（報告出品方/分析師：華西證券 劉澤晶 劉波）
1 晶片成為科技競爭的核心，CPU首當其衝
1.1 CPU的組成
CPU（Central Processing Unit），即中央處理器。是一塊超大規模的集成電路，是一台計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。電腦中所有操作都由CPU負責讀取指令，對指令解碼並執行。
在計算機體系結構中，CPU 將對計算機的所有硬體資源，比如存儲器、輸入輸出單元等，進行控制調配、執行通用運算。
計算機系統所有軟體層的操作，最終都是通過指令集映射為CPU的操作。
CPU主要由控制器（控制單元）、運算器（運算單元）、存儲器（存儲單元）組成。其中控制器是CPU的控制中心，負責將存儲器中的數據發送至運算器並將運算後的結果存回到存儲器。運算器負責執行算術運算和邏輯運算，執行來自於控制器的命令。存儲器負責暫時存儲數據（包括待處理或者處理完的數據）。
1.1.1 CPU的組成：控制單元
控制單元是整個CPU的指揮控制中心，包括指令寄存器IR(Instruction Register)、指令解碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)、時序發生器和程序計數器等部件，對協調整個電腦有序工作極為重要。
它根據用戶預先編好的程序，依次從存儲器中取出各條指令，放在指令寄存器IR中，通過指令解碼(分析)確定應該進行什麼操作，然後通過操作控制器OC，按確定的時序，向相應的部件發出微操作控制信號。
操作控制器OC中主要包括節拍脈衝發生器、控制矩陣、時鐘脈衝發生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。
1.1.2 CPU的組成：運算單元
運算單元是CPU的核心。可以執行算術運算(包括加減乘數等基本運算及其附加運算)和邏輯運算(包括移位、邏輯測試或兩個值比較)。相對控制單元而言，運算器接受控制單元的命令而進行動作，即運算單元所進行的全部操作都是由控制單元發出的控制信號來指揮的，所以它是執行部件，是數據加工處理部件。
算術運算邏輯單元（ALU）：實現多組算術運算和邏輯運算的組合邏輯電路，簡稱ALU。由"And Gate" （與門） 和"Or Gate"（或門）構成的算術邏輯單元，主要功能是進行整數的二位元的算術運算，如加減乘 (不包括整數除法)。
累加器（AC)：當運算器的算術邏輯單元執行算術或邏輯運算時，為ALU提供一個工作區。暫時存放運算結果信息。目前CPU中的有多達16個、32個、甚至更多的累加器。
數據緩衝寄存器（DR）：用來暫時存放由內存讀出的指令或數據，反之，當向內存存入指令或數據時，也暫時將它們存放在DR中。作為CPU和內存及外部設備間信息傳送的中轉站。
狀態寄存器（PSW）：保存由算術指令和邏輯指令運行或測試的結果建立的各種條件碼內容。
通用寄存器組：通用寄存器可用於傳送和暫存數據，也可參與算術邏輯運算，並保存運算結果。除此之外，它們還各自具有一些特殊功能。
1.1.3 CPU的組成：存儲單元
包括CPU片內緩存和寄存器組，是CPU中暫時存放數據的地方，裡面保存著那些等待處理的數據，或已經處理過的數據，CPU訪問寄存器所用的時間要比訪問內存的時間短。
採用寄存器，可以減少CPU訪問內存的次數，從而提高了CPU的工作速度。但因為受到晶片面積和集成度所限，寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。專用寄存器的作用是固定的，分別寄存相應的數據。而通用寄存器用途廣泛並可由程式設計師規定其用途，通用寄存器的數目因微處理器而異。
1.2 CPU的工作過程
CPU從存儲器或高速緩衝存儲器中取出指令，放入指令寄存器，並對指令解碼。它把指令分解成一系列的微操作，然後發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的類型和操作數的基本命令。
