2022年计算机行业报告:鲲鹏一日同风起 ,扶摇直上九万里

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2022年计算机行业报告:鲲鹏一日同风起 ,扶摇直上九万里

2023-09-11 23:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

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报告出品/作者:东吴证券、王紫敬

以下为报告原文节选

1. 鲲鹏计算产业链:打造国产算力生态

鲲鹏计算产业是基于 Kunpeng 处理器构建的全栈 IT 基础设施、行业应用及服务 生态。产业生态包括 PC、服务器、存储、操作系统、中间件、虚拟化、数据库、云服务、行业应用以及咨询管理服务等。鲲鹏通用计算平台提供基于鲲鹏处理器的 TaiShan 服务器、鲲鹏主板及开发套件。硬件厂商可以基于鲲鹏主板发展自有品牌的产品和解决方案;软件厂商基于 openEuler 开源 OS 以及配套的数据库、中间件等平台软件发展应用软件和服务;鲲鹏开发套件可帮助开发者加速应用迁移和算力升级。生态伙伴按照所处产业链环节不同可以分为整机伙伴、一体机解决方案伙伴、基础软件(OS、数据库、云平台、大数据平台、分布式存储和中间件)伙伴等。

分三阶段实现构建全行业、全场景鲲鹏计算产业目标。第一阶段:通过在政务、电信、金融和互联网等行业选取典型场景进行产业使能、孵化和试点,通过试点建立产业界上下游厂家和用户的信心。第二阶段:面向政务、电信、互联网、广电、金融证券、电力、能源、交通等行业全面打通产业体系,为行业数字化业务创新提供基础。第三阶段:面向全行业、全场景,打通产业链,构筑基于 Kunpeng 处理器的产业体系。

构建生态,让利伙伴。鲲鹏秉持“硬件开放、软件开源、使能伙伴、发展人才”策略,旨在通过构建强大的生态体系, 应对西方的技术封锁。 华为正在让利给自己的生态伙伴,帮助其成长起来,例如华为建立 openEuler 和 openGauss 开源社区,承诺自己不发行商业版本,只维护根社区的发展,为生态伙伴赋能。硬件开放,华为利用自己的硬件能力,对外提供鲲鹏主板、SSD、网卡、模组和板卡,优先支持合作伙伴发展服务器和 PC 等计算产品。软件开源,华为通过软件开源的方式,共享在基础软件领域的多年积累,使能伙伴发行 openEuler 和 openGauss 商业版,繁荣基础软件产业生态,提升硬件产品的使用体验和附加值。使能伙伴,华为提供鲲鹏开发套件与应用使能套件,帮助开发者加速原生应用开发,使能应用极致性能,构建竞争力领先的行业解决方案。发展人才,华为提供产教融合服务,支持高校基于鲲鹏、欧拉、高斯等计算产业根技术开展教学改革,建立人才培养新模式,孕育新一代产业亟需人才。

2. 硬件开放:基于鲲鹏主板,使能合作伙伴

美国制裁中国高端芯片,华为鲲鹏是国内具有极限生存能力的芯片。10 月 7 日,美国商务部工业和安全局(BIS)公布了一系列更全面的出口管制新规,限制中国获得先进计算芯片、开发和维护超级计算机以及制造先进半导体的能力。我们预计华为 28nm去美化产线有望调通,鲲鹏将是在美国制裁下少数具有流片能力的中国芯片厂商。2.1. 鲲鹏芯片是硬件算力底座

华为聚焦 Kunpeng 处理器研发,带动各厂商发展。华为作为鲲鹏计算产业的成员,聚焦于发展 Kunpeng 处理器的核心能力,构筑 Kunpeng 处理器的业界领先地位,为产业提供算力底座。上下游厂商基于 Kunpeng 处理器发展自有品牌的产品和解决方案,和系统软件及行业应用厂商一起打造有竞争力的差异化解决方案。华为绕 围绕 Kunpeng 处理器打造了“算、存、传、管、智”五个子系统的芯片族。针对于 Kunpeng 处理器,华为推出了用于通用计算、存储、传输、管理和 AI 计算五大不同用途的芯片。历经 10 多年,目前已累计投入超过 2 万名工程师。在鲲鹏生态建设上,与海内外生态厂家合作,重点投入了操作系统、编译器、工具链、算法优化库等的开发和维护,同时针对数据中心大数据、分布式存储、云原生应用等场景,开发基于Kunpeng 处理器的解决方案产品和参考设计。

