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一、服務器行業發展簡史

1.1 服務器：一種為客戶機提供服務的高性能計算機

 服務器是指網絡環境中的高性能計算機，包括應用程序服務器、文檔服務 器、郵件服務器、Web 服務器及代理服務器等。整個互聯網的結構幾乎都 基於客戶機-服務器模型。客戶機-服務器模型的本質是客戶機請求、服務器 響應，即服務器的功能是為客戶機提供數據服務。服務器由處理器（CPU）、 內存、磁盤、網卡、監視器、電源、機箱等組成，和通用的計算機架構類 似，但是由於需要提供高可靠的服務，因此在處理能力、穩定性、可靠性、 安全性、可擴展性、可管理性等方面的要求比普通的個人電腦高。

 服務器的最大特點就是其強大的運算能力，即使是一部簡單的服務器系統， 通常也至少要有兩顆處理器以構成對稱多處理架構，使其能在短時間內完 成大量工作，併為大量用戶提供服務。

 服務器常見的外型有四種：塔式服務器(Tower Server)、機架服務器(Rack Server)、刀片服務器（Blade Server）、 機櫃式服務器。

 服務器行業已經發展了近 60 年。服務器的發展最早可以追溯到 1964 年， IBM 引入 System/360。System/360 是由 5 種功能越來越強大的計算機所 組成的系列，這些計算機運行同一操作系統並能夠使用相同的 44 個外圍設 備。

1.2 CPU：服務器的運算和控制核心

 中央處理器(Central Processing Unit，簡稱 CPU)是服務器的核心構成之一， 其功能主要是解釋計算機指令以及處理服務器中的數據。CPU 的主要運作 原理是執行儲存“程序”裡的一系列指令。程序以一系列數字的形式存儲 在存儲器中。

 指令集架構（Instruction Set Architecture），又稱指令集或指令集體系，是 計算機體系結構中與程序設計有關的部分，包含了基本數據類型，指令集， 寄存器，尋址模式，存儲體系，中斷，異常處理以及外部 I/O。指令集架 構包含一系列的 opcode 即操作碼（機器語言），以及由特定處理器執行的 基本命令。簡單地來說，指令集一般被整合在操作系統內核最底層的硬件 抽象層中，屬於計算機中硬件與軟件的接口，它向操作系統定義了 CPU的 基本功能。

 CPU 按 指令集的 架 構區 分 ， 分為 CISC（ Complex Instruction Set Computing ，複雜指令集）型和 RISC （ Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集）型兩類。CISC 的設計者希望通過直接在硬件中 構建複雜的指令從而使編程更方便、程序運行速度更快，其架構中每個指 令可執行若干低端操作，諸如從存儲器讀取、存儲、和計算操作，全部集 於單一指令之中；與之相反，RISC 架構中只包含使用頻率高的少量簡單指 令，並提供一些必要的指令以支持操作系統和高級語言。

 CISC 陣營以 Intel、AMD 的 X86 架構為代表，而 RISC 陣營則包括 ARM、MIPS、Power PC 等架構;

 從硬件角度來講，CISC 處理的是不等長指令集，而 RISC 執行的是等 長精簡指令集，在並行處理方面 RISC 明顯優於 CISC。由於 RISC 執 行的是精簡指令集，相比 CISC 在硬件層面需要更少的晶體管，所以 它的硬件製造工藝更簡單且成本更低廉。RISC 型 CPU 與 CISC 的 CPU在軟件和硬件上都不兼容，這是由指令集的特性而決定的

 從性能角度來說，CISC 與 RISC 並無絕對的孰優孰劣之分。但在發展 過程中，CISC 陣營的 Intel 和 AMD在提升芯片性能上做出了持續的努 力，芯片的功耗被放在了性能後的第二位；而 RISC 本身出現時間較 CISC 晚十年左右（ARM 誕生於 1985 年，X86 誕生於 1978 年）， ARM、MIPS 在創始初期缺乏與 Intel 產品對抗的實力，專注於以低功 耗為前提的高性能芯片。RISC陣營的 Power PC 架構最初是為個人計 算機產品而設計，但其出現時已是 1992 年，此時 Intel 旗下的 80386 和 80486 佔據了大部分 PC 市場。次年，Intel 赫赫有名的奔騰系列發 布並助力 Intel 佔領了絕大部分 PC 市場，這是第五代基於 CISC 的 X86 架構微處理器，Intel 將其命名為“Pentium”。在整個 1990 年代 中期，PowerPC 處理器均達到或超過了最快的 x86 CPU 的基準測試 成績。但由於 PowerPC 面向 Windows、OS / 2 和 Sun 的客戶都存在 應用軟件極度缺乏的問題，所以最終並未在 PC 市場濺起水花。但其 後 Apple 因為 PowerPC 處理器的更高性能，在 Macintosh 個人電腦系 列使用了 PowerPC 處理器。2005 年，出於發熱量和能源消耗有關的 考慮，Apple 宣佈不再在其 Apple Macintosh 計算機中使用 PowerPC 處理器，轉而支持 Intel 生產的處理器。此後 PowerPC 開始往超高性 能服務器方向發展。

 CISC 與 RISC 已逐步走向融合，兩方處理器互相借鑑互相優化。例如， Intel 公司的 Pentium Pro 種內含三個能夠把 x86 指令轉換成 118 位定 長的 RISC 風格微操作的譯碼器。

1.3 X86 一統天下數十年

 X86 泛指一系列英特爾公司用於開發處理器的指令集架構

 X86 在計算市場取勝的原因主要有以下四點：

 Intel與 AMD競爭不斷，造就高性能 X86。Intel 具有很強的研發實力， 芯片性能一直處於行業領先。在 20 世紀 70 年代至 21 世紀初,廠商最 看重的因素之一即為處理器的性能，而 RISC本身出現時間較 CISC晚 十年左右，ARM、MIPS 在創始初期缺乏與 Intel 產品對抗的實力，改以專注於以低功耗為前提的高性能芯片。同時 Intel X86 也很早開始借 鑑 RISC 架構優勢，不斷技術革新，比如“Pentium”奔騰處理器就採 用了超標量架構，即有一個處理簡單和通用指令的管線。Intel 最新產 品十代酷睿桌面版 Comet Lake-S 系列處理器及 400 系芯片組中，最 低配置的酷睿 i3-10100 四核處理器已經達到 3.6GHz 基礎頻率， 4.3GHz 睿頻，全核 4.1GHz。從單機性能上來講，Intel 目前依舊處於 強勢地位。

