(报告出品方/作者:招商证券,刘玉萍、梁程加)
1、鲲鹏:面向通用计算的计算产业
(1)鲲鹏计算产业系基于 Kunpeng 处理器构建的全栈设施及服务
鲲鹏计算产业是基于鲲鹏处理器的基础软硬件设施、行业应用及服务,涵盖从底 层硬件、基础软件到上层行业应用的全产业链条。纵观鲲鹏计算产业生态全景, 硬件方面,围绕鲲鹏处理器,涵盖包括昇腾 AI 芯片、智能网卡芯片、底板管理 控制器(BMC)芯片、固态硬盘(SSD)、磁盘阵列卡(RAID 卡)、主板等部件以及个人计算机、服务器、存储等整机产品。基础软件方面,涵盖操作系统、虚 拟化软件、数据库、中间件、存储软件、大数据平台、数据保护和云服务等基础 软件及平台软件。
Kunpeng 处理器基于 ARM 架构,系鲲鹏计算产业底座。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,互相促进、共同发展。作为 鲲鹏计算产业底座的 Kunpeng 处理器,华为将持续保持重点投入,秉承量产一 代、研发一代、规划一代的演进节奏,落实“长期投入、全面布局,后向兼容和 持续演进”的基础战略,通过对产业界提供以 Kunpeng 系列处理器为核心的芯 片族和相应的产品,高效满足市场对新算力的需求
(2)鲲鹏展翅伙伴计划联合众多生态合作伙伴
鲲鹏计算产业链的生态系统覆盖了政府、金融、电信、能源、大企业等各大行业 应用,提供全面、完整、一体化的信息化解决方案。在政府领域,鲲鹏计算产业 链提供了智慧城市、电子政务等应用,推动政府数字化转型。在金融领域,鲲鹏 计算产业链支持金融机构的核心业务系统和风险管理系统,提供高性能和高可靠 性的解决方案。在电信领域,鲲鹏计算产业链提供了高密度、高可扩展性的服务 器和网络设备,满足了电信运营商的需求。在能源领域,鲲鹏计算产业链支持能 源监测、智能电网等应用,提高能源管理的效率和可靠性。在大企业领域,鲲鹏 计算产业链提供了企业级数据库、大数据分析平台等解决方案,帮助企业实现数 字化转型和业务创新。这些行业应用的丰富性和全面性,为鲲鹏计算产业链的发 展提供了广阔的市场空间和潜力。
(3)受益于 ARM 架构份额提升及信创持续推进
ARM 架构需求提升,鲲鹏服务器招投标表现优异。8 月 8 日,宇信科技公告于 近日收到中信银行通用基础设施集成商入围采购项目《入围通知书》,项目整体 预估采购金额约 65 亿元,公司作为排序第一的入围中标厂商年度订单金额比例 为 30%。本次招标采购涉及 9 类设备,包括 ARM 芯片服务器(34 亿元)、C86 芯片服务器(10 亿元)、数据中心级别交换路由(10 亿元)、非数据中心级别交 换路由(1.2 亿元)、防火墙设备(1 亿元)、波分设备(1.7 亿元)、集中式 ARM 高端存储(3.93 亿元)、分布式 ARM 对象存储(2.34 亿元)、中高端存储光纤交 换机(0.90 亿元),反映出 ARM 架构市占率逐渐占优,而基于 ARM 架构的鲲鹏 将受益。根据工信部通信工程建设项目招标投标管理信息平台,我们梳理了部分 运营商服务器采购项目,总计招标服务器 443 台,其中鲲鹏 311 台,海光 92 台, 飞腾 40 台,占比分别为 70.2%、20.8%、9.0%;根据剑鱼标讯和招采网平台, 近期的部分金融行业服务器采购项目中,共计采购 199 台海光和 143 台鲲鹏, 占比分别为 58.2%、41.8%。
2、昇腾:面向人工智能的 AI 计算产业
(1)华为以昇腾 AI 基础软硬件平台,构筑智能根基的全栈 AI 计算产 业链
昇腾计算产业是基于昇腾系列处理器和基础软件构建的全栈 AI 计算基础设施、 行业应用及服务。昇腾计算产业大规模运行时、AI 计算框架、开发工具链、管理 运维工具以及行业应用和服务等。昇腾 AI 产业以开放、共建、共享、共赢为理 念,致力于让 AI 普惠于社会发展和产业升级,为人类社会带来价值。该产业链 以昇腾 A 基础软硬件平台为基础,包括硬件、计算架构、框架、应用使能和开发 平台等组成,为构建人工智能计算产业提供全方位支持。
