央财智库 计算机行业报告:IT基础软硬件与工业软件是国家安全

发表于:2022-08-10 04:09:34 来源:8亿彩最新版 作者:8亿彩app下载

  原标题:央财智库 计算机行业报告:IT基础软硬件与工业软件是国家安全的重要支撑

  人类历史发展经历了农业革命、工业革命,目前正处于信息革命时代。当今世界,新一轮科技革命和产业变革风起云涌,互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等信息化与数字化技术加速创新,日益融入经济社会发展的各领域、全过程,正成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。

  中国数字经济蓬勃发展,已成为国民经济最重要的发展驱动力之一。我国数字经济增加值规模由 2008 年的 4.8 万亿增长到 2020 年的 39.2 万亿,数字经济规模占GDP 比重不断提升,2020 年数 字经济占 GDP 比重达到 38.6%。

  数字技术支撑着众多行业的发展与运营,是产业安全的重要保障。数字技术正与制造业、服务业、 农业等产业深度融合,而通过“云、大、物、移、智”等新技术,传统行业正迎来全方位、全链条的改造。对各类企业而言,基础 IT 软硬件以及各类生产控制系统、核心业务系统和管理信息化 系统已经成为了其运营的必要支撑,相关系统的安全和稳定已成为产业安全的重要保障。

  国家通过多角度着手,为国产 IT 产业发展提供支持。虽然中国在基础硬件的组装生产领域位于全球较为领先的地位,在各类应用系统方面也有着较高国产化率,但是,在芯片、操作系统、数据 库等最核心、最关键的领域,英特尔、微软、甲骨文等国外厂商依然占据垄断地位,从而给国家 安全带来一定的影响和隐患。在以数字技术为代表的科技安全成为国家安全重要组成部分的背景 下,从 “十一五”期间“核高基”重大专项开始,国家一直通过财政、投融资、研发、知识产权、 市场应用等角度着手,为国产 IT 产业发展提供良好的环境和政策支持。

  虽然 IT 基础软硬件和工业软件的安全性对国家而言意义重大,但是国内大部分相关领域目前依然 处于国外厂商垄断的状态。

  在国内基础软硬件领域,海外企业仍处于垄断地位。2019 年国内 PC 端 操作系统市场份额 87.59%被微软占据,8.64%被苹果公司占据,而包括国产厂商、开源品牌在内的其他厂商份额仅为 3.77%;在国内 CPU 市场,两家海外公司 Intel、AMD 在中国市场收入达到1581 亿元(2020 年),而同期的 3 家重要国产 CPU 厂商合计收入仅 33.74 亿元,国外 CPU 品牌在 国内市场的收入是国产品牌的 46.8 倍。由此可见,在操作系统和 CPU 这两个最重要、最基础的 软硬件领域,国内市场整体仍处于海外品牌的垄断中,国内厂商整体实力距离海外巨头品牌差距 较大。

  另外,作为软件的重要分支,工业软件对工业设计、生产过程管理中发挥着重要作用,相关产品 对产业安全有着重大的影响。目前来看,国内在工业控制系统领域已经有了一定的竞争力,而在 CAD、EDA 等设计环节软件看,依然处于较落后的状况。

  而在 EDA 领域,海外三巨头于 20 世纪 80 年代起家,通过持续的收并购完善产品矩阵,逐步形 成全工具链、全流程的覆盖。Siemens EDA成立于1981年(前身为Mentor Graphics),是EDA 三巨头中成立最早的公司,之后 Synopsys 与 Cadence 分别于 1986 年、1988 年成立。历史上, 海外三巨头共发起过 200 多次收并购,正是通过不断地兼并和收购,三家公司不断扩张自身的业 务和产品线边界。目前,海外 EDA 三巨头均已覆盖了芯片设计所有环节,并选择了相应主攻的细 分领域,打造了自身的明星产品。

  从全球及国内的竞争格局来看,海外三巨头具有明显优势,国产 EDA 厂商还有较大差距。EDA 行业市场集中度较高,全球 EDA 行业主要由 Synopsys、Cadence 和 Siemens EDA 垄断,三巨 头属于具有显著领先优势的第一梯队,共占据了全球市场 78%的份额。华大九天与其他几家企业 凭借部分领域的全流程工具或在局部领域的领先优势,位列全球 EDA 行业的第二梯队,共占据了 全球市场 15%的份额。第三梯队的企业主要聚焦于某些特定领域或用途的点工具,整体规模和产 品完整度与前两大梯队的企业存在明显的差距。

  自 2018 年中美贸易摩擦爆发以来,中国众多科技实体遭遇了美国的各项制裁。以覆盖面最广的 “实体清单”为例,截至 2021 年 12 月,美国商务部工业和安全局以各种理由,将 611 家中国公 司、机构和个人列入到实体清单(Entity List)中。据了解,实体清单是美国以维护国家安全利益 为名义设立的出口管制条例,被列入实体清单中的主体在未获许可证前无法获得受相关条例管辖 的相关物项,从而对相关主体正常运营产生重大影响。

  中国被列入实体清单的主要涉及三类主体。一类是与信息技术、核电、国防军工有关的高校和研 究机构;一类是与国防军工及航天科技有关的机构及产业公司;一类是与通信、半导体、人工智 等相关的技术产业实体,其中包含华为、中国移动、海康威视等巨头,也包含中芯国际、科大讯 飞、中科曙光等众多 ICT 行业龙头企业。从中可以看出,军工和科技行业是被制裁的主要领域, 而从过去两年相关企业经营情况看,部分企业由于无法从获得核心元器件等资源,业务受到了不 同程度的影响。

  华为首当其冲承受美国“制裁”,“实体清单”中的中国公司发展均受到一定影响。以受美国制 裁最为严重的企业华为为例,公司在两年多时间内经历了美国多制裁,第一轮是 2019 年 5 月 15日被列入实体清单,华为无法购买美国技术占比超 25%的各类产品,包括高通芯片、安卓系统、 英特尔高端芯片等;一年之后,华为受到了第二轮制裁,被严格限制使用美国的技术、软件设计 和制造半导体芯片,这轮制裁导致华为自主研发芯片无法通过台积电等代工厂流片生产;2020 年 8 月 17日,美国商务部进一步收紧了对华为获取美国技术的限制,同时将华为在全球 21 个国家 的 38 家子公司列入“实体清单”。

