百页报告深度解析中国自主可控行业全景图

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1 核心逻辑:自主可控是广阔市场空间与信息安全的必然需求,从 0 到 1 的最伟大历程

中国自主可控国产化的路径即是历史的必然,也是时代的脉搏。 从两个维度看,自主可控是必需必要的。其一信息产业是巨大市场, 每年全球信息计算终端市场规模近 2 万亿人民币(电脑约 1.3 万亿人 民币、服务器约6000亿人民币),仅中国市场计算终端设备市场近4000 亿人民币(电脑约 2500 亿,服务器 1200 亿元)。而在此信息计算终 端产业链上,中国企业仅在整机制造等价值量最低的环节具有优势, 而其中利润率最高,产值最大的核心芯片(CPU、GPU 等)和操作系 统 OS、办公软件等市场,均处于绝对垄断市场,少数国际巨头如 Intel微软占据 95%以上的份额。发展国产自主可控,第一步目标市场基于 党政军特种市场,后续将以争夺产业链话语权为最终目标。云计算或 正是中国自主可控基础软硬件变道超车的历史性机遇。

其二保卫信息安全刻不容缓。2013 年斯诺登曝光美国“棱镜计 划”,美国政府可以随意调取科技 IT 界八大巨头数据,监控全球信息。 贸易摩擦中,美国利用国内法律法规对华为等中国科技公司供应链的 随意限制,显示了科技霸权主义的威胁,以及国际科技跨国公司并不 能摆脱本国政府的控制。发展底层国产自主可控芯片与基础软硬件, 是保卫中国信息安全和产业安全的根本保障。随着全社会由 IT 时代 步入 DT 时代,大数据驱动人工智能成为各行各业的发展动力,保卫 自主信息安全刻不容缓。

中国发展国产化自主可控堪称波澜壮阔的最伟大历程。从早期 “863”、“ 核高基”时代科技界先驱筚路蓝缕的从 0 到 1 的突破,再 到一代代芯片、基础软硬件研发人员、企业家的长期坚持,再到国家 半导体产业大基金用资本方式聚集力量,驱动产业加速发展。到 2019 年,中国自主可控已经走过了实验室可用,勉强能用不好用,能用可 用多个阶段,正在步入产业化发展,使用体验提升到好用愿用阶段。 在贸易摩擦尖锐化的关键时期,长期默默耕耘自主可控产业迎来重要 发展机会,堪称未雨绸缪典范。

自主可控是一条规模庞大体系完整的产业链。从最上游的半导体 材料,再到核心芯片、元器件、基础软件,再到整机,应用软件,最 后到系统集成和最终客户。按照我们的保守预期,2019-2021 年中国 自主可控国产化设备出货量将达到 30 万台、100 万台、200 万台,对 应硬件市场规模 51.30 亿、162.45 亿、308.66 亿,软硬件系统集成整 体市场规模 153.90 亿、487.35 亿、925.97 亿。乐观假设下,2019-2021 年中国自主可控国产化设备出货量有望达到 100 万台、300 万台、600 万台。

自主可控产业链中系统集成厂商、整机厂商均在其中承担过核心 地位,但随着产业规模的不断扩大,预计集成厂商和整机厂数量均将 快速扩大,需要在竞争中确定赢家。而核心芯片、基础软件、核心应 用软件市场,需经历长期艰苦卓绝的研发积累,因此参与厂商有限, 市场竞争格局良好,是我们最看好的产业环节。

核心零部件之 CPU 芯片,目前最看好龙芯、飞腾、兆芯,未来 看好华为海思、曙光海光、申威芯片的机会,MIPS 架构(龙芯)与 Alpha 架构(申威)芯片从最底层实现完全自主可控,ARM 架构(飞 腾、华为海思)与 x86 架构(兆芯、海光)基于全球主流架构,产业生态更加完善。自主可控与引进吸收并行,中国核心 CPU 芯片走一 条产业生态化发展路线,目前核心芯片约落后海外巨头约 3-5 年,但 在信息计算终端性能严重过剩时代,已能满足客户需求,未来将加速 追赶。相关标的:中国长城中科曙光

核心产业链之操作系统 OS。目前最看好中国软件,其两个核心 子公司中标软件与天津麒麟,基本垄断中国操作系统市场,未来看好 深之度,华为自主服务器重点支持其 Deepin 操作系统,三六零与绿盟 科技分别投资占 30%、10%股权。相关标的:中国软件。

核心产业链之流版签软件。办公软件是自主可控替代中最核心的 应用软件,流式软件以金山办公为主导厂商,版式软件以福昕软件、 数维网科等为主要厂商,电子签章市场以书生电子(启明星辰)、安 证通、金格科技等为主。相关标的:金山办公。

核心产业链之安全保密软硬件。随着全社会对信息安全登记保 护、保密要求的更加重视,自主可控电脑的安全保密软硬件的配备率 处于较高水平,相关公司主要有中孚信息北信源、深圳金城、卫士 通、深信服三六零等。相关标的:中孚信息、北信源、卫士通、深 信服、三六零等。

核心产业链之 GPU 芯片。随着图形显示技术和人工智能的加速 发展,GPU 芯片的价值在整个信息产业中地位在不断上升,目前英伟 达、AMDIntel 垄断 GPU 芯片市场,国内景嘉微最先研发出能够 用于自主可控和民用市场的 GPU 显卡,未来替代空间较大。相关标 的:景嘉微。

核心产业链之中间件。国内中间件核心公司包括东方通、金蝶天 燕、中创软件、宝兰德等。相关标的:东方通、宝兰德。

我们坚定看好自主可控国产化行业发展前景,越是在贸易摩擦不 确定局面下,科技引进吸收国际授权存在隐患的情况下,自主可控的 价值越发彰显。建议重点关注 CPU 芯片、操作系统、流版签软件、 安全保密软硬件、GPU 芯片、中间件等产业环节,建议重点关注中 国软件、中孚信息金山办公中国长城中科曙光景嘉微、太极 股份、北信源纳思达东方通振华科技宝兰德等公司。

