计算机行业可以分为基础软硬件和应用软件,在2019年之前的很长一段时间里面,基础软硬件行业都是没有人研究的,因为产业周期已经进入成熟期,渗透率太高。基础软硬件,就是PC机、服务器、操作系统、数据库、中间件,他们是一个计算机系统能够跑起来所需要的最基本的东西。
信创或者说国产化本质上改变的是全球基础软硬件的竞争格局或者说国产软硬件的渗透率。这使得一大批过去生存艰难的国产基础软硬件厂商获得了新的发展机会,对二级市场投资者来说,也成了很好的淘金地。2019年的一波惊天动地的行情,把信创股票的预期打到了极致。随着产业的不断更迭,格局也在不断演变,很多以前暴涨的公司跌下来了,也有一些以前没被注意到的公司迎来了投资机会。
信创赛道可以分为四大类。第一类是基础硬件,包括CPU、存储、服务器、PC机、路由器、云。第二类是基础软件,包括数据库、操作系统和中间件。第三类是应用软件,包括OA、ERP、办公软件、政务应用等。第四类是网络安全产品,包括防火墙,终端安全等等。
CPU是计算机系统的核心和大脑,主要由、运算器、存储器和连接总线构成。其中,和运算器组成CPU的内核,内核从存储器中提取数据,根据中的指令集将数据解码,通过运算器中的微架构(电路)进行运算得到结果,以某种格式将执行结果写入存储器。因此,内核的基础就是指令集(指令集架构)和微架构 。
指令集是所有指令的集合,它规定了CPU可执行的所有操作微架构是完成这些指令操作的电路设计。相同的指令集可以有不同的微架构,如Intel 和AMD都是基于X86指令集但微架构不同。
指令集架构( Instruction Set Architecture ),又称指令集或指令集体系,是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,包含了基本数据类型,指令集,寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部 I/O 。指令集架构包含一系列的 opcode 即操作码(机器语言),以及由特定处理器执行的基本命令。简单地来说,指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中,属于计算机中硬件与软件的接口,它向操作系统定义了CPU的基本功能。
CPU 按指令集的架构区分,分为 CISC复杂指令集和 RISC精简指令集型两类。CISC 的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、 程序运行速度更快,其架构中每个指令可执行若干低端操作,诸如从存储器读取、存储、和计算操作,全部集于单一指令之中;与之相反, RISC 架构中只包含使用频率高的少量简单指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言 。CISC阵营以 Intel、AMD的X86架构为代表,而RISC阵营则包括 ARM 、MIPS 、 Power PC 等架构。
第一类是自主路线:以龙芯为代表的LoongArch指令集架构和以申威为代表的Alpha架构。龙芯是我国最早的自主研发国产芯片,基于已经获得永久授权的MIPS架构,并在这一架构基础上重新开发出完全自主化的指令集LoongArch。2020 年底流片成功的龙芯3A5000使用12/14nm 工艺节点,主频最高为2.5GHz,集成双通道 DDR4-3200 和 HT3.0 接口,单核 SPEC CPU 2006 Base 定浮点分值均超过26分,逼近开放市场主流产品水平。申威基本实现自主可控,因此在特殊行业应用较多。
第二类,是以飞腾和华为鲲鹏为代表基于 ARM 指令集授权的国产芯片。这俩都是基于购买的ARM V8授权进行开发。因为技术路线类似,因此项目中遇到缺货可以替代一下,满足客户需求。从生态上来讲,ARM肯定不如X86,应用软件需要重构代码,我们此前的银行信创专家也提到,基于ARM芯片部署一套信创OA成本跟新上一套的成本接近。所以用海光的芯片肯定是相对ARM路线的东西是否符合信创的精神,目前依然存在争议。党政会直接采飞腾芯片,行业信创客户基本就是鲲鹏和海光,鲲鹏没货了就采海光。