指令是由一個字節或者多個字節組成，其中包括操作碼欄位、一個或多個有關操作數地址的欄位以及一些表徵機器狀態的狀態字以及特徵碼。
取指令：從存儲器或高速緩衝存儲器中檢索指令（為數值或一系列數值）放到指令寄存器。
指令解碼：根據存儲器提取到的指令來決定其執行行為。首先解碼，指令被拆解為有意義的片段。根據CPU的指令集架構（ISA）定義將數值解譯為指令。
執行指令：在提取和解碼階段之後，緊接著進入執行階段。該階段中，連接到各種能夠進行所需運算的CPU部件。
1.3 CPU的指令集與架構
由於CPU只能處理0、1，因此必須約定一種語言，指令集就是CPU能認識的語言。指令集是一套指令集合，一套指令規範，具體的實現仍然依賴於CPU的翻譯和執行。
從大類來分，一般將指令集分為精簡指令集和複雜指令集。
精簡指令集（RISC指令集）：這種指令集的特點是指令數目少，每條指令都採用標準字長、執行時間短、中央處理器的實現細節對於機器級程序是可見的。典型的RICS指令集有：ARM、MIPS等。
複雜指令集（CISC指令集）：在CISC微處理器中，程序的各條指令是按順序串行執行的，每條指令中的各個操作也是按順序串行執行的。
優點是控制簡單，但計算機各部分的利用率不高，執行速度慢。典型的CICS指令集有：intel的x86指令集和AMD的x86-64 。
架構就是實現這個指令集的物理結構，目前主流的4大架構：
X86：目前的電腦及伺服器大部分採用了X86架構的處理器，以intel和AMD的處理器為主。x86架構的處理器採用了CISC指令集。
ARM：採用了RISC指令集，優勢在於低功耗，因此非常適合手機等終端使用，x86架構的處理器無法解決低功耗的問題，所以移動終端很少使用x86架構的處理器。ARM公司只出售IP（技術智慧財產權），不設計和製造自己的晶片，位於ARM架構的最頂端。
MIPS：採用RISC指令集，1981年由MIPS科技公司開發並授權，廣泛用於電子產品、網絡設備、個人娛樂設備等。
RISC-V：是屬於RISC指令集的開源架構，可以自由地用於任何目的，允許任何容人設計、製造和銷售RISC-V晶片和軟體，並不需要ARM、MIPS那樣需要經過授權，受到各種使用的限制。
1.4 CPU行業的壁壘
技術壁壘：CPU作為計算機的運算與控制核心，對通用計算處理能力等性能指標有較高的要求，屬於集成電路設計中的最高端產品。掌握CPU核心設計能力需要長期積累，技術儲備需要較長周期。
生態壁壘：CPU 產品需要研發配套的基礎軟體，包括如 BIOS、編譯系統、作業系統、虛擬機等的配套軟體支持。不同 CPU 指令系統的作業系統、應用軟體之間形成了獨立的生態體系，不同生態體系承載的應用數量、類型和豐富程度迥異，從而構成軟體生態壁壘。
規模壁壘：集成電路企業的產品必須達到一定的資金規模與業務規模，才能通過規模效應獲得生存和發展的空間。由於 CPU 產品設計研發周期長及成功的不確定性大，而市場變化又十分迅速，資金和規模是行業的重要壁壘。
人才壁壘：CPU 及其配套基礎軟體需要高端人才以及長期的研發投入才能形成高水平成果。而行業內具有豐富經驗的高端技術人才相對稀缺，且較多集中在少數領先廠商，因此人才聚集和儲備成為新興企業的重要壁壘。
1.5 我國伺服器市場規模
根據中商情報網數據，2021年中國伺服器市場銷售額達到250.9億美元，同比增長12.7%，持續領漲全球，在全球市場占比25.3%，同比提升1.4個百分點。預計2025年中國整體伺服器市場規模將達到424.7億美元。
根據中商情報網數據，2021年全球伺服器市場出貨量1353.9萬台，同比增長6.9%。中國伺服器出貨量達到391.1萬台，同比增長 8.4%，其中x86伺服器出貨量達到375.1萬台。伴隨「數字經濟」戰略的持續落地與推進，預計未來伺服器需求將持續旺盛，增速呈現回暖態勢。預計2025年中國x86伺服器出貨量達到525.2萬台。
