《計算機行業華為系列報告之十七:ARM優勢裂變與AI機遇共振-241230(28頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《計算機行業華為系列報告之十七:ARM優勢裂變與AI機遇共振-241230(28頁).pdf(28頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、行業及產業 行業研究/行業深度 證券研究報告 計算機 2024 年 12 月 30 日 ARM 優勢裂變與 AI 機遇共振看好華為系列報告之十七 相關研究 AI+車載:2025 算力與算法新星熠熠!2025 年電子&計算機投資策略 2024/12/17 AI 算力軟件生態:難以突破嗎?華為系列深度之十五 2024/09/19 證券分析師 黃忠煌 A0230519110001 洪依真 A0230519060003 楊海晏 A0230518070003 李國盛 A0230521080003 劉洋 A0230513050006 聯系人 曹崢(8621)23297818 本期投資提示:ARM 的成功來
2、源于基因、戰略和商業模式。當前 ARM 移動端芯片市占率已經超過99%,復盤 ARM、x86、MIPS 的競爭歷程,ARM 脫穎而出源于三個要素:1)ARM屬于 RISC(精簡指令集),高效低功耗的特點天生貼合移動端需求;2)ARM 未參與高性能競爭,而是深度布局移動端,從而在移動電話和智能手機兩次變革中崛起,綁定蘋果安卓實現地位穩固;3)商業模式均衡,兩種授權模式兼顧客戶需求和生態完整性,實現高質量擴張。從波特五力看,ARM 整體議價權提升。上游:Intel、三星強化與 ARM 合作;下游:因指令集轉換成本高,ARM 議價權良好,擾動來自下游自研需求提升;現有競爭:Intel 與 AMD 結
3、盟,尋求維持 x86 在 PC 端地位,RISC-V 具有低成本和靈活優勢,是ARM 在 AI、汽車等領域競爭者;潛在進入者:華為 ISA 自研可能性大,由于人才供給原因,海外其他潛在進入者有限。AI 重點發力,受益于優質生態和端側設備放量。AI 方面,ARM 已在指令集、內核、軟件等方面完成諸多創新。Windows-on-ARM 在 AI 時代彎道超車,硬件性能和軟件兼容問題得到解決,ARM 自身預估未來在 Windows 生態市占率有望達 50%。AIoT 產品密集發布,多數使用 ARM 架構,25 年有望出現爆品帶動 ARM 放量。ARM 服務器生態比 x86 更加開放,云/AI 廠商有
4、充分意愿基于 ARM 自研服務器 CPU,帶來 ARM 的服務器市場擴張。關注下游端側 AI 爆品出現帶來的版稅收入擴張,以及國內合作伙伴機會。ARM 23 年重新上市以來,股價上漲的主導因素有:1)版稅收入等業績超預期;2)下游客戶優質新品發布。我們判斷 2025 年端側 AI 產品的密集推出,將帶動 ARM 相關版稅收入的進一步提升。ARM 公司處于上升期,未來基本面維持穩健。國內預計安謀中國渠道相對穩定,受益公司包括 1)華為鯤鵬、飛騰相關公司:軟通動力、神州數碼、中國長城;2)其他適配廠商如中科創達、潤和軟件等。有別于大眾的認識:市場部分認為 ARM 下游客戶的自研趨勢將導致公司地位下
5、降。我們認為,指令集的高轉換成本將持續顯著,且 ARM 的商業模式保證了客戶需求的滿足和生態完整性,構成 ARM 客戶穩定的基礎。此外,ARM 的增長對大型 Design house的依賴度可控,隨著 ARM 的 AI 創新在 AIoT 和云計算領域取得收益,以及 ARM 架構逐漸進入 PC 市場,公司增長前景依然廣闊。建議關注:軟通動力、神州數碼、中國長城、中科創達、虹軟科技、潤和軟件等。風險提示:ARMv9 內核迭代不及預期,在競爭中失去優勢;國際環境可能發生劇烈變動;下游客戶開始自研芯片指令集的風險。請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披
6、露與聲明 第2頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 投資案件 結論和投資分析意見 我們判斷 2025 年端側 AI 產品的密集推出,將帶動 ARM 相關版稅收入的進一步提升。ARM 公司處于上升期,未來基本面維持穩健。國內預計安謀中國渠道相對穩定,受益公司包括基于 ARM 架構的芯片開發商如全志科技、恒玄科技、瑞芯微、樂鑫科技;ARM 及其客戶在中國合作伙伴如中科創達、虹軟科技;其他適配廠商如軟通動力、潤和軟件等。原因與邏輯 從當前波特五力看,ARM 整體議價權提升。上游代工廠 Intel、三星強化與 ARM合作;下游因指令集轉換成本高,ARM 議價權良好,擾動來自以高通為代表的下游客戶自研需求提
7、升;當前 Intel 與 AMD 結盟,尋求維持 x86 在 PC 端地位,RISC-V 具有低成本和靈活優勢,是 ARM 在 AI、汽車等領域競爭者;預計未來潛在進入者:華為 ISA 自研可能性大,由于人才供給原因,海外其他潛在進入者有限。AI 重點發力,受益于優質生態和 AI 端側設備放量。AI 方面,ARM 已在指令集、內核、軟件等方面完成諸多創新。Windows-on-ARM 在 AI 時代彎道超車,硬件性能和軟件兼容問題得到解決,ARM 自身預估未來在 Windows 生態市占率有望達50%。AIoT 產品密集發布,多數使用 ARM 架構,25 年有望出現爆品帶動 ARM 放量。AR
8、M 服務器生態比 x86 更加開放,云/AI 廠商有充分意愿基于 ARM 自研服務器CPU,帶來 ARM 的服務器市場擴張。有別于大眾的認識 市場部分認為 ARM 下游客戶的自研趨勢將導致公司地位下降。我們認為,指令集的高轉換成本將持續顯著,且 ARM 的商業模式保證了客戶需求的滿足和生態完整性,構成 ARM 客戶穩定的基礎。此外,ARM 的增長對大型 Design house 的依賴度可控,隨著 ARM 的 AI 創新在 AIoT 和云計算領域取得收益,以及 ARM 架構逐漸進入 PC 市場,公司增長前景依然廣闊。qXpUhYhYMByXoP8OcMaQmOpPnPnReRmNtRlOtQr
9、Q8OoOzQMYoNsOMYqRrM 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第3頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 1、復盤:洞察趨勢,敏捷研發.6 1.1 RISC 天生適合低功耗.6 1.2 押注移動端,靜待風起.8 1.3 商業模式和中立定位打造完整生態.10 2、格局強化,滲透 PC+云計算.12 2.1 上游:Intel、三星強化與 ARM 合作.12 2.2 下游:議價權提升,高通是擾動.13 2.3 現有:x86 奮起,RISC-V 發起攻勢.14 2.4 潛在進入者:不得不重視的華為.17 3、下一個擊球點:AI.18 3.1 ARM 面向 AI 做的工作.18
10、 3.2 AIPC:Windows-on-ARM 在 AI 時代彎道超車.18 3.3 端側 AIoT:2025 密集發布.20 3.4 云計算:CPU+GPU 趨勢.21 4、ARM 的啟示.24 4.1 ARM 自身:關注重要新產品+版稅收入.24 4.2 國內:華為帶動,關注兩者合作伙伴.25 5、風險提示.26 信息披露.28 目錄 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第4頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 圖表目錄 圖 1:ARM 在移動處理器的市場份額超過 99%.6 圖 2:CPU 工作效率公式.6 圖 3:ARM 在移動領域脫穎而出.8 圖 4:ARM 采用授權
