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2024年6月18日发(作者:)
中科曙光VS中国长城VS华为海思VSAMD
国产CPU产业链深度梳理
今天我们要研究的领域,是全球半导体行业的核心赛道——CPU。同时,
在我们之前对操作系统的系列研究中(中国软件VS诚迈科技)曾经阐
述过,这两大领域有着“共生”的关系,无论是商用市场还是信创市场,
都需要结合起来研究。
CPU(CentralProcessingUnit,中央处理器),是计算机进行信
息处理、程序运行的核心执行单元,是计算机的“大脑”。
从产业链看,上中下游为:
上游——晶圆代工厂、封测厂、模组加工等,供应商包括台积电(毛
利率:48%)、三星电子(毛利率:46%)、鸿海精密(毛利率:
6%)等。对台积电、工业富联,我们之前都有过研究,详见科技版
报告库。
中游——CPU设计企业,全球龙头包括英特尔(IDM模式)、AMD,
国产厂商包括中科曙光(海光)、中国长城(天津飞腾)、华为海思
(鲲鹏)。
下游——根据应用终端分类,包括PC、服务器、大型超级计算机三
大领域。代表企业包括联想、戴尔、惠普、浪潮信息等。
图:CPU产业链
来源:塔坚研究
需注意的是,本报告中对于CPU的研究,其下游局限于PC、服务
器及大型超级计算设备,不包括智能手机等移动设备。
这是因为智能手机中的CPU的核心技术,需要适配手机基带芯片,
且要求低功耗、轻量化,这和PC、服务器两大领域对CPU的要求差
异较大,属于不同产业链。国产手机CPU厂商有紫光展讯(属于紫
光股份)。
对于这条产业链,有几个值得我们深入思考的问题:
1)CPU行业的增长驱动力是什么?
2)INTEL和AMD,这两大CPU巨头,它们的竞争力差异究竟在哪
里?核心指标看什么?
3)国产CPU竞争力如何?
(壹)
图:收入结构(单位:%)
来源:塔坚研究
从2019年收入结构来看:
中国长城——收入为108.44亿元,主要来自高新电子业务(41.12亿元,
占比37.92%),该业务主要为军事通信、卫星与定位导航、海洋信息
安全、军用自主安全等领域提供计算设备及系统集成服务;其次是电源
业务(占比26.78%)和信息安全与整机解决方案(占比25.54%)。
中国长城的CPU相关收入,主要来自于参股公司天津飞腾(中国长城持
股31.5%,权益法计入长期股权投资),2019年天津飞腾营业收入为2.07
亿元。
中科曙光——收入为95.26亿元,主要来自高性能计算(主要是党政军
的服务器,约75.04亿元,占比79%),其次是系统集成(占比11%)
和存储产品(10%)。
中科曙光CPU相关收入,主要来自于参股公司海光信息技术有限公司
(持股36.44%,权益法计入长期股权投资),2019年海光收入3.9亿
元。
英特尔——收入为720亿美元,主营业务为CPU,主要来自PC客户端(371
亿美元,占比51.53%)和数据中心(235亿美元,占比32.6%)两大业
务,合计606亿美元。其他业务包括存储、FPGA、GPU、ASIC、物联网
等,合计收入114亿元(占比15.83%)。
拆开Intel的PC客户端业务,主要包括台式机(Desktop)和笔记本
(Notebook),收入分别为118亿元和207亿元。可以看出,笔记本
(Notebook)占比更多。
图:PC客户端业务拆分
来源:INTEL年报
AMD——收入为67亿美元,主营业务为CPU,主要来自计算与图形芯片
(47亿元,占比70%),其次是嵌入式及其他业务(占比30%)。由于
AMD未单列披露CPU和GPU收入比例,我们从2018年市场份额数据推算,
其CPU相关收入约占总收入的41%(约27亿美元),而GPU收入约占
总收入的28%。
综上,按照CPU收入体量排序:INTEL(600亿美元)>AMD(27亿美元)>
中科曙光(3.9亿元)>中国长城(2.07亿元)。在体量层面,英特尔
和AMD占据绝对优势。
(贰)
接下来,我们从2020年3季报报数据,分别对比一下四家公司的增长
情况:
