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龙芯重磅发布新一代处理器,全力打造IT产业新生态

| 2020-07-22

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1、 安可是必然趋势,国产生态成型

1.1、 自主可控具有必要性与紧迫性(略)

1.1.1、 事关国家安全,成为国家战略

1.1.2、 美国持续加大技术封锁,自主可控重要性凸显

1.2、 从党政军向重点行业拓展,市场空间释放(略)

1.3、 我国计算产业自主可控生态成型

生态构建是自主可控落地关键。自主可控产业链可以分为基础硬件(CPU、服务器、存储、网络设备)、基础软件(操作系统、数据库、中间件)、应用软件(消费类软件、企业服务)三大类。参照PC的Wintel生态以及智能手机时代的ARM、Android 生态,我们认为,在核心基础设施(CPU、操作系统)适配之上,有足够多的开发者和应用软件构建的生态体系是自主可控落地关键,足够数量的开发者保证软硬件的完善,丰富的应用场景保证终端客户获取,形成正反馈机制。生态建设是国产基础设施企业在技术之外面临的最大发展瓶颈。

计算产业生态包括 CPU、整机设备、固件(BIOS)、操作系统、外设驱动、应用软件(通用软件和行业应用软件)组成。在行业信息化领域,终端设备包括但不限于台式机、一体机、笔记本及专用终端,也包括云桌面瘦终端等设备。

“振芯铸魂”掀起计算产业国产化大潮。2018 年以来,美国“科技霸权主义”对本土 IT 企业实施打压限制,中兴、华为事件敲响行业警钟,此次国产化替代浪潮开始松动 Wintel 联盟在国内的地位。在国产 CPU 方面,已发展出龙芯、飞腾、鲲鹏、申威、海光和兆芯等多个体系;与之对应地,国产操作系统完成从“可用”向“好用”的过渡,基于 Linux 内核的二次开发,包括中标麒麟、天津麒麟、深度、普华等。由于 IT 产业存在产业链上下游的适配问题,行业内木桶效应显著,这要求各环节的对核心技术的掌握整体推进,加速形成一个完整的正反馈国产化生态系统。

国内四大 IT 集团自主可控深度布局。目前我国规模化布局自主可控的主要为四大 IT 集团,分别为中国电子集团(CEC)、中国电子科技集团(CETC)、中科院系和华为。CEC 中央直接管辖,旗下两个自主可控公司:中国长城(持股40.59%)和中国软件(持股 42.13%);CETC 旗下主要自主可控公司为太极股份(持股 38.97%);中科院旗下主要自主可控平台为中科曙光(21.32%);华为在芯片、服务器和操作系统上均有布局。

PK 体系已在重点领域得到广泛的应用。2019 年 12 月 29 日,《PK 体系标准(2019年版)》及《PKS 安全体系》发布,宣告国内首个计算机软硬件基础体系标准正式落地。“PK 体系”是飞腾“Phytium 处理器”和麒麟“Kylin 操作系统”的结合,具有完全自主知识产权,从 2011 年发展至今,已经成功应用于政府信息化、电力、金融、能源等多个行业领域。《PK 体系标准》的推出,实现了上下游厂商技术服务以及体系内用户的标准化,同时也解决了体系内部产品与第三方接入产品之间接口、参数、版本等的适配问题。“PK 体系”对标 Windows+Intel 体系,是计算机基础体系的中国架构,将逐渐形成上下游协调发展的良性生态链。

华为鲲鹏生态逐渐成型。鲲鹏计算产业是基于鲲鹏处理器构建的全栈 IT 基础设施、行业应用及服务,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。鲲鹏计算产业依托开发者及人才培养体系,以构建全行业全场景的产业体系为目标,实现产业链上下游共享红利。

华为将核心产能聚焦在商用处理器、数据库、云端、操作系统以及存储几大方面,在中间件、应用软件及操作系统方面实现开源,积极与业内其他厂商寻求协作开发,推出基于鲲鹏主板的服务器与 PC 产品。华为鲲鹏计划以华为鲲鹏+昇腾双芯片为核心,构建完整国产计算生态。华为在市场占有率较低的前期致力于引导行业中的参与者,树立生态标杆;在生态发展较完备的后期则实施集中化研发策略,退出部分专业性强的领域。除了自建生态方面做出的努力外,华为还联合国内各大软硬件企业,以“硬件开放,软件开源”的策略拉拢合作伙伴,目前已有超过 150 家企业成为鲲鹏计算产业的参与者。

2、 基础硬件

2.1、 CPU:计算机运算与控制中心

中央处理器 CPU(Central Processing Unit)是计算机的运算和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据,计算机系统中所有软件层的操作,最终都将通过指令集映射为 CPU 的操作。中央处理器主要包括两个部分,即控制器、运算器,其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。控制器是 CPU 核心,由它把计算机的运算器、存储器、I/O 设备等联系成一个有机的系统,并根据各部件的具体要求,适时地发出各种控制指令,控制计算机各部件祖东、协调的工作。

指令集是 CPU 用来计算和控制计算机系统的指令的集合。指令就是控制计算机执行某种操作(如加、减、传送、转移等)的命令,指令系统反映了计算机具有的基本功能,是计算机硬件、软件的主要分界面。指令系统是计算机硬件设计的主要依据,也是计算机软件设计的基础,每一种新型 CPU 在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统,是 CPU 性能体现的一个重要标志,不同 CPU 设计厂商的指令集均不相同,而且不兼容。

指令集一般可分为复杂指令集(CISC)和精简指令集(RISC)两种:

复杂指令集(CISC):CISC 的思想是通过庞大且复杂的指令系统,来达到增强计算机的功能、提高机器速度的目的。在 CISC 微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单,处理高级语言和特定任务能力强,缺点是结构过于复杂、指令集利用效率不高、执行速度慢。Intel 的 X86 架构系列即采用的 CISC 指令集思想。

精简指令集(RISC):相比 CISC 而言,RISC 的指令系统相对简单,只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令,大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术,由简单指令合成。同时 RISC 型 CPU 还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力,提高了程序处理速度。目前在中高档服务器中普遍采用 RISC 架构的 CPU,例如 Compaq(康柏,即新惠普)公司的 Alpha、HP 公司的 PA-RISC、IBM 公司的 Power PC、MIPS 公司的 MIPS 和 SUN 公司的 Spare 均采用 RISC 思想,主流的 ARM 的 CPU 也采用 RISC。

自主研发指令集难度大。CPU 研发是资本和技术高度密集的领域。中国 2017年用于集成电路研发总投入约 45 亿美元,不足 Intel 年研发投入的 50%。ARM作为一家只对芯片进行设计却并不生产的企业,2017 年的研发总投入也超过了5 亿美元。不同的指令集无法兼容,若过分强调指令集的自主发展,之后还要面临重新搭建生态系统的挑战,考虑到 Wintel 和 AA 成熟生态在市场的领先地位,竞争难度非常大。因此指令集授权+自主研发 CPU 的模式是一种可行的自主可控路径。

