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2020年鲲鹏深度解析

2020年鲲鹏深度解析 云时代鲲鹏公司
2021-01-14
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导读:整个鲲鹏计算生态的定位更加偏向于中国 Intel,主要聚焦在芯片以及云端,持续推进处理器研发与架构演进,除了

整个鲲鹏计算生态的定位更加偏向于中国 Intel,主要聚焦在芯片以及云端,持续推进处理器研发与架构演进,除了整机、部件、数据库端会有少量涉及外,其它领域均交由合作伙伴承接。

产业与政策共振,鲲鹏迎来历史性发展机遇

政策端:中美科技角力加速国产化进程我国IT行业规模巨大,但核心技术极度依赖进口。2019年我国软件行业实现营收71,768 亿元,同比增长 15.4%;实现利润总额 9,362 亿元,同比增长 9.9%,规模巨大,但是信息技术服务占比 59.3%、软件产品占比 28.0%、嵌入式系统软件占比 10.9%、信息安全 占比 1.8%,主要依靠服务实施为主。与之相对应的是在芯片、操作系统、数据库、存储等基础软件硬件方面领域高度依赖进口自给率较低,产业发展受制于人,“缺芯少魂”的状态持续存在。


中美科技角力,国产化大势所趋。2019 年开始美国先后对中兴、华为、中科曙光、海康威视、科大讯飞等国内科技领军企业进行制裁和禁运,美国利用自身在IT基础软硬件领域的技术优势遏制国内科技产业发展之心昭然若揭,国内IT核心技术缺失导致科技产业受制于人的现状显露无遗,未来构建国内自主创新的IT生态将是未来中国科技产业发展的必由之路,预计IT 产业将在政策、资金、资源等层面获得倾斜与扶持。此前我国国产替代主要以中国软件、中国长城、龙芯为代表的传统信创体系。2019 年华为携鲲鹏切入国产替代,凭借华为强大的技术实力有望大大加速国产替代的进程。


市场端:信创市场空间超 6000 亿 

从党政军到民生行业市场,国产替代市场空间巨大。党政军对信息安全重视度高且价格敏感度相对较低,国产IT产品凭借在信安领域的优势有望率先在党政军市场进行替换,随着整体生态服务能力的不断增强,中长期国产化将逐渐由党政军向规模更加庞大的金融、医疗、电信等关键民生行业渗透,我们测算未来5年总计国产替代市场空间在6300 亿(党政军在2100、民生行业市场在4200),平均每年1260亿。

行业端:5G+云+AI 催生多元算力需求 

互联网正在向 5G+云+AI 时代迈进。此前互联网的发展主要经历了PC 互联网与移动互联网两大时代,2016年以5GPolar code 在3GPP第87次会议确定为控制信道编码方法为标志,互联网正式进入 5G+云+AI 时代并推动整个互联网由消费互联网向产业互联网转型。

5G+云+AI 打造数字经济闭环。产业互联网时期数据将是数字经济的核心,在数据产生、传输、存储、计算、分析和应用的整个生命周期中,云计算提供海量数据计算与存储, 5G负责对数据进行高效传输,AI 提供对数据的分析挖掘。三者相互协同,形成了数字经济新时代从终端、边缘到中央云一体化生产工具,2019 年随着中国5G牌照发放,将进一步加速 5G+云+AI 与传统产业的融合。



通用芯片难以应对复杂的场景和海量数据,5G在与传统行业融合催生海量数据的同时,下游数据的多样性也大大增强,根据GIV的数据显示2025年新增数据的95%均为图片、文本、语音、视频等非结构化数据,海量非结构化数据带来文本处理、大数据分析、科学计算处理等多元的化的计算需求,日益复杂且多元的计算需求给单一通用芯片架构构建的传统计算体系带来了巨大的挑战。