11、費+版稅的收入模式.11 圖 5:ARM 商業模式的選擇是客戶需求和生態完整性最佳平衡.11 圖 6:ARM 當前波特五力,重點來自云計算、PC 以及端側 AIoT 變化.12 圖 7:Intel 原計劃 24H2,實際預計 25 年推出 18A 工藝制程節點.12 圖 8:蘋果 Macbook 2020 年起使用基于 ARM 架構自研 M 芯片.13 圖 9:IDM2.0 制造端轉型推動 Intel 重回領先地位.15 圖 10:ARMv9 在安全性、AI、DSP 領域帶來重大提升。.18 圖 11:高通 X Elite 芯片對比主流 CPU 的能效優勢.19 圖 12:高通 X Elite
12、 在 AI 性能上優勢明顯.19 圖 13:Windows Prism 仿真實時轉換指令集.19 圖 14:蘋果 Rosetta2 轉譯指令支持芯片切換.19 圖 15:Counterpoint 預計 27 年 ARM PC 端市占率達 25.3%.20 圖 16:X Elite SoC 快速搭載到多家 PC 廠商的 AIPC 上.20 圖 17:ARM 在 2020 年推出 Cortex-X 超大核系列.21 圖 18:Neoverse 服務器系列內核.21 圖 19:英偉達 GH 超級芯片內部結構.23 圖 20:Grace CPU 較 AMD Milan 7763 更佳表現.23 圖 2
13、1:ARM 在全球服務器市場份額 24H1 為 12%(按出貨量).24 圖 22:ARM 全球服務器市場份額 24H1 為 13%(按出貨金額).24 圖 23:ARM 上市以來股價復盤,基本面穩健,股價與客戶新產品發布關聯度高 24 圖 24:ARM 持有安謀中國 47.32%的股份.25 圖 25:近兩年 ARM 中國收入占比穩定超過 20%.25 表 1:RISC 與 CISC 分別針對低功耗與高性能.7 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第5頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 表 2:2004 年 ARMv7 開始將公版內核劃分為 A、R、M 三個系列,針對不同場景
14、.10 表 3:ARM 采用內核、架構授權商業模式.10 表 4:ARM 進軍 PC/服務器領域,Intel 失去蘋果 Mac 用戶.15 表 5:防止 ARM 一家獨大,國內外廠商開始使用 RISC-V 架構.16 表 6:CPU 設計核心人才在大型 design house 之間流動.17 表 7:當前華為海思芯片以 ARM 架構為主.17 表 8:ARM 從 2021 年開始針對 AI 進行全面升級.18 表 9:2024 年 AI 耳機、AI 眼鏡、AI 玩具等端側 AI 終端密集發布.20 表 10:云計算/AI 廠商積極推出 ARM 服務器 CPU.22 表 11:重點公司估值表.
15、26 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第6頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 1、復盤:洞察趨勢,敏捷研發 ARM 的成功:移動處理器市場市占率達 99%。在指令集發展的前 30 年(約 1980年-2010 年)中,較為有名的公司包括 ARM、MIPS 和 Intel(x86),三家公司均布局過移動端,但到今天,MIPS 和 x86 在移動端已幾乎沒有份額。根據 ARM 業績會演示材料,2022-2024 年,ARM 在移動處理器市場的市占率超過99%;2024 年在調制解調器、藍牙等其它移動端芯片的市占率達到 67%,ARM 在移動端得到了廣泛的使用。圖 1:ARM 在
16、移動處理器的市場份額超過 99%資料來源:ARM FY25Q1 業績會說明材料,申萬宏源研究 ARM 的競爭對手,包括 MIPS、x86、RISC-V 等指令集架構。其中 MIPS、RISC-V與 ARM 同屬 RISC(精簡指令集),x86 屬于 CISC(復雜指令集)。復盤指令集架構過往三十年的競爭歷程,有三個重要因素決定了 ARM 在移動端的地位:1)RISC 指令集,高效低功耗的特點貼合移動端需求;2)ARM 連續抓住移動電話和智能手機兩次變革,蘋果的支持也是一大重要原因;3)IP 授權商業模式打造了完整生態。1.1 RISC 天生適合低功耗 指令集可以分為復雜指令集(CISC)和精簡
17、指令集(RISC)兩個大類。ARM、MIPS、RISC-V 等指令集屬于 RISC,x86 屬于 CISC。CPU 的效率滿足以下公式:圖 2:CPU 工作效率公式 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第7頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:PCB-Hero(PCB 制造專家網站),申萬宏源研究 CISC 指令集以完成復雜、高性能操作為導向。CISC 側重降低單個程序所需的指令數(上圖藍字)提升效率,因此一條 CISC 指令能完成的操作更多,方便軟件程序員,但硬件電路更為復雜,功耗更高。RISC 指令集以處理器設計簡潔、執行高效為導向。RISC 側重降低單條指令所需的
18、時間周期(上圖紅字),具體方式是將復雜指令拆分為多條定長指令,硬件電路復雜性降低,提升譯碼效率。表 1:RISC 與 CISC 分別針對低功耗與高性能 指令集 RISC 精簡指令集 CISC 復雜指令集 指令內容 選取復雜度不高的指令,復雜指令由簡單指令的組合來實現 復雜指令 指令 長度固定、種類少、尋址方式種類少 長度不固定、種類多、尋址方式種類多 存儲訪問 只有取數/存數指令訪問存儲器,其余指令的操作都在寄存器內完成 可以訪存的指令不受限制 命令執行 采用流水線技術,指令在一個時鐘周期內完成 各種指令執行時間相差很大,大多數指令需多個時鐘周期才能完成 控制器 組合邏輯控制(基于組合邏輯電路
19、,速度快、結構簡單)大多數為微程序控制(通過編程控制,復雜度高、速度相對慢)編譯器 采用優化的編譯程序 難以用優化編譯生成高效的目標代碼程序 計算性能 較低 較高 功耗 較低 較高 應用場景 移動設備、物聯網、嵌入式設備 PC、服務器 主要指令集 ARM、MIPS、RISC-V x86 陣營 Apple/Android+ARM Windows+Intel 資料來源:CSDN(中國開發者網絡),申萬宏源研究 在技術上,RISC 比 CISC 更適合做低功耗芯片。降低芯片功耗可通過調整不同模塊間電壓、暫停/關閉部分模塊功能等方式實現。將芯片比作大型流水線工廠,指令就是工廠需要處理的產品,處理一個產
20、品可能需要調用不同車間。通過調整不同車間(模塊)的人員數(調整電壓)和暫時關閉用不上的車間(暫停/關閉模塊),能夠降低整座工廠的人員消耗。1)RISC 處理器的電路相對簡單。指令集的復雜程度決定電路的復雜程度。RISC 都是等長的精簡指令,而 CISC 是長短不一的復雜指令,CISC 需要更多更復雜的電路和模塊來完成對指令的識別和執行,因此 CISC 處理器的功耗更高;2)RISC 處理器在模塊開關上更具靈活性。由于存在上電次序(Power Sequence)問題,模塊在恢復供電時需要遵循一定順序,恢復所需的時間與所需調用的模塊數量(指令集復雜度)正相關。CISC 指令一般需要調用多個模塊,因
21、此,為了減少恢復時間、保 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第8頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 證高性能,CISC 處理器需要保持大部分模塊開啟;而 RISC 處理器在模塊開關上更具有靈活性,降低功耗。ARM 的特殊設計:多核,允許部分核心空閑時休眠。x86 強調單核的多線程能力(單核復雜度提升),電路復雜度提升的同時需要保持核的開啟,導致功耗較高;而ARM 依靠多核提升多線程能力和效率(多個相對簡單的核),在空閑時間允許核獨立睡眠,降低功耗。1.2 押注移動端,靜待風起 ARM 成功的第二原因,是押注移動端最核心的手機賽道,踩中小型移動設備和智能手機兩次革命性的突破。與