  在美国一轮又一轮的制裁影响下,华为的业务发展遭遇了较大的 困难,以手机为代表的消费者业务下滑最为明显,市场份额由 2017 年的 20.4%下降至 2021 年的 10%,并不得不将荣耀进行剥离,而 B 端业务也受到较大影响,如华为的服务器业务也由 18 年的 17.9%降至 21H1 的 11.2%,其鲲鹏服务器主要靠消耗历史芯片库存来供货。而其他在实体清单 内的企业,也不同程度受到影响,比如国内高端服务器龙头中科曙光,在被列入实体清单之后, 公司收入增速近两年来明显降速,企业发展受到一定影响。

  “俄乌冲突”中欧美多家科技巨头宣布对俄制裁,预计对俄国家发展产生较大不利影响。此次俄 罗斯与乌克兰爆发军事冲突以来,众多欧美科技巨头宣布了对俄罗斯进行“极限制裁”,暂停对 俄罗斯供货开展业务,包括芯片巨头英特尔、AMD、英伟达等,操作系统、办公软件与公有云巨 头微软、谷歌,公有云巨头亚马逊,数据库巨头 Oracle,ERP 龙头 SAP 等 20 多家科技巨头。这 些科技巨头停止产品销售和技术服务,预计将对俄罗斯产业和经济安全产生较大影响,例如, Oracle 数据库被广泛使用于银行、电力、航空订票等领域,一旦数据库系统出现问题,这些关系 国计民生的行业会面临瘫痪的风险。

  IT 技术已日渐成为众多行业的技术底座,国外科技巨头对我国的“制裁”风险或将影响国家安全。在 IT 技术已成为众多行业不可避免的技术底座的情况下,如果国外科技巨头也对中国进行“断供” 或者“停服”,将对国内的数字产业以及关乎国计民生的重要行业产生较大冲击,影响国家的经 济与产业安全。

  2)通过政策驱动, 形成初步而稳定的用户群体,在实践打磨中,从“可用”向“好用”升级,国产软硬件经历了系 统性的实践考验,在实践中不断接收真实用户群体的需求反馈、实现产品和技术迭代成熟;

  3) 随着产品与生态的逐步成熟,最终进入市场化的良性循环阶段,可实现自主造血,而最终不再需 要政策扶植。

  在现实中,我国基础软硬件自主化建设,确实是在政策的推进下,以 2006 年的“核高基”为基 础,沿着“预研—好用—可用—大范围商用推广”的路线)自主版本形成,初步达到“可用”阶段:2006 年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲 要(2006 年-2020 年)》,将“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”列为 16 个科技 重大专项之首,简称“核高基重大专项”。2008 年,“核高基”经审议通过并正式实施。“十二 五”(2011-2015)期间,核高基重大专项以满足国家信息产业发展重大需求的战略性基础产品为重 点,突破高端通用芯片和基础软件关键技术,研发自主可控的国产中央处理器(CPU)、操作系 统和软件平台、新型移动智能终端、高效能嵌入式中央处理器、系统芯片(SOC)和网络化软件, 实现产业化和批量应用,初步形成自主核心电子器件产品保障体系。整体来看,2015 年是国产基 础软硬件进入“可用”阶段的分水岭。

  2)初具规模的用户群体的建立:2019 年-2021 年,在党政端,信创战略进行了顺利推广。国产 生态在这个过程中,已经形成了系统化、专业化、全面化推进的局面,为未来在广阔 B 端甚至 C 端领域的推广,奠定了坚实的基础。

  国产基础软硬件产业已经形成体系化、生态化的建设局面。在相关政策的引导下,经过前期的探 索和积累,国产软硬件产业形成了整体推进的局面:国产芯片的性能已经足够强大,而中间件、 数据库、办公软件、行业应用软件,也涌现了一批优秀的国产企业。

  3)行业信创拉开帷幕,B 端重点行业国产化进程推进:政务信创在 19-21 年得到顺利推广,为国 产基础软硬件产业提供了规模化、体系化的的推广和实践经验。行业信创也在过去几年间开始启 动。我们认为,经历了过去 2 年的试点,行业信创趋势已经基本确立,推广的节奏、范围、力度 都有望提升,有望在“十四五”期间贯彻推进。在信创推进的过程中,国产芯片和重要基础软件 也经历了升级迭代和产品打磨,国产生态因此不断完善。

  我们认为,行业信创仍然有较大的发展空间,信创的推进节奏、强度和范围也有望在 2022 年进 入新的阶段。行业客户场景应用的实践需求将促进国产厂商技术和服务的更新迭代和持续完善, 从而带动整个国产生态的不断进步。

  海光信息是国产 x86 生态的引领者,作为主要产品的海光芯片具有较高的性能和生态适配性。公 司目前的芯片产品包括 CPU、DCU 芯片,其中,CPU 基于 x86 架构,而 DCU 的构成与 CPU 类 似,其结构逻辑相对 CPU 简单,但计算单元数量较多,主要用于加速计算。海光CPU分为7000 、 5000 、3000 三个系列,高端的 7000 系列与英特尔在售的高端产品在性能上仅有较小的差别,已 经具备较强的竞争力。公司 DCU 产品与英伟达、AMD 对标产品相比,性能差距也不显著。

  海光 CPU 从 1 号到 4 号持续迭代,自主化能力不断提升。海光 1 号研发启动于 2016 年,并于 2018 年 4 月实现量产,2 号产品则在 2020 年 1 月推出市场,目前是公司 CPU 领域的主要在售产 品,同时,海光 3 号研发工作于 2018 年 2 月启动,3 号芯片将对核心和片上网络微结构进行设计 优化,基于新的工艺节点进行设计,目前已进入实验室验证阶段,而海光 4 号研发工作已经于 2019 年 7 月启动。每一代产品都在上一代基础上进行性能和工艺上的提升,从而验证了海光在引 进消化技术后,具备较好的吸收和再创新能力。