第三类,是以海光、兆芯为代表的X86路线,获得了内核授权。优点是性能和生态兼容性都很好,缺点是自己再开发难度较大。海光CPU产品包括7000系列、5000系列和3000系列。7000系列CPU产品主要应用于高端服务器,5000系列CPU产品主要应用于中低端服务器,3000系列CPU产品主要应用于工作站和边缘计算服务器。其中收入占比最高的是7000系列,在70%以上。海光全部都是服务器芯片(跟AMD的授权协议规定不能卖PC芯片),龙芯、飞腾大部分是PC芯片。服务器芯片价格大几千,PC芯片单价只有几百块。
国产CPU具有不同的技术路线和产品特性,从性能、生态到自主可控等方面都有较大的差异性。国内不同层次市场需要有不同特性的国产CPU产品,例如电信运营商市场对性能要求较高,对自主可控程度要求相对较低;又如政府市场要求绝对自主可控,性能指标是相对次要的考虑因素。我们认为,国产CPU企业在适合自己的市场都拥有较大的国产替代空间。
操作系统是基础软件的一种,是系统级程序的汇集,为用户屏蔽底层硬件复杂度, 并提供编程接口和操作入口。可以说没有操作系统,一个计算机就无法运行。正是因为如此,操作系统行业才诞生了微软这样的庞然大物。
按照代码是否开放,操作系统分为开源和闭源。闭源操作系统以微软 Windows 系统为代表,开源操作系统:代码免费开放,以 Linux 操作系统为代表。目前国内的国产操作系统都是在linux基础上进行商业版本的开发。
Windows 系统最大的优势在于图形界面,使得普通用户操作起来非常便利,所以在PC端具备巨大的生态优势。Linux 操作系统主要的优势领域是服务器和嵌入式。Intel 和 Windows 长期合作形成 Wintel 体系,在PC端市占率全球领先(超过80%)。而根据IDC数据,全球服务器操作系统使用份额(免费+付费)中,68%是Linux服务器操作系统。相比Windows等闭源系统,Linux支持专业用户去构建和自定义服务器,由此获得了互联网公司、云计算公司的青睐。
过去20年,国产linux操作系统曾诞生超过20多个不同版本,在市场幸存下来的所剩无几,核心还是生态问题,目前留下来的操作系统也是以满足办公应用为主。
党政信创领域目前市占率领先的是麒麟和统信,具体数据双方说法不一。党政信创方面,2020~2021年中央国家机关政府集中采购项目中,国产操作系统统信、麒麟均入围。统信软件2020年收入4.29亿元,净利润2035.9万元,麒麟软件2020年收入6.14亿元,净利率1.65亿元。信创操作系统的主要价值在服务器端,服务器操作系统价格远高于桌面操作系统。
在生态建设方面。截止2021年12月,麒麟软件已经与1500家以上国内外主流生态企业完成了30000款以上的软硬件产品适配,同时,生态适配官网累计注册用户数20000余人,共为3600多个合作伙伴展开了11万余次适配任务,兼容适配组合23万项。
截止2021年底,统信软件生态社区累计注册用户21万+个,累计厂商与机构实名认证18000+家,共为3400+个合作伙伴开展了97880次适配任务,兼容适配组合20万+款,同心生态联盟成员500家+。成立两年来,统信软件生态呈现数量级快速增长。
华为欧拉将成为行业信创的重要参与者。欧拉最早在2006年战略定位是华为内部使用。后来华为开发鲲鹏ARM芯片,为了适配ARM芯片服务器,发布并开源欧拉操作系统。华为的欧拉系统本身是用在电信级硬件上的,具有时延低、容量大、性能好、安全性高的特点。客户购买华为鲲鹏服务器,华为会建议选择欧拉操作系统(用鲲鹏的主板来生产整机带的基本都是基于欧拉的操作系统),当然,华为开源后自己不做欧拉商业发行版,而是交给合作伙伴。麒麟、统信也是华为欧拉商业发行版的重要合作伙伴。
数据库国产化任重道远。安全、稳定、高效运行的数据库系统对于政企业务的运转至关重要。当规模扩张、业务拓广、服务多元化后,有效的数据管理是政府与企业持续发展的保证。数据库与操作系统同样作为计算机的基础软件,在中国的情况也很相似,在数据库这个百亿级的大市场里,国外品牌占有90%以上的份额,霸主地位极难撼动。目前,国内数据库市场主要被甲骨文,微软,IBM等国外厂商垄断,国产数据库市占率极低。
国产数据库发展空间广阔,国产化替换空间广阔。根据人社部数据,2016年全国共有126万个事业单位。考虑到政府部门同样有一定量的数据库采购需求,假设国内ToB与ToG端市场合计用户规模200万。根据中央政府采购网公布的报价,国产数据库报价标准版约为5-10万,企业版约为15-30万。考虑到数据库产品更新换代周期约为5年,且受到国产化政策促进,行业有望保持高速增长。我们假设国产数据库采购均价为15万元,结合用户规模数。