔的的发展空间。
超算排名登顶，产业巨头入局，近期ARM架构芯片在桌面及服务器领域的性能和生态实力不断证明，产业趋势进一步强化。一方面2020年6月22日，新一期的全球超算TOP500榜单公布，采用富士通48核ARM架构芯片的日本超算Fugaku（富岳）夺得冠军，这是ARM架构超算首次夺冠，且在11月20日的最新一期榜单中继续蝉联冠军，理论峰值性能为第二名的2.97倍，这是ARM架构芯片在高性能计算领域的里程碑式事件，意味着ARM同样可以在性能上满足PC、服务器等计算环境的需求。另一方面2020年11月11日苹果正式发布了搭载基于ARM架构的自研M1芯片的三款笔记本电脑，根据Geekbench5.3的跑分测评数据，基于M1原生的单核及多核性能均相较上半年发布的搭载英特尔i9芯片的MacBook顶配版有显著提升，同时续航时间增长一倍，充分展示出ARM架构能耗比优势。但是苹果这样的产业巨头入局，更大的意义在于对ARM生态的深远影响，苹果在M1发布时已经完成了Mac所有自研应用对M1芯片的原生适配，通过新的macOS Big Sur操作系统可以直接在M1芯片Mac上运行全部现有iPhone及iPad App，同时通过推出高效的转译器Rosetta几乎可以实现无感运行X86架构下的应用程序，包括大型的单机游戏、视频编辑软件等。在第三方软件的M1芯片原生适配上，苹果显示出了强大的号召力，谷歌Chrome浏览器在11月18日推出了M1原生适配版，Adobe在12月9日推出了图像处理软件Lightroom及Camera Raw的M1原生适配版，并加速推进Adobe套装的全部适配工作，微软则在12月16日一次性推出全Office套装的M1原生适配版，运行速率相较转译版大幅提升，与X86架构下相当甚至超出。对于开发者而言，由于M1芯片Mac推出后彻底打通了iOS、iPadOS和MacOS之间的壁垒，一次开发可以通吃三个平台，必然会极大增强开发动力，Mac未来生态的进一步繁荣是可以预料到的。早在苹果之前，其实微软已经联合高通推出过ARM架构骁龙芯片+WindowsRT操作系统的笔记本电脑，但是当时微软在软件生态上的准备远不及此次苹果，因此市场反应并不良好，或许受到苹果M1芯片的影响，12月19日彭博社报道微软决定在未来推出自研的ARM架构服务器芯片及PC芯片，此举可能打破过去数十年坚若磐石的Wintel联盟体系，为基础软硬件格局带来难得的变革机遇。而在服务器端，全球云计算龙头亚马逊AWS已经在2019年12月推出了基于ARM的自研Graviton2服务器芯片，与X86相比性价比最高提升40%，提高了AWS云服务器的性能与成本优势，也降低了对Intel的依赖。亚马逊、苹果、微软这样的产业巨头纷纷走上自研ARM芯片的道路，证明ARM在计算领域的性能和性价比优势已经得到充分验证，且生态具备足够吸引力，ARM架构有望成为未来的主流选择。
2. 飞腾新品性能升级，助力信创业务加速发展
2.1. 飞腾产品持续迭代升级，路线规划清晰
飞腾是国产CPU龙头厂商，技术实力突出。天津飞腾是国内领先的自主核心芯片供应商，2014年由中国电子信息产业集团、天津市滨海新区政府和天津先进技术研究院联合支持成立，同年发布首款面向桌面端及服务器端的FT-1500A系列CPU产品。公司持续致力于基于ARM架构的“飞腾”系列国产高性能、低功耗通用型CPU的设计研发及产业化推广，2020年飞腾CPU荣获国家科技进步一等奖，彰显产品实力。
飞腾产品持续迭代升级，路线规划清晰。公司CPU产品具备谱系全、性能高、生态完善、自主化程度高等特点，目前主要包括高性能服务器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入式CPU三大系列，为从端到云的各型设备提供核心算力支撑，在AI计算领域的产业化应用也在加速推进中。2020年以来，飞腾CPU品牌进行了全线升级，高性能服务器CPU产品线统一以腾云S系列命名，腾云架数，乘风破浪，为服务器和数据中心提供强算力、高并发的计算能力；高效能桌面CPU产品线统一以腾锐D系列命名，腾锐披坚，追风逐电，打造高性能、高安全的单用户体验；高端嵌入式CPU产品线统一以腾珑E系列命名，腾珑灵动，烈风迅雷，提供定制化的、契合各行业嵌入式应用的解决方案。公司在2020年7月和12月按照产品路线图如期推出腾云S2500服务器芯片以及腾锐D2000桌面芯片，未来公司将持续按照既定路线图稳定的推动CPU产品和技术的演进，不断提升产品性能和竞争力，助力信创事业。