  海光 DCU 第一代产品已经贡献收入,第二代产品也在研发推进中,代际之间也呈现研发-量产有 序交叠的状态。2018 年 10 月,公司启动深算一号 DCU 产品设计,这代 DCU 已经在 2021 年实现量产并于 2021H2 产生销售收入,2021 出货量达到 1.2 万片,均价为 1.9 万元,而二代 DCU 的 产品研发工作于 2020 年 1 月启动,目前各项研发工作进展正常。

  鲲鹏处理器由华为海思团队研发,基于 Armv8架构永久授权。鲲鹏背靠华为集团强大的研发与产 业生态,近年来已成为国产 CPU 领域的重要厂商。鲲鹏的处理器核、微架构和芯片均由华为自主 研发设计,鲲鹏计算产业兼容全球 Arm 生态。在被美国制裁前,已经在服务器 CPU 领域取得了 良好的市场份额与客户认可。

  目前,鲲鹏生态在全国多个省份和地区建立了生态创新中心。鲲鹏生态创新中心是华为与各级政 府在鲲鹏产业合作的载体,是华为在区域生态的抓手。通过聚焦当地优势产业,聚合产业合作伙 伴,共同建设软件生态、培养人才、孵化标准,一起做大产业空间和实现区域产业快速落地。而 且,鲲鹏整机也已经形成稳定的厂商团队,包括神州鲲泰、新华三、宝德、黄河等多个著名品牌。

  鲲鹏生态仍面临供应链限制,尚未实现全面恢复。从 2019 年 5 月 15 日开始,美国就宣布将把华 为及其子公司列入出口管制清单。而且,美国一再修改其对华为的禁令进行技术封锁:2020 年 5 月 15 日从禁止华为使用美国芯片设计软件,到 2020 年 8 月 17 日禁止含有美国技术的代工企业 生产芯片给华为,再到 2020 年 9 月 15 日禁止拥有美国技术成分的芯片出口给华为。整体来看, 鲲鹏供应链仍处于尚未恢复状态,对鲲鹏生态建设形成一定的压力。

  飞腾有 20 多年的 CPU 研制积累,背后依托中国电子集团(CEC)。飞腾的核心技术和研发团队则 拥有 20 多年自主 CPU 研制经验,背后依托的是中国电子集团雄厚的科研和产业实力。飞腾早期 基于的是 SPARC 架构,而 2014 年至今,主要是基于 ARM 架构进行服务器、PC 和嵌入式芯片 的开发。

  在生态建设方面,依托 CEC 产业资源,飞腾形成了国产 PKS 生态体系。飞腾构建了终端全栈生 态。终端全栈架构包括硬件层,固件、操作系统及驱动层和应用层。在 2020 年 12 月飞腾第二届 生态合作伙伴大会上,飞腾总经理窦强博士提出“共飞腾”生态支持计划:未来 5 年,飞腾将投入 10 亿资金,联合生态伙伴瞄准战略性重点行业,以与生态伙伴联合打造标杆项目、进行产品研发、 搭建联合实验室、生态全方位合作等方式,持续推进国产平台在各行各业生态的繁荣,与广大生 态伙伴合作共赢。

  龙芯技术源于中科院计算产业,沿着市场化的道路不断发展,已有超过 20 多年的 CPU 行业积累。2001 年,在中科院计算所知识创新工程的支持下,龙芯课题组正式成立,2010 年,龙芯公司正 式成立,龙芯坚持“市场带技术”道路,坚持自主研发,坚持市场化机制,发展历程为三个十年。

  龙芯 CPU 系列包括龙芯 3 号大 CPU、 龙芯 2 号中 CPU 、龙芯 1 号小 CPU 三个系列,分别针 对电脑(桌面和服务器)、工控和嵌入式、单片机领域。其中,3 号 CPU 是公司最核心和高端的产 品。从公司技术发展路径看,2020 年前龙芯产品基于 MIPS 指令系统,而 2020 年开始,龙芯推 出了自主指令系统 LoongArch,公司核心产品已经转向基于龙芯自主指令系统 LoongArch 的 3A5000 系列处理器,工控业务开始转向基于龙芯自主指令系统 LoongArch 的系列处理器。

  龙芯电脑端(PC/服务器)CPU 经历了从“不可用”到“好用”三个阶段。2015 年前,公司第一 代 3A1000/3B1500 的单核性能较低,SPEC CPU 2006 分值只有 2-3 分,打开 20M 的测试文档 需要 33 秒达不到“可用”程度;2016 年,公司推出的龙芯第二代 3A3000/3B3000/7100 单核性 能提升到 10-11 分,进入“可用”阶段,而 2019 年至今,龙芯三代性能不断向上突破, 3A/B5000 型号,频率提升至 2.5GHz,3C5000L 正式公开发布于 2021 年,是专用于服务器领域 的 CPU,核数已经达到 16 核,已经到了“好用”的状态。

  操作系统与数据库等软件共同构成了通常所说的“基础软件”,而操作系统又处于其中的核心地 位,是所有软件的“灵魂”。没有操作系统,底层的计算、存储等硬件资源便无法协调、管理和 控制,上层的应用软件更是无从运行,因此操作系统被称为计算体系之“魂”,但是,长久以来, 中国的操作系统,无论是 PC 还是服务器,都严重依赖国外厂商,对于国家安全构成了较大的威 胁。不过,近年来,国内也涌现出一批厂商,依托国外的开源技术体系,努力构建国产化的操作 系统,支撑着重点行业与领域的安全保障。

  开源的 Linux 体系是国产操作系统的技术和生态基础,也是打破操作系统商业垄断的关键力量。Linux kernel(内核)由 Linus Torvalds 在 1991 年发布,代码免费公开,由全球开发者共同贡献,已 成为影响最广泛的开源软件项目。以 Linux 内核为基础,不同的开发团体(开源社区、企业、个人 等)对内核代码进行一定的修改和补充,加入 GUI(图形界面)、应用等部分,形成了相应的 Linux 操作系统发行版。

