证券研究报告 行业研究/专题研究 2020年03月25日 计算机软硬件 增持（维持） 谢春生 执业证书编号：S0570519080006 研究员 021-29872036 xiechunshenghtsc 郭雅丽 执业证书编号：S0570515060003 研究员 010-56793965 guoyalihtsc 郭梁良 执业证书编号：S0570519090005 研究员 021-28972067 guolianglianghtsc 金兴 010-56793957 联系人 jinxinghtsc 1计算机软硬件: 医疗IT补短板需求开启2020.03 2计算机软硬件: 5G对服务器的需求分析2020.03 3卫宁健康(300253 SZ,增持): 监管函对实际经营无影响2020.03 资料来源：Wind CPU&OS：信创根基，国之重器 信创产业系列报告之一 疫情之下的信创产业：“新基建”重要抓手，蓄势待发 信创产业，即信息技术应用创新产业。2020年是信创产业全面推广的起点，未来三到五年，信创产业将迎来黄金发展期。我国国产基础软硬件从“不可用”发展为“可用”，并正在向“好用”演变。信创产业作为“新基建”的重要内容，将成为拉动经济发展的重要抓手之一，政府投入预计将会得到充分保证。国产CPU和操作系统是信创产业的根基，也是信创产业中技术壁垒最高的环节，技术领先、具备生态优势的公司有望脱颖而出。建议关注诚迈科技、中国软件、中国长城、中科曙光。 CPU之龙芯、飞腾：性能仍待提升，生态构建是关键 龙芯CPU优势在于单核性能较高，目前龙芯桌面端 CPU在政府办公国产化试点中占有较高市场份额。劣势在于：多核能力较弱导致服务器 CPU性能较低；龙芯是唯一的基于MIPS架构的国产 CPU，生态构建难度大。飞腾CPU：基于ARM v8架构指令集自主研发，在整体性能上处于国产化芯片的中间位置，在党政特殊部门领域具备优势。生态上，飞腾背靠 CEC，致力于打造PK体系，且同为ARM架构，具有一定优势。 CPU之华为鲲鹏：性能最高的 ARM服务器芯片，鲲鹏生态加速发展 鲲鹏 920 是目前业内性能最高的 ARM 架构服务器芯片，华为致力于打造鲲鹏计算产业生态。目前华为与多个地方政府成立了鲲鹏产业联盟，众多软硬件厂商都与鲲鹏进行了适配，其生态优势已逐渐显现。与华为合作的厂商可分为三类：一是基于鲲鹏芯片和主板生产整机的硬件厂商，可提升其业务量；二是基于鲲鹏硬件提供软件的软件厂商，可扩大其市场份额；三是集成商，未来有望升级为云 MSP。 CPU之海光、兆芯：同为X86架构芯片，自主可控程度较低 海光芯片是基于AMD X86 Zen1架构的IP核授权，在性能上具有领先优势，得到了部分银行客户的青睐。但被美国列入实体名单对海光流片、后续研发造成比较重大的负面影响，未来需要对 Zen1 架构进行消化吸收再创新，任重道远。兆芯本质也是X86架构芯片，但兆芯只是通过股权关系实现了CPU品牌国产化，国产化身份存疑，主要在上海具有相对优势。申威主要在军队和超算领域具有优势，市场份额较小。 操作系统：麒麟 OS&统信UOS之争 目前国产操作系统主要聚焦在麒麟 OS和统信软件 UOS之间的竞争，双方各有千秋。麒麟OS背靠CEC，凭借此前在党政军国产 OS领域的绝对龙头地位，具备先发优势，且CEC计划投入百亿资金打造 PK生态体系。统信 UOS 凭借其良好的产品性能、深度绑定华为，且目前是工信部力推的UOS代言人，有望快速崛起，最终竞争格局如何目前尚无定论。 投资建议 国产 CPU：建议关注中国长城（天津飞腾第一大股东）、中科曙光（天津海光第一大股东）。国产OS：建议关注诚迈科技（统信软件第一大股东）、中国软件（麒麟软件第一大股东）。 风险提示：受疫情影响，信创产业招投标进度延迟；受经济下行影响，政府及关键行业信创支出低于预期；信创产业竞争加剧导致相关厂商利润率下滑。 (16)(3)10223519/03 19/05 19/07 19/09 19/11 20/01(%)计算机软硬件 沪深300行业评级： 相关研究 一年内行业走势图 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 正文目录 疫情之下的信创产业：蓄势待发 . 4 信创产业发展阶段：全面推广的起点 . 4 疫情之下的信创产业：“新基建”重要抓手，蓄势待发 . 4 信创产业全景图 . 5 核心环节之国产 CPU：性能仍待提升，生态构建是关键 . 7 国产CPU主要参与者 . 