风险提示:自主可控产业推进的不确定性,财政支出的压力,国 际知识产权与技术授权的可持续性,贸易摩擦的不确定风险等。

2 自主可控的必然之路——巨大市场与国家安全

2.1 全球计算设备(PC+服务器)市场空间每年近 2 万亿

全球 PC 市场每年产值近 1.3 万亿人民币,每年出货量近 2.6 亿 台。Gartner 最新数据显示,2018 年全球个人电脑出货量 2.59 亿台, 同比下降 1.25%,全球 PC 出货量连续第七年下降,但相比过去三年, 下降趋势放缓。2019Q1,全球 PC 出货量达到 0.59 亿台,同比下降 4.65%。目前全球 98%以上的电脑和笔记本采用以 Windows 操作系统 和 x86 芯片为底层架构的 IT 架构,形成庞大的产业生态。

IDC 报告显示,2017 年全球 PC 市场规模为 1820 亿美元,出货 量 2.60 亿台,PC 均价约 701 美元/台,折合人民币约 4800 元/台。 2018Q1,全球 PC 市场规模为 446 亿美元,其中高端电脑(价格高于 或者等于 800 美元)收入占全球 PC 市场收入的 56.5%,中端电脑(价格介于 400-800 美元)收入占比 33.7%,低端电脑(价格低于 400 美 元)仅占比 9.8%,全球 PC 市场高端化趋势明显。

PC 市场格局稳定,几大巨头长期垄断。根据 Gartner 统计,2018 年联想PC出货量达5846.7万台,同比增长6.95%,市场份额达22.54%, 位居榜首;惠普出货量达 5633.2 万台,同比增长 2.09%,市场份额占 比 21.72%,排名第二;戴尔出货量达 4191.1 万台,同比增长 5.32%, 市场份额达 16.16%。前六大厂商中,排名前三的厂商出货量较上年有 所提升,苹果、宏基及华硕的 PC 出货量均略有下滑。

中国 PC 市场每年出货超 5000 万台,市场规模近 3000 亿,占全 球约五分之一。IDC 报告显示,2017 年中国 PC 市场(不含工作站) 整体出货量达 5333 万台,其中消费市场 2217 万台,同比下降 8.1%, 降幅放缓;商用市场出货 3116 万台,同比下滑 0.6%。其中政府市场 每年出货量约在 350 万台,是少数还有增长空间的市场,至关重要。

2018 年 12 月 27 日,IDC 发布 2019 年中国 PC 市场十大预测。 2018 年全年中国 PC 市场预计最终销售约为 5200 万台,同比下滑 3.4%。IDC 预测,2019 年中国 PC 市场销售量约 5060 万台,同比下 滑 2.7%。

电脑的出厂成本主要由原材料成本及生产成本两部分构成。生产 成本占总成本约 10%,其中 90%为代工厂商费用;原材料成本占总成 本约 90%,由软件系统及硬件系统构成。其中,硬件系统包括 CPU、 显示屏、显示卡、主板、电源和机壳等,软件系统包括操作系统、办 公流版签软件、安全软件等。计算机的上游行业主要是生产组成计算 机各零部件的制造业。

全球服务器市场规模接近 6000 亿人民币,每年出货量近 1200 万 台。根据 IDC 在 2019 年 3 月 6 日发布的全球季度服务器跟踪报告显 示,2018 年全年,全球服务器收入 883.4 亿美元,服务器出货量达到 1179.6 万台。其中,2018Q4,全球服务器市场收入同比增长 12.6%至 236 亿美元,出货量同比增长 5.0%至近 300 万台。

X86 服务器约占服务器总体市场的 90%。根据 IDC 全球季度服 务器跟踪报告显示,2018 年全年,全球 X86 服务器市场收入同比增 长 36.0%至 808 亿美元,其中 2018Q4,全球 X86 服务器市场收入同 比增长 18.7%至 211 亿美元,收入占比为 89.4%。

服务器厂商收入前五名分别是 Dell、HPE、IBM、浪潮和联想, 中国厂商市场份额在稳步提升。2017Q4~2018Q4,Dell、HPE 和联想 的市场份额基本稳定,IBM 市场份额波动较大,市场份额显著降低, 浪潮的市场份额增长明显。2018Q4,Dell、HPE、IBM、浪潮和联想 的市场份额分别为 18.7%、17.8%、8.3%、6.6%和 6.2%。

中国 x86 服务器市场规模约 1200 亿人民币,每年出货量 330 万 台,约占全球的四分之一。

IDC 于 2019 年 4 月 1 日发布的《2018 年第四季度中国 X86 服务 器市场跟踪报告》显示,2018 年,中国 X86 服务器市场出货量为 330 万台,同比增长 26.1%;市场规模为 172 亿美元,同比增长 54.9%。 浪潮、华为、戴尔易安信、新华三和联想占据中国出货量前五位置, 合计占据 79.2%的市场份额(按出货量)。IDC 预测,到 2023 年中国 X86 服务器出货量将超过 525 万台,未来 5 年整体市场年复合增长率 CAGR 为 9.7%。

2.2 信息安全已经成为国家整体安全中最重要的环节

棱镜门事件完全暴露信息发达国家对其他国家信息安全肆无忌 惮地侵犯能力。2013 年,棱镜门事件爆发,美国中央情报局(CIA) 前雇员斯诺登向媒体披露美国国家安全局 NSA 和联邦调查局 FBI 自 2007 年起开始实施的绝密电子监听计划——棱镜计划,美国国家安全 局通过“棱镜项目”可以直接进入美国 IT 公司的中心服务器里挖掘 数据、收集情报,包括微软雅虎谷歌苹果等在内的 9 家国际 IT 巨头皆参与其中。