2.2. 全球 ARM 最强芯片,国产化突破口

鲲鹏芯片于基 Armv8 架构永久授权。Kunpeng 处理器基于 Armv8 架构永久授权,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,二者共享生态资源,Arm 的繁荣生态将赋能鲲鹏,帮助鲲鹏更好地推广与使用。ARM 架构在高并发应用场景具有比较优势。ARM 处理器是英国 Acorn 有限公司设计的低功耗成本的第一款 RISC 微处理器,全称为 Advanced RISC Machine。ARM 芯片比 Intel x86 芯片具有更高的功率效率,并且功耗更低,性价比更高。以 ARM 为代表的 RISC 通用架构处理器在场景多样化计算时代具备明显的优势。例如在分布式数据库、大数据、Web 前端等高并发应用场景,单芯片核数更多的 ARM 架构处理器相比传统处理器拥有更好的并发处理效率。ARM 生态繁荣。在移动设备领域,ARM 架构有着压倒性的市场和技术优势,根据

软银 2017 年世界大会的数据,ARM 在智能手机、调制解调器、车载信息设备、可穿戴设备等领域都占据统治地位。基于海量的市场空间,目前芯片领域的新工艺、新制程和新材料都率先在 ARM 架构上得以实现。可以预见未来 ARM 架构的 CPU 在并发性能、功耗、集成度等方面都会长期保持领先优势。

ARM 最活跃的体系架构生态。对于一些不太活跃的 CPU 架构,发行版就慢慢减少支持,甚至有不再支持的风险,由此会给软件开发、移植部署等带来诸多困难。根据《从端到云基于飞腾平台的全栈解决方案白皮书》数据,Linux 内核对于几种 CPU 架构的维护活跃程度(选取较新的稳定版 5.3.7 内核,分别对比了六种 CPU 架构相关代码维护活跃程度)和代码维护活跃度,由高到底依次为 ARM64(1468 次)、x86(1329 次)、PowerPC(879 次)、MIPS(310 次)、SPARC(114 次)和 ALPHA(64 次)。

西方也在转向采用 ARM 架构。PC 方面,在 Mercury Research 的 2021 年第四季度PC 统计中,基于 ARM 处理器的 PC 在所有 PC 总出货销量中的占比达到了 9.5%的新高,同比增加了 6.1pct,环比增加 1.2pct。2020 年苹果旗下 MacBook 笔记本电脑、Mac 一体机和平板电脑配置的M1芯片表现出ARM架构性能的潜力和低能耗优势。服务器领域,华为已经于 2019 年推出基于 ARM 架构的鲲鹏 920 服务器芯片,性能对标 Intel 至强8180。英伟达也在 2020 年推出了基于 ARM 架构的 Grace 服务器芯片。鲲鹏 920 性能可比 Intel 至强(Xeon )8180,满足中高端市场需求。华为 2019 年 1月对外发布鲲鹏 920 处理器,是业界最高性能 ARM-based处理器,采用国产芯片唯一、最先进的 7nm 工艺,集成 64 个核心。在 SPEC 测试中,48 核的鲲鹏 920 与 Intel 至强8180 的性能相当,功耗低 20%,而 64 核的测试性能要优于至强 8180。Intel 至强 8180是 Intel 于 2017 年 Q3 推出的至强铂金系列产品,定位于高负荷的云端计算。总体来看,鲲鹏 920 满足除互联网等高性能要求场景外的中高端市场需求,如金融、电信等行业信创需求,与海外一线水平代差在 3 年左右。

