2020年华为开发者大会将于3月27日召开，华为“鲲鹏”系列处理器以及相关的产业链条是大会核心议题之一，备受市场关注。华为推出的鲲鹏920是一款采用ARM架构的服务器芯片，与手机SoC麒麟、AI芯片昇腾、基带芯片巴龙等兄弟产品一道成为华为芯片生态的重要组成部分，也为我国芯片自主化提供了重要的支持。
图表1 华为芯片全景图
资料来源：互联网；国都证券
在服务器领域，核心的处理器芯片长期以来都以X86架构为主流，尤其是以Intel产品为代表，其服务器芯片占有全球服务器市场的95%以上，虽然近两年被AMD新产品在性能上反超，但是其在服务器领域的霸主地位还是难以被撼动。
但这种海外寡头垄断的产业局面对于我国芯片自主发展却是很大的障碍，PC、服务器等计算机设备的CPU核心设计能力目前全部掌握在Intel和AMD等海外企业手中，中国企业发展x86芯片也面临着专利和授权的限制。此外由于x86属于复杂指令集（CISC）芯片，较其他架构CPU研制难度更大、研制周期更长，需要大量拥有多年经验的技术人员参与研发。显然X86路径对于满足当下我国芯片自主化的迫切需求并不是好选择，因此华为选择相对掌握得比较成熟的ARM架构发展出鲲鹏CPU，既是一次颇有远见的尝试，又是解决当务之急的最优方案。
图表2 复杂指令集和精简指令集特点对比
资料来源：互联网；国都证券
在华为之前，以高通、Claxeda、SeaMicro等为首的企业早在2011就试图在服务器、存储设备和HPC上推广ARM架构CPU以打破x86的垄断，但是因为当时ARM芯片与x86性能的差距实在太大，以及ARM生态的严重不足，导致这次冲击以失败而告终，而华为的鲲鹏CPU则可以说是ARM阵营向x86的第二次挑战。与9年前不同的是，华为的鲲鹏首要任务是进行国产替代，又是在中国大陆本土市场推广，所以有较强的刚需性。同时，经历了9年的发展，ARM架构的CPU性能上已经大幅提升，ARM生态在手机、平板等平台上的应用也已经非常成熟，这些条件为服务器端ARM生态的建设提供了丰富的资源和人才。
从具体性能来看，鲲鹏920基于ARM v8架构，采用7nm工艺，可以支持64个内核，主频可达2.6GHz，集成8通道DDR4和100G RoCE以太网卡，鲲鹏920还支持PCIe4.0及CCIX接口，可提供640Gbps总带宽。我们将鲲鹏与美国三家企业的典型同类产品简单对比，包括X86阵营的Intel至强8280和AMD的霄龙7702，以及ARM阵营的Marvell ThunderX2。在核心参数主频上，鲲鹏920基频2.6GHz高于Marvell的Thunder X2，相较Intel单核差距看似也不大，但因为X86阵营CPU都有睿频技术，至强8280单线程睿频高达4.0GHz，EPYC7702睿频也可达到3.35GHz，加上ARM在同频下计算性能低于X86，所以在实际计算性能上鲲鹏较X86阵营还有较大差距，但鲲鹏明显优于Marvell产品。
图表3 适配华为鲲鹏920CPU的泰山服务器主板
资料来源：华为官网；国都证券
然而鲲鹏的优势体现在效能和功耗上，其TDP功耗仅180W，而X86 CPU的TDP均在200W以上，甚至今年即将发布的Xeon 9282和EPYC Roma都是号称TDP达到400W的电炉。在I/O上鲲鹏920则实现了支持PCIe 4.0，I/O双向带宽几乎扩大了一倍，从31.5GB/s提升至64GB/s。对于个人PC，PCIe 4.0带来的性能提升效果并不大，但是对于数据中心、存储站和服务器，配合新型SSD对于海量数据读写效率会大幅提升。目前AMD的EPYC7000系列和即将发布的Rome都已经全面支持PCIe 4.0，Intel还是坚持PCIe 3.0，相较之下鲲鹏920颇具前瞻性地将I/O性能按照行业最高水平打造，保证了产品对数据的高吞吐能力。