多元计算架构组成的异构计算有望提供系统级摩尔定律。目前主流计算架构主要有 X86、 ARM、GPU、FPGA、ASIC,各种架构在不同场景各有优势,X86适用于高性能高功耗的通用计算场景;ARM 适用于对功耗较为敏感的通用性计算场景;GPU 在图像处理、深度学习机器学习等领域应用较为广泛;FPGA采用门阵列架构具有低时延可编程的优势,除传统图像处理、信号采集、通信、航空航天等领域外目前也逐渐在AI领域得到应用;ASIC 高度定制,主要应用于大型专用场景(挖矿),前期投资成本高但一旦稳定使用,每单位的成本最优。未来由X86、ARM、GPU、FPGA、ASIC 构成的异构计算有望提供系统级的摩尔定律重新驱动算力快速增长。


端边云(客户端+边缘+云)+异构计算将成为最优解。端边云架构在扩展性、延时、效率优势显著,是ICT产业发展的重要趋势,异构计算是将不同架构计算单元组成的系统计算方式,相比传统单一芯片架构的计算体系,计算效率更高、延迟更低、性价比高。端边云与异构计算结合后,一方面提供系统级的摩尔定律,驱动算力供给重归高速增长趋势;另一方利用端边云全栈开发的优势便捷异构计算架构的部署、开发与运维。

2023年新兴计算架构驱动计算产业空间超万亿,随着芯片级摩尔定律逐渐失效,新的多元计算构建的异构计算体系构建的系统级摩尔定律将是未来全球计算主要驱动力,根据 IDC 数据预测2023年全球计算产业投资额将达到 1.14 万亿美元,中国计算机产业投资空间1043亿美元,接近全球的 10%。


鲲鹏定位中国 Intel,重塑国产 IT 生态价值体系 

由于缺失核心CPU设计及生态构建能力,从盈利能力和体量可以看出,以个人PC为主的联想集团和以服务器为主的浪潮集信息处于生态产业链价值分配末端。

鲲鹏不只是替代更是重构 IT生态,鲲鹏计算生态强势入局国产 IT 替代将对整个国产 IT 的发展产生深远的影响,一方面凭借鲲鹏优异的性能以及华为强大的产业协调与生态支持能力,鲲鹏将加速整个国产软件生态的替代进程,此外更重要的是通过搭建新的计算平台,华为或将改变国产 IT 长期低附加值与高定制化的现状,重塑整个国产 IT 的价值分配体系。

携手合作伙伴,共赢计算新生态 

整个鲲鹏计算生态中华为的定位更加偏向于中国 Intel,主要聚焦在芯片以及云端,持续推进处理器研发与架构演进,除了整机、部件、数据库端会有少量涉及外,其它领域均交由合作伙伴承接,
  • 硬件端:华为提供基于鲲鹏+昇腾的主板,SSD/网卡/RAID 卡等部件,助力合作伙伴发展自有品牌的部件、服务器与 PC。

  • 软件端:开源数据库(GaussDB OLTP 单机版)、开源操作系统(服务器操作系统 Euler OS)、开源 AI 框架(MindSpore),助力合作伙伴开发自有品牌基础软件产 品。

  • 应用端:免费支持主流应用和软件迁移,线上社区、开发工具、编译器等产品一应俱全,推出沃土计划 5 年投入 15 亿美金支持行业发展。

“鲲鹏+昇腾”打造算力底座 

鲲鹏是一个芯片家族,鲲鹏芯片包含 CPU(鲲鹏)、AI 芯片(昇腾)、SSD控制器芯片、智能网卡芯片、智能管理芯片,涵盖“算、智、存、传、管”等五个子芯片家族, 其中鲲鹏和昇腾是整个鲲鹏芯片的核心,是整个鲲鹏生态的算力基石。
鲲鹏 CPU 厚积薄发,持续演进,鲲鹏 CPU 基于永久授权的 ARM V8 架构,处理器核、 微架构和芯片均由华为自主研发设计,自 2004 年开始投资研发第一颗嵌入式芯片算起, 累计研发 15 年,投入人员超 2W 人,投入金额超 200 亿,2016 年业务第一颗支持多路的 ARM 处理器鲲鹏 916 正式发布,2019 年最新的鲲鹏 920 是业内采用的 7nm 数据中心。未来鲲鹏会秉持量产一代、研发一代、规划一代的演进节奏,以每两年一代的迭代速度保证鲲鹏生态持续演进。
鲲鹏 920 最强数据中心 ARM 芯片,目前鲲鹏 CPU 主要分为鲲鹏 916 以及鲲鹏 920 两 款芯片,2019 年 1 月 7 日正式向外界发布鲲鹏 920 芯片,鲲鹏 920 是业内首款 7nm 数据中心 Arm 处理器,也是目前性能最强大的 Arm 数据中心端芯片,采用高集成 设计一颗芯片集成 RoCE 网卡、SAS 控制器、南桥、CPU 等四种芯片的功能,相比上一代鲲鹏 916 芯片,鲲鹏 920 在 SPECint-rate-base2006 评估跑分(930+)与最大核数 方面均提升一倍,与 AWS Graviton 对比鲲鹏 920 在主频、工艺、内存、网络能力全面领先。

