计算机行业深度报告鲲鹏一日同风起,扶摇直

(报告出品方/作者:东吴证券,王紫敬、王世杰)

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

鲲鹏芯片基于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AdvancedRISCMachine。ARM芯片比Intelx86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是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(次)、x86(次)、PowerPC(次)、MIPS(次)、SPARC(次)和ALPHA(64次)。

西方也在转向采用ARM架构。PC方面,在MercuryResearch的年第四季度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。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,华为已经于年推出基于ARM架构的鲲鹏服务器芯片,性能对标Intel至强。英伟达也在年推出了基于ARM架构的Grace服务器芯片。鲲鹏性能可比Intel至强(Xeon),满足中高端市场需求。华为年1月对外发布鲲鹏处理器,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核的鲲鹏与Intel至强的性能相当,功耗低20%,而64核的测试性能要优于至强。Intel至强是Intel于年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。

鲲鹏芯片取得多项世界第一。年,高性能鲲鹏处理器在SPECintbenchmark测试成绩超过分,位居全球第一,超越业界主流CPU25%。年11月19日,基于华为鲲鹏架构的高性能计算系统的“鹏城云脑Ⅱ”在IO测试中,分别以.99分和.75分同时获得全球IO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,繁荣基础软件生态

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。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


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