自主研发 CPU 需要获得指令集授权,指令集授权方式主要有指令集架构授权和IP 核授权,其中指令集架构授权自主可控程度更高:

指令集架构授权,指可以对指令集架构进行大幅度改造,甚至可以对指令集进行扩展和缩减。由亍架构只是设计理念,对被授权企业研发能力要求非常高,设计中出现任何错误,都将造成投资失败。目前国内购买架构授权的企业均是芯片研发能力领先的企业。如华为、飞腾、龙芯和申威等。

IP核授权,指可以以一个内核为基础然后在加上自己的外设,由此形成自主 MCU(微控制单元)。被授权企业没有权限对内核进行改造,这种方式对企业的研发能力要求比架构授权低,但自主可控性也不高。

X86 和 ARM 的 CPU 架构得到广泛商业化使用。目前,只有 Intel 公司的 X86架构和英国 Acorn 公司的 ARM 架构得到广泛地使用。由于知识产权的限制,早期国产 CPU 厂商无法获得授权使用这两种架构。早期厂商飞腾(现转向 ARM)、龙芯、申威不得已分别选择了 SPARC 指令集、MIPS 指令集、ALPHA 指令集。然而,这三种指令集的生态非常弱小,在强大的 Wintel(Windows+Intel)生态和 AA(Android+ARM)生态的打压下,都逐渐停止了发展,退出 CPU 市场,选择上述指令集的国产 CPU 厂商,在建立生态上也面临巨大挑战。

Intel 和 AMD 为 X86 架构主要参与者,指令集不对外开放。Intel 公司是全球最大的个人计算机零件和 CPU 制造商,AMD 公司则专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器。Acorn 向全球 CPU 设计厂商开放ARM 指令集架构授权和 IP 核授权。在国产芯片厂商中,华为鲲鹏和飞腾获得了ARM 公司 64 位 ARM V8 指令集的架构授权,有权设计、生产、销售 ARM v8兼容处理器产品。龙芯获得了 MIPS 架构授权、申威获得了 ALPHA 架构授权,自主研发处理器内核,并在此基础上,对相关架构指令集进行了拓展。

X86 架构一统 PC 和服务器 CPU,Intel 占据绝对优势。上世纪 90 年代,复杂指令集和精简指令集阵营展开了激烈的市场竞争,英特尔凭借和微软的合作(Wintel 体系),并且在新产品中融入了一些精简指令集的优势,利用强大的生态占据了服务器和 PC 端绝大多数的市场份额。目前,PC 和服务器 CPU 市场已被 X86 架构占据,全球每年 X86 服务器出货量占比达到 99.5%以上,销售金额占比在 90%以上,X86 架构 CPU 主要厂商为 Intel 和 AMD。截止 2019 年第四季度,Intel 在 X86 服务器 CPU 市场份额达到 95.5%,PC 端为 81.7%,为绝对的市场龙头。除 AMD 外,其他厂商份额不到 0.1%

ARM 架构在移动端占据主导地位。ARM 公司专注于芯片的设计,并将一系列设计的产物卖给合作伙伴,本身并不做芯片的生产。由于 RISC 在节约能耗上的巨大优势,全世界超过 95%的智能手机和平板电脑都采用 ARM 架构,合作伙伴众多。

2002 年中科院计算所研制出我国首款通用 CPU“龙芯”1 号,之后,越来越多单位加入国产处理器的研制,多款国产处理器芯片相继出现。目前,我国国产处理器芯片的主要参与者有:龙芯、华为鲲鹏、飞腾、海光、兆芯和申威等。

2.1.1、 龙芯:自主可控最高的 MIPS 架构 CPU

自主可控最高的 MIPS 架构芯片。“龙芯”是我国最早研制的高性能通用处理器系列,龙芯拥有 MIPS 指令的永久授权,并拓展出了自己的指令集 loongISA。2010 年,龙芯中科技术有限公司正式成立,开始市场化运作,旨在将龙芯处理器的研发成果产业化。但 MIPS 架构在 X86、ARM 打压下,市场份额低,生态系统弱,龙芯在构建生态上面临较大挑战。

龙芯主要产品包括面向行业应用的“龙芯 1 号”小 CPU、面向工控和终端类应用的“龙芯 2 号”中 CPU、以及面向桌面与服务器类应用的“龙芯 3 号”大 CPU。1)龙芯 1 号(Godson-1)小 CPU 系列处理器,采用 GS132 或 GS232 处理器核,集成各种外围接口,形成面向特定应用的单片解决方案,主要应用于云终端、工业控制、数据采集、手持终端、网络安全、消费电子等领域。2)龙芯 2号(Godson-2)中 CPU 系列处理器,采用 GS464 或 GS264 高性能处理器核,集成各种外围接口,形成面向嵌入式计算机、工业控制、移动信息终端、汽车电子等的 64 位高性能低功耗 SoC 芯片。3)龙芯 3 号(Godson-3)大 CPU 系列处理器,片内集成多个 GS464、GS464e 或 GS464v 高性能处理器核以及必要的存储和 IO 接口,面向高端嵌入式计算机、桌面计算机、服务器、高性能计算机等应用。

新一代通用 CPU 弥补性能劣势。龙芯 CPU 是我国最早的国产 CPU 厂商,但其更集中于专用类、嵌入式 CPU,其通用类 CPU 单核性能较高,但多核能力较弱。龙芯中科于 2019 年末发布了龙芯新一代通用 CPU 产品 3A4000/3B4000,采用龙 芯 最 新 研 制 的 新 一 代 处 理 器 核 GS464V , 主 频 1.8GHz-2.0GHz ,SPECCPU2006 定点和浮点单核分值是上一代产品的两倍以上。新产品可凭借着明显提升的性能、良好的兼容性,3B4000 支持四路直连,四路服务器性能是3B3000 双路服务器的四倍,3A4000 科学计算性能是 3A3000 的四倍以上,虚拟机效率由 88%提高至 98%。在完成单核性能的提升后,龙芯下一代产品3A5000 正着手提升主频和核数。

加大力度完善生态布局。龙芯是国内唯一基于 MIPS 架构的国产 CPU,在生态构建方面劣势明显。2019 年 12 月,龙芯与重要合作伙伴发布了基于龙芯3A/3B4000 的桌面计算机、笔记本、服务器、云终端等产品,开始从“芯”到“云”的完整布局。2020 年 5 月,龙芯联合各产业链伙伴及用户发起成立“龙芯生态适配服务产业联盟”,带动产业链上下游协同技术攻关,龙芯优先为联盟伙伴在适配环境、云平台服务、技术支撑、人才培养、方案输出、产业落地等方面提供支持。同月,为进一步促进龙芯产业生态发展,丰富产业协同孵化支持内容,龙芯推出“龙芯生态创新加速计划”,此计划是在首批孵化加速计划基础上,面向全国招募有意基于龙芯生态构建业务的优秀初创型及成长型企业,包括但不限于电子政务、能源、金融、交通、网信、医疗、教育等行业领域。