22、蘋果支持,也有著千絲萬縷的聯系。ARM 成立于 PC 機盛行的 1990 年。ARM 前身是物理學家 Hermann Hauser 和劍橋企業家 Chris Curry 在 1978 年創辦的 Cambridge Processing Unit(后改名 Acorn 艾康電腦)。1990 年,Acorn 將處理器部門剝離,與 VLSI(提供設備)、蘋果(出資)共同設立合資公司 Advanced RISC Machines(ARM)。1980-2000 年,PC 機是計算機設備最為火熱的領域,ARM 輕度參與。彼時蘋果主要產品是 Macintosh 電腦,IBM 憑借搭載 intel 8088 處
23、理器和微軟 MS-DOS 的個人計算機 PC-XT、PC-AT 取得了巨大成功。此后,Compaq 等眾多兼容機廠商涌入 PC 市場,PC 的價格不斷降低,性能不斷提升,使得越來越多的中小企業和個人用戶選擇購買 PC。而成立于 1990 年的 ARM,并未加入高性能的競爭中,而是押注移動端,除了股東蘋果旗下的個人數字助理 Newton PDA,ARM 主要應用在如 GSM 手機、數字相機、游戲設備、機頂盒、嵌入式設備中。圖 3:ARM 在移動領域脫穎而出 資料來源:ARM 招股書,CSDN(中國開發者網絡),虎嗅網,澎湃新聞,申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明
24、第9頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 ARM 的兩大競爭對手 CISC 陣營的 x86、RISC 陣營的 MIPS,正在高性能市場大展身手。MIPS:聚焦高性能+嵌入式,商業化短板導致逐漸落后。1984 年,斯坦福大學教授 John Hennessy 及其科研團隊創辦 MIPS 公司。MIPS 處理器憑借精簡特性以及性能優勢在市場上獲得成功,1988 年,MIPS 被 DEC、SGI、Sony、任天堂等公司廣泛應用于消費電子產品。MIPS 是 80 年代-90 年代較為成功的RISC 指令集??粗馗咝阅苁袌?,但最終并未勝出。1991 年,MIPS 率先推出商用 64 位處理器R4000,隨后
25、Intel、IBM 等巨頭紛紛推出 64 位產品與之抗衡。但由于 IBM PC 的成功,Compaq 帶起的兼容機均采用 intel 處理器+微軟 MS-DOS 操作系統,MIPS 在高性能競爭處于下風。商業化不足缺乏持續造血能力,MIPS 發展逐漸落后。1992 年后,MIPS 在與巨頭的高性能競爭中消耗了大量資源,公司陷入虧損,無法持續輸血研發。1992 年,MIPS 被SGI 收購,成為 MTI,1998 年,MIPS 又剝離出來,成為獨立的知識產權授權公司并再次上市,頻繁的資本。另一競爭對手 Intel 在移動端布局并未堅定走下去。1990 年代,intel 先后推出基于ARM 和 x
26、86 的移動端產品。第一次:Intel 主動放棄 ARM 產品線。1997 年,intel 向 DEC 收購基于 ARMv4 開發的 StrongARM 架構。2002 年,Intel 基于 StrongARM 推出 XScale 產品線,在 x86的積累以及對于創新的多媒體能力使得 XScale 在性能上優于同期的移動端產品。但 Intel認為移動芯片研發投入過大、利潤不足,且與 AMD 在 x86 領域競爭加劇,Intel 拒絕了蘋果為 iPhone 提供 XScale 芯片的邀請,并將 XScale 出售。第二次:x86 Atom 產品失利,Intel 再次折戟移動端。出售了 XScal
27、e 業務后,Intel 仍移動領域進行嘗試。2008 年,Intel 基于 x86 推出了低功耗處理器 Atom 系列,首先應用于輕薄筆記本電腦;2012 年,發布了面向智能手機的 Atom Z2460。但由于生態以及功耗問題,Atom 處理器未能獲得市場認可。2016 年,Intel 宣布停止 Atom 系列移動端產品線的開發,再次折戟移動端。ARM 深耕移動端,終待風起。1994 年,ARM 開始應用于諾基亞 6110 手機。ARM 為諾基亞開發出 16 位定制指令集,由 TI(德州儀器芯片設計制造商)出售給諾基亞,搭載了 ARM 處理器的諾基亞 6110 上市后獲得了極大的成功,ARM
28、在小型移動設備中迎來首勝。此后,ARM 與 TI(德州儀器)、意法半導體、飛利浦、摩托羅拉、諾基亞、蘋果、三星等深度合作。里程碑:2007 年,拿下蘋果和安卓,統治智能手機市場。2007 年,蘋果發布搭載ARM 內核的 iPhone、谷歌推出基于 ARM 指令集的 Android 系統、高通推出基于 ARM 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第10頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 的手機處理器驍龍 S1。ARM 同時拿下智能手機兩個重要陣營,盡管下游手機和處理器廠商之間競爭激烈,但底層技術均基于 ARM 架構,ARM 在移動端的地位逐漸穩固。為更好滿足不同移動端場景的需求,
29、2004 年,ARM 迭代至 v7 版本之時,根據下游應用場景不同,將公辦內核劃分成 Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M 三大系列。表 2:2004 年 ARMv7 開始將公版內核劃分為 A、R、M 三個系列,針對不同場景 Cortex-A Cortex-R Cortex-M 針對 高性能計算設備 實時應用程序設計 嵌入式系統 功能特點 較高的時鐘頻率和更大的存儲容量 實時性能和可預測性 低功耗、實時控制和物聯網設備 應用場景 手機、PC、服務器 自動駕駛、工控系統和醫療設備、汽車電子控制器、工業自動化、無線通信基站 智能家居、可穿戴設備、傳感器網絡 功耗 較高 中 較低 性
30、能復雜度 高 中 低 資料來源:CSDN(中國開發者網絡),申萬宏源研究 1.3 商業模式和中立定位打造完整生態 除了下游應用場景的選擇之外,商業模式的選擇,也至關重要,幫助 ARM 保證搭建了完整的生態。ARM 的商業模式為 IP 授權。ARM 將芯片設計方案授權給半導體公司,前期收取固定的授權費用(License)、后期按芯片出貨數量收取版稅(Royalty)。IP 授權分為內核授權和架構授權兩類,后者客戶設計自由度更高。1)內核授權:ARM 授權客戶使用公版內核,客戶可自行添加外圍部件形成完整處理器產品,不能修改指令集設計;2)架構授權:ARM 授權客戶基于 ARM 指令集架構自行定制,
31、只面向蘋果等具備頂級能力的 Design house。表 3:ARM 采用內核、架構授權商業模式 過往:一次性 新推行:訂閱制 收費模式 TLA ALA ATA AFA 模式 內核授權 架構授權 一攬子內核 一攬子內核,不包括最新產品 授權期限 協商確定 協商確定 協商確定 協商確定 授權費用 一次性授權費 一次性授權費 年付費 年付費 靈活度 低 較為靈活,可自行設計 高 高 技術門檻 適中 較高 適中 適中 版稅費率 高 低 適中 適中 客戶 幾乎所有客戶 根據 Arm 2015 年披露的數據,共有 Applied Micro、博通、凱為、蘋果、華為、英偉達、AMD 和三星八家公司獲得了