  从全球市场来看,Linux 操作系统已经在服务器领域和嵌入式领域打破了闭源软件垄断。据 Linux 基金会统计,全球 90%的公有云平台采用了 Linux 系统,99%的超算和 62%的嵌入式设备 也都是基于 Linux。亚马逊 AWS、微软 Azure、微软 Azure、谷歌云平台和阿里云等主流云服务 商,都提供了 Linux 系统方案。全球公有云平台运行的所有应用,超过 54%是运行在 Linux 虚拟 机上。甚至微软 Azure 的近 30%的虚拟机也是基于 Linux。

  由于技术、生态等原因,基于开源 Linux 体系构建国产操作系统生态,是必然选择。计算机操作 系统开发是一项庞大而复杂的工程,主流的操作系统代码量都比较庞大,而且随着版本升级呈增 长趋势。此外,操作系统重新从零构建生态的难度极大。操作系统的核心价值在于生态兼容性, 作为应用软件和底层硬件之间的桥梁,生态完善度非常重要。操作系统和底层硬件、应用软件的 兼容,在技术上并不是轻易就能实现。而主流操作系统推出时间都比较早,经历了多次的版本迭 代,和硬件、应用软件厂商共同成长,先发优势显著。

  目前,国内最重要、最著名的操作系统开源社区是欧拉社区。欧拉最初脱胎于华为内部的 Linux 发行版 EulerOS,2019 年 12 月,华为将其正式开源并重新命名为 openEuler 操作系统。欧拉社 区为上下游合作伙伴提供一个生态融合的场所,而不是直接参与商业版本竞争。目前, openEuler 已经快速成长为中国最具活力的开源社区,社区有超过 2000 个社区贡献者,其中参与 代码贡献的就有超过 1500 个。

  基于 openEuler,国内厂商发布了国产服务器操作系统发行版,其中比较重要的是麒麟软件和统 信软件的服务器操作系统发行版。已经作为党政信创、行业信创的重要基础软件。此外,各国产 操作系统基于 Linux 生态也构建了自己的 PC 版本,并成立了相关的开源社区。

  数据库是非常重要的基础软件,和操作系统、中间件并列为三大基础软件。几乎所有的应用软件 都要基于数据库去存储、管理和处理数据,数据库直接影响到应用软件的运行效率、可拓展性、 灵活度和可靠性。对于应用软件的开发,选择合适的数据库是非常重要的环节。数据库根据数据 结构和功能这两个维度进行划分。根据数据结构,可分为:关系型数据库、非关系型数据库;根 据功能不同,可以分为:操作型数据库、分析型数据库。

  关系型数据库存储众多行业关键数据、支撑重要行业稳定运行。关系型数据库是建立在关系模型 基础上的数据库,关系模型就是“一对一、一对多、多对多”等关系模型,一个关系型数据库就 是由二维表及其之间的联系组成的一个数据组织。关系数据库存储着各行各业的关键数据,支撑 着金融、电信、政府、交通、能源等行业核心业务系统的稳定、高效运行,是关键系统安全运行 的重要保障。

  国内关系型数据库市场发展迅速。据 IDC 统计,2021H1,中国关系型数据库软件市场规模为 11.9 亿美元,整体市场同比增长 37.2%,其中,公有云关系型数据库规模 6.7 亿美金,同比增长0.1%;本地部署关系型数据库规模 5.2 亿美金,同比增长 23.7%。IDC 预测,2021 全年中国关 系型数据库软件市场规模为 27.5 亿美元,到 2025 年将达到 76.7 亿美元,未来 5 年市场年复合增 长率(CAGR)为 30.4%。

  海外品牌仍占据国内关系型数据库较大市场份额,但国产厂商、云厂商已经占据一定的市场份额。本地部署的关系数据库市场中,海外厂商 Oralce、微软、IBM、SAP 份额分别为 26.7%、7.6%、 7.2%和 7.0%,合计占据 48.5%的市场份额,而华为作为国产厂商,国内市场份额已经达到 14.7%,已经超过微软,成为国内份额第二的厂商。而在公有云部署的关系型数据库领域,阿里、 腾讯、华为占据较大的市场份额,这 3 家公有云厂商合计占有 69.5%的市场份额。

  在国产数据库生态建设中,以华为 OpenGauss 为代表的国产开源社区起到了重要的作用。openGauss 是一款开源关系型数据库管理系统,深度融合华为在数据库领域多年的经验。2020 年 7 月,华为正式宣布开源数据库能力,开放 openGauss 数据库源代码,并成立 openGauss 开 源社区,社区官网同步上线。OpenGuass 内核技术来源于华为自用、商用(现仅保留公有云版本) 的 GaussDB 数据库。

  国产数据库格局:老四家+巨头版本。经历多年的发展,国产数据库厂商可以分为 2类,第一类是 “老四家”:达梦、人大金仓、南大通用、神舟;第二类是云厂商及其开源版本的发行商,主要 是华为高斯、阿里、腾讯等。

  工业软件对于现代化工业生产具有重要意义,国内工业软件行业增速快于全球且具有巨大的增长 空间。工业软件的应用能够覆盖产品的全生命周期,包括客户需求、设计、生产、销售以及售后 等各个环节,对现代化工业生产具有重大意义。2013 年以来,制造业进入了新旧动能加速转换的 关键阶段,全球工业软件产业稳步增长,中国工业软件市场更是呈现出快速发展的态势。

  随着工业领域内数字化、智能化不断推进,全球 CAD 市场规模增长有望加速。工业数字化技术 能有效利用生产各个环节产生的数据流,为企业各个层面提供实时的数据分析和决策支持,也是 企业实现智能制造的前提。而工业软件将是支撑企业完成数字化转型的核心要素。

  EDA 是集成电路产业的基石,对行业生产效率、产品技术水平有重要影响。从集成电路设计的角 度看,设计人员必须使用 EDA 工具设计几十万到数十亿晶体管的复杂集成电路,以减少设计偏差、 提高流片成功率及节省流片费用。EDA 行业的市场状况与集成电路设计业的发展状况紧密相关, 每年 EDA 市场表现情况与设计企业营收状况具有高度一致性。从集成电路制造的角度看,芯片制 造工艺不断演进,而新材料、新工艺相关的下一代制造封测 EDA 技术将给集成电路性能提升、尺 寸缩减带来新的发展机遇。