2.1.2、 华为鲲鹏:性能最高的国产 ARM 架构 CPU

鲲鹏处理器是华为在 2019 年 1 月向业界发布的高性能数据中心处理器,具有高性能,高带宽,高集成度,高效能四大特点。

鲲鹏 920 为目前性能最高的国产芯片。鲲鹏 920 采用 7nm 工艺,有 64 个内核,工作频率高达 2.6GHz,支持 8 通道 DDR4,以及一对 100G RoCE 端口。华为表示该芯片的功效比其竞争对手高出 30%,鲲鹏 920 专为大数据处理和分布式存储等应用而设计。

华为已经取得了 Arm v8 架构永久授权,并在此基础上进行研发。鲲鹏处理器的处理器核、微架构和芯片均由华为自主研发。ARM 架构经过了市场的磨练,早已经深入各个领域,鲲鹏处理器兼容 Arm 生态,为未来的大范围应用打下了基础。

打造华为鲲鹏生态。华为鲲鹏计划,将在未来五年内投资 30 亿元来发展鲲鹏产业生态。鲲鹏计划涉及的合作领域众多,包括服务器与部件、虚拟化、存储、数据库、中间件、大数据平台、云服务、管理服务、行业应用九大领域。已经有超过 80 家合作方的应用往鲲鹏云服务上移植。鲲鹏计划以构建全行业全场景的产业体系为目标,实现产业链上下游共享红利。

2.1.3、 飞腾:ARM 架构,生态最健全的国产 CPU

天津飞腾信息技术有限公司成立于 2014 年,由中国电子信息产业集团(CEC)、国家超级计算天津中心、天津市滨海新区三方投资。飞腾主要致力于高性能、低功耗集成电路芯片的设计、生产、销售与服务,为用户提供安全可靠、高性能、低功耗的 CPU、ASIC、SoC 等芯片产品、IP 产品以及基于这些产品的系统级解决方案。飞腾 CPU 是基于 ARM v8 架构自主研发的国产化芯片,与华为海思一样获得 ARM v8 架构指令集永久授权。

形成完善产品体系,推进行业信息化建设。飞腾 CPU 研发团队通过 20 余年技术积累,已形成完善的研发体系和产品线,一直有力地服务着国家各行业信息化建设工程。目前的产品主要包括高性能服务器 CPU、高效能桌面 CPU 和高端嵌入式 CPU 三大系列,为从端到云的各型设备提供核心算力支撑。

新一代芯片性能大幅提升。飞腾高性能服务器 CPU 主流产品是 2017 年量产的FT-2000+/64,集成 64 个飞腾自研 FTC-662 核,16nm 工艺,主频 2.0-2.3GHz,典型功耗 100W,峰值性能 588.8GFlops,可以胜任大规模科学计算、云数据中心应用,性能与 Intel Xeon E5-2695V3 系列芯片相当,较上一代 FT-1500A/16整体性能提升 5.5 倍。

飞腾高效能桌面 CPU 主打产品是 2019 年量产的 FT-2000/4,集成 4 个飞腾自研 FTC-663 核,16nm 工艺,主频 2.6-3.0GHz,提供了丰富的接口,安全机制更健全,支持待机和休眠,典型功耗仅有 10W,且可以通过“减核”、“降频”的方式用于嵌入式系统,整体性能与 Intel Core I5 系列芯片相当,较上一代FT-1500A/4 整体性能提升 1 倍,功耗降低 33%。

飞腾高端嵌入式 CPU 是 FT-2000A/2,集成 2 个飞腾自研 FTC- 661 核,主频1.0GHz,典型功耗 3W,主要应用于嵌入式工业控制领域,也用于瘦客户机等设备。性能显著优于 PowerPC 8640 等国际主流嵌入式 CPU。

飞腾系列是目前国内生态最健全的中央处理器。以飞腾 CPU 和麒麟 OS 为核心的 PK 体系生态是国内成熟度最高的自主可控计算生态,已经成功应用于政府信息化、电力、金融、能源等多个行业领域。在应用软件领域,飞腾已与众多软件厂商进行了数百种桌面应用适配,包括流式版式文档工具、签章应用、输入法、安全浏览器、安全邮件客户端、图文编辑、多媒体播放、微信 QQ 等通信软件。同时支持防火墙、杀毒、安全审计、数据保护等安全软件,以及 OA 和各行业业务软件客户端。

2.1.4、 海光:国产 X86 架构 CPU 主力军

海光信息技术有限公司成立于 2014 年 10 月 24 日,主要经营业务为科学研究和技术服务等,为中科曙光下属子公司,中科曙光持有 36.44%股份。2016 年,AMD 与天津海光达成协议,设立合资公司成都海光微电子技术有限公司(AMD持股 51%、天津海光持股 49%,负责技术研发)和成都海光集成电路设计有限公司(天津海光持股 70%,AMD 持股 30%,负责产品销售)。成都海光拥有 AMDZen1 架构的 IP 核授权,合资公司将利用该技术开发只在中国销售的定制服务器芯片。作为回报,AMD 获得 2.93 亿美元许可费和版税收入。

海光生产中国自主设计的 Dhyana(禅定)x86 处理器,是 AMD 与海光合作后的首款定制处理器。海光 Dhyana x86 处理器与中科曙光产品配套,中科曙光也已开始销售搭载海光 Dhyana 处理器的全新工作站 W330-H350 塔式工作站。

中科曙光及海光进入美国实体清单,海光获得新技术受限,长期发展存在一定风险。2019 年 6 月美国商务部将中科曙光以及其 3 家子公司:天津海光、成都海光集成电路、成都海光微电子技术列入实体名单。意味着包括 AMD、英特尔等在内的美国公司以及使用美国技术占比超过 25%的公司均不能与中科曙光及其子公司进行交易。同月,AMD 宣布不再向其中国合资公司(成都海光)授权新的 X86 IP 产品,意外着海光无法获得 AMD 新的 Zen 2 架构及未来的 Zen 3架构,对其长期技术进步产生影响。

2.1.5、 兆芯:基于 X86 架构,信创份额较小

兆芯是成立于 2013 年的国资控股公司,总部位于上海张江,是国内领先的芯片设计研发厂商,同时掌握 CPU、GPU、芯片组三大核心技术,具备三大核心芯片及相关 IP 设计研发能力。

产品采用 X86 架构,兆芯继承威盛((CISC))跟 Intel 的专利交叉授权许可。威盛电子股份有限公司(VIA Technologies),是台湾地区的集成电路设计公司,主要生产主机板的晶片组、中央处理器(CPU)、以及记忆体,上世纪 90 年代末通过收购美国 Cyrix 获得部分 X86 专利授权。2013 年上海市国资委与威盛电子联合成立上海兆芯,兆芯因此继承了 X86 专利授权。

兆芯通用处理器及配套芯片已广泛应用于电脑整机、笔记本、一体机、服务器和嵌入式计算平台等产品的设计开发。包括台式机联想开天系列、清华同方超翔系列、上海仪电智通秉时 Biens 系列等;一体机领域有联想开天、同方超翔等;服务器领域则有联想 2U 标准机架式服务器、火星舱全国产化智能存储系统等。同时,在智能交通、网络安全、工业控制领域,也有兆芯的参与。兆芯目前在信创领域份额较小。