图:2020年Q3数据(单位:亿元人民币、%,汇率6.5)
来源:塔坚研究
中国长城——2020年前三季度,实现营业收入74.16亿元,同比增长
4.43%,净利润-1.63亿元,同比下降171%。亏损的主要原因,是受卫
生事件影响,部分订单延后且相关支出有所增加。
注意,中国长城的联营公司,天津飞腾正在快速放量,2020年半年报收
入为3.37亿元,已经超过去年全年收入,预计全年交付量增长650%至
150万片。主要受国内信创市场需求驱动。并且,据媒体2020年8月份
采访,飞腾的管理层透露,2020年全年营收目标为10亿。
中科曙光——2020年前三季度,实现营业收入59.33亿元,同比下降
12.15%,净利润3.24亿元,同比增长29.79%。收入下降的原因,为卫
生事件影响,相关政企订单延后。
INTEL——2020年前三季度,实现营业收入578亿美元,同比增长
11.85%,净利润150亿美元,同比增长6.35%。2020年INTEL推迟了10nm
芯片的推出,导致部分PC订单丢失;不过,数据中心业务(服务器)
增长依旧强势。
AMD——2020年前三季度,实现营业收入65.19亿美元,同比增长
41.59%,净利润7.09亿美元,同比增长314.62%。注意,AMD的业绩增
长创下历史记录,主要由于Ryzen(锐龙)、EPYC(霄龙)系列芯片畅
销所致。
再从季度增速情况看,中国长城受卫生事件影响导致的波动较大。
INTEL、AMD增长趋势接近,主要受PC、服务器驱动,具有鲜明的半导
体周期性。
图:季度收入增速(单位:%)
来源:塔坚研究
(叁)
好,增长看完后,我们再来看回报对比:
图:回报数据(单位:%)
来源:塔坚研究
从回报水平来看,INTEL>AMD>中国长城>中科曙光,根据杜邦分
析:
图:杜邦因素拆分(单位:%、次)
来源:塔坚研究
由于中国长城和中科曙光的主营业务并非CPU,因此和海外两大CPU龙
头驱动力并不相同。由于所处赛道不同,导致回报差异的核心驱动因子
也不同。
INTELVsAMD——
首先,INTEL的ROE水平高于AMD,差异主要来自于净利率。从历史来
看,INTEL净利率较为稳定,在15%-29%之间波动,而AMD利润水平波
动较大,亏多赢少。
一方面,是INTEL的毛利率水平显著高于AMD,INTEL作为行业龙头具
有定价权。2006年以来,Intel的毛利率在55%-65%之间波动,而AMD
的毛利率在25%-40%之间。
图:IntelVSAMD毛利率对比(2006-2009)
来源:Wind
不过注意,2017年以后,AMD的毛利率水平在不断提升,原因是锐龙、
霄龙CPU的畅销,而同时期的INTEL,因为10nm制程一直未能突破量产,
被AMD在市场占了先机。
其次,周转率方面,AMD较高,主要原因是二者经营模式不同,INTEL
为IDM的重资产模式,总资产周转率较低,而AMD为FABLESS的轻资产
模式。
中国长城VS中科曙光——
ROE水平较为接近,在10%-15%之间波动。净利率方面,中国长城较高,
主要原因是中国长城下游军工客户占比更高,利润率较高。周转率方面,
由于军工行业回款速度较慢,中国长城的周转率低于中科曙光。
(肆)
从CPU的下游终端场景来看,主要为PC和服务器:根据IDC数据,
2018年全球CPU市场空间约为488亿美元(约3416亿元人民币),
同比增长13.6%。其中:
PCCPU市场空间约322亿美元(2254亿元人民币),同比增长10.1%;
服务器CPU市场空间166亿美元(约1162亿元人民币),同比增长
21%。可以看出,服务器是CPU下游行业的主要增长点。
行业增长公式:总需求增速
%=
(
1+PC
需求增速
%
)
*
(
1+
服务器需求
增速
%
)
-1
1)PC
PC包含台式机(Desktop)和笔记本(Notebook)两大部分。CPU是
个人电脑的“大脑”,一般而言,CPU在PC中占成本比例约30%-40%。
从PC渗透率的角度看,发达地区的PC渗透率普遍在79%左右,美国
PC渗透率在90%-100%,并且,中、英、美、法、德PC渗透率均在