网络攻击开始具有国家背景,后门及漏洞成为信息战重要武器 库。网络安全漏洞已经成为有组织且具国家背景支持的黑客组织进行 网络攻击的战略武器库,攻击带有政治目的和战略目标。一旦黑客攻 击成功将对一国国家经济、重要工业与国防基础设施、民众基本生活 等领域造成严重破坏,如伊朗核设施遭受“震网”攻击、乌克兰电网 攻击事件、“永恒之蓝”事件、委内瑞拉全国停电事件等。

几大国家背景的 APT 军团攻防技术对抗正在持续升级。APT 是 指由国家、政府或情报机构资助或具有相关背景的攻击团伙实施的攻 击行动,这些团伙攻击的目标包括政府、军队、外交、科研、海事、 能源、高新技术等多领域。2018 年,多个不同来源的 APT 组织针对 中国境内实施 APT 攻击行动,例如海莲花、摩诃草、蔓灵花、Darkhotel、 APT-C-01、蓝宝菇等,网络信息安全的防范刻不容缓。

3 中国自主可控的发展历程——从无到有,从勉强能用到可 用能用再到好用愿用

3.1 中国自主可控发展的四个阶段

中国自主可控行业发展从无到有共已大体经历四个历史阶段。

3.1.1 第一阶段:从无到有的核高基时代(1999-2013)

3.1.2 第二阶段:“棱镜门”事件与去 IOE(2013-2016)

3.1.3 第三阶段:芯片半导体安全可靠时代(2016-2018)

3.1.4 第四阶段:大安全可靠,从党政军到全方位替代(2018 年底 -2021 年)

3.2 行业替代典型案例——金融行业自主可控发展史

……

4 变道超车——云与自主可控

传统 IT 架构时代,中国信息产业起步晚了近 30 年,虽然近 5 年 来进入加速追赶阶段,但这种代际的技术差距,在原有赛道的追赶是 相当困难的。可幸的是云计算时代正在到来,意味着全球 IT 基础架 构将迎来一次颠覆式的重新洗礼。美国 AWS、Azure 等云计算龙头已 经取得惊人成就,而中国的阿里云也已经进入全球云计算前五行列, 腾讯云、华为云也在加速追赶。云计算时代,也正是国产自主可控基 础软硬件和云计算架构实现变道超车的一次伟大机遇。

4.1 纯自主可控的麒麟云,验证自主可控在云时代的可行性

麒麟云是国内首个基于自主 CPU 的 IaaS+PaaS 全栈云平台解决 方案。麒麟云(KylinCloud)是天津麒麟基于 Openstack 面向党政军 及 关 键 行 业 推 出 的 自 主 可 控 专 有 云 解 决 方 案 , 支 持 KVM/XEN/Docker/LXC 等多种主流虚拟化方式,能够为计算密集类、 数据处理类和信息系统类等多种类型应用提供弹性、高可用的资源服 务。麒麟云支持飞腾 1500A 和飞腾 2000 系列国产 CPU,运行麒麟操作 系统。

麒麟云于 2013 年在天河 2 号超级计算机部署六千节点规模的云平台,对外提供商业服务,成为当时国内最大的单一云平台部署实例。 2014 年开始研制基于安全可靠国产软硬件的自主云计算解决方案, 2015 年正式推出基于飞腾 FT-1500A 的麒麟云,开始展开试点应用。 2017 年,银河麒麟容器云解决方案正式推出,在多个关键行业开展试 点。到 2018 年,银河麒麟云被广泛应用在国防、政府、金融等关键 行业。

银河麒麟云平台 V4.0 具有自主、安全、弹性、高可用、云端一 体等特点。它提供基于飞腾平台的云主机服务、云桌面服务以及云存 储服务,全系统可运行在 FT1500A/FT2000 服务器上,是目前国内首 家基于 FT2000+处理器的全栈自主可安全云平台解决方案,从瘦客户 端到交换机,可支持全飞腾处理器的自主安全设备。以国内高安全操 作系统银河麒麟操作系统为基础,采用模块化、可插拔的设计理念, 向用户提供按需使用、易于管理、动态高效、灵活扩展、稳定可靠的 新一代云平台系统。麒麟云平台从总体逻辑架构上分为:底层硬件设 备层、资源池化层、增强管理及业务支撑层、自动化运维及安全管理、 接入及应用层。

4.2 阿里云与自主可控底层技术平台的深度合作

阿里云发布基于飞腾 CPU 的阿里云平台。2019 年 5 月 6 日第二 届数字中国建设峰会上,阿里云发布了基于飞腾 CPU 平台的阿里专 有云安可敏捷标准云计算平台。阿里云国产化经理龚斌表示,基于中 国电子飞腾 1500A 和飞腾 2000+构建的阿里云平台,已经在全国的一 些省市进行实际部署和应用。

近年来,随着国产操作系统与计算机基础软硬件产品的研发日益 成熟,阿里云作为国内云计算市场龙头与自主可控企业的合作也越来 越多。2014 年 7 月 4 日,浪潮集团与阿里云计算正式达成战略合作, 合力开拓智慧城市和政务云市场,并为各行业提供从应用到服务的云 计算整体解决方案,构建自主可控云服务生态链。2017 年 5 月,中标 麒麟高级服务器操作系统 V6.0 产品完成了与阿里云云服务器 ECS产 品的测试认证,2017 年 6 月,云栖大会上,中标麒麟高级服务器操作系统产品入驻阿里云市场。2018 年 5 月 11 日,阿里与中安网络达成 战略协议,双方将围绕国家强化网络安全与信息化战略,充分发挥各 自优势,在自主可控网络信息系统建设、党政网络信息系统建设方面 合力打造满足高安全需求的高安全云解决方案,在央企网络安全运维 服务方面联合打造具有高安全属性的云服务能力。 2018年12月21日, 高通、联发科、瑞昱在内的 23 家芯片公司与阿里达成合作推出内嵌 国产操作系统 AliOS Things 芯片产品。