 Wintel 聯盟建立四十餘年，X86 軟件生態完善。1981 年，由於個人計 算機市場不受 IBM看重，IBM選取 8088 做個人計算機業務的 CPU， 並將操作系統外包給微軟，Wintel 聯盟就此開始征程。在 Wintel 建立 之初，微軟並沒有打算唯一地只支持 Intel，早期，微軟操作系統有兩 條業務線，一條專用支持 X86 架構，另一條則支持考慮了操作系統的 可移植性，可支持 RISC架構的計算機。但由於 RISC處理器在 PC端 的份額遠不及 X86，微軟又取消了對部分 RISC 架構的支持。後來， X86 成為了個人電腦的標準平臺，也成為了歷來市場上最成功的 CPU 架構。

 專注芯片架構研發，不碰設備生態。就 Intel 來講，不與設備生產商、 軟件開發者或者系統開發者成為利益競爭關係是一個十分重要的致勝 因素。IBM 和 SUM大包大攬生產多種服務器設備，但其它設備生產商 可能會基於不支持競爭對手的角度不願意選擇 PowerPC 和 SPARC 架 構，而選擇 X86 架構。

 從成本、性能、生態三方面來講，X86 都是早期數據中心的最優選。 從 成 本 和 性 能 角 度 來 講 ， X86 相 比 大 型 機 與 小 型 機 ， 在 RAS(Reliability, Availability, Serviceability)有所欠缺，但具有生態系統 開放、兼容性高、價格便宜的優勢。且由於分佈式系統成熟，X86 服 務器集群的性能並無較大差距。大型機和小型機價格昂貴、體系封閉， 一般只在部分要求零宕機的領域使用（如銀行業、電信業等）。從生態 的角度來講，由於 X86 在市場上佔有率高，相比其它架構而言，X86 有著獨一無二的軟件和硬件生態優勢，故目前全球的數據中心大部分 都是採用 Intel 的 X86 架構服務器芯片，X86 生態系統也愈發強大。

 根據 DRAMeXchange 調查顯示，服務器用 CPU 中，X86 架構 CPU 佔整體服務器市場約 96%。

二、以 ARM為代表的 CISC 架構服務器有望異軍突起

2.1 ARM 公司：全球領先的半導體設計與軟件公司

 ARM 架構，從 1983 年開始由艾康電腦公司設計開發，最早為其命名為 Acorn 精簡指令集機器(Acorn RISC Machine)。1980 年代晚期，蘋果電腦 開始與艾康電腦合作開發新版的 ARM 核心，為了更好地支持這一重要項 目，艾康電腦將設計團隊組成了一間名為安謀國際科技(Advanced RISC Machines Ltd.)的新公司，基於此原因人們也常常將 ARM 稱作高級精簡指 令集機器(Advanced RISC Machine)。但在 2016 年，安謀國際科技被日本 軟銀集團以 3.3 萬億日元（約合 311 億美元）收購，此後，ARM 公司退出 股市。

 不同於 Intel 自主完成架構、芯片設計和芯片製造，也不同於無工廠模式 (Fabless)的 AMD、NVIDIA 自己完成架構和芯片設計而將芯片製造工作交給代工廠完成，ARM 公司本身並不靠自有的設計來製造或出售 CPU，而 是通過提供各種授權條款來獲得收益。

 ARM公司一般有三種授權方式：指令集授權、內核授權和使用權授權。

 指令集授權是 ARM 公司提供的最大限度的授權，其產品形式為 ARM v 系列（即 ARM架構）。被授權方可以對 ARM公司的指令集進行擴展 或縮減，從而得到其自己的指令集架構。蘋果公司就取得了這種授權。 例如，iphone 11/ 11 pro/ 11 pro Max等機型上搭載的 Apple A13 芯片， 其微架構就是基於 ARMv8.3-A 指令集架構自主研發。此外，華為、長 城、高通、三星等公司也取得了 ARM的指令集授權。

 內核授權的產品主要是指 ARM 公司提供的一系列微架構，目前主要 是 ARM cortex 系列。被授權方可以在內核基礎上對緩存、I/O 等設計 進行修改。這是 ARM 公司提供的最廣泛的授權方式。ARM 是廣為人 知最昂貴的 CPU內核之一。取得這種授權的公司包括高通、三星、華 為、德州儀器(TI)、博通、飛思卡爾、富士通以及 Calxeda 等等。

 使用權授權的產品則是指 ARM 已經設計好的 CPU/GPU。被授權人可 以使用 ARM 設計好的 CPU/GPU。在這一種授權中，被授權人可自由 發揮的空間非常小。

2.2 ARM 架構已被廣泛應用到各個領域

 ARM公司的商業發展極其迅速，主要有以下幾點原因：

 發展早期避開 Intel 鋒芒，專注低功耗領域。ARM 公司發展之初也在 個人計算機領域做出了努力，但後來發現其產品與 Intel 的新品無法競爭之後，迅速轉換路徑投入了以低功耗為前提的高性能芯片的研發。 早期清晰的發展路線也為 ARM 之後抓住智能手機爆發機遇做好了鋪墊。

 授權策略正確，內核授權價格低，廠商間競爭激烈。1991 年 ARM 公 司就開始了授權模式。MIPS 的定價策略是內核授權很貴，而架構授權 很便宜，且對指令集擴展不受限制；而 ARM 的定價策略是架構授權非 常昂貴而內核授權很便宜，且廠商需要修改設計需要繼續付大量的費 用。從實踐結果來看，ARM的授權策略優於 MIPS。MIPS便宜的架構 授權吸引了一批有能力通過指令集開發 CPU的廠商，但由於允許廠商 自行修改指令集，導致生態碎片化且互相不兼容，也極大影響了開發 者和使用者的熱情；而 ARM 的授權模式對無能力通過指令集開發 CPU 的廠商十分友好，這些廠商能通過購買內核授權來快速推出 CPU 產品，甚至有研發能力的公司也願意使用現成的 ARM 內核來集成 CPU，從而大幅度降低產品開發成本和縮短開發週期。ARM 的商業模 式也使得進入廠商多，激烈的競爭使得 ARM 產品價格不斷下降，生態 日趨完善。