2.1.6、 申威:基于 alpha 架构,主要应用于超算领域

成都申威科技有限责任公司成立于 2016,公司依托国家信息安全发展战略,主要从事对申威处理器的产业化推广,核心业务包括申威处理器芯片内核、封装设计、技术支持服务及销售,小型超级计算机研发、测试、销售、服务及核心部件生产,基于申威处理器的软件、中间件开发,嵌入式计算机系统定制化产品服务,集成电路 IP 核等知识产权授权。

以 alpha 架构为基础进行拓展,高度自主可控。alpha 架构由美国 DEC 公司研制,主要用于 64 位的 RISC 微处理器。后来 DEC 公司被美国惠普收购,无锡的江南计算所买了 alpha 架构的所有设计资料。无锡所基于原来的 alpha 架构,开发出了更多的自主知识产权的指令集,开发出申威指令系统,推出了申威处理器,帮助中国的超级计算机拿下多次世界第一。

申威处理器是在国家“核高基”重大专项支持下,由上海高性能集成电路中心研制的全国产处理器。现已形成申威高性能计算处理器、服务器/桌面处理器、嵌入式处理器三个系列的国产处理器产品线,以及申威国产 I/O 套片产品线。

申威处理器主要应用于超级计算机和服务器领域。其中最著名的应用便是神威·太湖之光超级计算机。神威·太湖之光超级计算机是由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机。多次在全球超级计算机榜单中排名榜首。

2.2、 GPU:计算机图显核心

GPU(Graphics Processing Unit)是图形处理器(显卡)的核心组成部分。GPU 是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和移动设备上做图像和图形相关运算工作的微处理器,使显卡减少了对 CPU 的依赖,并进行部分原本 CPU 的工作。某些最快速的 GPU 集成的晶体管数甚至超过了普通 CPU。

GPU 可以分为独立 GPU 和集成 GPU。独立 GPU 使用的是专用的显示存储器,显存带宽决定了和 GPU 的连接速度。独立 GPU 的性能更高,但因此系统功耗有所加大,发热量也较大,同时(特别是对笔记本电脑)占用更多空间。集成GPU 一般与 CPU 集成在一起。集成 GPU 的制作由 CPU 厂家完成,因此兼容性较强,并且功耗低、发热量小,但性能相对较低,且固化在主板或 CPU 上,本身无法更换,如果必须换,就只能换主板。

独立 GPU 市场 Nvidia 与 AMD 两强割据,AMD 份额上涨。2019 年第四季度,AMD 的 GPU 市场份额从上一年的 18.77%大涨到了 31.08%,对比第三季度也从27.08%增长到了31.08%。NVIDIA份额下滑,从2018年第三季度的81.23%,下降到了 68.92%,双方份额比例由 8:2 降到了 7:3,差距逐步缩小。

集成 GPU Intel 独领风骚,PC 市场优势明显。根据 Jon Peddie Research 的数据,全球 2019 年第四季度 PC 领域 GPU 出货量,Intel 再次稳坐市场龙头。Intel是全球最大的 CPU 供应商,处理器采用 X86 架构,在全球 CPU 市场中,Intel 占据了超过 80%以上的市场份额,凭借 CPU 端的优势,Intel 销售集成 GPU,长期占据市场第一。

2.2.1、 景嘉微:国产 GPU 主要参与者

景嘉微是国产 GPU 市场的主要参与者。景嘉微公司的主要产品为图形显控、小型专用化雷达领域的核心模块及系统级产品。公司产品中,图形显控模块、图形处理芯片、加固显示器、加固电子盘和加固计算机等应用于军事装备的显控系统;空中防撞雷达核心组件、主动防护雷达系统及弹载雷达微波射频前端核心组件等主要应用于军事装备的雷达系统。

产品正由军用向民用渗透。公司第一代 GPU 产品 JM5400 于 2014 年 4 月流片成功,主要支撑军用装备,实现了军用领域的国产替代;第二代产品 JM7200于 2018 年 8 月流片成功,制程工艺 28nm,核心频率 1.2GHz,搭配 4GB DDR3显存,性能跟 NVIDIA 的 GT640 显卡相近,性能相比上一代 JM5400 有较大幅度提升,并与龙芯、飞腾、麒麟软件等国内主要的 CPU 和操作系统厂商的适配,与中国长城、超越电子等十余家国内主要计算机整机厂商建立合作关系,成功应用在商用领域。在 JM7200 基础上,公司又推出能耗更低的 JM7201。目前公司正在进行下一代 JM9 系列 GPU 研发,主要分为 JM9231 和 JM9271 的两种通用 GPU,其中 JM9271 性能预期不低于 GTX1080 的水平,可达到 2017 年底的高端显卡水平;JM9231 的性能,预期可达到 2016 年中低端产品水平。目前公司 JM9 系列 GPU 正处于后端设计阶段。

营收高速增长,图形显控领域产品为核心业务。公司 2019 年实现营业收入 5.31亿元,同比增长 33.75%,2014 年至 2019 年,年复合增长率为 20.97%。分项目来看,图形显控领域产品为公司核心业务,占比超过 70%。

2.3、 存储器:计算机数据储存中心

存储器作为计算机的关键部件之一,既可以在程序的运行过程中暂时存储运算数据,也可以完成对数据的长时间记录。

存储器分类:按与 CPU 的连接和功能分类,存储器可以分为主存储器、辅助存储器和高速缓冲存储器;按存取方式分类,可以分为随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、顺序存取存储器(SAM)、直接存取存储器(DAM)、按内容寻址存储器(CAM);按存储介质分类,可以分为磁芯存储器、半导体存储器、磁表面存储器、光存储器。

DRAM 和 Flash 为当前主流存储器。DRAM 是最常见的系统内存,其性能出色但断电易失,成本较其他易失性存储器更低;Flash 闪存芯片是应用最广的非易失性存储,由于其断电非易失性,在大容量存储领域广泛使用。

从存储系统网络架构来看,存储系统经历了由直连存储(DAS),到后来的集中存储(SAN、NAS、全闪等),而随着存储数据量的进一步增长,转向分布式存储的过程。

分布式存储系统,是将数据分散存储在多台独立的设备上。传统的网络存储系统采用集中的存储服务器存放所有数据,存储服务器成为系统性能的瓶颈,也是可靠性和安全性的焦点,不能满足大规模存储应用的需要。分布式网络存储系统采用可扩展的系统结构,利用多台存储服务器分担存储负荷,利用位置服务器定位存储信息,它不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率,还易于扩展。

存储市场较为分散,国内厂商份额逐步上升。华为市场占有量达到 22.2%的同时保持了 32.8%的同比增长,凭借 OceanStor 产品系列排名市场第一;H3C 则在全闪存存储产品上发力,出货比例超过 30%,其 3PAR 产品得到了金融用户的青睐,以同比 43.3%的增长率排名第三;视频监控市场龙头海康威视在教育、交通和制造行业有所突破。