4.3 腾讯云与自主可控底层技术平台的深度合作

腾讯云发布基于飞腾硬件平台的腾讯云 TStack。2019 年 5 月 6 日第二届数字中国建设峰会上,腾讯云发布基于飞腾硬件平台的腾讯 云 TStack。腾讯云 TStack 产品线总经理邬沛君表示,希望通过腾讯云 TStack 的发布使得腾讯在海量数据处理、大流量接入、高性能高并发 的处理模型以及大规模服务器运营上积累的丰富经验,输出到中国自 主研发的芯片和操作系统中,让国产电子信息技术能力快速发展。

腾讯云不断致力于深化与自主可控企业的合作。2017 年 8 月 22 日,中科曙光与腾讯云正式签署战略合作协议,双方将合力深化在智 慧城市、城市云、行业云、大数据等领域业务合作,并联合打造“安 全可控”和“云管平台”解决方案。

2019 年 4 月,中标麒麟高级服务器操作系统 V6.0、V7.0 与腾讯 云 TStack 通过兼容性测试。这标志着腾讯云 TStack 可以在中标麒麟 操作系统之上稳定、便捷的运行,为更多国产操作系统用户业务入云 增加更多选择。未来,双方将会进一步拓宽合作范围,共同助力国产 信息化系统实现自主可控。

此外,腾讯云 TStack 也与天津麒麟信息技术有限公司共同完成 了腾讯云 TStack 与银河麒麟服务器操作系统 V4 基于自主飞腾 CPU 架构的兼容性测试。测试表明,腾讯云 TStack 已与国产 ARM 服务器 和操作系统做到良好兼容,能达到银河麒麟操作系统及 ARM64 硬件 平台的通用兼容性要求以及性能、可靠性要求,在银河麒麟操作系统 下腾讯云 TStack 将继续为用户提供可靠的操作体验。

未来,腾讯云 TStack 将不断拓展兼容范围,为政企用户提供更多 安全可靠的上云的服务,助力用户构建稳定、健康的云环境和云生态。

5 国产化自主可控市场空间测算:短期千亿长期万亿

5.1 国产化自主可控短期可实现空间测算

2019 上半年自主可控国产化设备市场空间约 30 万台电脑和 3 万 台服务器,总体市场空间 58 亿,计算软件和系统集成有望突破 100 亿元,全年有可能实现百万量级硬件采购需求。预计自主可控需求约 为电脑主机 30 万台,配套的服务器 3 万台,按照单个电脑 0.9-1.2 万 元单价,服务器 5-8 万元单价,配套的单机软件 0.3-0.5 万元单价计算, 则 2019 年上半年,自主可控市场市场空间为 58 亿,其中电脑主机 30 亿,服务器 18 亿,软件 10 亿。如再考虑软件开发与系统集成,则市 场空间突破 100 亿。考虑到下半年全国多行业全方位推广,则 2019 年有望实现总数百万量级的采购需求。

我们认为自主可控最大的市场空间是总规模 4000 万台,峰值年出货量有望达到 1000 万台。考虑到实际产业链供应的压力,尤其是 芯片流片生产产能和国内产能配套的问题,以及国内财政预算特别是 财政相对困难省份的支出压力。我们在具体的盈利假设上,采用悲观 预期与乐观预期两种假设,我们认为是能够完成的。

保守估计2019年至少有30万台电脑和3万台服务器出货量。 2019 年以最保守估计,上半年即可完成此 30 万台电脑和 3 万台服务器出 货量考虑产业链的实际执行能力,我们认为会在2024年达到年化1000 万台目标,2026 年完成全部 4000 万台替换目标。2019-2024 年每年国 产化电脑出货量分别为 30 万台、100 万台、200 万台、400 万台、800 万台、1000 万台,对应的硬件市场空间为 51.30 亿、162.45 亿、308.66 亿、586.44 亿、1114.24 亿、1323.17 亿。硬件、软件、服务和系统集 成总体市场空间 19-24 年分别为 153.90 亿、487.35 亿、925.97 亿、 1759.33 亿、3342.73 亿、3969.50 亿。

乐观假设下,在 2019 年下半年全面推广自主可控的局面下,2019 年就将实现电脑 100 万的出货量,2022 年按照政策规划实现 1000 万 的年出货量。则 2019-2024 年中国自主可控电脑出货量预计将分别为 100 万台、300 万台、600 万台、1000 万台、1000 万台、1000 万台, 对应的硬件市场空间分别为 169.20 亿、477.14 亿、897.03 亿、1405.35 亿、1321.03 亿、1241.77 亿。硬件、软件、服务加系统集成总体市场 空间 2019-2024 年分别为 507.60 亿、1431.43 亿、2691.09 亿、4216.04 亿、3963.08 亿、3725.30 亿。

5.2 自主可控市场长期市场空间展望

自主可控国产化市场未来规模有望实现 4000 万以上装机量。受 产业规模效应和研发积累、以及产业生态限制,目前自主可控国产化 产业链在商用市场处于性价比劣势,因此主要聚焦于信息安全需求明 确的党政军市场。但随着中国自主可控形成规模化销售,产业生态逐 步建立,规模效应将显著降低硬件成本,逐步具备性价比,同时软件 生态将更加丰富,使用体验更有吸引力。因此最终中国自主可控国产 化终端设备的市场空间,将不仅仅局限在党政军小范围,而有潜力进 入民用市场和海外供应一带一路国家,满足全球需求,成为全球信息 产业生态中“Wintel”体系外另一只强大力量。

当前国内财政供养人员总数约在 4000 万人,根据人社部 2016 年 发布的《2015 年人力资源和社会保障事业发展统计公报》,中国共有 公务员 716.7 万人。2008 年国家统计局披露中国政府机关人员 1328 万,事业单位人员 2618 万,财政供养人员合计为 3946 万人,占总人 口的比重为 2.97%。其中,最核心的替代人群约 1350 万人,包括公务 员约 800 万,事业单位 200 万(剔除了医生、教师等短期非敏感人员), 中国军队总人数目前约 350 万人(其中海陆空火箭等军共 230 万人, 武警约 120 万人)。考虑到大量涉及信息安全隐患的科研单位人员、 国有企业中高级管理者,我们认为未来存在 4000 万台的党政军核心 人群替换需求。