32、64 位 ALA 授權 產品線多元、芯片出貨量高的成熟廠商 中小、初創型公司 資料來源:ARM 招股說明書,申萬宏源研究 不生產處理器,類似于處理器開發的“賣鏟人”,快速擴大生態。ARM 除對如蘋果的少數大型 Design house 進行架構授權外,以內核授權為主。這種商業模式 1)擴大了 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第11頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 ARM 的朋友圈,ARM 并不直接開發處理器與客戶產生競爭關系;2)避免承擔處理器產品開發失敗或銷售不利帶來的風險;3)保持公司“輕量化”,專注于架構的研發。圖 4:ARM 采用授權費+版稅的收入模式 資料來源:
33、ARM 招股書,申萬宏源研究 MIPS 直接采用架構授權,導致生態碎片化。與 ARM 的授權策略相反,MIPS 具有更濃的“學院派”作風,鼓勵客戶基于架構授權自主開發,內核授權較貴而架構授權相對便宜,客戶需要按指令集規范自行設計電路,難度較大。同時,MIPS 還允許客戶自行擴充指令、發布開發工具,導致其生態碎片化嚴重,缺少主流產品線。x86 采用全封閉模式,導致生態擴張難度較大。Intel 的商業模式為全封閉模式,從指令集開發到處理器設計制造都 in-house 完成。1982 年,為了拿下 IBM 的 PC 訂單,Intel 將 x86 架構授權給 AMD 以保證處理器的供給;1986 年,
34、Intel 撕毀授權協議,但AMD 通過訴訟獲得了 x86 架構的永久授權。兩家公司依舊保持全封閉的商業模式,客戶不參與處理器產品開發,使得 x86 生態圈的擴張受限于 Intel 和 AMD 的能力圈。圖 5:ARM 商業模式的選擇是客戶需求和生態完整性最佳平衡 資料來源:CSDN(中國開發者網絡),申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第12頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 2、格局強化,滲透 PC+云計算 站在當前時點,我們觀測到 ARM 已經開始向 x86 的優勢領域 PC 和服務器發起攻勢,從波特五力看,ARM 在 ISA 競爭中的地位實際在強化。圖 6
35、:ARM 當前波特五力,重點來自云計算、PC 以及端側 AIoT 變化 資料來源:IT 之家,申萬宏源研究 2.1 上游:Intel、三星強化與 ARM 合作 從歷史情況看,代工廠往往和設計商保持良好的溝通合作。2023 年,英特爾代工服務事業部(IFS)和 ARM 宣布簽署了一項涉及“多代前沿系統芯片設計”的協議,雙方將進行設計技術協同優化(DTCO),共同優化基于英特爾 18A(相當于 1.8nm)工藝技術的 ARM 內核的功耗、性能、面積和成本(PPAC)。根據英特爾中國區董事長王銳,Intel 18A 制程預計于 25 年量產。2024 年 2 月,三星電子旗下芯片代工部門也宣布與 A
36、RM 合作,共同開發、優化下一代 Cortex-X 核心。ARM 下一代 Cortex-X 將針對三星電子的 Gate-All-Around(GAA)芯片制造技術進行優化,這意味著基于下一代 Cortex-X 系列架構的 CPU 在使用三星 2nm 和 3nm GAA 工藝制造時有望獲得更高的性能和更低的功耗。圖 7:Intel 原計劃 24H2,實際預計 25 年推出 18A 工藝制程節點 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第13頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:電子工程特輯,申萬宏源研究 2.2 下游:議價權提升,高通是擾動 指令集是計算機體系架構中作為軟硬件
37、溝通的橋梁,若切換 ISA,所有生態參與方都要付出成本。1)對下層的硬件,指令集指定了 CPU 微架構核心的設計標準和規范。Design house 不會輕易更改。2)對上層的軟件,指令集將程序語言映射為硬件電路支持運行的底層指令。OS/Software 須主動支持。傳統客戶流失風險低,但架構自研需求提升。ARM 的傳統下游客戶是蘋果、高通等芯片設計廠商。對于下游客戶而言,在“指令集-操作系統-應用”生態高度耦合的移動端場景更換/指令集難度極大且沒有收益。但隨著客戶在 SoC 等終端產品研發上積累了大量經驗,為了追求產品性能的進一步提升,對自研架構的需求在提升。蘋果:當前全系列產品芯片基于 A
38、RM 指令集自研。移動端產品始終使用 ARM 架構芯片,值得關注的是 PC 產品 CPU,2020 年從使用 Intel x86 CPU 切換到基于 ARM 架構自研的 M 系列芯片,其中關鍵一環是 Rosetta2 編譯器,其能夠進行 JIT(即時翻譯),能讓適配 x86 的應用運行在 ARM 芯片上。圖 8:蘋果 Macbook 2020 年起使用基于 ARM 架構自研 M 芯片 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第14頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:IT 之家,申萬宏源研究 高通:自研需求提升,與 ARM 產生商業紛爭。2008 年高通發布基于 ARMv7
39、 指令集自研 Scorpion 架構驍龍 S1 系列處理器;此后高通手機 SoC 基本由 ARM 公版內核修改+共封自研的 GPU、NPU、ISP 等模塊。擾動:NUVIA 授權之爭高通因自研與 ARM 產生的利益紛爭。2021 年,高通14 億美元收購了 CPU 公司 NUVIA。NUVIA 在數據中心領域擁有 ARM 的 ALA 授權,基于 ARMv8 指令集自研了 Phoenix CPU 架構?;?Phoenix,高通自研了 Oryon 架構并應用于驍龍 X 系列 SoC、驍龍 8 至尊版,并分別應用于手機和 AIPC 中。ARM 認為,高通使用 NUVIA 的架構構成違約,因此 20
40、22 年在特拉華州法院對高通以及 Nuvia 提起訴訟,2024 年 12 月 20 日,美國特拉華聯邦地區法院的陪審員裁定高通擁有有效許可,可以使用 ARM 的內核架構來生產 CPU,高通并未違反 Nuvia 與 ARM 之間的許可協議。盡管 ARM 在特拉華聯邦地區敗訴,但其表示仍會繼續上訴。ARM 對于高通不滿或來自于費率的變化。ARM 內核授權費用更貴,架構授權相對便宜,而 Nuvia 獲得的正是 ARMv8 的架構授權。根據 The information 報道,蘋果公司每顆基于 ARM 架構芯片的版稅只有不到 30 美分(約合人民幣 2.14 元),遠低于高通、聯發科等廠商。而高通
41、首席執行官阿蒙曾表示收購 Nuvia 后,每年就可以節省 14 億美元的專利費。根據 ARM 招股書披露,FY2023,高通已是其前三大客戶,但實際收入占比僅有 11%。ARM 擔心的,或許是后續會有更多大客戶效仿高通,通過收購芯片設計團隊方式自研架構,降低對 ARM 公版內核的需求,從而降低版稅費率。2.3 現有:x86 奮起,RISC-V 發起攻勢 當前與 ARM 競爭的 ISA 主要包括 x86 以及 RISC-V。intel 2021 年基爾辛格上任后推出一系列舉措,但目前僅是在高性能如 PC、服務器領域維持過往地位,x86 內部來 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明
42、 第15頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 自 AMD 的競爭仍然強勁,另外一個競對 RISC-V,憑借開源免費特性,在從高校、中小型芯片創業公司切入,在低功耗 IoT、國產化領域已有一定地位。Android-on-x86 進展緩慢,intel IDM2.0 戰略發起攻勢。Intel 此前在移動端的嘗試均以失敗告終,Android-on-x86 的發展遠不及 Windows-on-ARM。2021 年,基爾辛格接任鮑勃斯旺成為 intel CEO,并提出 IDM2.0 戰略,重返 tick-tock,希望 intel在 PC/服務器端地位強化。2024 年 12 月,基爾辛格卸任,或因其 IDM