7 龙芯：国产化程度最高的 MIPS架构芯片 . 8 龙芯发展历史 . 8 龙芯CPU：单核性能较突出，多核能力及生态构建是短板. 9 飞腾: 基于ARM指令集授权的国产CPU . 11 天津飞腾：背靠CEC及国防科大 . 11 飞腾过去的20年 . 12 飞腾未来五年（2020-2024）的总体规划 . 14 飞腾生态发展策略：致力于打造 PK生态体系 . 15 总结 . 16 华为鲲鹏：性能最好的ARM架构CPU，致力于打造鲲鹏产业生态 . 17 华为鲲鹏920：性能最好的ARM架构服务器CPU . 17 华为全力打造鲲鹏计算产业生态 . 18 海光：获得AMD X86 IP核授权，受美国实体名单影响较大 . 20 获得AMD X86 IP核授权 . 20 海光被美国列入实体名单，后续发展受到制约 . 21 总结 . 21 兆芯: 通过外资控股获得部分 X86专利授权 . 22 申威：在超算和军队领域具备优势 . 23 核心环节之国产操作系统：麒麟OS与统信UOS的较量 . 24 操作系统：信创产业根基所在 . 24 国产操作系统：均是基于 Linux内核的二次开发 . 25 国产操作系统厂商分类及概况 . 25 麒麟OS：中标软件&天津麒麟整合，打造国产操作系统新旗舰 . 27 中标软件和天津麒麟正式整合 . 28 麒麟OS：不止于党政军，积极布局行业领域 . 30 统信软件：UOS（统一操作系统）的“代言人” . 31 Deepin：最受欢迎的民用国产操作系统 . 31 牵手诚迈科技，成立统信软件 . 32 统信软件的两大“杀手锏” . 32 投资建议 . 34 风险提示 . 34 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 图表目录 图表1： 信创产业是“新基建”的重要组成部分. 4 图表2： 信创产业：终端全栈架构图 . 5 图表3： 信创产业：云计算全栈架构图 . 6 图表4： 信创产业全景图 . 6 图表5： 国产化CPU的三种模式 . 8 图表6： 国产CPU芯片概况 . 8 图表7： 龙芯中科公司股权架构 . 9 图表8： 龙芯中科发展历程 . 9 图表9： 龙芯系列芯片产品线 . 10 图表10： 天津飞腾信息技术有限公司股权结构 . 11 图表11： 天津飞腾发展历史 . 12 图表12： 飞腾CPU产品系列 . 13 图表13： 飞腾未来技术和产品发展战略 . 15 图表14： 飞腾FT-2000/4部分整机合作企业 . 16 图表15： 鲲鹏处理器家族 . 17 图表16： 鲲鹏性能强大支撑关键行业应用. 17 图表17： Kunpeng系列芯片研发时间表 . 18 图表18： 华为鲲鹏计算产业 . 18 图表19： 鲲鹏生态带来国产IT 企业的升级 . 19 图表20： 华为鲲鹏硬件生产基地 . 19 图表21： 华为与各地政府合作建立的鲲鹏计算产业联盟 . 20 图表22： 天津海光股权架构 . 20 图表23： 海光被列入美国实体名单的影响. 21 图表24： 上海兆芯集成电路有限公司股权结构 . 22 图表25： 兆芯产品系列. 22 图表26： 申威系列处理器性能演化 . 23 图表27： 申威芯片当前产品 . 23 图表28： 2018年中国的桌面操作系统市场份额 . 24 图表29： 2018年中国的移动操作系统市场份额 . 24 图表30： Linux操作系统示意图 . 26 图表31： 国产操作系统厂商总览 . 26 图表32： 中标软件旗下三大产品品牌 . 27 图表33： 中标麒麟已适配所有国产 CPU芯片 . 27 图表34： 天津麒麟的三大产品：操作系统、麒麟云、集群软件 . 28 图表35： 交易前后股权架构变化 . 28 图表36： 中标软件营收和净利润情况 . 29 图表37： 天津麒麟营收和净利润情况 . 29 图表38： 中标软件与天津麒麟合并推进时间表 . 29 图表39： 麒麟操作系统布局 . 30 图表40： 原深度科技股权结构 . 31 图表41： 深度操作系统产品系列与优势 . 31 图表42： 统信软件股权结构 . 32 图表43： 统信软件市场布局 . 33 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 疫情之下的信创产业：蓄势待发 什么是信创产业？所谓信创产业，即信息技术应用创新产业。信创产业推进的背景在于，过去中国 IT 底层标准、架构、产品、生态大多数都由美国 IT巨头来制定，由此存在诸多的安全、被“卡脖子”的风险。