性能对标 Xeon Gold 6148 功耗降低 20%,鲲鹏 920 基础 32 核 2.6GHZ 性能匹配 Xeon Gold 6148 芯片(2017 年中发布),但是功耗降低 20%,根据华为官网的数据显示鲲鹏 920-3226 在性能上基本与 Xeon Gold 6148 匹配,更强大的鲲鹏 920-4286 性能大幅领先,在功耗方面鲲鹏 920 优势显著,鲲鹏 920 4286、鲲鹏 920 3226、Xeon Gold 6148 功耗比分别为 5.03、4.52、3.63 性价比优势凸显。

昇腾最强 AI 算力芯片,昇腾主要分为昇腾 310 与昇腾 910 以及即将推出的 MDC 芯片昇腾 610(训练&推理芯片),采用自研最新达芬奇架构,其中昇腾 310 主要面向端侧推理场景,昇腾 910 主要面向云侧训练场景,昇腾310八位整数精度(INT8)下的性能达到16TOPS,16 位浮点数(FP16)下的性能达到 8 TFLOPS,而其功耗仅为 8W。昇腾 910 集成 32 个立体计算引擎,最大功耗为 310W,八位整数精度(INT8)下的性能达到 512TOPS,半精度算力 256 TFLOPS 是业界的两倍,是业内最强算力 AI 芯片, 未来华为会保持至少每年一款新产品的迭代速度,推动昇腾芯片持续发展。

什么是达芬奇架构?达芬奇是华为自研面向 AI 计算特征的全新计算架构,具备高算力、 高能效、灵活可裁剪的特性,矩阵乘法运算是整个 AI 计算的核心,典型神经网络模型中 99%均为矩阵运算,Da Vinci Core 包含核心的 3D Cube、Vector 向量计算单元、 Scalar 标量计算单元等等多种计算单元,各自负责不同的运算任务实现并行化计算模型, 以实现 AI 计算的高效处理,每个 AI Core 可以在一个时钟周期内实现 4096 个 MAC 操 作,相比传统的 CPU 和 GPU 实现数量级的提升。由于采用可拓展设计,达芬奇架构能 够满足端侧、边缘侧及云端的应用场景,可用于小到几十毫瓦,大到几百瓦的训练场景, 横跨全场景提供最优算力。


沃土 2.0 计划 5 年 15 亿美金共建鲲鹏计算机生态 

发布沃土 2.0 计划,5 年 15 亿美金助力开发者共建鲲鹏计算生态。2019 年 9 月全联接大会上华为发布沃土计划 2.0,宣布未来 5 年投入 15 亿美金,重点基于鲲鹏+昇腾计算处 理器,打造开源开放的计算产业生态,沃土 2.0 共有 4 个子计划,从产品、赋能、联盟、社区、激励五大方面全面升级,并针对高校与科研机构、开发人员、初创企业、合作伙 伴分别制定发展计划,以提供华为各项扶持资源。
哪些领域鲲鹏有望迎来批量使用?在 5G+AI+云时代,各行各业对计算平台提供端云同构、海量多样化数据智能处理、实时分析等需求,在大数据、分布式存储、数据库、ARM 原生应用、云服务等五大领域是华为鲲鹏的典型应用场景,未来在这些领域鲲鹏有望进行批量化应用。
鲲鹏有望加速国产软件云化进程,此前企业上云的主要制约因素在于 1)传统系统迁移上 云技术难度大,决策者需承担较大风险;2)云端迁移涉及到整体架构变更,整体业务需要调整,成本较高;3)云上存在一定的安全风险。目前国产软件在性能以及可靠性上与海外产品还有一定的差距。相比传统 IT 架构,云化 IT 在国产替代的大背景下,决策者决策上云所承担的风险大大降低,或将加速企业云化进程。鲲鹏云提供了一整套工具链以及软件栈帮助开发者进行应用迁移及优化,大大降低客户转云的难度以及成本。
鲲鹏产业链相关上市公司基础硬件、基础软件、应用及服务四个维度,计算机产业链自下而上主要分为芯片、基础硬件、基础软件、应用软件、软件服务等五个环节,鲲鹏芯片端完全由华为自己承担,其余完全或部分交由合作伙伴承接,我们从基础硬件、基础软件、应用软件、软件服务四个维度对鲲鹏计算产业链相关上市公司进行了梳理,详情如下:

