海光：x86+類CUDA，雙驅(qū)并進(jìn)駛?cè)雵a(chǎn)算力黃金年代

在算力國產(chǎn)化的大背景下，在國內(nèi)對智算中心的加速布局以及AI浪潮的推動下，國產(chǎn)高端處理器廠商迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

海光信息作為國內(nèi)為數(shù)不多同時深耕CPU和DCU（GPGPU路線）雙賽道的廠商，近幾年業(yè)績迎來爆發(fā)，營收幾乎翻倍增長。最新發(fā)布的2024年中報顯示，海光2024年半年度實現(xiàn)營收35.8億元到39.2億元，同比增長37.08%到50.09%。

海光是如何雙驅(qū)并進(jìn)、實現(xiàn)持續(xù)增長的？在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、國產(chǎn)化大潮中，將如何鞏固并擴(kuò)大市場份額？是否能抓住AI機(jī)遇，開啟第二增長曲線？

CPU+DCU雙賽道，領(lǐng)跑算力國產(chǎn)化潮流

海光擁有中科院背景，核心團(tuán)隊實力較強(qiáng)。此外，引進(jìn)x86完整技術(shù)并進(jìn)行自研創(chuàng)新，是海光發(fā)展過程中的重要一環(huán)。經(jīng)過多年的發(fā)展，海光已具備自主迭代能力，處理器產(chǎn)品在性能、系統(tǒng)兼容性和安全性等方面都形成了核心特色。

表1：海光高端處理器概況，<與非研究院>據(jù)海光公開資料制作。

海光CPU系列產(chǎn)品兼容x86指令集，支持國內(nèi)外主流操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，主要應(yīng)用于電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等關(guān)鍵行業(yè)。該產(chǎn)品線覆蓋從高端到入門級的不同市場需求，包括面向數(shù)據(jù)中心的7000系列、面向行業(yè)客戶的5000系列以及面向多場景的3000系列。這些產(chǎn)品在性能、生態(tài)兼容性和安全性方面優(yōu)勢較明顯，能夠滿足不同行業(yè)和場景的需求。特別是7000系列，作為旗艦級高性能處理器，集成了32個核心，支持128路PCIe通道和8個DDR4內(nèi)存通道，主要應(yīng)用于對計算能力有高要求的領(lǐng)域，如云計算、大數(shù)據(jù)等。

海光DCU深算系列以GPGPU架構(gòu)為基礎(chǔ)，采用“類CUDA”通用并行計算架構(gòu)，能夠較好地適配、適應(yīng)國際主流商業(yè)計算軟件和人工智能軟件，目前主要部署在服務(wù)器集群或數(shù)據(jù)中心，為應(yīng)用程序提供性能高、能效比高的算力，支撐高復(fù)雜度和高吞吐量的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。深算系列產(chǎn)品具有全精度浮點數(shù)據(jù)和各種常見整型數(shù)據(jù)計算能力，已經(jīng)在大數(shù)據(jù)處理、人工智能、商業(yè)計算等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

目前，海光DCU對文心一言等大多數(shù)國內(nèi)外主流大模型適配良好。依托DCU可以實現(xiàn) LLaMa、GPT、Bloom、ChatGLM、悟道、紫東太初等為代表的大模型的全面應(yīng)用。此外，海光與百度、阿里等推出聯(lián)合方案，打造全國產(chǎn)軟硬件一體全棧AI基礎(chǔ)設(shè)施，AI生態(tài)建設(shè)日益完善。

圖1：海光DCU軟件棧支持（來源：公司官網(wǎng)）

爆發(fā)式增長背后——高性能、高投入、多元化產(chǎn)品和生態(tài)布局

海光業(yè)績自2020年開始迎來顯著爆發(fā)。2019年-2021年，海光分別實現(xiàn)營業(yè)總收入3.79億元、10.22億元和23.10億元；歸母凈利潤分別為-0.83億元、-0.39億元和3.27億元。2022年營業(yè)總收入達(dá)到51.25億元的翻倍增長后，2023年進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)到60.12億元；2022、2023年歸母凈利潤分別為8.02、12.63億元。