5.3 自主可控产业链框架及各细分市场空间测算

目前市场上国产电脑 CPU 芯片价格约 1500 元/颗,服务器芯片约 3500 元/颗,根据具体的核数和性能差异价格区间较大。根据此前保 守预测 19-21 年,国产化电脑出货量分别为 30 万台、100 万台和 200 万台,则未来三年国产化电脑 CPU 芯片市场空间分别为 4.50 亿元、 15.00 亿元和 30.00 亿元。对应的 19-21 年国产化服务器出货量为 3 万 台、10 万台、20 万台,则未来三年国产化服务器 CPU 芯片市场空间 分别为 1.05 亿元、3.50 亿元和 7.00 亿元。

目前国内 CPU 芯片的主要参与者是龙芯、飞腾、兆芯,未来潜力参与者包括华为海思、曙光海光和申威。

OS 操作系统方面,电脑 OS 操作系统均价约在 500 元,服务器 OS 操作系统价格区间较大,保守按照 2000 元均价计算,国产化电脑 出货量分别为 30 万台、100 万台和 200 万台,服务器出货量分别为 3 万台、10 万台和 20 万台,则 19-21 年,中国国产 OS 操作系统市场空 间分别为 2.10 亿元、7.00 亿元、14.00 亿元。

目前国内操作系统主要参与者为中国软件旗下两子公司中标软 件、天津麒麟和中科方德,未来潜在参与者主要是深之度。

GPU 芯片方面,我们假设 2019-2021 年其显卡售价分别为 1000 元、700 元、500 元,售价 500 元时有较强市场竞争力,国产化电脑 总数继续采用 30 万、100 万、200 万预测数据,目前国产化电脑实用 的 GPU 产品主要是 AMD 旧型号显卡,国产化设备将逐步替代。假设 2019-2021 年其中使用国产化 GPU 的比例分别为 10%、30%、60%, 则 19-21 年国产化 GPU 芯片市场空间分别为 0.30 亿元、2.10 亿元、 6.00 亿元。

目前国内 GPU 芯片主要潜力参与者是景嘉微。

流版签软件中,版式软件如福昕 PDF 编辑器企业版单价 2000 元/ 台左右,流式办公软件如 WPS Office 单价约 500 元/套左右,因此流 版签软件单价预估 0.25 万元/套,则 19-21 年国产化流版签软件市场空 间分别为 7.50 亿元、25.00 亿元、50.00 亿元。

目前国内主要参与者是金山办公、浙江永中、福昕软件、数维网 科、书生电子等。

安全保密软件和硬件方面,预计自主可控电脑对安全薄膜需求较 高,装配率较高。其中三合一硬件单价约 800 元,主机审计、终端安 全、身份验证、打印监控等 5 款左右软件,每款售价 500 元左右,全 部安装总价格近 3000 元,根据安装软件数量的差别,保守假设单机 价值约为 1500 元,按照 19-21 年安装安全保密软硬件的相关电脑在全 部国产化电脑中占比分别 100%、50%、30%,则预测安全加密软硬件 19-21 年市场空间分别为 4.50 亿元、7.50 亿元、9.00 亿元。

目前国内安全保密软硬件主要参与者是中孚信息、北信源、卫士 通、360、深圳金城、万里红、启明星辰、深信服等。

6 国产化自主可控产业链梳理

6.1 安全可靠工作委员会简介

自主可控产业链庞杂,涉及若干细分行业领域,因为必须事先整 体适配,软硬件兼容,因此成立了若干产业联盟与技术协会,会员单 位间频繁进行技术交流与协作,其中原安全可靠技术和产业联盟,现 中国电子工业标准化技术协会安全可靠工作委员会是其中参与单位最多,权威度较高的联盟协会。但最终是否能够进入自主可控行业, 其一需要核心领导机关经过可信验证后进入产品名录,其二需要具备 产业能力得到整机厂商和集成厂商的支持与销售合作。

2016 年 3 月 4 日,安全可靠技术和产业联盟成立,是由从事安全 可靠软硬件关键技术研究、应用和服务的 24 家单位发起建立的非营 利性社会组织。2019 年 1 月 9 日起,安全可靠技术和产业联盟正式变 更为中国电子工业标准化技术协会安全可靠工作委员会(后文简称 “安全可靠工作委员会”)。

安全可靠工作委员会主要开展我国安全可靠技术发展领域的战 略和策略研究,以及安全可靠关键技术、标准制定、发展路线等相关 研究,组织开展安全可靠领域的人才培育认证,推进产品适配验证, 系统优化改进,协调产学研用共同营造健康的安全可靠生态环境。

安全可靠工作委员会主要成员单位包括理事单位和会员单位两 种。截止 2019 年 5 月 16 日,安全可靠工作委员会会员总计 199 家, 其中理事单位 19 家,会员单位 180 家。

19 家理事单位分为集成厂商、第三方机构、互联网厂商和高等院 校等四大类,具体包括:

(1)集成厂商(10 家):中国软件、太极股份、航天信息、浪潮 软件集团、东华软件、神舟航天软件、东软集团、神州信息、同方股 份、华宇软件;

(2)第三方机构(4 家):国家工业信息安全发展研究中心、中 国电子技术标准化研究院、工业和信息化部电子第五研究所、中国电 子信息产业发展研究院;

(3)互联网厂商(3 家):阿里云、金山软件、华为技术;

(4)高等院校(2 家):北京航空航天大学、北京理工大学。

另外,会员单位共有 14 大类,共计 180 家成员单位。其中,芯 片厂商 12 家,系统集成厂商 17 家,整机厂商 24 家,操作系统厂商 15 家,数据库厂商 12 家,中间件厂商 5 家,流版签厂商 11 家,外设 固件厂商 7 家,安全厂商 25 家,网络厂商 4 家,互联网厂商 6 家, 存储厂商 15 家,应用软件厂商 21 家,第三方机构 6 家。