鲲鹏 920 芯片取得 多项 世界第一。2019 年,高性能鲲鹏 920 处理器在 SPECint benchmark 测试成绩超过 930 分,位居全球第一,超越业界主流 CPU 25%。2020 年 11月 19 日,基于华为鲲鹏 920 架构的高性能计算系统的“鹏城云脑 Ⅱ”在 IO500 测试中,分别以 7043.99 分和 1129.75 分同时获得全球 IO500 总榜第一名与 10 节点榜单第一名。信创事业发展可以更多利用 ARM 。随着中美科技脱钩,CPU 架构也会成为博弈的焦点。ARM 架构是未来芯片主流技术方向,目前芯片领域的新工艺、新制程和新材料都率先在 ARM 架构上得以实现。可以预见未来 ARM 架构的 CPU 在并发性能、功耗、集成度、场景多样化具备明显优势。西方由于原有技术路径拖累以及现有利益冲突,较难完全拥抱 ARM 架构,中国从 0 到 1 选择布局 ARM 架构,历史包袱较小,有望借助 ARM 架构夺得CPU 技术高地。

3. 软件开源 :高斯欧拉开源,繁荣基础软件生

基础软件平台是服务行业客户以及做大计算产业的“黑土地”。产业链上下游厂商共同构建一个开放、合作、共赢的鲲鹏计算产业基础软件生态至关重要。基础软件将有效的提升华为鲲鹏芯片的出货量和用户体验。操作系统和数据库是基础软件中最关键的两个环节,其中操作系统是所有软件的基础,是做大鲲鹏计算产业的关键,统一的技术路线和演进节奏有助于避免生态分裂,形成合力做大鲲鹏计算产业;数据库是信息系统的核心,先进的数据库技术可以大大提高数据的存储、计算效率。

操作系统方面,华为开源 了 服务器操作系统欧拉。华为宣布将于 2019 年 12 月 31日开源服务器操作系统 openEuler,华为通过建立 openeuler.org 社区,开源 OS 源代码,并贡献经过调优的 Kunpeng 处理器驱动代码等方式,统一代码来源,缩短厂家构建基于openEuler 的发行版 OS 的开发周期。华为将支持基于 openEuler 的合作伙伴发行商业版操作系统,支持各行业主流应用和软件开发商把软件和应用迁移到基于 openEuler 的操作系统上,截至 2022 年 11 月,麒麟软件、统信软件和中科方德等国产头部操作系统厂商已经发布 openEuler 商用版本。

数据库方面,华为 开源 了数据库 openGauss 。2020 年 7 月 1 日,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。openGauss 基于开源数据库,关键内核代码自研,代码自主率高达 80%。openGauss 的源代码、根社区放在中国境内,获取方便,安全性高。相比其他国际主流数据库,openGauss 不受美国 EAR(出口管制条例)管制,实现了完全的自主可控,具备独立演进的能力,是国内少数技术不受制于人,具备极限生存能力的数据库产品。 。openGauss 性能领先。根据官方公众号数据,截至 2021 年 11 月,openGauss 的性能对比 MySQL 和 PostgreSQL 均大幅领先,约有高于 1 倍多的性能优势。openGauss每年保持迭代两个版本,一个创新版本,一个长期版本。2022 年 4 月,华为更新的openGauss 3.0 版本,单机鲲鹏 64 核 2P TPCC 满足 150 万 tpmC,单机鲲鹏 32 核 2P TPCC达到 100 万 tpmC。

4. 供需两旺,鲲鹏展翅

4.1. 供给端:28nm 产线有望突破

我国半导体流片生产工艺与境外仍有较大差距。例如中芯国际 14nm 生产工艺正在成熟,但与国际最先进的 7nm、5nm 工艺仍存在代差,且去美化难度较高。并且中芯国际的 14nm 工艺也需要用到大量美国专利和技术,华为被“卡脖子”,主要就是在先进流片工艺环节。28nm 制程芯片可以满足大部分领域国内发展需求。28nm 是芯片领域成熟制程与先进制程的分界点,28nm 除了对功耗、尺寸要求比较苛刻的手机、电脑芯片,已能满足当前市场上的大部分需求,像是物联网、家电、通信、交通、航空航天等领域的工业制造。这意味着一旦完全掌握 28nm 芯片制造技术,我们在很多领域就能满足国内发展所需。华为鲲鹏有望成为最先获得自主流片能力的厂商。早在 2020 年 5 月被美国无限追溯以后,华为鲲鹏就开始了获得自主流片能力的探索,在进度上较为超前,同时华为本身在半导体领域有深厚的积淀,因此我们预计华为鲲鹏可以率先摆脱美国制裁的影响。

-----------报告摘录结束 更多内容请阅读报告原文-----------

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精选报告来源:虎鲸报告

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