昇腾AI基础软硬件平台包含Atlas系列硬件及伙伴硬件、异构计算架构CANN、 全场景 AI 框架昇思 MindSpore、昇腾应用使能 MindX、全流程开发工具链 MindStudio 和一站式 AI 开发平台 ModelArts 等: Atlas 系列硬件及伙伴硬件:基于昇腾 AI 处理器,通过模组、板卡、小站、 服务器、集群等丰富的产品形态,打造面向“云、边、端”的全场景昇腾 AI 基础设施解决方案。 异构计算架构 CANN:异构计算架构 CANN(Compute Architecturefor Neural Networks),北向支持业界主流 AI 框架,南向支持系列化芯片的硬 件差异,通过软硬协同,充分释放硬件的澎湃算力。全场景 AI 框架昇思 MindSpore:全场景 AI 框架昇思 MindSpore,致力于 成为全球主流 AI 框架,具备一次开发云边端全场景部署、原生支持大模型 训练、支持 AI+科学计算等关键特性,加速科研创新和产业应用。Mindx 昇腾应用使能:昇腾应用使能 MindX 包含深度学习使能 MindXDL、 智能边缘使能 MindX Edge、模型优选库 ModelZoo,和行业应用开发套件 MindX SDK 旨在沉淀行业知识,使能行业应用极简开发加速人工智能应用 落地。
硬件:昇腾芯片系国产 AI 芯片领军者
华为昇腾计算产业的基础硬件是整个产业链的核心,也是 AI 计算能力的重要来 源。华为通过基于达芬奇架构的昇腾处理器,为 AI 全栈应用提供强大的算力支 撑。这些处理器专为 AI 计算设计,能够显著缩短海量目标推理和复杂模型训练 的时间,并广泛应用于端边云全场景,以满足不同部署环境的算力需求。华为昇 腾计算产业在硬件方面秉持着"硬件开放"的策略,通过自有硬件和与伙伴合作的 方式,为客户提供多样化的算力选择。
华为的自有硬件系列 Atlas 以昇腾处理器和主流异构计算部件为基础,通过 多种产品形态如模组、板卡、小站、服务器和集群等,构建了全面覆盖“云、 边、端”场景的 AI 基础设施方案。这些产品包括 Atlas200Al 加速模块、 Atlas200DKAI 开发者套件、Atlas300AI 加速卡、Atlas500 智能小站、 Atlas800AI 服务器和 Atlas900AI 集群,广泛应用于平安城市、智能交通、 智能医疗、智能零售和智能金融等领域。
华为在伙伴硬件方面开放了 Atlas 系列硬件给合作伙伴,使其能够基于 Atlas 硬件进行集成和二次开发,共同打造具有竞争力的产品。华为提供 Atlas 200AI 加速模块,合作伙伴可以将其集成到机器人、机器狗、输电智能巡检 方案等 AI 系统中;华为还提供 AtIas300AI 加速卡,合作伙伴可以将其集成 到 AI 服务器中;此外,华为还通过 OEM/ODM 的方式为合作伙伴提供支持。
架构:通过软硬协同,充分释放硬件的澎湃算力
华为基础软件体系可分为异构计算架构、开发工具链、AI 计算框架三部分。其 中,CANN 作为华为昇腾 AI 基础软硬件平台的核心,是华为针对 AI 场景推出的 异构计算架构,对上支持多种 AI 框架,对下服务 AI 处理器与编程,发挥承上启 下的关键作用,是提升昇腾 AI 处理器计算效率的关键平台。 CANN 的完整软件平台分为四层。其中 Driver 层实现硬件和操作系统的适配和 支持。中间一层提供基础服务,包括内存管理、算力分配和资源调度,还内置了 硬件数字视觉解码器和高性能算子库。HCCL 提供了板间和框间的通信能力,充 分发挥了昇腾训练处理器100G的RoCE接口的宽带连接能力。最上层是图引擎, 作为架构的核心模块,实现了大计算图的拆分和融合,以最大化芯片算力的利用 率。CANN 提供两种算子开发方式,实现了效率和性能的最佳平衡。相比业界主 流的只有一种算子开发方式,TBE-DSL 基于 DSL 的语法规则来定义算子,自动 实现数据切分和调度,开发者只需关注计算表达,提升了 70%的开发效率。另一 种算子开发方式是 TBE-TIK,需要开发者具备指令级编程和调优能力,包括数据 编排和计算表达,通过人工干预,能更好地发挥芯片的极致性能。