下降。
中国PC渗透率虽然仅有20%,但PC行业的逻辑发生了一定的改变:
智能手机替代了部分PC需求。从趋势来看,PC渗透率增长可能性不
大。
图:全球PC渗透率
来源:世界银行、中国社会科学院
根据
Gartner
数据,
2020Q3
全球
PC
的出货量达到
7140
万台,同比
增长
3.6%
,主要由卫生事件造成的居家娱乐、工作和学习推动。预计
2020
年全年
PC
出货量超过
2.9
亿台,假设未来五年
PC
出货量维持不
变,增速为
0%
。
2)服务器
CPU占服务器成本比例在25%-30%。
智研咨询数据,2019年全球服务器销售额为873亿美元,根据华为2019
年发布的《鲲鹏产业白皮书》数据,到2023年,全球服务器市场空间
1121.3亿美元,5年复合增速为3.7%,中国服务器市场空间339.7亿美
元,5年复合增速为12.4%。
服务器行业增长主要受全球数据量的增长(根本原因)及云计算渗透率
(实现路径)提升所驱动。
因此,对于服务器市场增速,我们参考华为鲲鹏产业白皮书预测,
2020-2023
年,全球市场复合增速为
3.7%
,国内市场复合增速约为
12.4%
。
值得注意的是,在服务器市场中,有一个细分市场——超级计算机(简
称:超算)。
超算,是指具有超强计算和处理数据能力的服务器,配有多种外部和外
围设备及丰富的、高功能的软件系统。因其计算性能强大,其主要用领
域为基础科学研究,如气象预测、核聚变、航空航天、生物科学等领域。
根据2020年11月的全球超算TOP500榜单,排名龙头的为日本富岳,
第二、三位分别为美国Summit和Sierra,我国的神威太湖之光(采用
申威)和广州天河二号(采用Intel)分列四、六位。
图:2020年全球超算排名,
来源:
在超算排名TOP500榜单中,约有94%的超算芯片是:英特尔Xeon(至
强)或XeonPhi(至强融核)处理器。而国内超算中心使用的芯片,采
用了中国自主研发的芯片。
其中:神威太湖之光,用的是中国自主研发的"申威26010"众核处理器;
广州天河二号,2017年底用国产的Matrix-2000协处理器(国防科大研
发团队,现天津飞腾),替换了部分英特尔XeonPhi处理器。
考虑到超算是服务器市场的一部分,此处我们整体参考服务器市场的增
速。因此,根据前述公式,我们可以算出:CPU下游需求的全球市场增
速为3.7%,国内市场增速为12.4%。
对于Intel、AMD公司而言,其未来收入驱动力是由PC、服务器两大终
端需求驱动。那么,国产CPU是否适用这个增速逻辑呢?
(伍)
国产CPU公司,如想要与Intel、AMD在PC、服务器两大领域一争高下,
其竞争力仍需要有大幅提升。原因是:
1)生态壁垒:硬件CPU需要软件操作系统的配合,INTEL的X86架构和
微软的Windows操作系统形成了稳固的Wintel联盟,难以打破;(对
操作系统+CPU的生态壁垒,我们之前研究过,详见科技版报告库,此
处不详述)
2)性能差异:丛芯片制程来看,国内外存在显著差距。天津飞腾先进
制程为16nm、天津海光为14nm,而华为鲲鹏虽然达到了7nm但面临制
造方面的限制(当前中芯国际14nm产能依然不稳定),与当前国际上
先进制程(5-10nm)差距明显。
3)架构自主性差:X86架构、ARM架构面临不同程度的授权限制,而像
MIPS、Alpha等自主可控架构无生态支持。
因此,国产CPU的增长空间,主要在信创领域。需求主要来自机关、
部队和重点行业领域的服务器和PC,基于安全的自主可控是推动国产
CPU行业成长的主要力量。所以,我们分PC和服务器两个分支,按照
量、价来预测:
CPU
市场规模
=PC/
服务器销售台数
*
替换渗透率
*CPU
单价
………………………………
以上,仅为本报告部分内容,仅供试读。
如需获取本报告全文及其他更多内容,请订阅科技版报告库。
一分耕耘一分收获,只有厚积薄发的硬核分析,才能在关键时刻洞见
未来。
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