图表4 华为鲲鹏920、Marvell ThunderX2、Intel 8280和AMD 7702性能对比
资料来源：互联网；国都证券
从上述参数分析来看，鲲鹏CPU的性能定位并不盲目追求高性能计算能力，也不是直接与x86产品对抗，而是致力于提供一款综合性能优越同时性价比较高的服务器CPU，在可扩展性、高吞吐和低功耗上保持先进水平，在中高端服务器领域开辟一块属于自己的市场。鲲鹏除了面向服务器的CPU，还有供台式机PC和笔记本使用的Lite版本，进一步完善了产品谱系。
目前已经使用鲲鹏920处理器的第三方厂商和整机产品，包括东华软件的鹏宵服务器，神州数码的神州鲲泰服务器及PC机，四川长虹的长虹天宫PC和服务器等，近十家国内厂商已经开始生产搭载鲲鹏CPU的产品，或已经搭建生产线预计年内投产。可见国内计算机厂商对于高性能的鲲鹏CPU反应十分积极，加快了鲲鹏芯片的推广进度。同时华为在规划鲲鹏产品线的时候也并非单一的一个系列，而是围绕鲲鹏处理器打造了“算、存、传、管、智”五个子系统的芯片族，各系产品交替升级，共同保证鲲鹏算力的迭代提升演进。
图表5 华为鲲鹏及配套芯片的发展图谱
资料来源：《鲲鹏计算产业发展白皮书》；国都证券
由于鲲鹏CPU采用的是ARM架构，那么整个生态从最基础的汇编语言到最终的应用软件和操作系统也与x86架构大不相同，因此很多配套需要重新做起，催生出围绕鲲鹏CPU形成的“鲲鹏生态圈”。在鲲鹏生态圈的规划中，华为公司主要任务是搭建鲲鹏生态的底层基础框架，包括鲲鹏处理器和华为云服务，而整机、数据库等硬件平台部分，将由合作伙伴与华为共同协作；在操作系统、AI框架、软件，以及产业端SaaS、PaaS等落地应用等技术生态方面，华为则会全部开放给合作伙伴。对于大多数开发者，鲲鹏的生态体系既有创新又延续了Linux和Andriod的很多共性，需要开发者学习其新特征，为此华为提出了“沃土计划”，旨在提供专业的培训服务以加快开发者生态能力建设。
图表6 华为云鲲鹏云服务&解决方案全景
资料来源：华为官网；国都证券
鲲鹏生态链完全是一套全新的体系，很多关键性的应用软件和系统需要实力较强的企业提供合作开发。比如操作系统，作为服务器或PC的门户脸面，长期以来我们已经习惯了PC端的Windows或者macOS系统，手机端的Android或者IOS系统。鲲鹏通过与国内主要的操作系统厂商合作，除了支持华为自己的鸿蒙OS（跨平台操作系统）和EulerOS（服务器操作系统）以外，还可以兼容统信软件的UOS、深度之科技的Deepin、中标麒麟的麒麟OS等国产OS系统，以及Ubuntu、CentOS等海外开源系统。华为同时与上述操作系统厂商联合打造开源化的openEuler系统，进一步丰富和完善其性能，使其作为华为云的底层基础进一步支持鲲鹏的生态发展。
图表7 华为鲲鹏生态的典型合作伙伴
资料来源：华为官网；国都证券
在存储、数据库和云服务市场，华为同样在中国市场处于龙头地位，拥有庞大的客户群基数。基于鲲鹏CPU的强大性能，华为将鲲鹏生态拓展到云端服务中，进一步提升云服务效率。目前华为已经发布了5款鲲鹏云服务，包括鲲鹏弹性云服务器、鲲鹏裸金属服务器、鲲鹏云手机服务、鲲鹏云容器引擎、鲲鹏分布式缓存服务。华为云以云服务的方式，将鲲鹏芯片的高效能、高并发、高安全的独特优势提供给用户，计算性能领先业界同类型云服务器8%，多核整型算力领先业界通用架构的云服务器15%，同时在使用成本和性价比上优于行业其他云平台。以目前最畅销的KC1服务器为例，在同等核心数量下通用计算服务价格比其他平台使用Intel至强CPU的通用计算服务低15%左右，在中等计算量需求下是性价比较高的一个选择。