 完善的生態體系。ARM 完善的硬軟件生態使得設備廠商、開發者和使 用者都充滿信心。

 ARM 架構的應用領域已十分廣泛。據 2011 年 ARM 的客戶報告統計，79 億 ARM 處理器出貨量，佔有 95%的智能手機、90%的硬盤驅動器、40% 的數字電視和機上盒、15%的微控制器、和 20%的移動電腦。十年來， ARM 市場格局變化不大。截止到 2017 年，已經生產的 ARM 架構的處理 器超過 1000 億個，是應用最廣泛的指令集架構，也是產量最大的指令集 架構。

 由於 ARM 在成本、功耗和散熱上的優勢，它對於便攜式電池供電的設備 （包括智能手機、便攜式計算機和平板電腦以及其他嵌入式系統）來說十 分理想。同時對於消耗大量電力的超級計算機與雲計算數據中心，ARM 也 是一種節能的優秀解決方案。目前，ARM 處理器可以在很多消費性電子產 品上看到，從便攜式設備（PDA、移動電話、多媒體播放器、掌上型電子 遊戲和計算機）到電腦外設（硬盤、桌面型路由器），甚至在導彈的彈載計 算機等軍用設施中都有它的存在。在此之外，還有一些基於 ARM 設計的 衍生產品，包括 Marvell 的 XScale 架構和德州儀器的 OMAP系列。

 2016 年，日本富士通宣佈了研發接替“京”的“Post-K”超級計算機。 “Post-K”超級計算機採用富士通與 ARM 公司共同開發的 ARM 處理器 A64FX。富士通稱，他們目標是“創造出世界上最高性能的超級計算機”， “其應用執行性能是京超級計算機的 100 倍”。如果此應用執行速度實現， 那麼 Post-K 超算將進入百億億次級別（exascale）， 1 exaflops 表示每秒 10^18 次浮點運算。

2.3 ARM 在服務器領域的嘗試

 從 2008 年開始，ARM 公司開始醞釀進軍 ARM 服務器芯片市場的計劃。 此後，AMD、三星、AWS、高通、Calxeda 以及 Marvell 等多個公司相繼 開發了 ARM 架構服務器芯片。但除 AWS 以外，其餘公司的 ARM服務器 芯片均未在市場上有持續表現。

 AWS 推出基於 ARM 架構的雲計算服務。AWS在 2018 年正式對外發布了 基於 ARM 架構的雲服務器芯片 Graviton 及基於該芯片提供的 EC2 A1 虛 擬服務器和雲服務，並表示此芯片對部分工作負載能耗可降低 45%。在 2019 年 12 月的 AWS re:Invent 會議上，亞馬遜公佈了新一代的 ARM 服務 器芯片 Graviton2。據介紹，AWS Graviton 2 處理器的速度比較前一代芯 片提升了 7 倍，浮點性能提升了 2 倍，性能表現強悍。

 AMD、三星、高通、Calxeda 以及 Marvell 等公司在 ARM服務器芯片上的 嘗試均未獲得成功。

 從 AWS和 Marvell 的實踐觀察，在雲計算領域 ARM 架構芯片低功耗低成 本的優勢不可小覷。但 AMD、三星、高通、Calxeda 以及 Marvell 五個公 司在 ARM 服務器芯片領域均未獲得成功，我們認為主要有以下兩方面原 因：

 ARM 在服務器領域的生態並不成熟，Wintel 聯盟牢牢壟斷計算產業生 態，各類廠商更傾向於 X86 架構，故 ARM 服務器在市場推廣方面存 在較大阻力。

 ARM 服務器芯片是一個需要持續投入的產業。如高通、三星可能出於 對當時情況的判斷，認為 ARM 服務器暫時不具備良好的市場前景，故 放棄了此業務。

 X86 服務器相較於 ARM 服務器而言，具有性能強的優勢，但同時也具有 功耗大、成本高的劣勢。因此，ARM 已經明確了其針對數據中心的 Neoverse 架構迭代升級策略，每一代性能提升都在 30%以上，遠超 X86 CPU 每一代性能提升的幅度，ARM 與 X86 之間性能上的差距將不斷縮小。

 近幾年，ARM 性能提升的同時，其生態也得到了較大的擴展：

 2018 年 11 月開始，Windows 已經開始支持 64 位 ARM 應用開發和 提交，這將十分有利於 ARM生態的構建。

 2019 年 6 月在德國法蘭克福國際超算大會上，NVIDIA 宣佈支持 Arm CPU，以構建具有極高能效水平的百萬兆級 AI 超級計算機。NVIDIA 創始人兼首席執行官黃仁勳表示：“NVIDIA CUDA 加速的計算和 Arm 的高能效 CPU 架構的相結合，將助力 HPC 社區實現大幅提升，以達 到百萬兆級。”

2.4 我們的判斷：國產 ARM 架構服務器有望成功

1）國產替代產業化趨勢顯現：政策驅動國產 ARM 服務器發展

 在中美貿易摩擦的背景下，美國對華為、中興等中國企業進行了限制。以華 為為例，美國從 2018 年年初開始限制華為產品的銷售，2019 年 5 月美國商 務部將華為加入實體清單後，谷歌、英特爾、高通、賽靈斯、AMD 等廠商 紛紛響應政府宣佈將停止與華為合作。而在華為全球領先的 5G 技術上，受 美國影響，全球多個國家宣佈將停止或有限地在 5G 建設上與華為合作。

 美國商務部的封殺導致華為、中興兩家公司損失巨大，也直接反映了我國 在 IT 核心技術上嚴重依賴於國外的現狀。在關鍵技術領域推進信息創新刻 不容緩，國家面向計算產業信息創新也推出了一系列支持政策。

 當前計算產業信息創新已經從政府等特殊領域向金融、能源等行業拓展， 國產架構服務器預計也會進入到行業端應用。

2）計算產業多樣化為 ARM 架構帶來機會

 ARM 低功耗低成本優勢有機會使其在雲計算市場分得一杯羹。根據前瞻研 究院數據，2018 年，全球公有云市場規模已達到 1312 億美元，增速為 25.31%，預計未來幾年市場平均增長率在 20%左右，到 2022 年市場規模 將超過 2600 億美元。據智研諮詢數據，2018 年中國公有云市場規模約 437 億人民幣，增速達到 65%。據估計，2018 年中國整個雲計算市場規模 約 1000 億人民幣。雲計算市場整體發展潛力巨大。雲計算市場分為 IaaS、 PaaS 和 SaaS 層，其中 IaaS 在全球公有云市場佔約 30%，在中國公有云 市場中佔比超過 50%。服務器處於雲計算產業鏈的上游，是 IaaS 層的重 要組成，是雲計算市場的基礎。