MindStudio 是一套完整的工具链体系,为昇腾计算产业提供全流程开发支持。 它整合了算子开发、模型训练、模型推理、应用开发和应用部署等全流程的工具 链。通过 MindStudio,开发者可以进行工程管理、编译、调试、运行和性能分 析等操作,从而提高开发效率。 华为公司推出了全场景 AI 计算框架 MindSpore,旨在帮助 AI 开发者更简单、高 效地开发和使用 AI 技术,并充分发挥 AI 处理器的性能。MindSpore 具有开发态 友好、运行态高效、全场景按需协同的特点。它通过动静态图转换、自动并行和 端边云协同等创新来实现这些目标。采用基于源码翻译的自动微分机制, MindSpore 能够简单地在动态图和静态图之间切换。计算图被部署到设备侧进行 解析和执行,并应用了软硬件协同优化,以提高性能和效率。此外,MindSpore 还提供自动并行机制,帮助用户找到最佳的并行方式。针对全场景的 AI 计算, MindSpore 还设计了端边云协同的应用框架。
(2)生态伙伴网络覆盖众多主流厂商
昇腾计算产业的生态系统围绕昇腾计算体系展开,已经诞生了大量优秀的行业应 用。这些应用涵盖了互联网推荐、自然语言处理、视频分析、图像分类、目标识 别、语音识别、机器人等各种场景。同时,昇腾计算产业也积极拥抱各种云服务 场景,支持 IaaS、PaaS、SaaS 等多种云服务模式。此外,昇腾计算产业还具 备端边云协同的能力,将原生地构建在整个技术架构中。这种协同能力推动昇腾 计算成为全场景的 AI 基础设施,为用户提供全方位的 AI 计算支持。
(3)AI 算力需求增长,昇腾积极参与各地智算中心建设
随着 AI 模型规模和需要学习的数据的爆炸性增长,AI 计算需求在过去的几年中 增加了30万倍。最近,随着算法的不断增强,特别是大规模预训练模型(如BERT、 GPT-3)的出现,对算力的需求从 TFLOPS 级别增加到 PFLOPS 级别,甚至开 始进入 EFLOPS 级别。同时,超大规模的批处理和自动模型结构搜索等新方法 的涌现,进一步推动了计算需求的增加。这些对 AI 计算系统的计算性能、通信 性能和可扩展性提出了巨大的压力。为了适应新型的 AI 计算模式,计算架构设 计成为了 AI 计算系统的基本问题。同时,在这些大规模的异构计算系统上实现 高效的系统运行和软件开发,充分发挥硬件系统的能力,也是一个现实的挑战。 传统的软件栈可能无法满足大规模 AI 系统的压力。因此,大规模 AI 算法和计算 需求对基础软件、编程模型、编程语言、编译器、开发工具链、大规模运行时、 调度系统、平台软件、通信库和加速库、加速引擎、AI 框架、行业软件等方面提 出了明确而现实的要求。
智算中心建设加速,昇腾芯片成为各地政府建设人工智能计算中心的首选。人工 智能是数字经济高质量发展的引擎,也是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动 力。人工智能计算中心作为人工智能算力基础设施,受到全球广泛重视。我国也 积极推动人工智能计算中心的建设。2019 年科技部印发《国家新一代人工智能 创新发展试验区建设工作指引》,提出推进人工智能基础设施建设,加强计算中 心等智能化基础设施建设,截至目前,我国已设立北京、上海、深圳等 18 个国 家新一代人工智能创新发展试验区,相关城市积极建设。