  EDA 行业稳定向好,国内 EDA 市场增速高于全球水平。近年来,在全球集成电路产业基本保持 稳定向好的发展态势下,近年全球 EDA 工具总销售额保持稳定上涨,2020 年实现总销售额 72.3 亿美元,同比增长 10.7%。

  对比海内外工业软件发展历程,国外厂商已进入发展第三阶段,国内仍在第一阶段。工业软件行 业发展可以分为三个阶段,第一阶段是软件自身发展阶段;第二阶段是软件的协同应用,业务流 程实现串通和优化阶段;第三阶段是“工业云”的阶段,这个阶段软件公司由向客户提供单一工 具向为客户提供“软件+服务”的整体解决方案转型。

  1 国外工业软件行业发展已经处于第三阶段。以研发设计类软件为例,外资企业以达索、欧特 克、西门子为代表已实现软件本身的技术积累,并在国家工业化的实践中实现软件的应用协 同,实现流程串通和优化。目前上述巨头均在向“软件+服务”的整体解决方案转型升级。

  2 中国的工业软件行业目前仍处于第一阶段。目前国内大量的设计、制造等核心工业软件均为 国外品牌所占领,中国企业仍屈指可数,并且总体可以概括为“管理软件强、工程软件弱;低端软件多,高端软件少”。未来有望从第一阶段向第二阶段迈进。

  在部分领域国产 CAD 软件已基本可对海外软件实现替代,性价比优势有望得到凸显;在高端领 域国产 CAD 软件距海外还有较大差距。在 2D CAD 领域,作为国产产品代表,ZWCAD 在软件的 功能、运行速度等核心指标而言,已经基本与第一梯队的欧特克、达索处于同一水平。但由于 3D CAD 的核心基础是几何建模内核,目前市面上知名的几何建模内核均被海外领先企业所开发并运 用,国产 3D CAD 距离先进水平还有一定距离,功能上在高端领域应用会受到较大限制。目前, 国产 CAD 更多的是在非高端领域和海外厂商的软件竞争,在功能接近的情况下,国产软件的性价 比优势有望得到凸显,国内厂商通常以此优势抢占市场。

  1 国家持续推进软件正版化,加大知识产权保护力度。软件正版化是实施创新驱动发展战略、 加快创新型国家建设的必然要求。我国政府高度重视软件版权保护,并将正版化作为专项工 作来推进。

  凡在中国境内销售的计算机(含大型计算机、服务器、微型计算机和笔记本电脑)所预装软件须为正版软件,禁止预装非正版软件的计算机上市销售”。目前我国软件正版化率还有较大的提升空间,随着全社会知识产权保护意识的增强,知识产权法律保护体系逐渐完善,各级版权保护部门积极推进软件正版化工作,大量使用未经合法授权软件的企业将逐渐转向使 用正版软件。而在工业企业利润率受挤压的宏观背景下,企业用户在软件正版化的过程对产 品价格较为敏感,这也为具有性价比优势的国产正版软件供应商创造了巨大的有效市场需求。

  2 工业软件国产化趋势加速。随着中美贸易摩擦的影响,核心技术国产化的重要性愈发突出, 出于对先进制造和信息安全问题的考虑,国产研发设计类工业软件进入国内大型企业的步伐 将加快。目前国产工业软件市占率的提升空间极大,在外部环境和国内政策等因素的共同影响下,国产工业软件实现对国外工业软件的逐步替代将成为工业软件行业的长期趋势。

  在当前日渐复杂的国际环境下,国产操作系统被越来越多的用户所关注和应用,但当前国际主流 CAD 软件对国产操作系统与国产 CPU 芯片的兼容性还有待提升。由于目前国产操作系统多 以 Linux 为基础开发,我国本土 CAD 厂商也纷纷推出了 Linux 版的产品,如中望 CAD Linux 版、浩辰 CAD Linux 版等,可支持国内主流厂商的操作系统及处理器芯片,这为国内企业的发展提供了更安全可控的 CAD 设计软件,同时也有助于构建全面的国产化工业软件生态圈。

  海外目前已处于工业软件行业发展的第三阶段,海外龙头正由向客户提供单一工具向为客户提供 “软件+服务”的整体解决方案转型,并通过云转型为客户提供更灵活、差异化的方案。而国内 工业软件行业尚处于第一阶段向第二阶段发展的时期,首要的目标是在产品实力上(特别是高端 领域)对海外公司形成追赶、对标,然后再是推动各软件的协同和应用,逐步实现业务流程串通 和优化。

  EDA 产业技术流程很长,需要种类繁多的软硬件工具配合从而形成工具链。目前,海外 EDA 三 巨头均已覆盖了芯片设计所有环节,并选择了相应主攻的细分领域,打造了自身的明星产品。而 国内的 EDA 公司只是在“点工具”上有所突破,做得相对较好的也只是突破了多个“点工具”, 仅有几家公司初步形成了较为完善的工具链,总体来说国内 EDA 技术积累较浅。

  收并购是 EDA 海外龙头产品演进扩张的重要手段。历史上,海外三巨头共发起过 200 多次收并 购,其中 Synopsys 次数高达 80 次,为三家中最多。正是通过不断地兼并和收购,三家公司不断 扩张自身的业务和产品线边界,使规模快速扩大。以 Synopsys 为例,早在 1990 年公司就收购了 Zycad 公司的 VHDL 仿真业务,并推出了测试综合产品;2002 年,公司收购了刚结束与 Cadence 多年诉讼的 Avanti,一举补齐了数字集成电路 EDA 全流程所需要的团队和技术,成为历史上第一 家可以提供顶级前后端完整 IC 设计方案的领先 EDA 工具供应商,改变了传统上“Synopsys 占前 端,Cadence 占后端”的格局,也为后续公司市场份额超过 Cadence 打下坚实基础。Cadence是 1988 年由 ECAD Systems 和 SDA Systems 两个公司合并而成,Siemens EDA 也是西门子于 2016 年收购 Mentor 成立的,可见收并购是 EDA 发展史上重要的部分。