 數字化進程的飛速發展和近十年互聯網產業的發展均清晰地驗證了一個事 實， 不同的產業階段對 IT 基礎架構和計算能力提出不同的挑戰和要求。新 應用、新技術、新架構才是未來數字化轉型的關鍵，計算平臺創新是數字 化轉型的基礎。

 基於 IDC 提出的第三平臺概念，當前已經發展到以智能、雲計算、大數據、 移動和社交網絡為核心特徵的倍增創新階段，正快速邁向智能創新階段。 IDC 預測在智能創新階段，數字化普及率上升到新的高度，應用規模將從 百萬級上升到千萬級，連接數上升到百億級，人工智能將成為基礎能力。

 應用創新速度加快，應用種類和數量繁多，端邊雲協同成為主流。a) 隨著自動駕駛、雲遊戲、VR/AR 等應用的興起，以及物聯網、移動應 用、短視頻、個人娛樂、人工智能的爆炸式增長，應用越來越場景化 和多樣化，驅動計算架構向多樣性發展。b) 邊緣計算興起，未來超過 70%的數據和應用將在邊緣產生和處理。邊緣和移動端設備需要與雲 協，且隨著 5G的規模部署，網絡傳輸時延、帶寬、連接密度均得到數 量級的提升，給端-邊-雲協同提供了基礎保障。三者的計算架構、開發 模式存在較大差異，需要新的計算架構創新提升效率。c) 企業為尋求 更加敏捷、靈活和高效的應用開發模式，以加速應用的創新和快速上 市，如容器、微服務和 DevOps。這些應用開發模式拉近了業務和計 算平臺之間的聯繫，應用開發團隊將定義基礎設施的性能、可用性和 規模，直接推動計算平臺架構的變革和創新。

 百億聯接，帶來數據爆炸式增長，智能和實時處理成為普遍訴求。a) 5G 的商用將驅動行業物聯網的應用與落地，工業機器人、工業互聯網、 智能電錶、水錶、路燈、車聯網等快速普及。b)智能駕駛、智能安防、 智能製造、智慧城市等全面興起。c) IDC 預測，2023 年全球物聯網市 場空間 1.12 萬億美元。新計算平臺必須具備海量數據處理分析能力， 各種應用場景下人工智能訓練和推理能力，以及邊緣計算、物聯網大 規模聯接場景下的安全和實時處理等能力。

 面對新興應用對計算平臺提出的端-邊-雲協同、海量多樣化數據智能處理、 實時分析等需求，IT 基礎設施應在計算體系架構、業務部署架構等諸多方 面進行創新來適配該需求。

 支持多種計算平臺的計算架構創新。場景的多樣性，帶來數據的多樣 性，沒有一種計算架構可以高效滿足所有業務訴求。以 Arm 為代表的 RISC 通用架構處理器、以及具備特定定製化加速功能的 ASIC 和 FPGA 芯片等在場景多樣化計算時代具備明顯的優勢。例如在分佈式 數據庫、大數據、Web 前端等高併發應用場景，單芯片核數更多的 Arm 架構處理器相比傳統處理器擁有更好的併發處理效率。而隨著 TPU、NPU 等人工智能處理芯片在智能攝像頭、無人駕駛等領域的廣 泛部署，使得通用處理器加上深度學習加速芯片成為典型的邊緣計算 架構。

 面向移動應用的雲化部署架構創新。移動終端正在快速取代傳統 PC 在終端市場中的地位，IDC 數據顯示，智能手機和平板電腦等移動終 端在全球終端出貨量所佔的比例已經由 2010 年的 44.7%上升到了 2018 年的 77.6%，預計到 2023 年將超過 80%。絕大多數移動終端採 用 Arm 架構的處理器，移動應用主要基於 Arm 指令集進行開發、測試 和運行。雲遊戲、移動辦公、雲手機、終端仿真測試等應用模式的興 起，也預示著移動應用將逐步向雲上遷移。為了降低應用開發者在異 構環境下進行二次開發所造成的性能損失和潛在漏洞風險，以及隨著 這些海量移動應用向雲上遷移，端雲協同成為主流，移動端的計算平 臺架構和雲端計算架構相互影響滲透，並將逐步走向趨同。

3）華為入局：鯤鵬芯片問世，雲手機業務帶來新應用場景

 華為入局，國產 Arm 架構服務器前景可期。華為過去十年耗資 200 億元進 行基於 ARM架構的鯤鵬芯片及芯片組開發。華為和 ARM的合作已持續多 年，2013 年華為發佈了最初款 Hi1610 芯片，2014 年的 Hi1612 是 ARM64 位 CPU，2016 年的 Hi1616 是首顆支持多路的 ARM 處理器，2019 年又迎 來 Hi1620，鯤鵬 920 則是 Hi1620 系列的正式品牌和型號。在今年 1 月 7 日 的發佈會上，華為表示鯤鵬 920 是“業界性能最高”的 ARM 架構服務器 芯片，鯤鵬 920 主頻可達 2.6GHz，單芯片可支持 64 核。該芯片集成 8 通 道 DDR4，內存帶寬超出業界主流 46%。

 3 月 5 日，多家媒體報道華為發佈其 2020 年旗艦鯤鵬雲手機。華為鯤鵬雲 手機，是基於華為雲鯤鵬裸金屬服務器，虛擬出帶有原生安卓操作系統， 具有虛擬手機功能的雲服務器。同時，作為一種新型應用，雲手機對物理 手機起到了延伸和拓展作用，可以用在如應用智能託管、雲手遊、眾播互 娛、移動辦公等場景。官方稱，華為鯤鵬雲手機採用自研鯤鵬芯片，具有 六重優勢。a）端雲同構，運行性能大幅提升 80%，同時還搭載了專業級 GPU 加速，使用者可以無壓力運行大型遊戲；b）兼容 32/64 位的 app， 能夠運行主流應用以及遊戲，操作流暢；c）依靠華為雲的集群化部署和運 營能力，無縫對接公有云服務，滿足海量業務需求；d）可根據需求靈活配 置不同規格雲手機，使雲上管理更便捷；e）獨家 Monbox軟件技術架構， 可以使鯤鵬雲手機達到密度提升一倍、低時延、少帶寬的效果；f）業務數 據存儲於雲端，提供企業級雲上安全防護，專業級防護防止數據的丟失和 洩露。

