公司深度报告：国产自主通用CPU核心供应商，步入发展黄金期

国内领先的自主通用CPU供应商，维持“买入”评级 公司是国内领先的通用CPU生产商，公司坚持自主创新，全面掌握CPU指令系统、处理器IP核、操作系统等计算机核心技术。我们维持之前盈利预测，预计2022~2024年归母净利润为3.19/4.31/5.79亿元，当前股价对应2022~2024年PE为104.9/77.7/57.9倍。在各地推进信创工程、核心零部件自主可控背景下，作为国内自主通用CPU领先企业，未来几年，公司将步入发展黄金期，维持龙芯中科“买入”评级。 坚持自主研发指令系统、IP核等核心技术 公司坚持基于自主指令系统LoongArch构建独立于Wintel体系和AA体系的开放性信息技术体系和产业生态的CPU企业。与国内多数CPU企业主要基于ARM或者X86指令系统融入已有的国外信息技术体系不同，龙芯中科推出了自主指令系统LoongArch，并基于LoongArch迁移或研发了操作系统的核心模块，包括内核、三大编译器（GCC、LLVM、GoLang）、三大虚拟机（Java、JavaScript、.NET）、浏览器、媒体播放器、KVM虚拟机等。与国内多数集成电路设计企业购买商业IP进行芯片设计不同，龙芯中科坚持自主研发核心IP，形成了包括系列化CPU IP核、GPU IP核、内存控制器及PHY、高速总线控制器及PHY等上百种IP核。 桌面CPU和海外龙头技术差距大幅缩短 公司桌面CPU和海外龙头技术差距大幅缩短。根据中关村在线测评显示，龙芯3A5000（2021年7月发布）在UnixBench性能、SPEC 2006、办公软件WPS打开等性能测试上，CPU性能基本接近intel i5 9500六核（2019年8月上架售卖）水平。其中，UnixBench性能测试中，龙芯3A5000单核性能达到了1685分，逼近intel i5 9500六核 14nm 的1889分。办公软件WPS打开速度上，龙芯3A5000打开10MB（文本+图片）文档速度为1.54秒，快于intel i5 9500六核的1.86秒。 风险提示：公司技术迭代进度低于预期；行业竞争加剧风险；CPU国产化进度低于预期；人才流失风险；原材料成本上涨等风险。 财务摘要和估值指标 1、公司概况：国内CPU领先企业 公司主要从事处理器（CPU）及配套芯片的研制、销售及服务，主要产品包括龙芯1号、龙芯2号、龙芯3号三大系列处理器芯片及桥片等配套芯片，系列产品在电子政务、能源、交通、金融、电信、教育等行业领域已获得广泛运用。公司成立于2008年，2022年在上交所上市，是国内领先的CPU生产商。 表1：龙芯中科拥有三大产品线，覆盖工控、信息化两大产业领域 公司控股股东为天童芯源科技，实际控制人为胡伟武、晋红。天童芯源科技持有公司21.53%股份，是公司控股股东。胡伟武持有天童芯源47.67%的股权，为第一大股东，晋红持有芯源投资15.02%的合伙份额。胡伟武和晋红（两者为夫妻关系）通过天童芯源及芯源投资、天童芯正、天童芯国合计控制公司30.18%的表决权，是公司实际控制人。 图1：公司控股股东为天童芯源科技，实际控制人为胡伟武、晋红，2022/6/24 收入稳步增长。2018~2021年，公司营业收入稳步增长，复合增速83.9%。归母净利润从2018年的790万元增长到了2021年的2.37亿元；扣非归母净利润从2018的207万元增长到了2021年的1.7亿元，复合增长率334.7%。 图2：2018~2021年，公司收入稳步增长，百万元 图3：2018-2021年，扣非净利润增长明显，百万元 信息化类收入占比最大。2021年，信息化类芯片收入占比54.7%，是公司最大的收入来源。 图4：2019~2021年信息化类芯片是最大的收入来源 图5：信息化类和工控类芯片毛利占比超过八成 毛利率、净利率有所提升，ROIC、ROE触底回升。2021年，公司毛利率53.7%，较2020年的48.7%，上升5.0个百分点，主要因为高毛利率的工业控制和仪表芯片占比上升。