  EDA 企业主要客户包括产业链上游的 IC 设计企业(Fabless)及中游的晶圆制造企业 (Foundry),市场集中度高。全球范围内主要的IC设计企业包括高通、博通、英伟达等,2020 年全球前十大 IC 设计公司(Fabless)收入共计达到 859.74 亿美元。若按照全球 IC 设计规模 1279亿美元来算,2020年全球前十大IC设计公司市占率达到67.22%,集中度高。从收入来看, 2020 年世界范围内前十大晶圆制造企业的市场集中率高达 95.68%。

  海外巨头与其头部客户深度绑定,共同打造生态,实现 EDA 技术与制程和工艺同步、持续地更 新。海外 EDA 巨头具有完整的 EDA 产品线与工具链,并利用丰富的 IP 库打造了完善的 IC 设计 生态,而 IP 授权对于 Fabless 客户的研发是不可或缺的,因此领先的工具与完备的生态也进一步 提升了客户的黏性。同时对于头部 Foundry,EDA 海外三巨头也实现了深度捆绑。由于制程和工 艺在摩尔定律的推动下不断更新,在这个过程中 Foundry 也需要支持先进制程的 EDA 软件,这也 带动了 EDA 工具的不断迭代和更新,因此 EDA 头部厂商能实现“强者恒强”。目前国内厂商缺 乏与头部 Foundry 的深度合作,国产 EDA 产品难以匹配最先进的工艺,这也导致本土企业难以进 入高端芯片设计领域。

  中美科技摩擦加剧,EDA 软件成为美国对华封锁的武器。2019 年以来,美国对我国国内高科技 企业的制裁力度不断加大,数次提高对国内部分高科技企业的限制级别,尤其在集成电路和 EDA 工具领域体现的较为明显。例如,2019 年 EDA 三巨头终止了与华为海思的合作,为国产芯片的 发展蒙上了一层阴影。国内集成电路设计及制造企业开始寻求实现 EDA 工具软件的进口替代。对 于国内 EDA 厂商而言,这是一个化危为机的重要时刻。

  当前国际形势下,逆全球化的潜在风险不断增加,使得工业生产的独立、安全、自主上升到国家 安全层面。在这种环境下,国产工业软件的发展具有前所未有的战略性意义。美国对中国高新技 术产业的限制逐步加深,给我国的集成电路产业带来了巨大挑战,但这种形势对于国内 EDA 厂商 而言也意味着机遇。

  目前,我国芯片设计企业所使用的 EDA 工具主要来自于西方国家,为实现国产替代,我国 EDA 企业任重道远。随着国际贸易环境及政策形势的日趋复杂,EDA 工具的禁运已经成为西方国家对 我国高科技产业发展进行限制的重要手段,对我国集成电路产业健康持续发展造成了重大影响。

  工业控制系统是智能制造的“大脑”,连接人与机器。工业自动化是指机器设备或生产过程在不 需要人工直接干预或较少干预的情况下,按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的 统称。按功能划分,自动化控制具体包括控制系统、驱动系统、反馈系统、执行系统、运动控制 系统等,其中的控制系统被称为是工厂的“大脑”,是工业生产尤其是流程工业的中枢和基础, 其安全稳定性、效率性直接影响生产流程各个生产环节。传统控制系统一般包括仪器仪表系统、 DCS 系统、PLC 系统、SIS 系统、SCADA 系统、执行调节系统等。

  DCS 产业集中度逐步提高,国产龙头厂商份额提升明显。DCS 是集合软件、硬件及系统服务为 一体的系统,其最主要的特征为分散控制、集中管理,使其适用于流程型行业的生产过程控制与 生产管理,与 PLC 侧重于局部逻辑控制相比,DCS 更注重模拟量的控制,因此 DCS 系统拥有更 强的数据传输和管理能力,这也是大型流程工业项目广泛应用 DCS 系统的主要原因。国内 DCS 业务大部分份额由跨国公司和国内的几家头部企业占据,且市场份额有进一步集中的趋势。

  中控技术旗下子公司已获得沙特阿美供应商资格,海外推展有望加速。公司积极推行国际化战略, 研发适用海外市场的控制系统国际化版本,提高销售海外产品应用的适用性以及产品方案的整体 性价比,重点推进核心产品线国际化和面向海外项目的联网和远程诊断维护方案。公司积极开展 国际化技术标准的合规性与产品认证工作 ,推动与大型跨国集团的合作,研发细分国际化市场的 产品组合和行业解决方案。今年 3 月 16 日,中控旗下子公司正式通过沙特阿美(全球最大的石油 生产公司)供应商审核,成功进入沙特阿美供应商名录,获得市场准入条件,标志着公司拓展国 际市场实现重大新突破。

  行业信创持续推进,国产基础软硬件生态不断完善。政务信创在 19-21 年得到顺利推广,为国产 基础软硬件产业提供了规模化、体系化的的推广和实践经验。此外,行业信创也在过去几年间开 始启动。我们认为,经历了过去 2 年的试点,行业信创趋势已经基本确立,推广的节奏、范围、力度都有望提升,有望在“十四五”期间贯彻推进。在信创推进的过程中,国产芯片和重要基础 软件也经历了升级迭代和产品打磨,国产生态因此不断完善。

  行业信创重要大型集采订单陆续披露,国产化率和厂商份额得到广泛关注。在重点行业中,金融、 运营商是信创战略推进最快的 2 大重点行业,相关大型集采订单可作为影响市场预期的标杆案例, 尤其是国产化率、厂商份额等关键信息有望获得较高的关注度。进入 2022年以来,中国移动、中 国电信等大型运营商企业的服务器集采订单陆续披露,成为验证行业信创逻辑、展望厂商份额的 重要依据。出于公开中标信息的可得性,下面主要以电信行业的中标数据为例进行分析。

  中国电信服务器集采公告发布,国产服务器占比约 27%。2021 年 11 月,中国电信发布 2021- 2022 年服务器集中采购项目集中资格预审公告,其中 I 系列(搭载英特尔芯片)141799 台、A 系 列(搭载 AMD 芯片)4800 台、G 系列(搭载鲲鹏或海光或飞腾芯片)53401 台,共计 20 万台, 由此计算,国产服务器数量占比约为 27%。