全球 IT 生态格局将由过去的“一极”向未来的“两级”演变，中国要逐步建立基于自己的 IT 底层架构和标准，形成自有开放生态。基于自有 IT底层架构和标准建立起来的IT产业生态便是信创产业的主要内涵。 信创产业发展阶段：全面推广的起点 信创产业的发展史更是一部国内基础软硬件企业的成长史。信创产业的正式启动可追溯至2014 年，经过 6 年的试点和推广，我国信创产业正在从少量试点、局部试点发展到全面推广阶段，2020 年将成为信创产业全面推广的起点。未来三到五年，信创产业将迎来黄金发展期。 与此同时，我国国产基础软硬件也从“不可用”状态逐步发展为“可用”状态，并正在从“可用”状态向“好用”状态演变。 因此，无论从政策、外部环境，还是从技术产品等角度，信创产业已经“万事俱备，只欠东风”。 疫情之下的信创产业：“新基建”重要抓手，蓄势待发 面对突如其来的新冠肺炎疫情，国家及地方政府都付出了巨大的人力、物力及财力，由此市场担心政府是否会因财政资金压力过大，从而减少对信创产业的投入。 对此，我们认为，虽然短期政府财政收入面临较大压力，但政府对信创产业的投入不会降低，原因有二： 一是信创产业作为国家坚定不移推进的战略，已“箭在弦上”，不会动摇； 二是新冠肺炎疫情导致短期宏观经济大幅下滑，稳增长成为第一要务，因此政府有望实施积极的财政政策，扩大财政支出。3 月初，国家提出要加快 5G、数据中心、人工智能、工业互联网等新型基础设施建设，而信创产业作为名副其实的“新基建”，将成为拉动经济发展的重要抓手之一，因此政府投入预计将会得到充分保证。 图表1： 信创产业是“新基建”的重要组成部分 资料来源：新华网，华泰证券研究所 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 信创产业全景图 信创产业包含了从 IT底层的基础软硬件到上层的应用软件全产业链的安全、可控。 以“云”和“端”角度为例： 1）基于国产平台的终端全栈架构：包括国产CPU、整机设备、固件（BIOS）、操作系统及驱动层和应用层（办公软件、应用软件）等。终端设备包括单独部署的个人桌面电脑、笔记本电脑、接入云平台的瘦客户端等。 图表2： 信创产业：终端全栈架构图 资料来源：飞腾白皮书，华泰证券研究所 2）基于国产平台的云计算全栈架构：随着云计算的发展，政府、金融、电信等各个行业都在逐步从传统信息系统“烟囱式”的建设方式向私有云、公有云环境进行迁移。云计算的核心就是利用以虚拟化为代表的技术进行计算、存储、网络等资源的配置管理和弹性扩展。云计算整体架构包括：基于国产 CPU 的基础设施层，如整机、网络、存储等；IaaS层-包括操作系统和云管理平台；PaaS层-主要是通过使用容器环境对应用软件进行微服务化定制封装，使用DevOps理念对云原生应用进行持续部署和集成，使用容器编排工具对容器进行统一集群管理；SaaS 层包括政府、金融、电信等各行业业务软件。此外，还包括整个平台的安全管理、运维管理及相应的标准制定遵循。 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 图表3： 信创产业：云计算全栈架构图 资料来源：飞腾白皮书，华泰证券研究所 根据上述信创产业架构，我们按照自下而上的架构顺序，对参与其中的主要国产厂商进行了梳理（不完全统计），绘制出如下信创产业全景图。我们相信，随着信创产业范围的不断扩大，将会有越来越多的国内厂商参与其中，从而构建起庞大而丰富的信创产业应用生态。 图表4： 信创产业全景图 资料来源：华为官网，飞腾白皮书，华泰证券研究所 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 核心环节之国产CPU：性能仍待提升，生态构建是关键 国产CPU主要参与者 CPU（Central ProcessingUnit）中央处理器，是计算机的运算和控制核心（Control Unit），它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器内部主要包括运算器（ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。 CPU指令集分类 CPU依靠指令来计算和控制系统，每款 CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统，从大类划分上可分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两种。 