发布新一代桌面CPU腾锐D2000，性能出众。飞腾在2020年12月29日举办的飞腾生态大会上，时隔一年发布新一代桌面CPU腾锐D2000，相较上一代性能提升显著，位列国产桌面CPU最前列。腾锐D2000架构内核与腾云S2500及上一代桌面CPU FT-2000/4保持一致，同为FT663，下一代产品D3000将升级内核架构。内核不变，但腾锐D2000最多支持八个核心，二级缓存翻倍到8MB，内存升级支持双通道DDR4/LPDDR4，整体性能显著提高，SPECint2006分数相较上一代FT-2000/4提升77%，在国产CPU中名列前茅。D2000典型功耗仅25W，在国产CPU中依旧处于较低水平，此外D2000还支持飞腾自主定义的处理器安全架构标准PSPA1.0，可以满足复杂应用场景下对性能和安全可信的需求。除台式机、笔记本以外，D2000还可以应用在其他专业领域和嵌入式领域，如5G基站、高端交换机、网络安全设备、图形工作站等领域，基于D2000的台式机、笔记本、一体机、工控机、网安设备等各类型终端将于2021年Q1陆续上市，将成为带动飞腾CPU出货量持续高增的重要推动因素。
基于腾云S2500的多路服务器产品群如约发布，最强国产服务器CPU助力行业信创市场。飞腾在生态大会上联合中国长城、浪潮、同方、中兴、联想等15家整机厂商发布了基于S2500的多路服务器产品群，预计将快速进入大规模铺货阶段。腾云S2500服务器CPU在多路拓展能力上取得了重大突破，具备高可扩展、高性能、高安全、高可靠、高能效五大核心能力，其搭载64个FT663内核，支持2路、4路和8路直连，从而可以形成128核到512核的计算系统，相较上一代产品FT-2000+/64单路服务器芯片算力大幅提升，作为支持8路直连的国产CPU，腾云S2500已经成为整体性能最强的国产服务器CPU。根据飞腾研究院官方测试数据，在整机性能方面，双路服务器SPECint分数为原先的2倍，四路服务器分数为3.5倍，分布式数据库性能和云桌面支持数量也都出现跃进式提升。基于腾云S2500的多路服务器在大幅提升政务云和大数据基础设施算力支持能力的同时，已经满足了金融、电信、能源等多个垂直行业核心业务系统的算力支持要求，未来有望在金融、电信、能源、交通、工业制造等行业信创市场获得广泛应用，拓宽用户群体，持续提高整体市场份额，成为公司实现长期增长的驱动力。
2.2. 国产CPU市场空间广阔，飞腾迎来业绩快速成长期
作为信创产业最核心的“卡脖子”环节，中性情况下国产PC及服务器CPU年市场空间预计将达到135亿元。作为最核心的基础硬件，国产CPU在整个信创产业中的地位不言而喻，我国政府也通过“核高基”专项计划、国家集成电路产业投资基金等从政策和资金层面大力推动CPU国产化进程。我们从以下几个方面测算国产CPU潜在市场空间：（1）党政层面：根据2008年国家统计局披露，中国政府机关人员1328万人，事业单位2618万人，财政供养人员合计3946万人，后续我国不再披露官方数据；2014年5月，人力资源社会保障部负责人在答记者问时披露，目前我国现有事业单位111万个，事业编制人员3153万人；中国行政管理学会副秘书长沈荣华在2015年向《中国经济周刊》介绍，截止2015年我国财政供养人员约5000万人；根据《2015年人力资源和社会保障事业发展统计公报》，截止2015年我国共有公务员716.7万人；根据教育部2019年统计数据，截止2019年底全国各类学校专任教师总数1733万人，其中民办专任教师352万人；根据《2019年我国卫生健康事业发展统计公报》，截止2019年底全国卫生人员总数1293万人，其中民营医院178万人；我们将教师和卫生人员放入重点行业测量，预计现有公务员数量保守为700万人，与党政密切相关的核心事业单位人员约1100万人，我们据此保守测算党政相关PC存量约1800万台，另一方面IDC数据显示2017年我国政府部门PC出货量为360万台。