圖2：海光2019-2023年營收情況，<與非研究院>整理繪制

分析海光近幾年的顯著增長，主要歸因于幾個關(guān)鍵因素：首先，海光加大了市場開發(fā)力度，拓展了新的客戶群體，特別是在服務(wù)器廠商中，對國產(chǎn)CPU的需求增加，這直接推動了銷售收入的增長。其次，海光產(chǎn)品線得到了豐富和加強(qiáng)，海光二號、深算二號等新產(chǎn)品的推出不僅具備增強(qiáng)的產(chǎn)品競爭力，也滿足了市場對高性能處理器的需求。

多元布局，扭虧為盈

2021年，海光扭虧為盈，2021-2023年歸母凈利潤穩(wěn)步提升。推測前幾年連續(xù)虧損的主要原因，應(yīng)是產(chǎn)品上市初期營收規(guī)模較小，而研發(fā)資金投入相對較大。到2020年，海光二號系列芯片實現(xiàn)規(guī)?；鲐洠钏阋惶栃酒?021年實現(xiàn)規(guī)?；鲐?，多款產(chǎn)品實現(xiàn)商業(yè)化落地。

這些產(chǎn)品都進(jìn)一步豐富了產(chǎn)品線，隨著銷售規(guī)模逐漸擴(kuò)大，能夠給業(yè)務(wù)發(fā)展提供有力支撐。加之市場需求快速增長，海光逐步實現(xiàn)盈利。自2021年開始，歸母凈利潤、凈利潤率都穩(wěn)步上升。

海光招股書顯示，2019年-2021年，海光7000系列CPU銷售收入占主營收入的比例分別為85.70%、76.91%和65.01%。這一方面說明7000系列CPU是海光收入的主要來源，另一方面說明隨著其他產(chǎn)品線的拓展，7000系列占主營收的比例在下降，收入來源實現(xiàn)了多樣化。

隨著海光接連推出CPU新品海光C86-3G三號以及高性能DCU新品深算二號，推動收入增長的同時，也進(jìn)一步帶來利潤率的提升，收入增長迎來強(qiáng)支撐。

圖3：海光2019-2024H1歸母凈利潤和凈利潤率，<與非研究院>整理繪制

高研發(fā)投入，博取持續(xù)競爭力

高端處理器設(shè)計是典型的技術(shù)密集型行業(yè)，海光近幾年的研發(fā)支出基本都處于高投入水平，且呈現(xiàn)出逐年增長的趨勢，從2019年的3億元左右，增長到2023年的19.92億元。此外，海光的研發(fā)投入占營業(yè)的比例非常高，這在同行業(yè)中是非常突出的。這種高比例的研發(fā)投入有助于在技術(shù)上保持領(lǐng)先，并快速響應(yīng)前沿應(yīng)用需求。

圖4：海光2019-2023研發(fā)投入，<與非研究院>整理繪制

在高投入、人才驅(qū)動的研發(fā)戰(zhàn)略下，海光在高端處理器產(chǎn)品方面成果顯著。據(jù)海光2023年年報顯示，截至該報告期末，已累積取得發(fā)明專利670項、實用新型專利90項、外觀設(shè)計專利3項、集成電路布圖設(shè)計登記證書228項、軟件著作權(quán)244項。

海光一方面不斷提升高端處理器性能，另一方面也高度重視處理器的安全性，通過擴(kuò)充安全算法指令集、原生支持可信計算及加密虛擬化方案等方法，有效地提升了海光高端處理器的安全性，能夠響應(yīng)我國產(chǎn)業(yè)鏈上下游的相關(guān)需求。

全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)建設(shè)，打開市場化大門

在生態(tài)布局方面，海光目前已經(jīng)開拓了浪潮、聯(lián)想、新華三等國內(nèi)頭部服務(wù)器廠商，開發(fā)了多款基于海光處理器的服務(wù)器，有效推動了海光高端處理器的產(chǎn)業(yè)化。并且，海光聯(lián)合整機(jī)廠商、基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)集成商和行業(yè)用戶，逐步建立起了基于海光高端處理器的產(chǎn)業(yè)鏈。