 鯤鵬雲手機是鯤鵬生態的重要落地場景。根據公開消息，華為在 18 年 11 月就推出了業界首個基於 ARM 框架的雲手機解決方案。眾所周知，在移 動端 ARM 架構芯片佔據主導，Android 操作系統基於 ARM 架構適配， ARM+Android 生態成熟。因此，基於 ARM 底層框架搭建的雲手機系統， 使得從雲到端都運行著同一套指令集，Android 應用運行無需 X86 模擬器 （如果使用 X86 底層架構搭建雲手機系統，移動端 Android 應用與雲端 X86 底層不適配，需要通過 X86 模擬器進行指令集翻譯）指令集翻譯，雲 端無縫連接免去了多重指令翻譯和轉換的環節，運行性能可以較 X86 模擬 器架構方案提升數倍。19 年 7 月，華為雲發佈鯤鵬凌雲夥伴計劃，全力打 造鯤鵬計算生態，在計算領域，華為鯤鵬與強大的競爭對手英特爾 X86 架 構相比，最為缺乏的就是生態體系，鯤鵬架構缺乏可以落地的場景。隨著 5G 到來，雲手機有望普及，鯤鵬雲手機將成為鯤鵬生態落地的重要場景， 且在該場景下，基於 ARM 架構的鯤鵬生態相較於 X86 生態具有明顯優勢， 前景可期。

三、國產架構服務器競爭格局

3.1 國產架構服務器群雄逐鹿

 本文中國產服務器指使用國產 CPU 架構的服務器。國產主流 CPU 主要指 “兼容國際主流、自主指令系統”CPU 和“完全自主可控的指令集”CPU 兩種。

 “完全自主可控的指令集”CPU 在指令集上不同外界兼容。從國家發 展的角度看，指令集完全自主可控是最安全的。但其劣勢是由於缺乏 OS 支持、開發工具鏈（編譯器、調試器等）匱乏、應用程序的開發和 移植難度和工作量大。申威、龍芯、華為鯤鵬、飛騰均屬於此列。申 威為指令集完全自主開發，而龍芯、華為鯤鵬、飛騰獲得了 MIPS 和 ARM架構授權。

 “兼容國際主流、自主指令系統”CPU 通過獲得成熟的架構授權自己 按需定義處理器規格，並按自己日程進行開發、交付和使用，一次架 構授權費涵蓋全部的應用定義，並且生態環境相對而言比較健全。但 其劣勢是長期技術演進路線受架構的制約。海光、宏芯、兆芯屬於此 列。

 2018-2019 年國家採購名單中，入圍了七家國產架構服務器供貨廠商，他 們採用的架構分別是：鯤鵬（ARM）、飛騰（ARM）、龍芯（MIPS）、海光 （X86）、兆芯（X86）、宏芯（POWER）、申威。從性能、生態兼容性、 應用遷移成本和市場能力四個方面來看，華為鯤鵬、飛騰、海光整體表現 居於前列。

3.2 國產架構服務器市場判斷

 目前，國產服務器芯片主要由鯤鵬、飛騰、海光、龍芯、兆芯、宏芯、申 威主導。其中政府等領域國產芯片主要來自飛騰、龍芯、兆芯、申威幾家 廠商。隨著華為推出鯤鵬系列芯片，預計行業端市場將由華為主導。各廠 商具體情況如下：

 海思半導體（英語：Hisilicon），芯片設計公司，屬於華為集團，於 2004 年 4 月創建，總部位於中國大陸廣東省深圳，現為中國大陸最大 的無晶圓廠芯片設計公司。主要產品為無線通信芯片，包括擁有 WCDMA、LTE 等功能的手機系統單片機。海思半導體的前身為創建 於 1991 年的華為集成電路設計中心。

 飛騰信息技術有限公司，主要致力於高性能、低功耗集成電路芯片的 設計、生產、銷售與服務，為用戶提供安全可靠、高性能、低功耗的 CPU、ASIC、SoC等芯片產品、IP 產品以及基於這些產品的系統級解 決方案。基於飛騰產品的整機系統已經在政府辦公設備、企業服務器、 電信交換機、互聯網存儲、雲計算平臺等多個領域推廣應用。最初， “飛騰”芯片是由國防科大為“天河”系列計算機量身定製的 CPU。

 海光信息技術有限公司，2016 年與 AMD 簽訂了技術許可協議。AMD 將旗下的 X86 和 SoC IP 技術授權為中國公司用於芯片開發，並獲得 了價值 2.93 億美元的現金（外加特許權使用費） ，海光進行了後續的芯片設計。海光的 X86 架構天然適配市場上的主流 X86 生態，這是海 光最大的優勢。

 龍芯中科技術有限公司是 2010 年 4 月由中國科學院和北京市政府共同 牽頭出資成立的有限責任公司，是現在龍芯系列芯片的主要開發、銷 售、服務、宣傳的公司，總部位於北京市海淀區。龍芯中科是現在最 大的兼容 MIPS 架構芯片的供應商，也已經是多數開源社區 MIPS 架 構分支的實際維護者。龍芯中科的主要產品有龍芯系列芯片、LS 系列 IP 核（微架構）和 LoongISA。

 上海兆芯集成電路有限公司是成立於 2013 年的中國國資控股公司，由 上海市國資委下屬單位持有兆芯 80%的股份，剩餘股份則主要由威盛 電子(VIA)持有。公司總部位於上海張江，在北京、西安、武漢、深圳 等地均設有研發中心和分支機構。兆芯的 X86 授權來自於威盛。根據 資料，兆芯初期的 CPU 和 GPU 均由威盛產品改良而來（基於 VIA Nano 架構和 S3 Graphics ）。 公 司 曾 用 英 文 名 VIA Alliance Semiconductor Co Ltd.也展示了兆芯和威盛的關係。