（2）军队层面：根据中国人民解放军新闻传播中心官方报道，2015年9月3日，在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大会上，习主席宣布，中国将裁减军队员额30万，裁军后解放军总额将保持在200万人左右；根据2006年国防部《中国国防白皮书》，我国武警部队总额现为66万人；我们据此保守测算现有军队相关PC存量约250万台。（3）重点行业层面：根据新华社官方报道，截止2013年底，我国国有企业职工人数3699万人，其中中央企业1763万人，地方国企1936万人，后续陆续新闻报道我国国企职工总数约为4000万人；根据前述数据，2019年底我国教育及医疗专职人员数量合计3026万人；我们预计保守测算重点行业PC存量约7000万台，另一方面IDC数据显示2017年我国教育部门电脑出货量510万台，大型企业电脑出货量560万台。（4）服务器需求：根据IDC数据显示，2019年我国PC出货量约5060万台，其中商用PC出货量约3000万台，服务器出货量318万台，二者比例约为10比1，不考虑服务器单独招标情况，通常情况下采购国产化PC终端会配套选择国产化服务器。（5）价格情况：国产PC的CPU单价约800-1000元，服务器均价约为5000-8000元，根据飞腾生态大会数据测算，2020年飞腾出货均价约867元，以PC芯片为主。据此我们测算中性情况下，未来国产CPU年市场空间将达到135亿元。
飞腾出货量迎来爆发式增长，营收和净利润高速增长，规模效应凸显。由于ARM架构芯片的生态优势以及飞腾CPU性能位居国产前列，在信创产业加速推进之际，飞腾出货量迎来爆发式增长。根据飞腾生态大会上官方数据数据，2017-2018年，飞腾芯片合计出货量为10万片，2019年出货量增长至20万片，2020年飞腾芯片出货量达到150万片，同比增长650%，预计2021年出货量将增长至200万片以上。飞腾芯片出货量的爆发式增长成为公司业绩高速增长的坚实基础，公司2019年主营业务收入同比增长225%达到2.07亿元， 2020年全年营收达到13亿元，同比增长550%，预计2021年全年营收将突破20亿元。芯片公司在成本端具有一定刚性，与公司研发和流片节奏具备相关性，因而收入高速增长时规模效应有望逐步凸显，2019年公司实现净利润446.8万元，净利率为2.16%，2020年中报公司实现净利润4805.1万元，净利率上升至14.23%，后续有望保持较高水平。随着腾云S2500及腾锐D2000整机产品群进入大规模铺货阶段，三大产品线在2021年将陆续迎来架构和工艺的更新，生态建设不断成熟，我们预计公司未来业绩将继续保持快速增长，国产CPU厂商龙头地位将不断强化。
3. 网信产业领军，大规模股权激励彰显业务发展信心
3.1. 中国长城作为网信产业领军，筑牢我国网信安全底座
基于飞腾平台，中国长城形成了“芯-端-云”完整生态链，筑牢我国网信安全底座。中国长城作为中国电子旗下网络安全和信息化专业子集团，是中国网信产业技术创新大型央企和龙头企业，是电脑、电源、高新电子、金融信息化和医疗信息化等领域，是我国自主安全电脑产业的开创者和引领者，公司持有天津飞腾31.5%股权，是天津飞腾控股股东。公司以国家战略、国家需求为牵引，持续聚焦网络安全和信息化主业，成功突破高端通用芯片（CPU）、固件、BIOS等关键核心技术，形成了“芯-端-云”完整生态链，培育出“飞腾+麒麟+安全”的网络安全产业生态，筑牢我国网信产业安全底座。在飞腾芯片平台基础上，公司推出了搭配国产固件和操作系统，具备完全自主性的世恒系列台式机、嘉翔系列一体机、擎天系列服务器以及金融和医疗信息化终端。由于飞腾平台出色的性能以及稳定性，公司整机产品广泛应用于党、政、军办公领域，并在金融终端、医疗终端等相关细分领域占据行业主导地位，市占率稳居第一。此外公司还涉足可编程控制器、交换机、路由器等产品生产，所有产品从CPU到OS均基于国产技术自主研发、设计。中国长城的服务器、PC终端、网络产品、工业控制设备、数据中心产品共同构成了高度自主安全的|“云基座”。中国长城整机产品与飞腾CPU、麒麟OS实现了高度绑定，2019年公司整机业务实现营收27.7亿元，同比增长43.67%，实现毛利7.62亿元，同比增长81.43%，毛利率增长5.73pct达到27.51%，2020年上半年即使受疫情的拖累，收入仍保持了1.95%增长。未来随着飞腾产品性能的持续升级以及麒麟生态的不断完善，公司整机产品图谱将进一步完善，竞争力和市场份额有望稳定提升，充分享受专注于PKS体系带来的市场红利。