43、2.0 戰略資本投入過高,導致 intel 陷入虧損泥淖。但 intel 表示 IDM2.0 戰略仍將繼續。圖 9:IDM2.0 制造端轉型推動 Intel 重回領先地位 資料來源:半導體產業縱橫,申萬宏源研究 放棄 x86S,Intel 與 AMD 聯盟,改進 x86 生態。2024 年 10 月,Intel 和 AMD 宣布成立 x86 生態系統咨詢小組,小組成員還包括,主要改進 x86 指令集,對接口進行標準化,提升不同 x86 軟硬件的一致性和兼容性。咨詢小組的成員還包括博通、Dell、谷歌、惠普、HPE、聯想、Red Hat、微軟、以及甲骨文。此前 intel 在 2023 年提出
44、x86S 架構,x86S 僅保留了 64 位模式,完全砍掉了 16 位和 32 位模式的支持,進一步簡化了處理器的設計和指令執行流程,同時作為純 64 位架構,x86S 內存尋址能力大大增強,理論上可支持 1.84 億 TB 的內存,能夠更有效地管理大文件和內存密集型應用程序。但在生態聯盟成立后,intel 宣布終止 x86S 計劃。表 4:ARM 進軍 PC/服務器領域,Intel 失去蘋果 Mac 用戶 ARM 陣營 x86 陣營 內核 處理器 Intel AMD 移動端 Cortex-A/X 蘋果 A 系列(iPhone、iPad)高通 驍龍系列(安卓手機、平板)Xscale、ATOM(
45、均失?。?PC 端 Cortex-A/X 高通 X Elite 系列(Windows 筆記本)蘋果 M 系列(蘋果電腦)2020 年從x86 Mac 轉為 ARM Mac Core iCore Ultra(產品代號 xxlake)Ryzen(銳龍)系列(Zen 架構)服務器 Neoverse AWS Gravitation Nvidia Grace Xeon(至強)系列 EYPC(霄龍)系列 華為鯤鵬、飛騰 CPU 高通還在路上 操作系統 安卓、iOS;Windows(2011 年初步嘗試 Windows RT 效果不佳;2016 年微軟和高通共同推出 Windows on ARM,主要為 W
46、indows 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第16頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 帶來質的飛躍)資料來源:CSDN(中國開發者網絡),申萬宏源研究 RISC-V:后起之秀,輕裝上陣。2010 年,RISC 設計理念的提出者 UC Berkley 的科研團隊推出第五代 RISC 指令集RISC-V。與 ARM 相比,RISC-V 同為 RISC 指令集,具備低功耗、高效的特點,同時完全開源、指令集更加精簡、模塊化開發,為用戶提供了低成本、靈活的選擇。模塊化開發:允許開發者根據需要添加或刪除指令集擴展,以滿足特定應用的需求。靈活的開發方式使開發者能夠將 RISC-V 應用
47、于各類場景,從簡單的微控制器到高性能服務器都能覆蓋。RISC-V 受到科技巨頭青睞。生態上,創始團隊成立非盈利組織 RISC-V 基金會,用于共同構建 RISC-V 生態。根據官網數據,RISC-V 基金會已經擁有超過 4500 名會員共同開發生態,包括高通、三星、英特爾、英偉達等行業巨頭。表 5:防止 ARM 一家獨大,國內外廠商開始使用 RISC-V 架構 公司 國家 類別 產品 應用領域 SiFive 美國 IP 設計 Essential、Performance、Intelligence、Automotive 系列 IoT、手機/消費電子/數據中心、人工智能、汽車 芯原股份 中國 IP
48、設計 圖形/神經網絡/顯示/視頻/數字信號/圖像信號等領域處理器 IP IoT、MCU、汽車、計算機 晶心科技 中國 IP 設計 AndesCore 嵌入式處理器 IP 等 人工智能、汽車、消費電子、嵌入式、手機 達摩院 中國 IP 設計 玄鐵處理器平臺 智慧終端、網絡通訊、人工智能、服務器 芯來科技 中國 IP 設計 通用處理器產品線、專用處理器產品線 IoT、汽車、人工智能、數據中心 奕斯偉 中國 IP 設計 32 位/64 位 通用/AI 加速/功能安全處理器 IP 消費電子 MCU、人工智能、汽車 華米科技 中國 芯片設計 黃山 1 號、黃山 2 號 可穿戴設備、健康云 華為 中國 芯
49、片設計 車載 MCU 汽車 谷歌 美國 芯片設計 推動 RISC-V 成為 Android 的 T1 級支持架構 Android 操作系統 META 美國 芯片設計 AI 推理加速器 人工智能 兆易創新 中國 芯片設計 GD32V 通用 MCU 工業自動化、智能家居 資料來源:騰訊新聞,各公司官網,申萬宏源研究 開放生態的碎片化問題始終圍繞 ISA 廠商。碎片化指的是:1)沒有成體系的設計和開發、驗證等工具或開發工具不兼容;2)核心設計差異,多種不同的芯片核心不兼容,導致硬件設備之間難以無縫兼容和協同工作;3)操作系統和應用程序兼容性差,可能出現同一 OS、APP 需要針對同一 ISA 的不同
50、芯片分別優化,降低開發效率。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第17頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 RISC-V 吸取 MIPS 經驗,更注重商業化和標準制定。商業化上,RISC-V 成立SiFive 公司,推動 RISC-V 產品走向市場,商業模式采用與 ARM 類似的 IP 授權模式。同時效仿 ARM,與中國本土團隊合資設立賽昉科技(類似安謀中國)開展中國區業務。RISC-V International 正努力推動標準化進程,推動開發者需求高的功能成為 RISC-V 標準,但由于開發者需求五花八門,生態標準的制定并不簡單。目前 RISC-V 的主要商業化場景面向 MC
51、U、IoT 等成本敏感的場景。當前,科技巨頭為了減輕對 ARM 的依賴、提升自研度,都在加大 RISC-V 的投入和生態圈建設,RISC-V未來或在 AI、汽車等生態圈偏薄弱的領域與 ARM 開展競爭。2.4 潛在進入者:不得不重視的華為 ARM 憑借其只銷售 IP,不開發處理器的互惠共享商業模式,構建了一個包含全球多數芯片設計公司的朋友圈。對于中小型 IC 設計廠商而言,我們認為其不具備自研芯片架構的資金和技術實力。架構設計團隊供給有限,ISA 研發人員更甚,潛在進入者較少。IC 核心的架構設計團隊一般是在大廠中具有長期經驗的人員,人員供給有限且基本在大廠之間流動,這也決定了潛在進入者較少。
52、表 6:CPU 設計核心人才在大型 design house 之間流動 人員 當前公司 負責內容 歷史項目 工作履歷 Mike Filippo 微軟 微軟 Azure 服務器芯片 ARM Cortex-A、蘋果 A/M 芯片 AMD ARM Intel 蘋果 Gerard Williams III 高通 高通 Oryon 架構 蘋果 A7 到 A12X,ARM Cortex-A8 Intel TI ARM 蘋果 Nuvia James Hamilton 亞馬遜 組織研發 Graviton CPU 暫無 IBM 微軟 Jim Keller Tenstorrent CEO 蘋果 A4、A5;特斯拉