6.2 系统集成厂商

系统集成厂商作为衔接上下游软件、整机、核心零部件整体服务 客户需求,在自主可控发展初期处于产业链核心地位。系统集成厂商 掌握客户资源,直接对接应用,提供完整的软硬件,最终实现整体客 户需求,因此在产业发展初期处于产业链核心地位。集成厂商一直是 自主可控产业链的主导核心力量。

其中,信息系统集成“特一级资质”是自“棱镜门”事件之后我 国加紧信息系统集成安全步伐,于 2013 年 11 月工信部在原具有信息 系统集成 1-4 级资质的几千家企业中选出 4 家定位服务于国务院主管 的国家大型项目的信息系统集成厂商,包括中国软件、浪潮软件集团、 东软集团和太极股份四家企业。2014 年 12 月同方股份、神州数码信 息、航天信息和东华软件入围第二批“计算机系统集成特一级企业资 质”。2018 年 12 月 29 日,工信部依据国务院要求取消“计算机信息 系统集成企业资质”认定,在此之前“特一级”资质早已不再使用和 提及,但这老八家“特一级”企业在中国信息产业系统集成中的地位 已经十分牢固。

但随着自主可控项目由试点到全方位推广,预计 2019 年开始自 主可控国产化项目的集成资质加速开放,有 300 多家企业满足参与自 主可控项目的资质,市场将由集中向分散发展,预计系统集成厂商地 位将逐步削弱,但几大国有信息产业集团的集成商仍将发挥重要作 用,包括航天信息(航天科工集团)、浪潮软件集团(浪潮信息、浪 潮软件)、中国软件(中国电子集团)、太极股份(中国电科集团)等。

截止 2019 年 5 月 16 日,安全可靠工作委员会理事会员单位中有 10 家集成厂商分别为“老八家特一级集成商”(中国软件、东软集团、 浪潮软件集团、太极股份、同方股份、神州数码、航天信息、东华软 件)、神舟航天软件和华宇软件,另外,会员单位中共有 17 家系统集 成厂商。

6.3 整机厂商

安全可靠委员会的整机厂商中包含了电脑、服务器、通讯设备、 网络设备等多个产品,具体到自主可控国产化领域,目前最主要的是电脑和服务器这两类产品。由于电脑厂商负责 CPU、OS 等各种核心 软硬件的选型,并可直接预装软件,因此对零部件企业具有话语权, 当前市场基本以七大整机厂商为主。随着集成厂商资质放开和后续国 产化设备的项目化因素减弱(定制化开发减少),直接采购现成整机 成为主流,则整机厂地位将提升,成为决定部件企业命运的关键一环。 目前最核心的七大整机厂商包括:航天 706 研究所、中国长城、长城 超云(中国长城子公司)、浪潮信息、中科曙光、联想长风、同方股 份。截止 2019 年 5 月 16 日,会员单位中共有 24 家整机厂商。

6.4 核心零部件——CPU 芯片

CPU 芯片是整个自主可控产品中最重要的环节,整个软件生态架 构都建立在底层 CPU 架构之上,因目前中国主要竞争厂商选择了不 兼容的底层技术架构,因此其竞争也是高度尖锐的。

目前进入自主可控核心目录的主要芯片厂商有三家:龙芯、飞腾、 兆芯。分别代表 MIPS、ARM、x86 三种架构技术路线。未来有可能 进入该领域还有三家:中科曙光的海光(x86)、华为海思(ARM)、 申威(Alpha)。

龙芯隶属于中科院,采用自主的 Long-MIPS 技术架构,是中国最 早的 CPU 芯片研发团队;飞腾隶属于中国电子,采用 ARM 架构,是 国际上较早做出领先 ARM 主机和服务器芯片的厂商;兆芯引进的台 湾威盛公司的 x86 芯片架构。

6.5 核心零部件——操作系统 OS

我国自主可控国产操作系统大都以 Linux 开源操作系统为基础, 正不断缩小与 Windows 操作系统的差距,且由于支持国密算法和可 信计算技术,在安全性方面优于 Windows 操作系统,目前国内操作系 统厂商可以掌握 Linux 源代码,支持龙芯、申威等国产 CPU,同时也 适配阿里云、腾讯云、华为云等国内云计算平台,并可与 x86 等主流 计算芯片兼容。

目前,国内电脑主机端 Linux OS 有十几家厂商,但大部分市占 率微乎其微,核心厂商有三家:中标软件(中标麒麟),天津麒麟, 中科方德。其他富有生命力的新厂商包括深之度等。因中标软件、天 津麒麟都是中国软件的控股子公司,因此中国软件是受益最大的标 的。

6.6 核心零部件——流版签软件

流版签软件即 Office、PDF、数字签名等办公流必需软件,属于 必配软件。办公软件市场主要参与者是金山办公(申报科创板上市, 港股金山软件持股 67.5%)和浙江永中,其中金山软件技术实力和市 占率较高。

版式市场,中国自有 OFD 版式专利格式,无需采用 PDF 格式, 主要参与者航天福昕、数维网科等。

电子签章市场,主要参与者包括书生电子(启明星辰控股)、安 证通、金格科技等。

6.7 核心零部件——安全保密软硬件

我国安全保密软硬件行业市场空间大。目前市场主要安全保密产 品有保密三合一硬件(主要解决杜绝普通 U 盘随意拷走涉密文件,包 括网络上传输涉密文件泄露的问题),主要参与者为中孚信息、深圳 金城(北信源持股 20%)、万里红等 4 家,目前中孚信息市占率较高; 主机审计、终端监控、身份识别、打印监控等终端安全软件,主要参 与者中孚信息、北信源;杀毒产品,主要参与者三六零与辰信领创(启 明星辰、北信源合资,各 50%股权)。

6.8 其他重要参与者——互联网企业

目前,安全可靠委员会中引入的互联网厂商主要是以阿里、华为、 腾讯等为代表的云计算实力较强的公司和金山软件、恒生电子等为代 表的老牌的互联网公司。截止 2019 年 5 月 16 日,理事单位中有 3 家 互联网公司为阿里云、金山软件和华为,会员单位中有 6 家互联网企 业分别为恒生电子、拓尔思、优刻得、华云数据、腾讯云和三六零。