2.3.1、 同有科技:主打通用存储,存储全产业链布局

通用存储的专业厂商。公司是当前 A 股市场上唯一一家深耕通用存储的专业厂商,在国内具备领先的数据存储基础架构提供能力,主要从事数据存储、闪存存储、容灾等技术的研究、开发和应用,目前已形成包括混合闪存、全闪存等传统存储、软件定义的分布式存储和行业应用定制存储的产品体系。

“闪存、云计算、自主可控”三大战略。公司聚焦“闪存、云计算、自主可控”三大产业方向,内生外延,全面布局从芯到系统的存储全产业链,为政府、特殊行业、金融、能源、交通、制造业、医疗和教育等行业用户构建高效、稳定、可靠的存储产品及解决方案。目前,公司已形成包括混合闪存、全闪存等传统存储、软件定义的分布式存储和行业应用定制存储的产品体系。另外,通过全资并购和对外投资,同有在部件层和芯片层也拥有不同类型、不同种类的、丰富的产品线。

布局从芯到系统的存储全产业链。公司坚持以自主创新促进内生增长,借力资本市场快速拓展业务领域,以“技术+资本”双轮驱动,实现可持续发展。报告期内,公司完成对鸿秦科技的全资收购,充实了在存储核心部件领域的竞争力。有机整合闪存主控芯片、固件算法和存储应用等优质标的资源,形成产业链上下游协同互补,进一步巩固公司在存储行业的领先优势。全力建设存储生态,已与CPU、操作系统和数据库等 20 余家厂商建立自主可控合作阵营,同天津飞腾、麒麟、龙芯等 50 余家国产主流厂商完成兼容互认证,实现了产业链不同层面的互联互通。

军工领域最大的国产存储供应商。同有科技的产品及方案覆盖了特殊行业、政府、科研院所、交通、医疗、教育、金融及能源等主流行业。公司深耕军工存储领域,持续为军队军工客户提供数据存储与安全服务,已经成为军队信息化领域最大的国产存储系统供应商。公司携手自主可控龙头企业进行深入战略合作,推出了ACS 系列产品,目前在党政行业 IT 国产化试点项目中市场占有率超过 40%,并且已通过国家电网入围性能测试。

2.3.2、 易华录:以数据湖为核心,打造存储生态

国内主要的智能交通管理系统提供商。易华录是国务院国资委直接监管的中央企业中国华录集团旗下控股的上市公司,专注于以承接智能交通管理系统工程的方式为用户提供专业化、个性化的智能交通管理整体解决方案。

基于国家大数据发展战略和信息安全保障要求,易华录公司实施“1+3”发展战略,以数据湖为主体,发展大交通、大安全、大健康业务,致力于建设城市数字经济基础设施,以降低全社会长期保存数据的能耗和成本,构建数字孪生城市。

数据湖是具有云计算、云存储、人工智能服务功能的新一代绿色数据中心。数据湖是政府主导建设的存储节能优先的基础设施,以满足数据存储全需求场景为目标,以实现数据资产受托保管、受托治理、受托交易的数据银行为核心商业模式,以人工智能、云计算、云存储为主要服务形式,形成以数据分析为决策依据的城市大数据应用。目前加入数据联盟的公司已超过 370 家。

B 端/C 端/G 端全推进,打造数据湖生态系统。B 端主打“蓝光+”系列产品,聚焦公安,博物馆,档案馆,医疗,教育等细分行业,并与华为开展深入合作,共同推出了容灾备份解决方案及超融合解决方案,运用于企业虚拟化平台、数据仓库、桌面云、数据中心建设等场景中;C 端推广葫芦存储 app,为个人用户提供安全永久的数据存储空间,通过 AI 技术结合商业场景开展数据增值运营服务,培养永久存储意识;G 端实施新型智慧城市业务。在数据湖生态的带动下,将交通、安防、养老等传统智慧城市场景应用打包到数据湖整体解决方案中,支撑新型智慧城市建设。

2.3.3、 紫晶存储:国内光存储领先企业

紫晶存储是国内光存储领先企业,面向大数据时代冷热数据分层存储背景下的光磁电混合存储的应用需求,以及政府、军工等领域对自主可控和数据存储安全提升的需求。开展蓝光数据存储系统核心技术的研发、设计、开发,提供基于蓝光数据存储系统核心技术的光存储介质、光存储设备和解决方案的生产、销售和服务。

主要产品有面向企业级市场的光存储设备及解决方案、面向消费级市场的光存储介质。光存储介质为一次性记录蓝光光盘,消费级市场用于影音流通传输,近年来受移动互联网的替代,市场容量逐渐衰退。企业级市场用于冷数据的存储、归档和备份,光存储介质技术融合硬件技术和软件技术,形成蓝光数据存储系统,实现存储容量和功能扩展,从而与磁电存储系统形成优势互补,共同为数据提供存储服务。

光存储设备提供批量数据的在线自动刻录、存储、读取,满足企业级数据存储、归档和备份需求的精密自动化电子设备,是蓝光数据存储系统的物理载体。设备由硬件及嵌入式软件组成,实现超大容量光存储空间,支持分布式存储架构,可按需扩展存储节点,实现光存储空间的海量扩充。

光存储解决方案是以光存储设备为基础,结合客户需求特点,集成行业级应用软件及硬件,共同销售给客户。解决方案主要由光存储设备、行业应用软件及相关硬件组成。考虑到客户除单独采购光存储设备外,往往需要其他行业级软硬件,组成整体的数据存储管理系统或信息化系统。公司积极提升综合服务能力以满足一站式采购需求,由设备供应商升级成为解决方案提供商。

3、 基础软件

3.1、 操作系统:自主可控生态构建的核心

操作系统(Operating System,简称 OS)就是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序,是计算机中最基本和最重要的基础性系统软件。操作系统位于计算机硬件与应用软件之间,为用户程序提供一个更好、更简单、更清晰的计算机模型,并管理处理器、主存、硬盘、键盘、鼠标、显示器、打印机、输入输出设备等计算机硬件。操作系统主要由内核(运行于内核态,管理硬件资源)以及系统调用(运行于用户态,为应用程序员写的应用程序提供系统调用接口)两部分组成,其向下适配管理 CPU、GPU、存储等硬件设备,向上支撑应用软件的开发,提供运行环境。操作系统具有以下五个基本功能:内存管理、进程管理、设备管理、文件管理、提供用户接口。

Windows 和 Android 分别占据桌面和移动端 OS 领导地位。目前全球 PC 操作系统主要有 Windows、MacOS、Linux、UNIX 四种,移动端操作系统主要有Android、iOS 两种,其中微软 Windows 和谷歌 Android 分别占据各自领域的领导地位,这也帮助微软和谷歌成为计算产业的主导者。根据 Statcounter 数据,截至 2020 年 4 月,桌面操作系统中 Windows 全球市占率 76.2%,中国市占率86.7%;移动端操作系统中 Android 全球市占率 70.7%,中国市占率 79.7%。