 蘇州中晟宏芯信息科技有限公司於 2013 年成立。公司經營範圍包括計 算機軟件研發、計算機系統集成；集成電路等。員工主要來自中科院 計算所和 IBM，2014 年在工信部和蘇州政府的扶持下加入 IBM發起的 OpenPOWER 基金會，並在 2015 年 6 月發佈了第一款 IBM 授權 POWER架構的服務器芯片產品 CP1。

 申威是江南計算技術研究所開發的微處理器系列。中國人民解放軍戰 略支援部隊網絡系統部第五十六研究所，對外又稱江南計算技術研究 所，位於江蘇省無錫市，是隸屬中國人民解放軍戰略支援部隊網絡系 統部的計算機研究機構。

 從廠商背景和目前市場份額情況看，在政府等領域，龍芯、飛騰、兆芯、 申威等架構佔據主流，華為鯤鵬亦有機會進入該細分市場競爭；而在行業 端商用市場，考慮到性能、價格、生態等各方面因素，我們判斷華為鯤鵬 未來最有可能跟英特爾 X86 架構形成競爭，海光憑藉其出色的單核性能和 X86 生態優勢也有機會獲得部分市場份額。

四、主要國產架構服務器生態

4.1 鯤鵬生態 1）華為全力打造鯤鵬生態

 2019 華 9 月華為全聯接大會期間，華為輪值董事長鬍厚崑宣佈華為正式啟 動計算戰略。華為目前已經投入超過 2 萬名工程師，形成了以“鯤鵬+昇騰” 為核心的基礎芯片族。基於計算戰略與芯片根基，華為將以“一雲兩翼雙 引擎”進行產業佈局，構築開放的產業生態。

 一雲指華為雲。華為雲將通過全棧創新，為生態夥伴提供安全可靠的 混合雲，為世界提供普惠算力；

 兩翼指智能計算業務以及智能數據與存儲業務。在智能計算領域，面 向端、邊、雲，提供“鯤鵬+昇騰+x86+GPU”的多樣性算力。在智能 數據與存儲領域，融合了存儲、大數據、數據庫、AI，圍繞數據的全 生命週期，讓數據的每比特成本最優、價值最大；

 雙引擎指圍繞“鯤鵬”與“昇騰”打造的兩個基礎芯片族，可構築異 構的計算架構。

 目前，華為已經與超過150 家（MSP 雲服務、服務器 PC 整機制造、中間 件、操作系統、上層各類應用軟件等產業）合作廠商攜手推動鯤鵬計算產 業的快速發展，在眾多行業展開應用，積極適配鯤鵬平臺，打造完整的產 業生態鏈，迅速構建起華為鯤鵬生態。

 IT 產品線中，華為只聚焦芯片、開源操作系統、存儲、數據庫、雲等底層 產品，其餘上層生態和服務開放給鯤鵬凌雲合作伙伴，實現生態鏈互利共 贏。

 2020 年 1 月，華為將“Cloud&AI 產品與服務 BU”提升為“Cloud&AI BG”。 華為從原有“三大 BG 兩大 BU”五個一級部門轉化為“四大BG 一 大 BU”五個一級部門，分別為運營商 BG、企業 BG、消費者 BG、 Cloud&AI 產品與服務 BG 和智能汽車解決方案 BU。此次組織架構的調整 反映了華為對鯤鵬雲生態戰略的重視。

2）服務器是華為鯤鵬生態的基礎

 服務器是鯤鵬生態中最先落地的基礎環節。服務器是 IT 生態的基礎環節， 向上對接中間件、應用層，向下對接芯片、操作系統、存儲、數據庫等； 無論是雲架構還是傳統架構，都需要搭建在服務器底層之上。因此，建立 新的計算生態，搶佔服務器底層市場是基礎。

 TaiShan 服務器的根本目的是立標杆，使能產業鏈，構築完整的鯤鵬生態， 擴大產業空間。條件成熟時，華為將逐步停止 TaiShan 服務器銷售業務， 轉向以主板、部件等方式全面支持和服務更多整機廠商，實現共同發展。

 當前 X86 架構下的整機業務整體利潤率較低，我們認為主要原因有兩點： 其一，X86 架構下整機的各類核心零部件均來自國外。英特爾等公司較為 強勢，整機廠商缺乏話語權，利潤空間被壓縮；其二，X86 整機業務較為 成熟，競爭較為激烈，同時品牌整機亦面臨白牌機的競爭，部分廠家採取 低價等措施爭取市場份額，使得整體行業利潤率偏低。相較於 X86 生態， 我們判斷鯤鵬生態中的服務器業務利潤率將有明顯提升，主要原因有兩點： 其一，鯤鵬服務器為國產服務器，核心零部件均由國內廠家提供，尤其是 佔服務器成本最大部分的芯片由華為提供，華為有能力控制成本；其二， 華為此前曾多次表態，將打造鯤鵬計算產業生態，華為將在未來幾年投入 30 億支持合作伙伴發展，從國際科技巨頭的成長路徑來看，發展生態，依 託合作伙伴是其迅速壯大的重要途徑，而華為此次打造全新鯤鵬計算體系， 必然深知合作伙伴的重要性，華為有動力讓利合作伙伴，帶領合作伙伴共 同成長。

 鯤鵬計算產業在整機領域的發展目標是形成多廠家的格局，支持有意願有 能力的廠家發展基於 Kunpeng 處理器主板的自有品牌整機。華為提供的支 持主要包括以下三個方面。

 公開主板、系統參考設計指南。為幫助廠商快速開發基於鯤鵬處理器 的服務器和 PC 等計算產品，降低系統設計和開發難度。華為作為鯤 鵬計算產業的一員，將把在計算領域多年積累的硬件工程能力通過主 板、系統參考設計指南等方式開放出來；

 發佈主板接口規範，向廠商逐步開放主板。為確保整機的兼容性，華 為發佈相應的主板接口規範和設備管理規範。從 2019 年 Q4 開始，逐 步開放基於標準規範的服務器主板和 PC 主板，廠商基於主板開發自 有品牌的整機產品，產品上市週期可大幅縮短；