7 产业链关键环节之 CPU 芯片——自主架构与引进可控共 同发展

CPU 自主可控三要素。2018 年 4 月 19 日,《网信自主研究创新 研究报告》(由中国关键信息基础设施技术创新联盟成员单位共同编 写,由倪光南院士担任专家委员会主任,联合众多专家、编辑及单位 参与编写)的编委会在关键信息基础设施自主创新论坛发布了“CPU 自主可控三要素”,具体包括:

主体可控(CPU 研制单位符合安全保密要求,无境外直接投资, 间接投资不超过 20%);

技术自主(CPU 核的源代码自己编写,自主设计处理器核心微 结构);

发展自主(CPU 指令系统可持续自主发展,无指令集授权风险, 能自主拓展指令集)。

7.1 国产化芯片产品梳理与国际竞品比较

龙芯、飞腾、兆芯以及华为、海光、申威代表中国最强的 CPU 芯片。CPU 芯片是整个自主可控产品中最重要的环节,整个软件生态 架构都建立在底层 CPU 架构之上。目前自主可控核心芯片厂商有三 家:龙芯、飞腾、兆芯。分别代表 MIPS、ARM、x86 三种架构技术 路线。未来有可能进入该领域还有三家:中科曙光的海光(x86)、华 为海思(ARM)、申威(Alpha)。

国产化芯片部分性能接近 3-5 年前的国际主流芯片,足以满足基 本需求。自本世纪 00 年代,国产 CPU 的研发开始迈开步伐,滞后了 国外 30 年,通过近 20 年的发展,产品从研发走向应用,几款核心 CPU 的性能已经接近国外约 3 年前产品水平,如飞腾 FT2000 足以和 Intel 的 Xeon E5-2699v3 部分指标数据相媲美;龙芯 3A3000 部分性 能优于 VIA C-4600,定点和浮点与 AMD K10 相当,带宽是 K10 的 2 倍左右,完全可满足日常办公需求;申威 26010 处理器的部分性能和英 特尔的 14nm 工艺 72 核 Xeon Phi2 类似;兆芯开先 KX-6000 系列处理 器的产品性能与国际主流的 Intel i5 水平相当。

目前国内 CPU 与国外的差距主要表现在:1)研发团队是技术和 水平的承载体,国内研发团队整体规模尚小;2)硬实力包括软硬件 设计开发环境 EDA 等存在短板;3)软实力包括 CPU 的设计方法学、 CPU 的设计流程与规范等存在差距。

7.2 CPU 底层架构发展路径研究——x86 与 ARM 是市场主流, RISC-V 代表未来潜力

底层指令集架构是芯片研发的基础。目前全球指令集架构,可以 分成复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC), x86 是复杂指令集 的代表,ARM 则是精简指令集的代表,在服务器 CPU 领域和移动芯 片领域,二者各自占据超过 90%的市场份额。

x86:x86 是复杂指令集的代表,在性能、稳定性以及软件生态等 方面有优势,x86 主导厂商英特尔通过与微软携手构建 Wintel 联盟, 霸占了全球的个人端和企业市场。x86 架构有着成熟的软件配套体系 资源,广泛应用于 PC 和服务器领域。国际上从事 x86 架构 CPU 研 发生产的企业主要有 Intel 和 AMD 两家,Intel 对 x86 架构拥有绝对掌 控力,采用垂直整合模式,以芯片出售为主。按照统计机构 Mercury Research 的数据显示,2019 年一季度 AMD 在 x86 桌面端的市场份额 为 17.1%,笔记本市场份额为 13.1%,服务器市场为 2.9%,整体市场 份额为 13.3%,其他份额基本全部为 Intel 占据。

ARM:目前 ARM 主流芯片在峰值性能上相比 x86 稍弱,操作系 统以 Linux 为基础(如安卓 Andriod),但是 ARM 在效率、开放程度 和移动性方面占据优势,广泛应用于便携式装置、电脑外设等电子产 品中。商业模式上,ARM 公司通过授权方式构建开放的 ARM 架构 生态体系:一是架构授权,代表企业有华为、苹果、高通和三星;二 是内核授权,代表企业包括德州仪器、博通、飞思卡尔、富士通等; 三是使用授权,目前绝大部分中国企业拿到的均是这种授权。

ARM 中国合资企业成立,强化支持中国力度。2017 年 5 月 14 日,ARM 与厚安基金签署合作备忘录(MOU),宣布在中国深圳成立由中方控股的合资企业 ARM 中国,ARM 中国于 2018 年 4 月 1 日启 动试运营。股权架构方面,ARM 中国合资企业由 ARM 持股 49%,中 方持股 51%。ARM 在中国市场拥有超过 200 家芯片设计类客户,95% 的中国芯片设计公司都有推出基于 ARM 架构的芯片,2006 年-2017 年 12 年间,ARM 在中国的合作伙伴的销售额增长了 170 倍,中国市 场已经成为了推动 ARM 增长的最为强大的引擎。ARM 最关键的相关 专利,均集中在 ARM 母公司手上,被注资的 ARM 中国分公司没有 直接拥有这些专利的所有权,但未来 ARM 中国方面研发的技术产权 将留在合资公司。

MIPS:MIPS 指令架构由美国著名的芯片设计公司 MIPS 公司所 创,是出现最早的商业精简指令集架构之一,销量较大,广泛使用在 电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置。和英特尔相比,MIPS 的授权费用较低,但生态相对较弱。MIPS 架构最初由 MIPS 科技公 司开发并授权,2012 年 11 月 6 日,经营状况不佳的 MIPS 公司终于 被 Imagination 和 AST 收购,前者掌握 MIPS 的架构授权。但 2008 年 金融危机后,龙芯就以较低的价格购买了 MIPS 指令的永久授权,并 对指令集进行扩展逐渐发展出自主指令系统 LoongISA,可以自主编 写 CPU 源代码,强调建立独立于 Windows 和 AA(ARM-Andriod)体 系的自主生态体系,在创新方面超过 MIPS 公司,并通过购买 MIPS 指令的永久授权减少了市场化过程中的阻碍。