Linux 免费开源,在服务器领域有着重要的地位。Linux 是一套免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统,是一个基于 POSIX 和 UNIX 的多用户、多任务、支持多线程和多 CPU 的操作系统。Linux 是由世界各地成千上万的程序员设计和开发实现的,当初开发 Linux 系统的目的就是建立不受任何商业化软件版权制约的、全世界都能自由使用的类 Unix 操作系统兼容产品,因此 Linux 内核是免费且开源的,任何人都可以获得其代码并根据自己的需求进行修改。桌面端是 Linux 操作系统薄弱环节,但其在服务器、嵌入式领域有着不错的市场份额,Spiceworks数据显示 2016 年 Linux 操作系统在服务器中市占率达到 12%,远高于其在桌面端的市场份额。

厂商基于 Linux 内核发布发行版操作系统。Linux 严格来讲只是一个内核,负责控制硬件、管理文件系统、程序进程等,并不给用户提供各种工具和应用软件。因此操作系统厂商以 Linux 内核为中心,再集成搭配各种各样的系统管理软件或应用工具软件组成一套完整的操作系统,便称为 Linux 发行版。由于 Linux 内核开源,因此任何人和厂商都可以在遵循社区游戏规则的前提下构建 Linux 发行版操作系统,目前已知大约有 300 个 Linux 的发行版,国际上比较知名的 Linux 操作系统有 Debian(衍生出桌面版的 Ubuntu、适用于渗透测试的 Kali)、RedHat(衍生出 CentOS、Fedora)、Gentoo、openSUSE 等,其中 Debian 是社区化运营的产品,其衍生出来的 Ubuntu 是目前最受欢迎的免费操作系统;RedHat企业级 linux 发行版是收费的商业化产品,但基于其免费源代码重构的 CentOS免费。

国产操作系统均是 Linux 发行版。国产操作系统均为基于 Linux 内核的发行版,多是基于 Debian 或 RedHat 的衍生版本。目前市场上主流的国产操作系统包括麒麟 OS(中标麒麟、银河麒麟)、UOS(统信软件)、普华软件、中兴新支点、凝思、中科方德等,以及华为自研的开源欧拉操作系统 OpenEuler。

3.1.1、 麒麟 OS:操作系统国家队

麒麟 OS 主要由中国软件旗下两家子公司中标软件(中标麒麟)和天津麒麟(银河麒麟)开发,是目前国内最为成熟、应用范围最广的国产操作系统。中国软件正在推进中标软件和天津麒麟两家操作系统子公司的整合。

中标软件:

中标软件有限公司成立于2003 年,是国产自主操作系统和办公软件产品提供商,拥有国防、民用两方面的相关企业与产品资质,是安全操作系统旗舰企业。中标软件旗下有中标麒麟、中标凌巧、中标普华三个品牌。中标麒麟主打桌面 OS 及服务器 OS,中标凌巧主打移动端(主要为移动办公、车载)操作系统,中标普华主打办公软件。目前中标软件产品已经在政府、国防、金融、教育、财税、公安、审计、交通、医疗、制造等行业得到深入应用,应用领域涉及我国信息化和民生各个方面,多个领域已经进入核心应用部分。

中标麒麟已完成全部国产 CPU 兼容适配。2019 年 12 月,中标麒麟操作系统完成与飞腾 CPU 桌面及服务器产品兼容互认证,至此中标麒麟操作系统已经完成了目前所有国产 CPU 的兼容适配,获得了飞腾、龙芯、兆芯、申威、海光、鲲鹏六款国产 CPU 的官方认证。目前中标麒麟在桌面端和服务器端已经适配兼容了超过 4000 款核心软件和硬件,生态环境丰富。中标麒麟在党政、国企中有广泛的应用,2018 年产品全线入围中直和央采采购名录。根据赛迪顾问排名,中标麒麟操作系统在 2011-2018 年连续八年中国 Linux 市场占有率第一。

天津麒麟:

天津麒麟信息技术有限公司成立于 2014 年,旗下拥有服务器、桌面和嵌入式三大系列操作系统产品,以及银河麒麟云、银河麒麟集群软件等创新产品,在自主安全产品及技术领域拥有核心竞争力。银河麒麟操作系统广泛适配以飞腾为代表的国产 CPU 和以 X86、ARM 为代表的国际主流 CPU,先后通过公安部结构化保护级(第四级)测评以及军方的军 B+级安全测评认证,具备国内领先的高安全性。

银河麒麟是 PK 体系的重要参与者。“PK 体系”是飞腾“Phytium 处理器”和银河麒麟“Kylin 操作系统”的结合,具有完全自主知识产权,从 2011 年发展至今,已经成功应用于政府信息化、电力、金融、能源等多个行业领域,作为 PK 体系的基石,银河麒麟 OS 也在党政、国防、金融、电信、能源、交通、教育、医疗等行业获得广泛应用。新一代桌面及服务器操作系统性能领先。银河麒麟桌面操作系统 V10 支持提供类似 Win 7 风格的用户体验,在国产平台的功耗管理、内核锁及页拷贝、网络、VFS、NVME 等方面开展优化,大幅提升了稳定性和性能。在生态方面集成麒麟系列自研应用和搜狗输入法、金山WPS等合作办公软件,使您办公高效便捷,同时兼容支持 2000 余款安卓应用,补全了 Linux 生态应用短缺的短板。银河麒麟高级服务器操作系统 V10 针对企业级关键业务,适应虚拟化、云计算、大数据、工业互联网时代对主机系统可靠性、安全性、性能、扩展性和实时性的需求,可支撑构建大型数据中心服务器高可用集群、负载均衡集群、分布式集群文件系统、虚拟化应用和容器云平台等,可部署在物理服务器和虚拟化环境、私有云、公有云和混合云环境,应用于政府、国防、金融、教育、财税、公安、审计、交通、医疗、制造等领域。

中标软件和天津麒麟正式整合,优化资源配置。2019 年 12 月,中国软件公告整合中标软件和天津麒麟,天津麒麟以新增出资约 1.39 亿元换股收购中标软件全部出资 2.5 亿元,换股比例为 1:1.8。2020 年 3 月 20 日,麒麟软件正式完成整合,中国软件仍为天津麒麟的控股股东,持有其 35.71%的股份,中标软件成为天津麒麟的全资子公司。整合后的天津麒麟将优化资源配置,加速麒麟操作系统与国产 CPU、BIOS、整机、外设等的适配工作,并不断完善以操作系统为核心的产品生态体系。麒麟系 OS 在党政军领域有着支配性的优势地位,目前中标软件、天津麒麟两家企业在党政、国防办公等领域占有国产操作系统 90%以上的市场份额。

未来麒麟软件将投入百亿级资金投入, 2020 年 2 月,麒麟软件面向全球公开诚聘各类人才,总数高达上千人。2020 年 3 月,麒麟软件发布“遨天”计划,未来麒麟软件将实现百亿级资金投入,立足人工智能、移动计算、云端互联等未来技术发展趋势,以“内生安全、融入移动、注重体验、支撑体系”为特色,塑造一支规模逾万人的自主操作系统精英团队,打造桌面与服务器操作系统、云操作系统、嵌入式操作系统三大产品。