1.6 CPU的競爭格局
X86架構：Intel占據主導地位，AMD奮起直追。
X86架構目前占據了全球伺服器、桌面及移動PC的主要市場份額。CPU商用市場也基本被X86架構的國際巨頭Intel、AMD兩家壟斷。Intel市場份額基本保持在70%-80%左右。據 Mercury 的數據，在2021年年末，全球x86市場中AMD的市場份額達到25.6%。
非X86架構：多點開花，ARM進軍X86傳統領域。
多點開花：除ARM以外，非X86架構的RISC-V憑藉開源性質與靈活性，是物聯網領域市場的新寵；MIPS主要應用於網關、機頂盒等網絡設備中；Power所代表的小型機是企業IT基礎設施的核心。
ARM：在非X86架構占據主導地位，進軍X86傳統領域。在整個非X86領域，ARM架構占據主導地位；同時進軍X86傳統領域。2011年，微軟開始推出ARM的Windows系統，ARM進軍X86的傳統領域。2020年蘋果的首款晶片M1橫空出世，迎來了ARM架構的巨大突破。
1.7 環境：國家產業政策扶持
集成電路是信息產業的核心，為了發展集成電路，國家給予高度重視，出台各方面政策為我國CPU發展保駕護航，為產業後續實現跨越式發展創造了良好的外部環境。在科技領域競爭加劇的大背景下，我國政府持續加大對國產 CPU 的支持，舉措包括：
對 CPU 相關企業的研發引導、資金支持以及財稅優惠政策。
支持企業通過兼併重組、國際合作等方式做大做強，提高國產化能力。
加強應用端扶持，推動國產化採購工作，將應用國產 CPU 晶片的整機產品列入政府採購清單。
加強人才培養，集成電路被設置為一級學科。
1.8 環境：行業信創加速，電信、金融等行業國產晶片伺服器占比大幅提升
行業信創加速，電信、金融行業集采中國產伺服器占比大幅提升。中國移動2021-2022年伺服器國產化率將提升至41.65%。
根據之前公布的中標信息，中國移動2021-2022年PC伺服器第1批集采共採購163,692台PC伺服器，國產晶片伺服器合計占比27.03%，其中採用鯤鵬晶片的伺服器共27,083台（占比16.55%），採用海光晶片的伺服器共17,164台（占比10.49%）。
2022年3月31日，中國移動發布了補充採購的招標公告，本次補采鯤鵬伺服器占比43.30%，海光伺服器占比56.70%。
算上本次補采的伺服器後，採用鯤鵬晶片的伺服器將達到44,837台（占比21.90%），採用海光晶片的伺服器將達到40,414台（占比19.74%），整體國產伺服器占比將達到41.65%。
1.9 國產CPU發展之路
國產CPU發展較晚，中國自2001年開始啟動處理器設計項目，目前國內代表廠商為海光信息、華為、龍芯中科、天津飛騰、上海申威、上海兆芯等。
國產廠商產品的性能逐年提高，應用領域不斷擴展，使中國長期以來無「芯」可用的局面得到了極大扭轉，為構建安全、自主、可控的國產化計算平台奠定了基礎。
1.10 國產CPU所基於的架構和技術路線
目前國產CPU的發展路線主要有三條，分別是IP內核授權、指令集架構授權和授權+自主研製指令集，三條路線自主可控程度越來越高，軟硬體生態構建難度也越來越大，各有優劣。
X86內核授權雖然生態完善，但存在安全可控和技術授權壁壘，比如天津海光自被美國列入實體清單後，AMD表示最新的架構將不再進行授權；兆芯使用威盛電子的x86早期授權，性能相對落後。
ARM指令集架構授權是很多晶片大廠的選擇，國內以華為、飛騰為代表，但同樣存在潛在停止授權的威脅，ARM曾宣布停止向華為授權。
第三種是授權+自主研製指令集，以龍芯和申威為代表，自主可控程度最高，但構成生態極為困難。
IP核授權和指令集架構授權都存在被卡脖子的風險，而自主研製指令集又面臨應用生態問題，這是制約國產CPU發展的兩大屏障，消化吸收進行自研是未來發展之道。
1.11 國產替代空間廣闊，海光信息生態優勢明顯