Alpha:Alpha 指令架构最早由 DEC 公司于 1992 年 2 月 25 日推 出,属于精简指令集架构体系,申威处理器源自于 DEC 的 Alpha 21164,适合 3-D 图象处理和计算机辅助设计,但和其他精简指令集 架构一样面临着缺乏生态的劣势。

RISC-V:RISC-V 是基于精简指令集计算原理建立的开放指令集 架构(ISA),由加州大学伯克利分校的 David A. Patterson 教授提出,具 有完全开源、架构简单、易于移植、模块化设计等优点。2017 年,印 度政府表示将大力资助基于 RISC-V 的处理器项目,使 RISC-V 成为 了印度的事实国家指令集;2018 年 7 月,上海市经济信息委将从事 RISC-V 相关设计和开发的公司作为扶持对象,上海成为国内第一个 将 RISC-V 列入政府扶持对象的城市。

7.3 龙芯:目前国内自主可控程度最高的 CPU 芯片

龙芯是我国最早进行 CPU 研发的厂商,实现了从底层指令集架 构的完整自主可控。成功包揽了我国三项 CPU 界的“首款”称号— 我国首款通用 CPU(龙芯 1 号)、我国首款 64 位通用 CPU(龙芯 2B)、 我国首款四核 CPU(龙芯 3A)。

龙芯特点在于指令集也是自主设计。 由于目前软件生态贫乏与产业联盟弱小,2016 年龙芯将 GS132 和 GS232 两款 CPU 核向高校和学术界开源,致力于建立起产业生态, 丰富龙芯的软件生态和产业链。 龙芯通过“三步楼梯”在试错中不断发展:2001 年,中科院计算 所开始研制龙芯 CPU,通过科学院、863/973、NSFC、核高基重大专 项支持等,龙芯完成了近十年的技术积累。2010 年龙芯团队转型成立 公司,与市场结合,把科学院的技术转换为样品。十八大以来,以龙 芯 CPU 为代表的自主 CPU 研发和应用取得很大进展,性能突破国际 主流低端 CPU,2020 年将逼近国际主流 CPU 的性能,形成包括近千 家的产业链,近期重点推进党政军和关键行业使用自主 CPU,走市场 化发展道路。

第一步楼梯:十二五期间在装备类应用中试错,主要面向基于嵌 入式操作系统的单一应用及基于 Linux 通用操作系统的简单应用,发 现的问题有:控制类系统相对简单,主要缺乏嵌入式图形包;信息化 系统缺乏 java 虚拟机、浏览器、办公软件和数据库等;CPU 成熟度不 够,整机系统软硬件整合不够,大批量应用不稳定。

解决办法:通过建立质量体系和服务体系,并取得产业链合作伙 伴的支持,初步解决了上述问题,控制类系统满足需求,信息化系统 基本可用。总体上看,第一级楼梯主要瓶颈在于 CPU、操作系统及其 结合部。

第二步楼梯:十三五前期,在办公类应用中试错,主要面向以党政办公为代表的复杂固定应用,每个应用场景有上千台计算机。发现 的问题有:部分软件功能(如 flash 播放器)仍缺乏,外设(如高拍 仪、扫描仪、身份证读卡器)适配不够;对复杂应用性能严重不足, 不稳定现象时常发生;软件兼容性不足,多款操作系统和整机形成“组 合爆炸”。

解决方法:CPU 和操作系统升级,综合性能提升一个数量级;支 持 flash 视频、自主 IO 设备等功能;统一规范,升级操作系统对不同 主板的二进制兼容,消除“组合爆炸”;产业链更加完善;达到可用 水平。总体上看,爬上第二级楼梯大幅缓解了基础软硬件的瓶颈,主 要矛盾开始从 CPU 和操作系统的结合部转向操作系统和应用。

第三步楼梯:十三五后期,在批量应用中试错,面向的应用具有 全业务、全地域的特点,自主基础软硬件将在第三轮试错后走向成熟, 具备全面推广的条件,龙芯将全面完善基础软硬件,一是 CPU 通用 处理性能提高 1~2 倍,2020 年逼近国际主流 CPU,二是以用户体验 为中心,对自主基础软硬件展开系统梳理和优化,打造集约型系统, 达到好用水平。

产品方面,龙芯目前共推出 3 代 CPU 产品,龙芯 2017 年 4 月发 布面向桌面/服务器应用的龙芯 3 号处理器的最新升级产品龙芯 3A3000/3B3000,其中,龙芯 3A3000 基于中芯 28nm FDSOI 工艺,自 主 GS464E 架构(自主指令系统 LoongISA),设计为四核 64 位,主频 1.5GHz,功耗仅 30W,是目前国产 CPU 中单核 SPEC 实测性能最高 的芯片之一。未来,龙芯第三代产品将“跨越发展”提高性能,其中 预计 2019 年推出的 3A4000 相同工艺性能提高一倍,预计 2020 年推 出的 3A5000/3C5000工艺改进提高主频至2.5GHz,核数提升至16 核。

近 3 年来龙芯应用层产品的综合性能提升一个数量级。根据第二 届关键信息基础设施自主安全创新论坛上龙芯总裁胡伟武的介绍,过 去 3 年,龙芯 CPU 性能提高 4 倍,基础软件性能提高 2.5 倍,应用层 提升一个数量级。对标 VIA C-4600 和 AMD K10 芯片进行比较,龙芯 3A3000 部分性能优于 VIA C-4600,定点和浮点与 AMD K10 相当, 带宽是 K10 的 2

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(报告来源:方正证券)

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全部讨论

潜水找鱼的猫2019-11-30 19:08

图灵的世界2019-11-30 06:47

国产化长文,好长,可以借鉴