 聯合整機廠商、BIOS 廠商、部件廠商、OS 廠家共建開放的 IO 總線 和管理接口標準。基於此，使能 IBV（獨立的 BIOS 供應商）發展 BIOS 生態，使整機廠商具備總線上的定製能力，從而發展各品牌的差 異化整機能力。同時基於開放的 IO 總線和管理接口，各相關企業可以 開發各種部件（SSD 卡、網卡、RAID 卡、顯卡）、內存、硬盤等，從 而豐富和完善整機上下游產業鏈；

 兼容性保證。為保證 OS、部件與整機的兼容性，將基於華為的硬件兼 容性實驗室，對操作系統、內存、硬盤、網卡等進行統一的兼容性認 證測試，並定期發佈兼容性清單。

 綜上所述，華為全力確保提供給整機廠商的不僅僅是主板硬件與技術，而 是通過基於鯤鵬處理器的主板構建完整的生態並分享市場機會，使能整機 廠商獲得商業成功。未來基於“鯤鵬”的國產服務器市場份額有望不斷增 大，前景可期。

3）華為攜手合作夥伴實現共贏

 華為徐直軍表示：“面向多樣性計算時代，華為將攜手產業合作伙伴一起構 建鯤鵬計算產業生態，共同為各行各業提供基於鯤鵬處理器的領先 IT 基礎 設施及行業應用。華為將聚焦於鯤鵬和昇騰處理器、鯤鵬雲服務和 AI 雲服 務等領域的技術創新，開放能力，使能夥伴，共同做大計算產業。”

 華為鯤鵬生態區域合作不斷加速，與全國多個省市政府企業合作。2019 年， 華為在天津市、北京市、重慶市、山西省、海南省、江蘇省、浙江省等近 20 個省市召開以“鯤鵬展翅、力算未來，共贏多樣性計算時代”為主題的 鯤鵬計算產業峰會。截止到 2020 年 1 月，華為已經與 12 個省達成合作建 立鯤鵬生態聯盟，並在包括北京、上海、深圳等 14 市成立鯤鵬生態創新中 心。

 華為與各類廠商的頻繁展開合作，扶持合作伙伴，互補互惠，讓利合作夥 伴，尋求共同成長。

 鯤鵬雲凌雲合作伙伴眾多，覆蓋了基礎軟硬件、整機、行業應用等賽道的 眾多公司。在服務器整機領域，近期眾多廠商公佈與華為鯤鵬合作，推出 基於鯤鵬主板的自主品牌服務器/PC 產品，我們判斷，國產整機業務當前壁壘在渠道端，誰擁有更強的渠道能力和資源，誰就更有可能成長為鯤鵬 體系的龍頭整機廠商。

4.2 飛騰生態及龍芯生態

1）飛騰生態

 2019 年 8 月上旬，飛騰發佈《從端到雲—基於飛騰平臺的全棧解決方案白 皮書暨飛騰生態圖譜》，飛騰希望能從系統建設對芯片的需求角度去思考什 麼樣的芯片和生態才能滿足用戶對於終端的更高需求，什麼樣的芯片和生 態才能滿足雲計算和大數據時代的要求。飛騰也希望站在全系統集成角度， 為集成商和最終用戶梳理飛騰生態圖譜並提供一套從端到雲的全棧解決方 案，給出集成模式和建議，提供已被驗證的、有說服力的實際案例，去分 析目前技術架構的收斂趨勢，協助各行業信息化建設逐步向更先進的部署 模式轉變。

 在基礎設施服務方面，國內主流的雲平臺包括阿里雲、騰訊雲、紫光雲、 中興雲、浪潮雲、 金山雲、Ucloud 等雲廠商均已與飛騰平臺進行適配。

 國內 20 多家主流的 OEM、ODM 廠商已推出基於 FT-1500A/16 和 FT2000+/64 芯片的服務器整機，其中基於飛騰新一代 FT-2000+/64 芯片的服 務器產品群已於 2019 年 5 月在福州數字中國峰會上發佈。

 飛騰目前已經在雲計算領域建立起了完備的生態。

2）龍芯生態

 2019 年 12 月 24 日，以“新時代、芯生態”為主題的 2019 龍芯新產品發 布暨用戶大會上，龍芯中科董事長鬍偉武指出，我國信息產業的根本出路 在於建立獨立於 Wintel 和 ARM+Android 體系外的第三套生態體系。為此， 龍芯提供開源的基礎版操作系統支持下游的操作系統企業、整機設備企業、 解決方案企業推出產品版操作系統。龍芯通過基礎版操作系統統一系統架 構，實現操作系統跨主板兼容和 CPU代際兼容，實現應用在不同整機平臺 的兼容。本次發佈會龍芯中科發佈了統一系統架構的標準規範體系，並通 過與 OEM/ODM 廠 商 籤 署 認 證 協 議 建 立 產 品 認 證 體 系 。 從 龍 芯 3A4000/3B4000 起，龍芯 CPU 和主板升級均不影響操作系統及應用的兼 容性。

 據龍芯中科副總裁張戈透露，龍芯的合作伙伴已經增至近千家，下游基於 龍芯的開發人員達到數萬人，在政企、安全、金融、能源、交通、教育等 各個應用場景中都有了應用。

五、國產架構服務器 A 股重點標的

5.1 神州數碼：華為長期戰略伙伴，鯤鵬生態核心整機廠商

 神州數碼是國內 IT 分銷龍頭。公司目前主要有三塊業務：第一塊是公司深 耕多年的 IT 分銷和服務的傳統業務，第二塊是公司從 16 年開始發力的 MSP 雲服務業務，第三塊是基於鯤鵬主板的自主品牌服務器/PC 整機業務。

 神州數碼與華為合作已久，是華為的全面戰略合作伙伴。雙方在 2016 年 便籤署戰略合作協議，共同宣佈在行業雲等領域展開全方位的戰略合作， 未來繼續加強合作的基礎十分深厚。2018 年 3 月，神州數碼正式啟動“大 華為”戰略，將分散在不同業務板塊的華為業務進行整合，成立華為業務 群，形成統一的前中後臺，實現內部協同。2019 年 11 月率先宣佈擬投資 基於“鯤鵬”的國產服務器、PC 產線，與華為合作再上一個臺階。

 2019 年 11 月，神州數碼成為第一家宣佈擬投資基於“鯤鵬”的國產服務 器、PC 產線的公司，深度參與鯤鵬生態建設。2019 年 11 月，神州數碼和 廈門政府簽署建立鯤鵬系列產品生產基地，這也是是華為首個鯤鵬生態基 地及超算中心。基於華為“鯤鵬”生態，未來 2-5 年的時間，神州數碼集 團將在廈門建設創新可信的服務器和 PC 生產基地。