2021年净利率19.7%，同比提高13pcts。得益于净利率的提高，公司2021年ROIC比2020年抬升11.8个百分点，达到18.2%。ROE从2020年的6.4%上升到了2021年的17.0%。 图6：2021年，公司毛利率、净利率有所提升 图7：2021年，公司ROIC、ROE有所回升 2、国内CPU市场拥有广阔的进口替代空间 2.1、中央处理器是计算机的运算和控制核心 中央处理器（central processingunit，简称CPU）是计算机的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，是计算机的核心组成部件。CPU的本质是超大规模集成电路，用于解释计算机指令和处理计算机软件中的数据，并负责控制、调配计算机的所有软硬件资源。CPU从逻辑上可以划分为控制单元和运算单元等。 控制单元，从存储单元中获取可执行的代码，通过指令译码将其转换为可执行的指令。运算单元，基于获取的指令对存储单元中的数据进行运算。 图8：CPU是计算机系统的运算和控制核心 图9：CPU主要负责读取计算机指令和处理数据 计算机的程序最终需要转化为“指令”才能在CPU上运行，所以采用的指令集对于CPU的设计尤为重要。按照采用的指令集，CPU可以分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两大类，两者各自有不同的特点。复杂指令集，指令丰富、寻址方式灵活，以微程序控制器为核心，指令长度可变，功能强大，复杂程序执行效率高；精简指令集，指令结构简单、易于设计，具有较高的执行能效比。其中，x86架构是复杂指令集的代表，而ARM架构、MIPS架构和Alpha架构等是精简指令集的代表。 表2：CPU指令集可以分为复杂指令集和精简指令集 2.2、国内CPU市场空间广阔 CPU主要应用在服务器、工作站、个人计算机（台式机、笔记本电脑）、移动终端和嵌入式设备等不同设备上。 服务器具有高速的数据处理能力、强大的I/O数据吞吐能力、良好的可扩展性，并需要长时间可靠运行，其CPU芯片在性能、可靠性、可扩展性和可维护性等方面要求较为苛刻。 工作站是一种高端微型计算机，主要为单用户提供比个人计算机更强大的性能，尤其是在数据并行处理能力和图形处理能力等方面。 个人计算机包括台式机和笔记本电脑两大类，主要用于满足个人的工作、学习、娱乐需求，以及企业员工的办公需求。个人计算机处理器核心数量较少，具有较少I/O。 移动终端包括手机、笔记本、平板电脑、POS机等。随着集成电路技术的进步和移动网络向宽带化发展，移动终端正从简单通话工具逐步转变为综合信息处理平台。移动终端处理器具有低功耗、轻量化等特点，关注对多媒体功能的增强，具有较少I/O。 嵌入式设备需要具有高稳定性和低功耗，其处理器对环境（如温度、湿度、电磁场、振动等）的适应能力强，体积小，且集成度高，适用于工业控制、移动便携设备、物联网终端等场合。 表3：CPU主要应用于服务器、PC、移动终端、嵌入式设备等领域 国内服务器CPU市场空间广阔。IDC数据显示，2021年国内服务器出货量391.1万台，其中X86服务器375.1万台，占比95.9%。按照X86服务器中1路、2路、4路、8路分别占比6.6%、88.8%、4.5%、0.1%（2020年，IDC数据）的假设，我们估算2021年国内服务器CPU需求约为794万颗，市场空间广阔。 图10：2021年国内服务器出货量接近400万台，万台 图11：国内服务器CPU市场空间广阔，万颗 桌面PC也是重要的CPU市场。除了服务器，桌面PC也是CPU的重要应用领域。IDC数据显示，2021年国内PC出货量5700万台，每台桌面PC通常需要一个CPU，因此2021年国内PC市场CPU需求约为5700万颗。 