3.2. 高新电子与电源业务稳定增长，股权激励指引收入高增
国防信息化景气度向上，公司竞争格局稳定，市场地位突出。公司高新电子业务专注于军事通信电子、海洋信息安全产业、国产信息设备等核心业务，业务主体主要为中原电子、圣非凡、湘计海盾等子公司。中原电子是我国军用通信、导航及信息化领域整机和系统的核心供应商，是国防信息化建设的重要支持企业；圣非凡是我军水下通信、远程战略通信和装备行业的龙头企业；湘计海盾是我军特种信息设备行业领军企业，方向设计海、陆、空、天、二炮等高新电子领域，产品涵盖加固计算机、加固显示设备、嵌入式计算板卡、特种网络设备、图形图像处理及光纤传感器等，产品应用于“神舟七号”、“天宫一号”等国家级重点工程。2010年以来我国国防支出稳定增长，2010-2020年年复合增速达到9.1%，其中国防信息化装备等细分行业增速明显高于整体增速，2015年我国国防装备信息化支出878亿元，同比增长17.1%，高于国防装备整体支出13.2%的增速，更是明显高于整体国防支出9.6%的增速，根据我国军费结构“三三制”的目标原则，预计随着我国裁军、军改的持续推进，我国国防信息化支出将在未来继续保持稳定增长。公司重组完成后高新电子业务实现了稳定增长，2019年收入同比增长2.77%，毛利同比增长20.19%，毛利率提升4.4pct至30.40%，2020年由于公司军工子公司主要位于北京和武汉，上半年业务开展受疫情冲击明显，收入增速同比下滑，但是毛利率依旧保持较高水平。展望未来，公司几大军工业务子公司均在细分国防信息化装备行业市占率处于领先地位，客户资源优质且稳定，竞争格局良好，有望保持稳定增长。
全球PC销量回暖，驱动公司电源业务景气度向上。公司电源业务主要包括PC、服务器、通讯以及LED电源等业务，产品覆盖消费电源和工业电源等领域，其PC电源及服务器电源在中国市场市占率稳居第一，是联想等PC整机厂商重要的电源供应商。2020年在疫情影响下，远程办公和线上教育需求快速膨胀，推动全球PC销量回暖，根据IDC最新数据显示，预计2020年全球PC出货量将同比增长11.2%，达到2.91亿台，而这一趋势将继续延续到2021年，预计全球PC出货量将进一步增长至2.95亿台，接近2008年历史销量顶峰。而疫情对消费者行为习惯的影响是深远持久的，由于消费者工作流程的根本性转变，预计2022-24年全球电脑出货量将稳定在较高水平，同时消费者倾向于购买更高端工作电脑，电脑相关配件的均价有望趋势性上涨。受全球PC销量及价格回暖影响，2020年上半年公司电源业务实现毛利2.64亿元，同比增长34%，公司作为国内第一大PC电源供应商，通过联想等整机厂商深度参与全球PC电源市场，未来电源业务有望随行业趋势回暖实现稳定增长。
新一期股权激励彰显公司发展信心，公司进入加速成长期。2017年12月28日公司发布股权激励计划，业绩考核目标为2018-2020年每年扣非归母净利润增速不低于20%，且不低于同行业对标企业75分位置水平，公司在2018年及2019年均顺利达成业绩考核目标。2020年10月8日，中国长城公布新一期股权激励计划，首次授予对象包括公司董事长、总裁、董秘等高管以及828名核心员工。业绩考核以营业收入作为优先目标，要求以2019年为基础，2021-23年年度营业收入（不含房地产销售收入）增速不低于40%、65%及95%，且不低于同业对标企业75%分位值，2021-23年公司营收净利率（净利润/营业收入）不低于3.2%。新一轮股权激励指引公司2021-23年收入保持高速增长，这意味着公司运营战略向规模优先倾斜，在信创产业推进的关键时刻，有望在早期凭借PKS体系优势率先抢占更高市场份额，形成公司长期竞争壁垒。
合规声明：本文节选自国泰君安正式研究报告《中国长城首次覆盖：飞腾助力，顺势而为》，如需报告原文PDF请后台留言。
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