隨著下游市場需求回暖以及國家將加快 5G、工業網際網路、大數據中心、人工智慧等七大領域新型基礎設施的建設進度，中國 x86 服 務器市場未來幾年需求仍然會比較旺盛，國產替代空間廣闊。
海光CPU兼容x86指令集，處理器性能參數與國際同類型主流處理器產品相當，支持國內外主流作業系統、資料庫、虛擬化平台或雲計算平台，能夠有效兼容目前存在的數百萬款基於x86指令集的系統軟體和應用軟體，具有優異的性能、生態優勢。
2 兼具生態、性能、安全等優勢，引領「中國芯」
2.1 公司簡介及主營業務
海光信息成立於2014年，主要從事高端處理器、加速器等計算晶片產品和系統的研究、開發。
目前海光已掌握了高端處理器核心微結構設計、高端處理器SoC架構設計、處理器安全、處理器驗證、高主頻與低功耗處理器實現、高端晶片IP設計、先進工藝物理設計、先進封裝設計、基礎軟體等關鍵技術。
海光處理器兼容市場主流的x86指令集，面向企業計算、雲計算數據中心、大數據分析、人工智慧、邊緣計算等眾多領域提供多種形態的海光處理器晶片，滿足不同行業的不同需求。
海光通用處理器（CPU）基於x86架構，主要功能模塊包括處理器核心、片上網絡、各類接口控制器等，兼容x86指令集以及國際上主流作業系統和應用軟體，應用於電信、金融、網際網路等行業。
產品包括海光3000系列、海光5000系列、海光7000系列。
海光協處理器（DCU）構成與CPU類似，結構邏輯相對CPU簡單，計算單元數量較多。以GPGPU架構為基礎，兼容通用的類CUDA環境以及國際主流商業計算軟體和人工智慧軟體，應用於大數據處理、人工智慧等領域。
產品包括海光8000系列。
2.2 公司股權結構
中科曙光為第一大股東，IPO前持股32.1%。
成都國資為第二大股東，包括成都產投有限、成都高投有限和成都集萃有限，IPO前合計持股19.53%。
主要子公司中海光集成和海光微電子為海光信息與AMD共同持股，其中AMD持有海光集成30% 股權，AMD持有海光微電子 51%股權。
2.3 財務表現：公司具備優秀的長期成長性和業績兌現能力
隨著產品放量，營收持續高增長。
公司營業收入從2018年的0.48億元增長到2021年的23.1億元，三年複合增長率為263.74%。
2022年上半年公司營收為25.30億元，同比增長342.75%。
已跨過盈虧平衡點，歸母淨利潤高增長。
2021年公司跨過盈虧平衡點，首次實現盈利3.27億元。
2022年上半年公司歸母淨利潤為4.76億元，同比增長1,240.79%。
2.3.1 財務表現：毛利率與海外龍頭相當、淨利率仍有較大提升空間
隨著高端產品的放量，毛利率穩中有升。
2019-2022H1，毛利率分別為37.31%、50.50%、55.95%、57.90%。自2020年之後公司主營業務毛利率基本保持穩定，略有上升，與海外龍頭毛利率相當（ Intel 2018-2021年毛利率平均值為57.94%）。
規模效應顯現，淨利率持續高增長。
2019-2022H1，淨利率分別為-21.90%、-3.82%、14.16%、18.81%。與海外龍頭（Intel 2018-2021年淨利率平均值為27.74%）相比，淨利率仍有較大提升空間，後續隨著規模效應顯現，淨利率有望與海外龍頭看齊。
2.3.2 財務表現：現金流表現彰顯產業鏈強勢地位
經營性現金流淨額穩定增長。
經營性現金流淨額受到提前備貨等因素影響，隨著公司規模擴大，經營性現金流淨額穩定增長，2021年經營性現金流淨額為5.98億元。
2018年-2021年經營活動現金流入小計/營業收入保持在高位，彰顯產業鏈強勢地位。
2018-2021年的經營活動現金流入小計/營業收入比例分別為464.58%、445.91%、112.43%、145.63%，公司現金流充裕，彰顯公司商業模式優秀和產業鏈地位強勢。
2.4 研發投入：研發高投入，技術消化吸收、產品疊代效果顯著
研發高投入，技術消化吸收、產品疊代效果顯著。