图12：每台PC主板都需要一个CPU 图13：2021年国内PC市场CPU需求约5700万颗 2.3、intel和AMD垄断全球服务器和PC用CPU市场，国产替代空间大 目前CPU行业由两大生态体系主导：一是基于X86指令系统和Windows操作系统的Wintel体系；二是基于ARM指令系统和Android操作系统的AA体系。PC和服务器市场主要采用Wintel体系，ARM主要立足移动市场。 intel和AMD寡头垄断全球服务器和PC用CPU市场，国产替代空间较大。调研机构Mercury Research数据显示，2021年，X86架构芯片在PC市场和服务器领域分别占据90.5%和97%市场份额。在服务器和PC用CPU市场中，Intel和AMD两者合计份额达到了93.8%，国产替代空间较大。 图14：x86架构垄断PC和服务器市场 图15：intel和AMD寡头垄断服务器和PC用CPU市场 国产CPU企业目前主要有6家，分别是龙芯中科、电科申泰、华为海思、飞腾信息、海光信息、上海兆芯。按采用的指令系统类型可大致分为三类：第一类，是龙芯中科和电科申泰，早期曾分别采用MIPS兼容的指令系统和类Alpha指令系统，现已分别自主研发指令系统；第二类，是华为海思和飞腾信息，采用ARM指令系统； 第三类，是海光信息和上海兆芯，采用X86指令系统。 3、坚持自主创新，打造国产CPU引领者 3.1、多年研发获回报，推出自主架构高性能通用CPU 2001年5月，在中科院计算所知识创新工程的支持下，龙芯课题组成立。 2002年8月，龙芯1号正式问世，含有600多万个晶体管，可执行250多条指令，是我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能CPU。 2003年12月，龙芯2号在中科院计算所正式亮相，进入国家863计划、核高基项目。 2008年，4核龙芯3号流片成功，采用 65nm 制程，主频为1GHz-1.2GHz，拥有4.25亿晶体管，国产CPU芯片正式进入了多核时代。 2010年，在中国科学院和北京市政府共同牵头出资支持下，龙芯中科开始市场化运作，对龙芯处理器研发成果进行产业化。 2015年，龙芯销售收入首次破亿元，并首次实现盈亏平衡。 2021年7月，龙芯3A5000发布，是首款基于自主指令系统LoongArch的处理器芯片，其主频2.3GHz-2.5GHz，包含4个处理器核心，采用 12nm 工艺。 2022年6月，公司在科创板上市。 图16：多年研发获回报，推出自主架构高性能通用CPU 3.2、坚持自主研发指令系统、IP核等核心技术 公司坚持基于自主指令系统LoongArch构建独立于Wintel体系和AA体系的开放性信息技术体系和产业生态的CPU企业。与国内多数CPU企业主要基于ARM或者X86指令系统融入已有的国外信息技术体系不同，龙芯中科推出了自主指令系统LoongArch，并基于LoongArch迁移或研发了操作系统的核心模块，包括内核、三大编译器（GCC、LLVM、GoLang）、三大虚拟机（Java、JavaScript、.NET）、浏览器、媒体播放器、KVM虚拟机等。 先进性方面，LoongArch吸纳了现代指令系统演进的最新成果，运行效率更高，相同的源代码编译成LoongArch比编译成龙芯此前支持的MIPS，动态执行指令数平均可以减少10%-20%。 扩展性方面，LoongArch指令系统采用基础集加扩展集的架构，目前已完成向量、虚拟化和二进制翻译扩展。目前LoongArch指令系统仍留有一半的指令编码空间，可用于进一步扩展。 兼容性方面，LoongArch指令系统充分考虑兼容生态的需求，融合X86、ARM等国际主流指令系统的主要功能特性，并依托龙芯研发团队在二进制翻译方面十余年的技术积累创新，可实现跨指令平台应用兼容，从而达到融合生态的目的。 表4：公司坚持自主研发指令系统 自主研发核心IP。与国内多数集成电路设计企业购买商业IP进行芯片设计不同，龙芯中科坚持自主研发核心IP，形成了包括系列化CPU IP核、GPU IP