昇腾芯片作为国内顶尖 的 AI 芯片,成为各地方兴建人工智能计算中心的首选,据统计,18 个试点城市 中已有 12 个城市明确披露采用昇腾 AI 芯片,占总数量的 2/3。 企业和地方政府亦投入算力建设浪潮。除了国家和省市政府,县区级政府和企业 也发力人工智能计算中心建设,抢抓算力机遇。如 2022 年 1 月,上海商汤科技 人工智能计算中心启动运营,峰值算力高达 3740 P,成为亚洲最大的人工智能 计算中心之一;武汉网安基地算力中心由武汉临空港经济技术开发区与曙光信息产业股份有限公司联合共建,总体规划建设 500P 超算和智算混和算力能力,一 期算力为 120P,建成后将成为华中地区又一算力中心。
3、华为计算产业生态合作伙伴梳理
我们将重点分以下两类梳理华为硬件产业链的生态合作伙伴:1)整机硬件合作 伙伴,即拥有自有品牌产品,能在鲲鹏/昇腾产品基础上二次开发或加工生产, 并销售与服务至最终用户的合作伙伴,主要上市公司包括神州数码、拓维信息(根 据公司 23H1 中报,持股湘江鲲鹏 70%的股份)、广电运通(根据企查查,持股 广电五舟 20%的股份)、同方股份、新华三、四川长虹(根据企查查,持股华鲲 振宇 25%的股份)、烽火通信(根据企查查,间接持股长江计算 94%的股份)等; 2)应用软件合作伙伴,即开发、销售自有知识产权的应用程序、软件、垂直细 分应用等产品能对接昇腾/鲲鹏产品,有能力二次开发的软件伙伴,主要上市公 司包括科大讯飞、常山北明、创意信息、智洋创新、超图软件、深信服、合合信 息、东软集团、软通动力、商汤科技、格灵深瞳等。
(1)神州数码:华为整机龙头,基于鲲鹏+昇腾打造自主品牌“神州 鲲泰”
同行十余载,深度战略合作。神州数码2011年成为华为数通产品总经销商;2016 年与华为共同宣布共建中国领先的从云到端的云生态体系;2018 年提出“大华 为”战略,将分散在不同业务板块的华为业务进行整合;在 2023 华为中国合作 伙伴大会上,公司斩获“总经销商杰出贡献奖”、“服务销售突出贡献奖”、“优秀 联合营销奖”、“计算优秀整机合作伙伴奖”等多项大奖。 ARM 架构服务器与华为鲲鹏 920 处理器深度绑定。基于华为鲲鹏+昇腾产业生 态,神州数码深入行业实践场景,持续打造自主品牌“神州鲲泰”系列产品及解 决方案,包含入门型、均衡型、高密型、存储型、高性能型、人工智能计算型等多种类服务器产品,助力政企、金融、运营商、能源等众多行业数字化转型。根 据公司官网,神州鲲泰所有 ARM 架构的服务器产品均是基于华为鲲鹏 920 处理 器,AI 服务器则是基于华为鲲鹏 920 处理器+昇腾 Atlas AI 加速卡。根据公司 在巨潮资讯公开披露的 2023 年 04 月 03 日投资者关系活动记录表,2022 年公 司成为华为鲲鹏领先级合作伙伴,昇腾优选级合作伙伴。在华为能力的考察中, 神州数码位列十项综合排名第一,份额从 2020 年第四名到 2021 年第三名, 再提升到 2022 年第二名。此外,公司在 2020 年加入信创产业时,已经开启了 与华为昇腾产品线的合作,是华为第一批人工智能服务器三家合作伙伴之一。公 司人工智能服务器收入在信创业务中的占比大约是 10%。
鲲鹏系服务器出货量占比持续提升,神州数码为华为整机合作厂商龙头。2020 年 9 月华为全联接 2020 大会上,华为云业务总裁郑叶来介绍,伴随着计算基础 软件 openEuler、openGauss、openLooKeng 以及 AI框架 MindSpore 如期开源, 华为合作伙伴推出的鲲鹏服务器出货量市场占有率已超 50%;而根据华为全联接 大会 2022 上华为副总裁、计算产品线总裁邓泰华的演讲,鲲鹏产业生态稳步发 展,硬件伙伴出货占比已达 95%以上。