53、自動駕駛硬件工程 DEC AMD 博通 蘋果 特斯拉 Intel 資料來源:量子位,閃德資訊,汽車之心,申萬宏源研究 對于大型廠商而言,勢必有人出于供給安全和成本考慮自研,華為就是其中典型的一個。根據與非網,華為獲得了 ARMv9 指令集的永久授權,但對于華為而言,居安思危、自研基因在其企業文化中十分重要。如同 Harmony OS NEXT 原生鴻蒙一樣,未來華為可能仍會選擇自研,將 ISA 掌握在自己手中。表 7:當前華為海思芯片以 ARM 架構為主 指令集架構 具體架構 芯片 ARM ARMv8-A 麒麟全系列、鯤鵬、巴龍 5000 基帶芯片、鴻鵠 898、智慧大屏 Hi3751、運營商
54、智能終端Hi3798、安防芯片 Hi3599、機器視覺芯片 Hi3403、A2MCU Hi3093 ARM v7-A BMC 芯片 Hi1710 ARMv6-M 蜂窩 LOT Hi2115 ARMv5 TE PLC 電力線載波通信芯片 Hi3911 自研架構 Davinci 架構 昇騰 310、910 RISC-V RISC-V Wifi 芯片、星閃藍牙 SoC、MCU Hi3065 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第18頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:華為海思官網,CSDN(中國開發者網絡),智能計算芯世界,壹觀察,網易,申萬宏源研究 3、下一個擊球點:AI
55、 3.1 ARM 面向 AI 做的工作 對于 ARM 而言,AI 產業的變革是其不得不重視的新的機會。針對 AI,ARM 在指令集、內核、軟件等方面做了諸多創新。表 8:ARM 從 2021 年開始針對 AI 進行全面升級 層次 內容 具體情況 指令集 ARMv9 引入 SME、SME2 技術 支持在 CPU 中高效完成矩陣外積運算,矩陣塊(tile)的存儲、存取矩陣塊中的向量、向矩陣塊中插入向量和提取矩陣塊里的向量 硬件設計 針對邊緣人工智能應用的 ARM Ethos-U85 芯片 2024.4 月發布,支持 Pytorch、Tensorflow AI 開發框架 發布 Kleidi AI K
56、leidi AI 是一套面向 AI 框架開發者的計算內核,與 PyTorch、TensorFlow、MediaPipe 等熱門 AI 框架深度集成,針對 Meta Llama3 和 Phi-3 等模型優化,提升模型推理性能 軟件工具 合作騰訊混元大模型 ARM KleidiAI 軟件庫集成到騰訊自研的 Angel 機器學習框架中,以提升混元大模型端側 AI 性能 資料來源:半導體行業觀察,申萬宏源研究 根據 Arm 終端事業部產品管理副總裁 James McNiven,Arm 預估截止 2025 年底,全球將有 1000 億基于 Arm 架構的設備能夠支持 AI 功能。圖 10:ARMv9 在
57、安全性、AI、DSP 領域帶來重大提升。資料來源:澎湃新聞,申萬宏源研究 3.2 AIPC:Windows-on-ARM 在 AI 時代彎道超車 Windows-on-ARM 鋪墊已久,生態是制約其發展的重要原因。2012 年,微軟發布Windows RT,開啟 Windows 在 ARM 架構上的嘗試。2016 年,微軟與高通簽署排他性協議,研究 Windows 在高通上的 SoC 運行。然而,硬件性能+軟件兼容性不足導致基于ARM 架構的微軟 Surface 和其它 OEM PC 產品反響不佳。行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第19頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 W
58、indows on ARM 的拐點:高通驍龍 X Elite SoC+微軟 Prism 發布。高通在2018-2021 年連續發了 3 代 PC 端驍龍芯片,所搭載的 Surface/OEM 產品都因為性能有限疊加微軟方面的軟件兼容性工作做得不足而反響寥寥。2023 年,搭載全新自研 Oryon內核的 PC SoC 驍龍 X Elite 推出,共封 CPU、GPU、NPU 等模塊,性能表現較好,快速搭載到聯想、微軟、HP、戴爾、華碩等主流品牌 PC 上。圖 11:高通 X Elite 芯片對比主流 CPU 的能效優勢 圖 12:高通 X Elite 在 AI 性能上優勢明顯 資料來源:網易,申
59、萬宏源研究 資料來源:網易,申萬宏源研究 除此之外,軟件兼容問題被 Windows Prism 解決,與蘋果 Rosetta2 異曲同工。Prism 通過動態二進制翻譯(Dynamic Binary Translation,DBT)技術,將運行時的 x86 指令集轉換為等效的 ARM 指令集。這個過程實時進行,確保應用程序能夠在 ARM 設備上平穩運行。同時,Prism 會緩存常用的指令序列,并進行優化。這樣可以減少重復翻譯的開銷。圖 13:Windows Prism 仿真實時轉換指令集 圖 14:蘋果 Rosetta2 轉譯指令支持芯片切換 資料來源:CSDN(中國開發者網絡),申萬宏源研究
60、 資料來源:PC Beta 論壇,申萬宏源研究 ARM 認為未來 5 年內,其在 Windows PC 生態中,市占率有望達到 50%。根據ARM FY25 Q1 業績說明會,目前推出的基于 ARM 的 PC 產品采用最先進技術,且 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第20頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 Microsoft 在持續優化性能,能夠實現最高效的電池壽命。例如,戴爾 XPS 產品線宣稱基于 ARM 的解決方案電池壽命超過 19 小時。后續各廠商會推出從入門級到高端多種 SKU,助力 Windows-on-ARM 的滲透。圖 15:Counterpoint 預計
61、27 年 ARM PC 端市占率達 25.3%圖 16:X Elite SoC 快速搭載到多家 PC 廠商的AIPC 上 資料來源:Counterpoint 全球科技市場研究公司,申萬宏源研究 資料來源:各公司官網,申萬宏源研究 3.3 端側 AIoT:2025 密集發布 對于近期密集發布的 AIoT 產品如 AI 眼鏡、AI 玩具等,多數采用了基于 ARM 架構的芯片,針對該類應用,ARM 已經發布了 Helium 技術,使得小型低功耗嵌入式設備能夠在無需專用 NPU 的情況下實現顯著的 DSP 和 ML 性能提升,為端點設備部署更多計算密集型 ML 推理算法提供了可能。我們認為,2025
62、年,隨著 AI 大模型能力繼續提升,用戶體驗優化,AIoT 領域可能出現爆品,從而帶動 ARM 的放量,且由于其廣泛的客戶基礎,任一客戶爆品的出現,都將使 ARM 受益。表 9:2024 年 AI 耳機、AI 眼鏡、AI 玩具等端側 AI 終端密集發布 產品 品類 廠商 發布時間 大模型 芯片 架構 歷史/預期銷量 售價 顯眼包 AI 玩具 字節跳動 2024.12 豆包-暫未銷售-AI 拍拍鏡 AI 眼鏡 閃極 2024.12 開放接入多家大模型 紫光展銳W517 ARM 1*Cortex-A75+3*Cortex-A55 25 年初出貨 50萬臺 1499 元 小度 AI 眼鏡 AI 眼鏡
63、 百度 2024.11 文心-25H1 量產上市 預計低于 298美元 Rokid Glasses AI 眼鏡 阿里 2024.11 通義 高通 AR1 ARM 25Q2 正式發售后銷量預期 30-50萬部 2499 元 Ola Friend AI 耳機 字節跳動 2024.10 豆包 恒玄科技BES2700ZPARM Cortex-M55-1199 元 0.9%2.7%10.7%12.8%15.0%18.0%21.4%23.2%25.3%15.1%19.3%19.0%17.6%16.7%15.5%15.1%16.0%14.4%84.0%78.0%70.3%69.6%68.3%66.5%63.