5.2 東華軟件：與華為共同發佈鯤鵬服務器“鵬霄”

 東華軟件是國內系統集成龍頭廠商，公司在金融、醫療等行業具備較大優 勢，此前，東華軟件已成為華為鯤鵬戰略級 ISV合作伙伴。

 2020 年 1 月 9 日，寧波鯤鵬生態產業園開園暨“鵬霄”服務器首發首用儀 式在寧波舉行。華為公司與東華軟件聯合宣佈，首批基於鯤鵬處理器的服 務器——“鵬霄”已完成與操作系統、數據庫、中間件，以及掃描儀、打 印機等軟硬件設備的兼容適配，並在寧波市政務雲上首次應用。儀式上， 東華軟件還與寧波銀行、寧波工業互聯網研究院、寧波東投、寧波移動、 寧波電信、寧波聯通、寧波市大數據投資發展有限公司等簽署了服務器使 用協議。董事長薛向東表示，此後“鵬霄”服務器將在公司所覆蓋的多個 行業領域進行大規模商業應用。

 2020 年 2 月 9 日，公司與青島市工業和信息化局、嶗山區人民政府簽署了 《戰略合作框架協議》。三方合作領域主要包括東華軟件青島產業園區、東 華信息創新生態基地、東華雲都及大數據中心、互聯網醫院、孵化基地及 東華軟件培訓基地等六大板塊。公司擬投資 30 億元，在嶗山區建設東華產 業園區，建立東華信息創新生態基地以落地嶗山“鵬霄”服務器的生產及 配套軟件的研發。

5.3 中國長城：兼具芯片及主機能力

 中國長城於 2017 年 1 月由中國電子信息產業集團有限公司（簡稱中國電 子）所屬中國長城計算機深圳股份有限公司、長城信息產業股份有限公司、 武漢中原電子集團有限公司、北京聖非凡電子系統技術開發有限公司等四 家骨幹企業重組整合組成，同年 3 月完成註冊。公司目前從事的主要業務 主要有四塊：

 高新電子業務，此塊業務主要集中於軍事通信、衛星與定位導航、海 洋信息安全產業及軍用自主安全計算機及網絡設備等領域；

 網絡安全與信息化業務，以關係國家信息安全和國民經濟命脈的重要 行業和領域為主要市場，提供軟硬結合的核心產品、行業解決方案和 服務；

 電源業務，產品涵蓋工業電源、消費電源等諸多領域。公司擁有專業 的電源技術研發團隊與全國唯一的企業開關電源技術實驗室，具備強 大的電源研發和製造能力；

 園區與房產資源，在滿足自身經營需要的基礎上，部分房產資源通過 對外租賃實現經濟效益。

 2019 年 8 月，中國長城與華大半導體、中國振華簽署股權書，擬定收購天 津飛騰 35%股權。天津飛騰是一家快速成長中的中國芯片設計企業，主要 致力於高性能、低功耗集成電路芯片的設計、生產、銷售與服務。

 飛騰高性能服務器 CPU 主流產品是 FT-2000+/64，集成 64 個飛騰自研 FTC-662 核，16nm 工藝，主頻 2.0-2.3GHz，典型功耗 100W，峰值性能 588.8GFlops，可以勝任大規模科學計算、雲數據中心應用，性能與 Intel Xeon E5-2695V3 系列芯片相當。FT-2000+/64 較上一代 FT-1500A/16 計 算性能提升 5.5 倍，單位功耗算力提升近 2 倍，是更加高效更加綠色的芯 片。

5.4 中科曙光：制裁陰影逐漸消失，拐點初現

 中科曙光是在中國科學院大力推動下，以國家“863”計劃重大科研成果 為基礎組建的國家高新技術企業。公司是國內高性能計算領域的領軍企業。 由曙光公司研發的“星雲”高性能計算機在第 35 屆全球超級計算機 “TOP500”中以每秒系 統峰值 達三千 萬億次(3PFlops)、每秒 實測 Linpack 值達 1.271 千萬億次的速度，取得了全球第二的成績，成為世界上 第三臺實測性能超千萬億次的超級計算機，再次向世界力證了“中國速度”。 公司主要從事研究、開發、生產製造高性能計算機、通用服務器及存儲產 品，並圍繞高端計算機提供軟件開發、系統集成與技術服務。

 2018 年 11 月 26 日,公司公告分別與成都產業投資集團有限公司、成都高 新投資集團有限公司簽訂了《產權交易合同》,以掛牌價人民幣 107,140 萬 元取得海光信息 10.92%的股權,將合計持有海光股權達到 36.44%,成為第 一大股東。通過本次競拍，公司能夠對海光信息後續融資等重大事項擁有 否決權（股權比例超過三分之一）。

 天津海光 16 年與 AMD 達成合作，雙方成立合資公司，天津海光獲得 AMD Zen 架構授權，根據新浪報道，18 年 7 月，海光國產 X86 處理器Dhyana（禪定）開始量產，中科曙光也推出基於 DAhyana 芯片的國產架 構服務器產品。

 強化自研能力疊加政府補助，公司逐步走出美國斷供陰影。2019 年 6 月 24 日，美國商務部工業與安全局（BIS）以“違反美國國家安全和外交政 策利益”為由，將中科曙光與海光信息添加到美國《出口管制條例》（EAR） 實體清單中。事件發生後，公司全面梳理了供應鏈，尋找可替代部件，並 通過調整生產計劃、集中資源、梳理主營業務等方式緩解了對公司生產經 營的影響。2019 第三季度，供應鏈運營方面取得了實質性進展，已經形成 了相對完整的應對方案，能夠保持公司供應鏈平穩運行；同時，公司持續 保持研發投入的增長，並強化自研能力，在先進計算、存儲、大數據、雲 計算等可以國產化的領域加大研發投入，包括在邊緣計算服務器、存儲軟 件、國產化部件替代及國產服務器等領域，豐富產品類型，加大高附加值 的服務收入比例，構建從底層到應用系統化的信息技術基礎設施，完善生 態。

六、投資建議

 推薦關注國產架構服務器整機廠商神州數碼、中國長城、中科曙光、東華 軟件。

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