图表8 华为通用计算增强型KC1云服务（4核8GB）的报价
资料来源：华为官网；国都证券
当然上述功能主要面向的是各类开发者的使用体验，而对于大多数终端用户，更直观的感触还是鲲鹏生态圈中的行业应用层面，也就是各种软件和服务。在鲲鹏生态系统中支持金山办公、用友、金蝶等常用软件，并与相关软件开发商成为深度合作伙伴。我们熟知的用友软件就是首批华为鲲鹏凌云计划的合作伙伴，用友云与华为云联合发布了营销云、协同云、税务云、U8 cloud四大通用企业服务，同时用友云与华为高斯数据库打造了联合解决方案，将客户服务与华为数据库、鲲鹏云服务等完成了无缝适配对接。又如金山办公与华为云WeLink对接，成功在华为鲲鹏云上部署了云文档国产版本，涵盖了包括文档上云、协同编辑、团队创建、历史版本、批量下载、外链分享、文档存储、在线编辑和全文搜索等众多功能与服务体验，可以非常好的满足企业协同办公需求。同时基于华为云的安全加密特性，保证文件的数据安全。
在最终鲲鹏生态落地化过程中，华为也需要与合作企业共同协作向政府、企业甚至个人用户，逐级逐层推广落地。典型案例如合作伙伴之一的太极股份与华为联合成立了创新实验室，主要聚焦政府机关、金融企业、制造业、能源行业等，成功打造了北京市政务云平台、北京市警务云平台、海南省政务云平台、国家政务服务平台等项目。又如华为与北明软件的合作，成功在智慧消防、智慧城市领域实现落地应用；与东华软件合作，推进服务器硬件制造业务，并加速鲲鹏生态向金融、智慧城市、智慧医疗渗透。
图表9 2023年全球计算产业投资额（美元）
资料来源：《鲲鹏计算产业发展白皮书》；国都证券
根据华为公司撰写的《鲲鹏计算产业发展白皮书》测算，到 2023年，全球计算产业投资空间 1.14 万亿美元；其中我国的计算产业投资空间 1043 亿美元，接近全球的 10%。同时在服务器端，到2023年全球服务器市场空间1121.3亿美元，5年复合增长率3.7%；我国服务器市场空间339.7亿美元，5年复合增长率12.4%，占全球市场超过30%。在如此庞大的市场下，鲲鹏CPU的施展空间必然较大。仅在服务器端，假设鲲鹏服务器（包括使用鲲鹏CPU的第三方品牌）在2023年能够顺利推广至15%的市场份额，即可形成约357亿元人民币的市场空间。PC端因为ARM芯片性能算力和现有软件兼容性的不足，渗透率提升速度不会太快，主要以政企市场为销售对象。假设在2023年鲲鹏PC能够实现1%的渗透率，我们以2019年国内5060万台的PC销量为基准预计，2023年内鲲鹏PC销售量约为50万台套规模，市场规模达到20亿元人民币水平。如果再加上存储类产品的市场，乐观估计鲲鹏的硬件产品市场在2023年可达400亿元人民币。相较硬件端，软件层面尤其是企业应用、大数据等领域的潜在市场则更大。华为利用鲲鹏在硬件上的渗透撬动计算产业份额，鲲鹏以15%的渗透率可以拉动1100亿的计算市场空间，那么到2023年鲲鹏生态的软硬件的综合规模已经可以达到1500亿人民币。
综上所述，华为鲲鹏CPU作为国家集成电路和半导体产业自主化发展过程中重要的一环，对宏观经济和产业技术都有重要的意义。同时，由于我国计算产业规模已经在全球市场占据相当大的比重，华为通过鲲鹏形成的生态圈可以撬动相当大的一块份额，而且会随着硬件渗透率的提升不断放大，因此成长性十分可观。同时在云时代，硬件和软件、云端的结合度已经较x86兴起时极大提升。这种提升会使鲲鹏生态圈在极短时间内就可以完成x86生态圈在上世纪80、90年代的孵化过程，并迅速占领较大的市场份额，这也使得鲲鹏生态成为2020年市场最具成长性的新兴产业链条之一。
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