1）以 X86 系列为代表的 CISC 指令集。CISC 指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。复杂指令集系统的优点是控制简单，处理高级语言和特定任务能力强，缺点是结构过于复杂、指令集利用效率不高、执行速度慢。 2）以 ARM架构为代表的RISC指令集，小众的MIPS、Alpha采用也是RISC指令系统。相对于复杂指令系统，精简指令系统（RISC）保留使用频率高的指令，对不常用的指令功能通过组合指令来完成，以此提高程序处理速度，同时 RISC架构CPU采用超标量和超流水线结构，大大提升了并行处理能力。中高档服务器中普遍采用 RISC架构的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC架构的CPU。如PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha处理器等。智能手机处理器需要高效率低功耗，主流的ARM处理器采用的也是 RISC架构。 指令集是一套软硬件之间的语言规范，国际上曾经有不下十种指令集，经过残酷的市场竞争，目前通用领域得到广泛使用的指令集只有 Intel的X86和英国Acorn公司的ARM。由于知识产权的限制，早期国产 CPU 在公开领域一直没有途径使用这两种指令集，早期国产CPU的三驾马车，飞腾、龙芯、申威，不得已分别选择了 SPARC指令集、MIPS指令集、ALPHA 指令集。这三种指令集之所以可以以极其低廉的价格（比如 SPARC 给飞腾的授权价只有 99美元，ALPHA不要钱）授权，是因为它们的生态环境很弱，需要吸引合作伙伴来共同打造生态才能生存。然而，十余年过去，受到 Intel 和 ARM 的双重碾压，SPARC、MIPS、ALPHA的生态系统越来越凋零，导致使用上述指令集的国产 CPU的生态环境建设十分艰难。 自主研发 CPU 需要得到指令集授权，指令集授权方式主要有两种：指令集架构授权、IP核授权： （1）指令集架构授权：指可以对ARM架构进行大幅度改造，甚至可以对 ARM指令集进行扩展或缩减。譬如，苹果A6处理器使用的是ARMv7-A指令集，由于得到了ARM公司架构层级授权所以苹果公司可以对 ARM 架构进行大幅度改造，甚至可以对 ARM 指令集进行扩展或缩减，从而出现了苹果公司自己的“Swift架构”。 （2）IP 核授权：指可以以一个内核为基础然后在加上自己的外设，由此设计自主 MCU（Soc芯片）。例如TI公司的STM32系列单片机是以ARM Cortex-M3内核为基础然后在加上自己的外设，最后形成了自己的 MCU。但 TI公司并没有权限去对 Cortex-M3内核进行改造，所以TI公司获得的应该是内核层级授权。由于 IP软核源代码的分析与解读需要耗费较大的人力，而硬核授权并不包含源代码的开放，因此，我们认为，这种方式的安全可靠性并不高。 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 其中，X86 指令集架构掌握在 Intel 和 AMD 手中，不对外开放；ARM公司向全球知名 CPU 设计厂商开放指令集架构授权和 IP核授权。在国产芯片厂商中，华为鲲鹏和飞腾获得了 ARM 公司 64 位 ARM V8 指令集的架构授权，有权设计、生产、销售 ARMv8 兼容处理器产品。龙芯、申威分别获得 MIPS 架构和 ALPHA 架构的授权，自主研发处理器内核，并在此基础上，对相关架构指令集进行了扩展。基于两种指令集授权模式，加上国内一些厂商自建指令集系统，CPU国产化的方式主要有三种： 图表5： 国产化CPU的三种模式 指令集授权方式 技术路线 优点 问题 自主可控程度 IP核授权 通过授权实现差异化发展 通常基于指令系统进行SOC集成设计 技术门槛低、时间成本低、性能起点高、生态环境可依赖 自主可控度程度低、安全基础不牢靠、购买技术授权的成本高 低 指令集架构授权 基于指令集架构授权自主设计CPU核心 拥有自主发展权、安全可控度高 技术门槛高、生态构建较难 较高 自主研制指令集 自建指令集系统 高度自主可控 技术门槛高、生态构建极难 很高 资料来源：华泰证券研究所 国产CPU主要参与者 2002 年中科院计算所研制出我国第一款商品化通用高性能 CPU“龙芯”1 号。