拐点已现,国产芯片替代有望从电信行业扩散蔓延 

中国电信服务器(2020 年)集中采购项目公分为 8 个标包,预估合计采购服务器数量 56314 台。
H 系列服务器要求采用鲲鹏 920 系列处理器或 Hygon Dhyana 系列处理器,这两个系列服务器 芯片为国产芯片。
海光 Hygon Dhyana 系列芯片主要对标 AMD EYPC 7000 系列芯片,从低端到高端各个产品不等,AMD EYPC 7000 系列芯片规格从最低版本的 8 核 16 线程到最高版本的 32 核 64 线程都有涵盖,同样从性能角度可去对标 Inter E5 V4 系列处理器。

市场关心此次订单及未来可能的整个电信行业国产芯片服务器可能带来的利润增量情 况,由于鲲鹏芯片和服务器价格数据较为难以可比参照(无公开数据),我们假设海光芯片占这次采购国产芯片份额的 50%,匡算海光芯片和上市公司中科曙光在此次集采及未来整个电信行业国产芯片服务器顺利推广下可能的利润弹性,供投资者参考。由于假设值具备不确定性,可能和实际最终结果有一定偏差,特此强调。考虑到无论最终国产服务器份额如何分配,最终均是国产芯片大幅受益。
根据我们统计三大典型运营商招投标数据,电信 2018 年招标 6.2 万台;移动 2018/2019/2020 年分别招标 17/11/26 万台,联通 2018 年招标 3 万台(部分数据,联通招标权限下放到各省市公司自行招标)。
从金额看移动 2018/2019 年中标 15 万台和 13 万台,对应金额 129 亿和 62 亿,单台服务器均价为 8.5/4.7 万元;电信 2018 年中标 6.2 万台,对应金额 29.1 亿元,单台价格 为 4.7 万元。
5 月 12 日华为以 50%第一份额中标中国移动 1000 台 Atlas 800 AI 服务器(昇腾 AI 芯 片),国产芯片替代之路有望从运营商蔓延到银行、能源等行业。

投资策略:鲲鹏展翅拐点已现,重塑国产 IT 软硬件价值体系 

从近期大数据跟踪来看,鲲鹏体系软件适配认证在加速推进,华为云商城应用及鲲鹏架构应用在加速入驻,有望随着公有云及私有云部署推动国产软件行业云化模式演进。鲲鹏生态中心及服务器建设基地在 4 月及 5 月陆续建成,中长期看好鲲鹏生态产业景气度和持续性。微观层面三大电信运营商服务器采购国产芯片替代已经开启市场化替代道路,鲲鹏展翅在即,未来 5-10 年将重塑国产 IT 软硬件价值体系,建议重点关注其中鲲鹏生态相关软件及硬件生态参与方。
  • 硬件端:整机厂商云 MSP 龙头、东华软件、湘江鲲鹏相关公司,建设广州“鲲 鹏+昇腾”生态创新中心的 ATM 金融服务龙头公司。

  • 软件端:国内办公软件龙头、操作系统领军企业诚迈科技,国产 BIOS 龙头。

  • 年内细分板块景气度较高标的:宝信软件、恒生电子、卫宁健康、公用事业付 费及互联网电视运营龙头,工业 PLM 龙头。

来源:长江证券
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