2019-2021年，公司研發支出合計為8.65/10.89/15.85億元，占營收收入比重為228.04%/106.60%/68.60%。
公司的研發高投入在技術消化吸收、產品疊代等方面成果顯著：海光一號、海光二號已經實現商業化應用，海光三號完成實驗室驗證，海光四號處於研發階段；海光DCU系列產品深算一號已經實現商業化應用，深算二號處於研發階段。
2020-2021年，研發費用占比分別為50.13%、46.98%。
國家中長期科技發展規劃綱要(2006—2020)中提出了實施十六個專項，「核高基」規劃是當時規劃的十個專項中的第一個，肩負著解決我國最重要的核心電子器件、高端晶片和基礎軟體的關鍵核心技術。中央處理器被認為是「核高基」攻關的重中之重。
海光信息在國內率先完成了高端通用處理器和協處理器產品成功流片，並實現了商業化應用。公司產品性能達到了國際上同類型主流高端處理器的水平，在國內處於領先地位。
截至2021年8月31日，公司及子公司擁有已授權專利153項(其中發明專利116項)、145項軟體著作權和24項集成電路布圖設計專有權等智慧財產權。
2.5 員工情況：人均創收大幅提升，研發人員占比達90.17%，科技屬性明顯
人均創收大幅提升，公司經營狀況持續向好。
公司發展迅速，員工數量從2018年的576人升至2021年的1139人。員工數量增長的同時，人均創收大幅提升，從2018年的8.38萬元提升至2020年的202.85萬元，複合增長率為189.27% 。
研發人員占比90.17%，科技屬性明顯。
公司非常注重產品研發，研發人員數量處於快速上升狀態。2021年公司研發與技術人員數量達到1027人，占員工總數量90.17%，科技屬性明顯。
2.6 公司採用Fabless模式，主要產品為CPU和DCU
公司 CPU、DCU 晶片的研發、生產流程涉及設計、流片和封測三大環節。
公司是典型的 Fabless 模式企業，主要負責制定晶片的規格參數與方案、進行晶片設計和驗證、交付晶片設計版圖等，而晶片的晶圓加工、封裝測試通過委外方式完成。
海光 CPU 和海光 DCU 的生產過程包括裸片生產和處理器產品生產，公司 CPU 和 DCU 具有不同的產品形態和製造工藝要求。
海光 CPU：晶圓代工廠向封測代工廠的交付物為半成品晶圓或成品晶圓，由封測代工廠完成裸片封裝和產品測試工作。
海光 DCU：晶圓代工廠向封測代工廠的交付物為已完成晶圓加工、裸片封裝的 DCU 半成品，由封測代工廠完成產品測試工作。
2.7 研發投入進入正反饋，下游應用廣泛
從成立以來，海光信息就一直加大對核心CPU、DCU上的投入。
不斷加大自研核心技術投入，產品更具競爭力，研發費用不斷提升。
海光CPU已經得到了國內行業用戶的廣泛認可，逐步開拓了浪潮、聯想、新華三、同方等國內知名伺服器廠商，開發了多款基於海光處理器的伺服器，有效地推動了海光高端處理器的產業化。
海光CPU已經應用到了電信、金融、網際網路、教育、交通等行業；海光DCU主要面向大數據處理、商業計算等計算密集型應用領域以及人工智慧、泛人工智慧應用領域。
使用海光CPU的伺服器主要應用於電信運營商、金融、網際網路等領域；使用海光 CPU的工作站主要應用場景為工業設計和應用、圖形圖像處理。
海光DCU協處理器可廣泛應用於大數據處理、人工智慧、商業計算等計算密集類應用領域。
隨著行業信創的推廣，2019-2021年電信、金融行業營收占比持續增長。
2019-2021年，電信行業營收占比分別為 4.44%、8.25%、16.61%。
2019-2021年，金融行業營收占比分別為 1.33%、4.51%、11.36%。
未來隨著各行業應用推廣，公司各行業收入將更趨平衡。
2.8 海光CPU具有性能、生態、安全等多重優勢，有望持續高增長
海光 CPU 系列產品兼容 x86 指令集以及國際上主流作業系統和應用軟體，性能優異，軟硬體生態豐富，安全可靠，得到了國內用戶的高度認可，已經廣泛應用於電信、金融、網際網路、教育、交通等重要行業或領域。