2019 年两家麒麟 OS 子公司业绩亮眼,中国软件预计 2020 年营收百亿元。2019年中标软件实现营收 1.52 亿元,yoy+92%,归母净利润 6584 万元,同期前值为-2293 万元;天津麒麟实现营收 1.96 亿元,yoy+216%,归母净利润 6712 万元,yoy+876%。两家麒麟操作系统子公司共计实现净利润 1.33 亿元,研发投入加大背景下净利润率达到 38.3%,体现信创市场景气度。根据中国软件年报披露的经营计划,中国软件计划 2020 年实现营收 100 亿元(2019 年为 58 亿),体现了公司对信创市场的信心。

3.1.2、 统信软件:统一操作系统 UOS 代言人

诚迈科技合作深之度,共同创立统信软件。2019 年 11 月 25 日,诚迈科技公告拟以全资子公司武汉诚迈 100%股权作价人民币 2.04 亿元,深度科技股东拟以其持有的 100%深度科技股权作价人民币 2.55 亿元,共同以股权对统信软件增资,并以股权出资替代各方前期对统信软件注册资本的现金出资。诚迈科技持有统信软件 44.44%的股权,深度科技原股东北京世界星辉科技(三六零全资子公司)、北京一路创科网络、宁波深度汭溥投资、自然人刘闻欢、北京神州绿盟信息分别直接持股 14.67%、12.85%、12.22%、10.93%、4.89%股权,武汉诚迈与深度科技成为统信软件的全资子公司。

依托深度 Deepin OS,打造商业化统一操作系统 UOS。2019 年 5 月,中国电子集团(CEC)、武汉深之度科技有限公司、南京诚迈科技、中兴新支点联合签署《合作协议》,共同研发统一操作系统并建立筹备组;2019 年 7 月正式成立筹备组联合技术研发团队,并在北京、南京等地组织了数百人的研发团队开始研发工作。2019 年 12 月,统信软件成立。2020 年 1 月 14 日,统信软件宣布 UOS统一操作系统的正式版正式发布,推出面向合作伙伴的版本。

UOS 是由统信软件开发的一款基于 Linux 内核的操作系统,分为统一桌面操作系统和统一服务器操作系统。统一桌面操作系统以桌面应用场景为主,统一服务器操作系统以服务器支撑服务场景为主。UOS 是以 Deepin OS 为基础开发的,可以理解为 Deepin 是社区化版本,而 UOS 是 Deepin 的商业化版本,UOS 与Deepin 的关系与 Fedora 和 Redhat RHEL 类似。目前 UOS 已经完成了对龙芯、飞腾、鲲鹏、申威、海光、兆芯六大国产 CPU 的适配,提供 x86、ARM、龙芯、服务器多个镜像版本。

Deepin 操作系统最早版本在 2008 年正式发布,是由深之度创始人刘闻欢组织团队研发的基于 Debian 的本地化 Linux 操作系统。2011 年武汉深之度科技有限公司成立,开始产品研发和团队组件。2015 年公司完成首轮融资后正式进入商业化运作。2014 年 Deepin 操作系统入围中央政府个人操作系统采购名单。

深度操作系统 x86、龙芯、申威、ARM 等国产 CPU 平台,其中桌面版操作系统拥有自主研发和第三方办公、生活、娱乐软件在内完善基础生态,同时兼容大量Windows 和 Android 应用。深度服务器操作系统提供对国产 CPU、终端和服务器设备的良好兼容,全面支持国产主流数据库、中间件和应用软件,并通过了工信部安全可靠软硬件测试认证,符合“自主可控”战略目标的要求,深度安全操作系统面向党政军等机要部门,符合“公安部信息安全等级保护标准“的安全要求。

Deepin 是国内排名最高的 Linux 操作系统。2017 年 Deepin 就已进入国际开源操作系统前十名。根据 Distrowatch,过去 12 个月和 6 个月 Deepin 关注度排在全球 Linux 操作系统第十,评分 8.89,排名全球第十二,是 Distrowatch 上排名最高的中国 Linux 操作系统发行版。目前 Deepin 系统已支持超过 40 种不同的语言,参与的社区用户和开发者超过 300 人。

UOS 深度绑定华为,受益于华为鲲鹏产业链发展。2019 年 9 月,华为在推出的荣耀 MagicBook Pro 锐龙版笔记本预装 Deepin 桌面版操作系统,后续在华为Matebook 系列笔记本中提供 Linux 预装版本,整体来看 Linux 版笔记本售价较Windows 便宜 300 元。华为笔记本出货量巨大,Matebook 已经成为国内主流笔记本电脑,Deepin 预装华为笔记本电脑是国产操作系统在民用电脑的大突破。同时,华为也在积极构建鲲鹏计算生态,宣布与深之度、中标麒麟、天津麒麟、中移苏研、普华等伙伴计划联合推出 OpenEuler 开源社区,目前 UOS 已经发布基于华为 OpenEuler 的商业版,此前深度科技也针对华为鲲鹏硬件平台,统信软件有望受益于华为鲲鹏产业链的发展。

诚迈科技大规模定增投向国产 OS,统信软件招聘 5000 人,UOS 进入发展快车道。2020 年 3 月,统信软件发布 2020 年招聘信息,包括各地研发中心、适配中心、产品中心、服务中心在内的共计招聘 5000 人,其中研发中心招聘近 1500人。2020 年 5 月,公司发布定增预案,拟募资 18 亿元,总投资超 22 亿元,拟向基于国产操作系统的应用软件开发套件及迁移服务项目投资 10.93 亿元,向智能网联汽车操作系统软件平台开发项目投资 5.68 亿元,向 5G 智能手机操作系统软件平台开发项目投资 3.44 亿元。统信软件计划在十年内成为全球主要基础软件供应商,UOS 已经进入发展快车道。

3.2、 数据库:自主可控的关键环节

数据库(Database)是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统,是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。数据库是数据的集合,具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内,是多种应用数据的集成,并可被各个应用程序所共享。数据库管理系统(DatabaseManagement System,简称 DBMS)是为管理数据库而设计的电脑软件系统,一般具有存储、截取、安全保障、备份等基础功能,数据库管理系统主要分为关系型数据库和非关系型数据库两种。

关系型数据库,是指采用了关系模型来组织数据的数据库,其存储的格式可以直观地反映实体间的关系,更适合处理结构化数据。关系型数据库遵循 ACID 原则,即原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability),这四种原则保证在事务过程当中数据的正确性。简单来说,关系模型指的就是二维表格模型,而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组织。关系型数据库一般采用通用的 SQL 语言存取、查询、更新和管理数据。典型的关系型数据库管理系统有MySQL、Oracle、SQL Server。

非关系型数据库(NoSQL),指非关系型、分布式、且一般不保证遵循 ACID 原则的数据存储系统。非关系型数据库以键值对存储,且结构不固定,每一个元组可以有不一样的字段,每个元组可以根据需要增加一些自己的键值对,不局限于固定的结构,可以减少一些时间和空间的开销。非关系型数据库设计目的是简化数据库结构、避免冗余、影响性能的表连接、摒弃复杂分布式,具备性能高、扩展性强、成本低、查询速度快的特点。非关系型数据库可以分为键值存储数据库、列存储数据库、文档型数据库、图形数据库,典型的非关系型数据库管理系统有MongoDB(文档型)、Redis(键值存储)、HBase(列存储)。