64、5%60.8%60.3%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2019 2020 2021 2022 2023E2024E2025E2026E2027EARMAMDIntel 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第21頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 藍牙音頻SoC BubblePal AI 玩具 躍然創新Havivi 2024.7 自研小模型+主流大模型 樂鑫科技-24 年預計 8 萬臺 399 元 Meta Lens Chat AI 眼鏡 李未可科技(字節投資)2024.4 自研 WAKE-AI-699 元 AI Pin 便攜式 AI硬件(胸針
65、)AI Humane 2023.11 GPT-4 八核高通驍龍 ARM-699 美元 Ray-Ben Meta AI 眼鏡 Meta 2023.9 Llama3 高通 AR1 Gen1 ARM 100 萬臺(截至24.10)299 美元 資料來源:騰訊新聞,網易,恒玄科技官網,52Audio(我愛音頻網),極客公園,36Kr,申萬宏源研究 3.4 云計算:CPU+GPU 趨勢 2018 年,ARM 推出 Neoverse 系列,建立由 ARM 主導的服務器生態。2018 年以前,ARM 服務器芯片由下游客戶自主基于 ARM 架構定制,例如高通 Centriq 和 Marvell Thunder
66、X。由于缺乏對服務器場景的理解、生態影響力和投入不足,其性能落后于Intel/AMD 的 x86 產品。2018 年,ARM 發布 Neoverse 系列并主導建立了新的 ARM服務器生態,結束了此前下游客戶各自為戰的混亂局面。2020 年,Cortex-A 系列進一步分化出高性能的 Cortex-X 系列,峰值性能進一步提升。圖 17:ARM 在 2020 年推出 Cortex-X 超大核系列 資料來源:CSDN(中國開發者網絡),申萬宏源研究 圖 18:Neoverse 服務器系列內核 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第22頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:
67、ARM 年報,申萬宏源研究 相比 ToC 的電子產品,ToB 的服務器軟件棧生態相對較小,且相比使用者習慣而言更重要的是商業利益和投入產出比。ARM 比 x86 平臺更加開放,云/AI 廠商能夠更自由地打造合適的體系,因此云/AI 廠商有充分的意愿、能力和資源基于 ARM 自研服務器CPU。自研 CPU 芯片具有較高回報,ARM 服務器受到云計算/AI 廠商青睞。對于云計算/AI 廠商,自研服務器 CPU 具有能夠:1)強化議價權:提升硬件自研能力能夠提升在供應鏈上的議價權;2)降低成本:云/AI 競爭格局定型后,自研芯片在規模效應下降低邊際成本,是拉新留存的制勝法寶;3)提升業務效率:云/A
68、I 巨頭需要具有針對性的優化和軟硬件生態建設來提升業務效率、降低成本。表 10:云計算/AI 廠商積極推出 ARM 服務器 CPU 廠商 產品名稱 架構 時間 Ampere Computing Ampere Altra Neoverse N1 2020 年發布 2021 年更新 Max 版 Ampere One 基于 ARM 架構自研 2023 年 AWS Graviton 1 Cortex-A72 2018 年 Graviton 2 Neoverse N1 2019 年 Graviton 3 Neoverse V1 2021 年 Graviton 4 Neoverse V2 2023 年 微
69、軟 Project Olympus 引入 Centriq 和 ThunderX 2017 年 Azure 部署 Ampere Altra(Neoverse N1)2022 年 Cobalt 100 Neoverse N2 2023 年 Cascade 開發中-谷歌 Google Cloud 采用 Ampere Altra(Neoverse 1)2022 年 Maple Marvell ThunderX 僅開發并未正式發布 Cypress-僅開發并未正式發布 Axion Neoverse V2 2024 年 英偉達 Grace Neoverse N2 2021 年 行業深度 請務必仔細閱讀正文之
70、后的各項信息披露與聲明 第23頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 阿里 倚天 710 Neoverse N2 2021 年 華為 鯤鵬系列 基于 ARM 架構設計 -資料來源:芝能智芯,半導體行業觀察,芯智訊,半導體產業縱橫,申萬宏源研究 GenAI 的出現,使得大型 CSP 對于 GPU 需求呈指數級爆發,但這并不意味著 CPU的需求逐漸被替代。CPU 側重串行的指令處理任務,GPU 更擅長并行的計算任務,因此在 AI 場景中,CPU、GPU 需要協同工作。實際上,2020 年,英偉達就曾尋求在軟銀手中收購 ARM,但在 2022 年,因監管反壟斷,英偉達終止收購。技術方案上,英偉達的 GH2
71、00 系列芯片,將其基于 ARM 的 Grace CPU 和 H100 GPU 封裝在一起,實現內存共享、互連加速以及降低功耗,CPU+GPU 共封裝成為了未來云計算領域芯片設計一大趨勢,在英偉達下一代 GB200 中,仍然延續了這一做法,我們認為這種趨勢在未來可能繼續強化,更多 AI 芯片廠商都將其 CPU+GPU 共封裝的產品推向,例如 AMD MI300A 等。圖 19:英偉達 GH 超級芯片內部結構 圖 20:Grace CPU 較 AMD Milan 7763 更佳表現 資料來源:英偉達技術博客,申萬宏源研究1 資料來源:英偉達技術博客,申萬宏源研究 注:該性能對比為在 GH 超級芯
72、片中 Grace CPU 能夠發揮的性能 市占率持續增長,ARM 正在通過云和 AI 進入服務器市場。根據 IDC,按照服務器供應商收入計算,24H1,ARM 在服務器市場的占有率達到 13%。我們認為,隨著巨頭的ARM 服務器芯片陸續迭代、部署,ARM 將通過云計算服務器和 AI 服務器獲得更多的市場份額。1 深度了解 NVIDIA Grace Hopper 超級芯片架構-NVIDIA 技術博客 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第24頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 圖 21:ARM 在全球服務器市場份額 24H1 為12%(按出貨量)圖 22:ARM 全球服務器市場份
73、額 24H1 為 13%(按出貨金額)資料來源:IDC(國際數據公司),申萬宏源研究 資料來源:IDC(國際數據公司),申萬宏源研究 4、ARM 的啟示 4.1 ARM 自身:關注重要新產品+版稅收入 復盤 ARM 2023 年重新上市以來股價,我們發現公司的上漲與 2 類事件相關:1)業績及下季度指引超預期,尤其是版稅收入以及 ARM v9 收入占比;2)下游客戶重要新品發布,且市場反響不錯,例如高通 X Elite+AIPC、蘋果iPhone 16。下跌則主要由于 1)宏觀因素,如降息預期,2)業績不及預期。如第 1-3 章所述,我們認為 ARM 未來仍處于上升期,且由于其廣泛的客戶基礎,
74、未來 ARM 的基本面表現將維持穩健。圖 23:ARM 上市以來股價復盤,基本面穩健,股價與客戶新產品發布關聯度高 0%0%0%0%0%1%2%5%7%11%12%0%20%40%60%80%100%120%ARM其他CISCEPIC其他RISCx860%0%0%0%0%0%2%4%6%10%13%0%20%40%60%80%100%ARMCISCEPICRISCx86 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第25頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:Bloomberg,申萬宏源研究 4.2 國內:華為帶動,關注兩者合作伙伴 國內與 ARM 的合作,首要關注的應當是穩定性
75、。日本大股東+英國科技公司,半導體領域的瑞士。截至 2024 年一季度末,日本軟銀集團持有 ARM 88.1%的股份。ARM 是軟銀的明星資產,軟銀的核心目標在于提升 ARM業績推動資產估值;高層決策上更傾向于打造開放市場。安謀中國獨立運營,未來渠道穩定。為了滿足中國芯片企業對自研的訴求,給予中國客戶安全感的同時提升 ARM 的市場地位,ARM 中國區業務于 2018 年獨立為安謀科技,中方資本持股 51%,掌握控制權。根據招股說明書,安謀科技是向中國客戶轉授 Arm IP許可的獨家分銷商,安謀科技獨立運營,且可能會獨立開發除內核之外的競爭產品。安謀科技獨立運營的共識基礎是 ARM“以技術換市