此后，我国科研技术人员大力攻关，相继有多款国产处理器芯片陆续面世。目前我国国产处理器芯片的主要参与者有：龙芯、兆芯、飞腾、海光、申威和华为等。 图表6： 国产CPU芯片概况 龙芯 鲲鹏 飞腾 海光 兆芯 申威 研发 单位 中科院 计算所 华为 天津飞腾 天津海光 上海兆芯 江南 计算所 指令集 体系 MIPS ARM ARM X86(AMD) X86(VIA) ALPHA 架构 来源 指令集授权+自研 指令集 授权 指令集 授权 IP授权 IP授权 指令集授权+自研 代表 产品 龙芯1/龙芯2/龙芯3 鲲鹏920 FT-2000/4 、FT-2000+/64 Hygon C86-7185 ZXC FC-1080/1081 申威SW1600/SW26010 优势 MIPS架构功耗低。终端芯片不错 ARM服务器芯片中性能最佳 终端芯片和服务器芯片整体性能较好 基于AMD最新的Zen架构，性能高 兼容性强，终端领域应用可以无缝对接，得到上海市资金扶持 不依赖商业机构授权，自主性较高 劣势 只有低端的服务器芯片，MIPS指令集已停止发展 兼容性和生态需要进一步打造 兼容性和生态需要进一步打造；商用性能需要进一步提升 因被列入美国实体名单，技术持续性较差 存在知识产权瑕疵，是否自主可控存疑；没有服务器芯片 Alpha指令集 停止更新；主要用于超算和军队，市场和生态能力弱 资料来源：Expreview，华泰证券研究所 龙芯：国产化程度最高的MIPS架构芯片 龙芯发展历史 2002 年，在中科院支持下，龙芯开始研发基于 MIPS 指令集的 CPU，2009 年正式得到MIPS授权。低价购买了MIPS指令集527条指令的永久授权，后来根据自己的规划修改并增加到1907条指令，研发出具备自主知识产权的龙芯指令集（loogISA）。龙芯中科公司成立于 2008 年，2010 年由北京市政府与中国科学院共同牵头出资改建，旨在将龙芯研发成果产业化、市场化。 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 图表7： 龙芯中科公司股权架构 资料来源：天眼查，华泰证券研究所 图表8： 龙芯中科发展历程 资料来源：公司官网、华泰证券研究所 龙芯CPU：单核性能较突出，多核能力及生态构建是短板 依托龙芯十余年的研发技术，公司致力于龙芯系列 CPU 设计、生产、销售和服务。主要产品包括面向行业应用的专用小 CPU（龙芯1号），面向工控和终端类应用的中 CPU（龙芯2号），以及面向桌面与服务器类应用的大 CPU（龙芯3号）。 1) 龙芯1号（Godson-1）： 该系列为32位低功耗、低成本处理器，主要面向低端嵌入式和专用应用领域。龙芯1号CPU采用GS132或GS232处理器核，主要应用于云终端、工业控制、数据采集、手持终端、网络安全、消费电子等领域。IP 核兼顾通用及嵌入式CPU 特点的 32 位处理器内核，采用类 MIPS III 指令集，具有七级流水线、32 位整数单元和64位浮点单元. 2)龙芯 2 号（Godson-2）： 采用 GS464 或 GS264 高性能处理器核，主要面向嵌入式计算机、工业控制、移动信息终端、汽车电子等 64位高性能低功耗 SoC芯片。采用先进的四发射超标量超流水结构，片内一级指令和数据高速缓存各 64KB，片外二级高速缓存最多可达 8MB.最高频率为 1000MHz，功耗为 3-5 瓦，远远低于国外同类芯片，其 SPEC CPU2000测试程序的实测性能是 1.3GHz的威盛处理器的 2-3倍，已达到中等Pentium4水平。 3) 龙芯3号（Godson-3）:该系列产品为 64位、多核系列处理器，主要面向高端嵌入式计算机、桌面计算机、服务器和高性能计算机等领域。 行业研究/专题研究 | 2020年03月25日 龙芯2009年底推出四核龙芯 3A，2011年推出65nm的八核龙芯 3B1000，2012年推出32nm 性能更高的八核 3B1500，其主频最高可达到 1.5GHz。3A1000和 3A1500 两款处理器采用的 GS464 微架构，虽然这两款在浮点计算等某些性能上达到了很高的水平，但在访存、磁盘IO等性能却达不到可用的水平。面对这一情况，此后龙芯改变了研发重点，将主要精力放到微内核性能的提升上。 2015 年第二代龙芯四核处理器首款产品 3A2000/3B2000（面向服务器版本）研制成功，基于最新架构 GS464E，采用国内中芯国际的 40n