我国数据库市场规模近 140 亿元,关系型数据库为主流。数据库主要应用到政府及金融、能源、教育、交通等领域。根据智研咨询数据,2018 年我国数据库市场规模达到139.3亿元,其中关系型数据库市场规模约118.4亿元,占比85%,非关系型数据库由于在处理超大规模和高并发情形具备优势,近年市场份额不断提升。

Oracle、IBM、微软占据国内数据库市场,国产数据库份额不断提升。2017 年Oracle、IBM 和微软三家厂商占据市场份额近六成,其中 Oracle 拥有 40.1%市场份额。国内厂商的订单主要来源于政府采购,国产化率一直处于较低水平,但近年国产数据库市场份额呈现稳步上升态势,2017 年国产数据库市场份额已经达到 14.27%。

南大通用:成立于 2004 年,拥有国内最全数据库产品线,目前用户已经覆盖 30多个国家,大型企业客户超过 300 家,运行实例节点数量超过 7000 个,总数据量超过 100PB。南大通用产品线包括自主开发的大数据分析数据库 GBase 8a、世界级的 OLTP 数据库 GBase 8t、世界级的内存数据库 GBase 8m,以及大规模分布式并行数据库集群系统 GBase 8a MPP Cluster。公司 GBase 数据库在金融、电信、电力、交通、能源等行业有广泛的应用,并在 2018 年至 2019 年连续两年入选 Gartner 分析型数据库管理解决方案魔力象限。

武汉达梦:成立于 2000 年,是中国电子信息产业集团(CEC)旗下数据库企业,中国软件为第一大股东,持股 25.21%。武汉达梦已掌握数据管理与数据分析领域的核心前沿技术,拥有全部源代码,具有完全自主知识产权。达梦公司是国家规划布局内重点软件企业,同时也是获得国家“双软”认证和国家自主原创产品认证的高新技术企业,拥有国内数据库研发精英团队。达梦公司产品已成功应用于金融、电力、航空、通信、电子政务等 30 多个行业领域。

人大金仓:成立于 1999 年,是中国电子科技集团有限公司(CETC)的成员企业,太极股份直接持股 38.18%。人大金仓构建了覆盖数据管理全生命周期、全技术栈的产品、服务和解决方案体系,拥有 KingBase 系列数据库产品,广泛应用于电子政务、国防军工、电力、金融等超过 20 个重点行业,完成装机部署超过 50 万套,遍布全国近 3000 个县市。

神舟通用:隶属于中国航科集团(CASC),公司核心产品主要包括神通关系型数据库、神通 KStore 数据管理系统、神通商业智能套件等系列产品研发和市场销售。基于产品组合,可形成支持交易处理、MPP 数据库集群、数据分析与处理等解决方案,可满足多种应用场景需求。产品通过了国家保密局涉密信息系统、公安部等保四级、军 B +级等安全评测和认证。

3.3、 中间件:分布式架构必要的基础软件

中间件,英文名为 Middleware。在现代分布式计算架构下,中间件在应用系统结构中居于各类应用与操作系统之间,是一种为分布式计算环境提供通信服务、交换服务、语义互操作服务等系统之间协同集成服务,解决系统之间互连互通问题,帮助用户灵活、高效地开发和集成应用软件的基础型软件。中间件可以分为消息中间件(解决多个子系统间的消息通信问题)、交易中间件(用于实现不同软件之间相互调用和交互操作)、应用服务器中间件(位于客户浏览器和数据库之间,为应用程序提供业务逻辑的代码)。

中间件产品是伴随分布式计算架构由两层结构向三层结构扩展而逐步演化而来的。随着计算机和网络技术的飞速发展,许多软件需要在不同厂家的硬件平台、网络协议异构环境下运行,应用的规模从局域网发展到广域网,传统的“客户端/服务器”的两层结构已无法适应需求,因此以中间件软件为基础框架的三层应用模式应运而生。在三层结构中,通过在中间层部署中间件,解决了二层结构下的诸多缺陷:1)共性凝练和复用,应对海量访问;2)屏蔽异构性,实现互操作;3)加密传输,提高系统安全性。

中国中间件行业增速加快,政府、金融、电信等行业需求较多。随着云计算、大数据、物联网等数字化技术普及以及政务大数据、智慧城市、企业上云等行业数字化热点项目的推进,催生出大量新的市场需求,促进了市场规模持续增长。据计世资讯数据,2018 年国内中间件市场规模为 65.0 亿元,同比增长 9.6%。预计 2019 年市场总体规模为 72.4 亿元,同比增长 11.4%。中间件主要用于解决多系统多硬件平台下的协同与通信问题,因此政府、金融、电信等具有用户部门多、范围广、分布散、信息化水平提升快等特点的领域,中间件的需求较多。根据计世资讯数据,2018 年中间件在政府、金融、电信行业需求占比分别为30.6%、24.2%、16.7%。随着国产化替代和云基础设施建设,政府行业仍会有较大的增长

IBM 和 Oracle 统领市场,国产中间件已具备一定份额。我国中间件软件行业早期由国际知名厂商 IBM 和 Oracle 以领先的产品技术迅速占领了市场,随着国产中间件厂商技术的升级,以东方通、宝兰德为代表的国产厂商赶超者,在电信、金融、政府、军工等行业客户中不断打破原有的 IBM 和 Oracle 的垄断,逐步实现了中间件软件产品的国产化自主可控。根据计世资讯数据,目前 IBM+Oracle占据中国中间件 32.3%订单量和 51.1%销售额,东方通、普元、宝兰德、中创等国产中间件已具备一定市场份额。

国产中间件厂商主要有东方通、宝兰德、普元信息、中创股份、金蝶天燕,其中东方通市占率最高,是整体市场和政府市场的领导者;宝兰德主要客户为中国移动,以电信市场为基础,拓展政府和金融客户;普元信息客户主要集中在政府、电信、能源领域,是整体市场和金融市场挑战者;中创股份客户主要集中在政府、电信、军工和能源领域;金蝶天燕是金蝶中国子公司,依托其母公司有限公司向向最终客户销售中间件软件。

3.3.1、 东方通:国内中间件整体市场领导者(略)

3.3.2、 宝兰德:以电信行业为基础,向政府、银行领域拓展(略)

3.3.3、 普元信息:软件基础平台领导者(略)

4、 重点推荐个股

我们认为,我国 IT 产业自主可控具备必要性和紧迫性,国产基础软硬件有望重构国内 IT 产业生态,并在此次国产替代浪潮中充分受益,给予信创行业“推荐”评级。重点推荐:

1)CPU:中科曙光(海光)、中国长城(飞腾);

2)GPU:景嘉微;

3)存储:易华录、紫晶存储;

4)操作系统:诚迈科技(UOS)、中国软件(麒麟);

5)中间件:东方通、宝兰德。

……

(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:国海证券)

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