76、場”,且最新的 ARMv9 架構已經成功授權給國內客戶,即使未來封鎖加劇,基于底層指令集的創新仍將保持。對于國內芯片行業,安謀科技意味著 ARM 的國內渠道將在未來保持穩定。圖 24:ARM 持有安謀中國 47.32%的股份 圖 25:近兩年 ARM 中國收入占比穩定超過 20%行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第26頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 資料來源:企查查,申萬宏源研究 資料來源:ARM 招股書/年報,申萬宏源研究 我們認為,受益 ARM 趨勢的廠商,分為如下三類:1)使用 ARM 架構開發芯片,有望受益終端放量:全志科技(基于 ARM,進行 SoC、智能電源管
77、理芯片的設計,產品應用于車載中控、360 環視、機頂盒、智能家居等領域)、恒玄科技、瑞芯微、樂鑫科技等;2)ARM 及其客戶在中國戰略合作伙伴:中科創達(與 ARM 成立安創空間加速器,推動基于 ARM 智能硬件的落地)、虹軟科技(空間計算技術賦能 XR 智能終端,預期和高通 AR 芯片合作);3)ARM 架構 PC、服務器相關廠商:神州數碼、軟通動力、中國長城;4)其他軟硬件適配廠商:潤和軟件等。5、風險提示 ARMv9 內核迭代不及預期,在競爭中失去優勢。ARM、X86、RISC-V 仍在快速迭代,由于生成式 AI 技術路線并未最終確定,CPU、GPU、ASIC 幾類技術路線也仍在演進中,
78、可能存在產品研發迭代進度不及預期,市場份額被競爭對手搶占的可能性。國際環境可能發生劇烈變動。由于 ARM 是全球化公司,部分研發團隊位于以色列,ARM 中國為其貢獻超過 20%的營收,若國際局勢動蕩嚴重,可能影響國際客戶合作以及研發,進而影響 ARM 的市場地位。下游客戶開始自研芯片指令集的風險。盡管 ARM 自成立以來始終踐行只提供 IP,不自研處理器的承諾,2023 年以來,公司陸續發布了 KleidiAI 計算內核,且公司 2023 年9 月 IPO 前,也曾計劃過自研處理器芯片,若客戶對 ARM 保持中立地位失去信任,有可能選擇自研芯片指令集架構,從而影響 ARM 收入和市場地位。表
79、11:重點公司估值表 股票代碼 股票簡稱 2024/12/30 歸母凈利潤(億元)PE 總市值(億元)2023A 2024E 2025E 2026E 2023A 2024E 2025E 2026E 300458.SZ 全志科技 265 0.2 2.5 3.6 4.9 1156 107 73 54 688608.SH 恒玄科技 392 1.2 3.8 5.7 7.8 317 102 68 51 4.1 4.9 6.4 6.8 20%18%24%21%0%5%10%15%20%25%30%012345678FY2021FY2022FY2023FY2024Arm中國收入收入占比(右軸)億美元 行業深
80、度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第27頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 603893.SH 瑞芯微 485 1.3 4.9 7.3 10.2 360 98 66 48 688018.SH 樂鑫科技 250 1.4 3.5 4.5 5.9 184 72 55 42 000034.SZ 神州數碼 248 11.7 14.0 16.8 20.0 21 18 15 12 000066.SZ 中國長城 490-9.8 0.8 2.4 4.2 -607 205 116 300496.SZ 中科創達 298 4.7 3.7 5.4 7.4 64 81 55 40 688088.SH 虹軟科技
81、 161 0.9 1.4 2.0 2.8 182 117 79 58 301236.SZ 軟通動力 587 5.3 6.4 8.2 10.2 110 91 71 57 300339.SZ 潤和軟件 422 1.6 2.5 3.4 4.6 257 169 122 92 資料來源:Wind,申萬宏源研究;注:盈利預測來自 Wind 一致預期 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第28頁 共28頁 簡單金融 成就夢想 信息披露 證券分析師承諾 本報告署名分析師具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注冊為證券分析師,以勤勉的職業態度、專業審慎的研究方法,使用合法合規的信息,獨
82、立、客觀地出具本報告,并對本報告的內容和觀點負責。本人不曾因,不因,也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。與公司有關的信息披露 本公司隸屬于申萬宏源證券有限公司。本公司經中國證券監督管理委員會核準,取得證券投資咨詢業務許可。本公司關聯機構在法律許可情況下可能持有或交易本報告提到的投資標的,還可能為或爭取為這些標的提供投資銀行服務。本公司在知曉范圍內依法合規地履行披露義務??蛻艨赏ㄟ^ 索取有關披露資料或登錄 信息披露欄目查詢從業人員資質情況、靜默期安排及其他有關的信息披露。機構銷售團隊聯系人 華東組 茅炯 021- 銀行團隊 李慶 021- 華北組 肖霞 010-
83、 華南組 張曉卓 華東創新團隊 朱曉藝 021- 華北創新團隊 潘燁明 股票投資評級說明 證券的投資評級:以報告日后的 6 個月內,證券相對于市場基準指數的漲跌幅為標準,定義如下:買入(Buy):相對強于市場表現 20以上;增持(Outperform):相對強于市場表現 520;中性(Neutral):相對市場表現在55之間波動;減持(Underperform):相對弱于市場表現 5以下。行業的投資評級:以報告日后的 6 個月內,行業相對于市場基準指數的漲跌幅為標準,定義如下:看好(Overweight):行業超越整體市場表現;中性(Neutral):行業與整體市場表現基本持平;看淡(Unde
84、rweight):行業弱于整體市場表現。我們在此提醒您,不同證券研究機構采用不同的評級術語及評級標準。我們采用的是相對評級體系,表示投資的相對比重建議;投資者買入或者賣出證券的決定取決于個人的實際情況,比如當前的持倉結構以及其他需要考慮的因素。投資者應閱讀整篇報告,以獲取比較完整的觀點與信息,不應僅僅依靠投資評級來推斷結論。申銀萬國使用自己的行業分類體系,如果您對我們的行業分類有興趣,可以向我們的銷售員索取。本報告采用的基準指數:滬深 300 指數 法律聲明 本報告由上海申銀萬國證券研究所有限公司(隸屬于申萬宏源證券有限公司,以下簡稱“本公司”)在中華人民共和國內地(香港、澳門、臺灣除外)發布
85、,僅供本公司的客戶(包括合格的境外機構投資者等合法合規的客戶)使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的短信提示、電話推薦等只是研究觀點的簡要溝通,需以本公司網站刊載的完整報告為準,本公司接受客戶的后續問詢。本報告是基于已公開信息撰寫,但本公司不保證該等信息的真實性、準確性或完整性。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會波動。在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推
86、測不一致的報告??蛻魬斂紤]到本公司可能存在可能影響本報告客觀性的利益沖突,不應視本報告為作出投資決策的惟一因素??蛻魬灾髯鞒鐾顿Y決策并自行承擔投資風險。本公司特別提示,本公司不會與任何客戶以任何形式分享證券投資收益或分擔證券投資損失,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本報告中所指的投資及服務可能不適合個別客戶,不構成客戶私人咨詢建議。本公司未確保本報告充分考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需要。本公司強烈建議客戶應考慮本報告的任何意見或建議是否符合其特定狀況,以及(若有必要)咨詢獨立投資顧問。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任
87、何人的投資建議。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。市場有風險,投資需謹慎。若本報告的接收人非本公司的客戶,應在基于本報告作出任何投資決定或就本報告要求任何解釋前咨詢獨立投資顧問。本報告的版權歸本公司所有,屬于非公開資料。本公司對本報告保留一切權利。除非另有書面顯示,否則本報告中的所有材料的版權均屬本公司。未經本公司事先書面授權,本報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品,或再次分發給任何其他人,或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。所有本報告中使用的商標、服務標記及標記均為本公司的商標、服務標記及標記,未獲本公司同意,任何人均無權在任何情況下使用他們。