神州数码为鲲鹏系服务器整机龙头,根据 公司公告,在 23 年 2 月公告的《中国移动 2021 年至 2022 年 PC 服务器集 中采购补充采购第二期中标候选人公示》中,神州数码作为第 2 中标候选人入选, 中标份额 30%,投标报价为 8.14 亿元;在 23 年 2 月公告的《2022 年中国联 通通用服务器集中采购项目中标候选人公示》中,公司分别作为标包五第 4 中标 候选人和标包七第 3 中标候选人入选,中标份额分别为 10%和 16%,投标报价 分别为 9.54 亿元和 4.83 亿元;在 22 年 10 月公告的《中国移动 2021 年至 2022 年 PC 服务器集中采购第二批次(标包 7-9)公示》中,神州数码控股子公司作 为第 2 中标候选人入选,中标份额 30%,投标报价为 4.77 亿元。
(2)拓维信息:鲲鹏/昇腾 AI+行业大模型+OpenHarmony+云全面 合作
华为“鲲鹏/昇腾 AI+行业大模型+OpenHarmony+云”全战略合作伙伴。拓维 信息从 2014 年便与华为开始合作,根据公司 23 年中报,公司与华为的合作覆 盖硬件、模型、软件应用三位一体的 AI 产业链:在硬件领域,公司是华为首批 昇腾整机合作伙伴,2022 年 9 月,旗下子公司湘江鲲鹏斩获“华为优秀昇腾 整机合作伙伴奖”;在 AI 大模型领域,公司拥有 27 年行业数字化积累的行业 理解与数据沉淀,具备研发打造行业大模型的核心优势与关键能力。目前,公司 是华为云首批盘古大模型生态合作伙伴,基于盘古大模型再训练构筑交通 CV 大模型,并在教育、制造等多个重点行业推动行业大模型研发;在软件应用领域, 公司打造了自有 AI 中台,较早地进行 AI+行业应用的实践探索,是华为“昇腾 智造/智行”双领域解决方案合作伙伴,并基于昇腾 AI 技术底座在交通、制造、 考试等多个重点行业打造了行业标杆案例。未来,依托在 AI 领域的软硬件全栈 式产业链布局,公司有望全面参与 AI 大模型、AI 应用及 AI 算力的跨越式发 展浪潮,把握 AI 带来的商业机遇。拓维与华为在鲲鹏、昇腾 AI、盘古大模型、 OpenHarmony 等领域进一步深化合作,成为了华为生态中目前唯一一家“鲲鹏 /昇腾 AI+行业大模型+OpenHarmony+云”软硬一体战略合作伙伴。
(3)烽火通信:与华为共建武汉鲲鹏产业园,推进 IT 产品国产化替 代
子公司长江计算与华为共建武汉鲲鹏产业园,推进服务器、PC 等产品国产化替 代。烽火通信子公司长江计算深度绑定华为鲲鹏、昇腾,基于昇腾 AI 生态,公 司已推出 G440K V2 服务器、G420X V5 训练服务器、G220X V5 推理服务器、 G210K V2 智能边缘服务器、G220K V2 推理服务器等 AI 服务器。当前长江计算 已多次入围中国移动、中国联通服务器集采,公司为中国移动《2021-2022 年 PC 服务器集中采购》标包 4 第一中标候选人、标包 5/6 第二中标候选人;为中 国联通《2022 年人工智能服务器集中采购项目》标包 2 第二候选人。
(4)科大讯飞:强强联合,发布星火一体机
与华为实现软硬件强强联合。7 月 6 日,在昇腾人工智能产业高峰论坛上,“讯 飞星火与昇腾AI的强强联合,让国产大模型架构在自主创新的软硬件基础之上。” 一方面,讯飞星火认知大模型基于训练推理一体化设计,实现大模型稀疏化、低 精度量化的技术突破,能高效适配昇腾 AI,加速大模型的行业落地应用和迭代; 另一方面,以昇腾 AI 为核心,软硬件协同优化,构建算力集中、性能优越、供 给稳定、数据安全的大模型训练集群。 联合华为发布星火一体机。8 月 15 日,讯飞星火认知大模型 V2.0 升级发布会上, 科大讯飞携手华为发布星火一体机。星火一体机是软硬件一体化的私有专属大模 型解决方案,开箱即可使用,提供从底层算力、AI 框架、训练算法、推理能力、 应用成效等全栈 AI 能力,帮助企业打造专属大模型。