兼容性：海光 CPU 可以兼容國內外主流作業系統、資料庫、中間件等基礎軟體及廣泛的行業應用軟體。
安全性：海光 CPU 通過擴充安全算法指令、集成安全算法專用加速電路等方式，有效提升了數據安全性和計算環境的安全性，原生支持可信計算。
完整體系：通過與 AMD 合作，獲得了 x86 處理器設計核心技術，研製出符合中國用戶使用需求、兼具「生態、性能、安全」三大特點的國產 x86 架構處理器產品。
2.9 海光DCU基於GPGPU架構，有望成為長期增長點
根據前瞻產業研究院的數據，GPGPU應用場景將更加多元化，通用性好和軟體生態系統完善的優勢會進一步展現出來，成為人工智慧領域的主流解決方案。
未來幾年內，中國人工智慧晶片市場規模將保持年均40%至50%的增長速度。到2024年，市場規模將達到785億元。
海光 DCU 系列產品以 GPGPU 架構為基礎，兼容通用的「類 CUDA」環境以及國際主流商業計算軟體和人工智慧軟體。
海光 8100 能夠充分挖掘應用的並行性，發揮其大規模並行計算的能力，快速開發高能效的應用程式。海光8100採用先進的FinFET工藝，典型應用場景下性能指標可以達到國際同類型高端產品的同期水平。
3 盈利預測與估值
基於公司基本面情況，對公司未來經營作如下假設：
7000系列：7000系列CPU產品主要應用於高端伺服器。我們預計2022-2024年該業務收入同比增長分別為 130.0%/60.0%/50.0%，毛利率略有提升，穩定在66.6%左右。
3000系列：3000系列CPU產品主要應用於工作站和邊緣計算伺服器。我們預計2022-2024 年該業務收入同比增長分別為200.0%/60.0%/50.0%，毛利率有較大提升，2022-2024年分 別為37.1%/38.1%/39.1%。
5000系列：5000系列CPU產品主要應用於中低端伺服器。我們預計2022-2024年該業務收入同比增長均為50.0%，毛利率穩定在63.8%左右。
8000系列：8000系列DCU產品主要應用於人工智慧。我們預計2022-2024年該業務收入同比增長分別為300.0%/80.0%/50.0%，毛利率大幅提升，2022-2024年分別為49.8%/52.8%/54.8%。
其他業務：非主營業務，在整體營收中占比較小，我們預計2022-2024年該業務收入同比增長均為0%，毛利率穩定在44.4%左右。
綜上所述，根據目前國產CPU、DCU產品市場需求及行業競爭格局，結合公司經營狀況，我們對於公司的盈利預測如下表所示。
公司是國產CPU龍頭，短期（2022-2024年）我們看好國產替代帶來業績增量，中長周期（2025-2030年）我們看好公司產品疊代帶來的長期增長。
我們預計22-24年公司實現營收收入分別為55.43/90.60/135.90億元，同比增長139.9%/63.4%/50.0%；實現歸母淨利潤分別為10.61/21.20/31.33億元，同比增長224.4%/99.8%/47.8%，每股收益（EPS）分別為0.46/0.91/1.35元，對應2022年8月12日60.10元/股收盤價，PE分別為131.6/65.9/44.6倍。
4 風險提示
疫情導致全球經濟的下行的風險：疫情蔓延全球，宏觀經濟下滑導致企業IT支出增長放緩，下遊客戶對軟體企業的需求下降的風險。
行業競爭加劇導致盈利水平下降：國外巨頭擴張進一步加劇行業競爭格局，導致行業盈利水平下降。
核心技術突破進程低於預期的風險：核心技術突破困難，進程低於預期導致的產品性能更新放緩，競爭力下降。
行業信創進程低於預期的風險：行業信創受政策等因素影響，進程低於預期導致公司營收增長不及預期。
公司核心人才團隊流失風險：公司核心技術人才可能因激勵不足等原因流失。
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