圖5：海光部分客戶（來源：公司官網(wǎng)）

此外，在國內(nèi)外開源社區(qū)方面，海光向開源社區(qū)提供了適用于海光 CPU、DCU 的適配和優(yōu)化方案，以確保海光高端處理器在開源生態(tài)的兼容性。

在產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作組織方面，海光建立了“光合組織”，擁有4000余家合作伙伴，以共同打造全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)，推動國產(chǎn)高端芯片設(shè)計到應(yīng)用服務(wù)的發(fā)展。

承前啟后，未來增長點何在？

過去幾年，5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，對高端處理器的需求不斷增長，使得海光產(chǎn)品已經(jīng)在電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等多個行業(yè)得到應(yīng)用，特別是在算力國產(chǎn)化的大背景下，在能源、交通、金融、通信等關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域已經(jīng)得到批量應(yīng)用。

隨著我國對信息安全、供應(yīng)鏈安全要求的不斷提高，國產(chǎn)CPU的需求量將大幅增加，海光有望在這一趨勢中獲得更多的發(fā)展機(jī)遇。

在高端處理器領(lǐng)域，x86 架構(gòu)處理器由于起步較早，生態(tài)環(huán)境較其他處理器有明顯優(yōu)勢，海光憑借與x86主流生態(tài)的完全兼容性，使得計算環(huán)境具有高匹配度，這在市場拓展方面是其重要優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，海光抓住機(jī)遇繼續(xù)迭代升級，有望進(jìn)一步獲得生態(tài)優(yōu)勢。IDC數(shù)據(jù)顯示，2023年全年，中國x86服務(wù)器市場出貨量為362萬臺，預(yù)期2024年將增長5.7%。

此外，根據(jù)《2023-2024中國人工智能計算力發(fā)展評估報告》，2023年中國人工智能服務(wù)器出貨量達(dá)到31.60萬臺，同比增長11.3%，2027年將達(dá)到 69.1 萬臺，五年年復(fù)合增長率達(dá)21.60%。

海光DCU處理器已經(jīng)展現(xiàn)出了較強(qiáng)的計算能力和高速并行數(shù)據(jù)處理能力，并在大數(shù)據(jù)處理、人工智能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用。在AIGC技術(shù)快速發(fā)展和AI大模型持續(xù)應(yīng)用的趨勢下，在面向大數(shù)據(jù)處理、商業(yè)計算等計算密集型應(yīng)用領(lǐng)域以及大模型訓(xùn)練、AI應(yīng)用等領(lǐng)域，海光DCU產(chǎn)品有望繼續(xù)成長，獲得更大落地空間。

除了市場本身需求，再綜合考慮美國對半導(dǎo)體技術(shù)出口管制的因素，AI算力國產(chǎn)化已經(jīng)成為確定性的發(fā)展方向，海光DCU兼容“類CUDA”環(huán)境這一特性顯得尤為重要，這使得它能夠快速適配主流的商業(yè)計算及AI軟件。同時，相比國際芯片領(lǐng)先企業(yè)，海光具有本土化競爭優(yōu)勢，能夠提供更為安全可控的產(chǎn)品和更為全面、細(xì)致的解決方案和售后服務(wù)。

不過，考慮到高端處理器的研發(fā)創(chuàng)新在架構(gòu)設(shè)計、電路設(shè)計、工藝制程、先進(jìn)封裝設(shè)計等方面都有較高的技術(shù)門檻，對創(chuàng)新能力和工程技術(shù)能力有很高的要求。因此，海光在高端處理器領(lǐng)域具有廣闊發(fā)展前景的同時，仍面臨著技術(shù)創(chuàng)新和市場競爭的挑戰(zhàn)。

對于海光來說，仍需要持續(xù)加大研發(fā)投入、加強(qiáng)人才團(tuán)隊建設(shè)，提升供應(yīng)鏈管理等能力，推動產(chǎn)品性能的持續(xù)提升，同時積極構(gòu)建和優(yōu)化軟硬件生態(tài)，才能滿足不斷增長的市場需求。未來幾年，海光有望在國產(chǎn)化大趨勢中抓住更多發(fā)展機(jī)遇，在國產(chǎn)算力黃金時代實現(xiàn)長足發(fā)展。