  此前,中国移动服务器集采中报公告发布,国产化标包分别为海光芯片、鲲鹏芯片服务器。2 月 17 日,中国移动官网公布了 2021-2022PC 服务器集采项目第 8 标包和第 13 标包的中标结果, 共包含 2.8 万台服务器和 3775 台服务器,中标金额约 25 亿元,搭载芯片为鲲鹏。

  2022 年 1 月 14 日,中移动公布了标包 3,7,11,12 的中标公告,包括中兴、中科可控等公司合计中 标额约 13 亿元,搭载芯片为海光。

  中移动、电信 2 家合计采购国产服务器超 70 亿元,鲲鹏整机和海光整机份额各半。截至 2022 年 2 月 27 日,中国移动、中国电信 2021-2022 服务器集采中标名单中,合计国产服务器整机价值量 73.47 亿元,其中海光整机 37.84 亿元,鲲鹏整机 35.63 亿元。

  行业信创仍有较大推进空间。目前,从重点行业来看,仅金融(主要是银行)、电信运营商 2 个行 业的信创战略看到明显推进,电力、交通、医疗、非银金融、教育、制造等行业仍尚未正式启动 信创进程,有待后续相关规划的出台,整体来看信创战略仍有广阔的实施空间。

  相较于普通办公场景,B 端场景更加丰富、更加专业化,客观上为国产化进程提出了更高的挑战, 部分核心系统直接进行国产化替换仍然面临一定的难度。以银行业为例,国内大型银行核心系统 仍以 IBM 大/小型机为硬件基础,以 Oracle 等海外品牌数据库为软件底座。虽然分布式架构自 2016 年开始从互联网行业向传统行业渗透,但是主要应用于外围边缘系统,而核心、关键业务系 统仍对海外高端型号有较大的依赖程度。

  “东数西算”工程全面启动,吹响数字经济新基建的号角。2022 年 2 月 17 日,国家发改委、中 央网信办、工信部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、 内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等 8 地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了 10 个国家数据中心集 群,至此,“东数西算”工程正式全面启动。

  “东数西算”工程主要利用西部地区的资源优势提供算力支撑。近年来,随着数字技术的蓬勃发 展和向社会经济各领域的快速渗透,算力已经成为推动数字经济发展的核心资源,而数字经济发 展和数据资源的产生主要集聚在我国的东部地区,而西部地区则有着较为充沛的土地、能源资源, 通过“东数西算”工程的实施,可以将东部地区算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布 局、推动区域协调发展,同时也是扩大有效投资的手段。据发改委官员介绍,截止目前,我国数 据中心规模已达 500 万标准机架,而未来每年算力需求将以 20%以上的速度增长,从而为“东数 西算”工程提供较好的需求端保障。

  八大算力枢纽、十大数据中心集群构成“东数西算”整体构架。按照全国一体化大数据中心体系 布局,8 个国家算力枢纽节点将作为我国算力网络的骨干连接点,开展数据中心与网络、云计算、 大数据之间的协同建设,并作为国家“东数西算”工程的战略支点。每个枢纽节点将发展 1-2 个 数据中心集群,算力枢纽和集群的关系,类似于交通枢纽和客运车站,数据中心集群将汇聚大型、 超大型数据中心,具体承接数据流量。

  数据枢纽之间形成梯次布局、有效协作的关系。“东数西算”八大枢纽中,有 4 个位于东部地区, 主要是因为部分时效性高的应用,网络传输延时使得西部枢纽难以承担,因此,在未来的算力资 源应用方面,西部地区数据中心主要处理网络时延要求较低的业务,比如后台加工、离线分析、 存储备份等,而东部地区数据中心主要处理金融证券、视频通话、工业互联网、AI 推理、灾害预警等实时性要求较高的业务。

  “东数西算”可以类比 “西电东送”、“西气东输”等国家重大工程。从资源潜力和需求分布的 角度, “东数西算”工程与“南水北调”、“西电东送”、“西气东输”等国家重大工程类似, 均是西部地区存在着较为丰富的资源潜力,而需求主要集中在东部地区,从此前几项工程投资规 模来看,都在数千亿级。虽然目前我们没有“东数西算”整体投资规模的数据,十大集群之一的韶关集群计划到 2025 年建成 50 万架标准机架、500 万台服务器规模,投资 超 500 亿元(不含服务器及软件),据此测算, “东数西算”整体投资也将达到数千亿元。

  “东数西算”重大工程从地理位置布局和国产化试点两个维度支撑未来国家算力安全。首先,从 地理位置角度,过去中国 IDC 中心主要分布在沿海发达省市,尤其是一线城市及周边,如果遇到 地震等自然灾害或其他人为灾害,数据安全和算力资源将面临较为严重的风险,此次东数西算工程在内蒙、宁夏、四川、重庆、甘肃、贵州等西部地区布局了相关集群与计算中心枢纽,将从地 理分布层面,降低数据中心过于集中所带来的风险。

  国产 x86 生态也在积极参与,有望成为重要的技术支撑之一。过去国内大型数据中心主要采用基 于英特尔、英伟达等国外巨头芯片生产的服务器,而此次成渝枢纽的重庆科学城先进数据中心项 目启动建设,国产高性能 x86 生态将直接参与。2022 年 2 月 25 日,重庆西部 科学城璧山片区 21 个重大项目集中开工。在这批开工项目中,西部(重庆)科学城先进数据中心项 目(IDC)总投资不低于 20 亿元,占地 20 亩,将建设安装 144 个超高密度液冷机架和 208 个风冷 机架,建成后可提供总计包含 72.3 万个国产高性能 X86 处理器核心、1760 块国产高性能计算加 速卡的 9720 个通用计算节点和 1800 个智能计算节点,建成后将承接国家“东数西算”工程,成 为全国一体化大数据中心成渝枢纽节点。

  信创龙头地位持续强化, 国产 x86 生态体系优势不断强化。曙光是信创服务器龙头,在高性能计 算领域积累了深厚的技术基础和客户信任度,行业信创试点中占据了较高的份额。而且, 公司募 投项目包括 IO 模块研发与产业化、 BIOS 启动固件和 BMC 管理固件等产品与技术领域,围绕国 产高端 CPU 进行核心模块布局,并持续拓展云、高端运算、存储、网全、自主软件等计算生态。我们认为,公司作为信创龙头的行业地位稳固, 国产 x86 生态体系不断完善,竞争优势有望强化。

  利润增速持续高于营收,结构升级强化业绩韧性。自 2019 年以来,公司已经连续 3 年实现利润 增速高于营收, 2019-2021 归母净利润增速分别为 37.9%、 38.5%、38.0%,扣非净利润增速分 别为 41.7%、 36.6%、 43.2%,而同期的收入增速分别为 5.2%、 6.7%、 10.1%,公司的利润增 长表现出了较为强劲的韧性。我们认为,公司在高性能计算等毛利率较高的业务领域积极发力, 利润率水平有望延续改善。

  行业信创持续发力,国产服务器及相关生态厂商迎来发展机遇。2 月 17 日,中国移动官网公布 了 2021-2022PC 服务器集采项目第 8 标包和第 13 标包的中标结果,共包含 2.8 万台服务器和 3775 台服务器,中标金额约 25 亿元;此前,在 2022 年 1 月 14 日,中移动公布了标包 3,7,11,12 的中标公告,包括中兴、中科可控等公司合计中标额达 13 亿元。我们认为,金融行业信创、运 营商行业信创的推广力度有望在 2022 年进入新的阶段,国产服务器及相关生态厂商有望因此获 得发展契机。

  中科曙光为海光信息最大股东,相关股权价值有望得到重估。目前,中科曙光持有海光信息 6.499 亿股,持股比例 32.1%。若发行成功,依据招股书措辞, 按发行 5.06 亿股计算,发行后 公司将持有海光信息 25.68%股权,保持海光信息第一大股东地位。如发行顺利,我们认为海光 信息启动发行后,中科曙光持有的股权价值有望得到重估。

  海光 CPU 已经形成高中低端产品系列,而且更新迭代有序进行,呈现良性发展态势。海光信息 是国产 x86 生态的代表性企业,旗下 CPU 的第一代、第二代产品已经成功量产并实现商业化推 广、第三代产品预计在 2022 年内实现量产、第四代也在研发推进过程中。公司形成了 7000 系列、 5000 系列、3000 系列的 CPU 产品矩阵,分别覆盖高、中、低端算力领域,满足不同场景和不同 规格的算力需求。海光 CPU 不同型号之间存在明显的定价、出货量差异,呈现有序的产品结构。代际的升级在导致产品均价、毛利率提升的同时,也促进了产品在重点行业市场(比如金融、电信) 的进一步推广和应用,带动公司营收增速保持较高水平。在 DCU 领域,公司 DCU 深算一代已经 贡献收入,深算二代也处于研发阶段。

  营收持续增长,归母净利润在 2021首次转正,商业化进程健康。2021 年,公司营收突破 20亿, 同比增速 126%,继续保持翻倍以上增速。利润层面,作为起步阶段的芯片公司,海光于 2021 年 首次实现归母净利润、扣非净利润均转正:归母净利润达到 3.27 亿、扣非净利润达到 2.65 亿。

  行业信创集采订单持续披露,x86 生态占据重要地位。2 月 25 日,中国电信发布 2021-2022 服务 器集中采购项目中标情况, 其中,G 系列是国产芯片服务器,搭载鲲鹏或海光或飞腾芯片,共计 53401 台服务器;2 月 17 日,中国移动官网公布了 2021-2022PC 服务器集采项目第 8 标包和第 13 标包的中标结果,共包含 2.8 万台服务器和 3775 台服务器,中标金额约 25 亿元;此前,在 2022 年 1 月 14 日,中移动公布了标包 3,7,11,12 的中标公告,包括中兴、中科可控等公司合计中标额达 13 亿元。我们认为,金融行业信创、运营商行业信创的推广力度有望在 2022 年进入新的 阶段,国产服务器及相关生态厂商有望因此获得发展契机。

  东数西算工程启动,国产 x86 算力生态有望参与其中。2 月 17 日,国家发改委、中央网信办、工 业和信息化部、国家能源局联合印发通知,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙 古、贵州、甘肃、宁夏等 8 地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了 10 个国家数据中心集群。至 此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。而在东数 西算的部分枢纽,例如成渝枢纽,国产 x86 生态也有望作为重要的技术支撑直接参与,从而获得 更广阔的发展机遇。

  依托中科院科研背景资源,与大股东中科曙光存在业务协同性。截至 2022 年 3 月,公司主要股 东中科曙光、成都国资、海富天鼎合伙、蓝海轻舟合伙分别持有公司 32.10%、 19.53%、 12.41% 和 6.99%的股份,目前暂无控股股东和实际控制人。公司第一大股东中科曙光是国产 x86 服务器 龙头,与海光信息的 x86 芯片业务存在天然的协同性。

  公司是国内领先的研发设计类工业软件供应商。经过 20余年在工业软件领域的深耕细作及持续研 发投入,公司拥有自主 2D CAD 平台、自主 Overdrive 几何内核及 CAE 仿真分析等核心技术,相关核心技术拥有自主知识产权,具备底层开发能力,产品核心模块不依赖于第三方供应商,有效 避免了在商业竞争及贸易争端中被第三方“卡脖子”的情况。未来,公司将致力于打造涵盖设计、 仿真、制造全流程的 CAx 一体化平台,致力于成为国际领先的 All-in-One CAx 解决方案供应商。

  华大九天是国内规模最大、产品线最完整的 EDA 供应商。公司成立于 2009 年 5 月,自成立以来 一直聚焦于 EDA 工具的研发工作。公司过去承担了国家“核心电子器件、高端通用芯片及基础软 件产品”重大科技专项中的“先进 EDA 工具平台开发”与“EDA 工具系统开发及应用”两项 EDA 相关课题。经过多年发展创新,公司已经成为国内规模最大、产品线最完整、综合技术实力 最强的本土 EDA 企业,也是“大规模集成电路 CAD 国家工程研究中心”的依托单位。目前,公 司主要从事 EDA 工具软件的开发、销售及相关服务,主要产品包括模拟电路设计全流程 EDA 工 具系统、数字电路设计 EDA 工具、平板显示电路设计全流程 EDA 工具系统和晶圆制造 EDA 工具 等。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)