【公司研究】寒武紀-公司首次覆蓋報告：云、邊、端全面布局的AI芯片龍頭企業-20200715[37頁].pdf

1、1 / 37 公司研究|信息技術|半導體 證券研究報告 寒武紀寒武紀(688256)公司首次覆蓋報公司首次覆蓋報 告告 2020 年 07 月 15 日 云、邊、端全面布局的云、邊、端全面布局的 AI 芯片龍頭企業芯片龍頭企業 寒武紀寒武紀(688256)公司首次覆蓋報告公司首次覆蓋報告 報告要點：報告要點： 云、邊、端全面布局的云、邊、端全面布局的 AI 芯片獨角獸芯片獨角獸 寒武紀是具備深厚積累的 AI 芯片獨角獸。公司坐擁中科院計算所的強大背 景，依托主營產品終端智能處理器 IP、云端智能芯片及加速卡、邊緣智能 芯片及加速卡以及智能計算集群系統，實現了端、邊、云的全面布局，是少 數幾家全

2、面系統掌握通用型智能芯片及其基礎系統軟件研發和產品化核心 技術的企業之一。未來，在自身高研發的加持下，公司技術實力和市場競爭 力有望實現新的突破。 前景廣闊的前景廣闊的 AI 芯片是公司發展的驅動力芯片是公司發展的驅動力 公司的 AI 芯片及相關產品服務的業績將廣泛受益于下游應用場景的發展。 終端智能處理器 IP、 云端智能芯片及加速卡的市場需求將隨下游消費電子、 物聯網、智能駕駛以及 5G 等的發展實現持續增長； 邊端智能芯片及加速卡 也在緊密布局中，未來有望成為營收重要組成；在智能計算集群系統方面， 公司未來有望接到多個先進智能計算平臺的加速卡及軟件系統的產品采購 訂單，從而保障公司業績的

3、穩定增長。 公司作為公司作為 AI 芯片新銳有望實現破局芯片新銳有望實現破局 寒武紀的市場認可度與生態建設尚處建設初期，但公司的主要產品的性能 在與國內外主要競爭對手 ARM、英偉達、英特爾以及華為海思的對比中不 分上下， 部分指標甚至領先對手。 未來依托高效的云、 邊、 終端的全面布局， 在自身先進軟件系統的加持下， 公司的 AI 生態建設將實現逐步完善和拓展， 市場影響力也將隨之逐步擴大，從而不斷拓展新的客戶。 投資建議與盈利預測投資建議與盈利預測 我們以公司已獲得的訂單以及潛在訂單為出發點，綜合考慮毛利和三費的 情況下，預計公司 2020-2022 三年營收分別為 6.27 億、9.12

4、 億和 13.28 億，歸母凈利潤為-2.77 億、-1.91 億和 0.85 億。未來隨著人工智能的不斷 升級發展，在國家政策的加持下，AI 芯片市場將迎來紅利期，公司未來的 發展將極具想象力，給予“增持”評級。 風險提示風險提示 創新研發不足風險創新研發不足風險，持續虧損的風險持續虧損的風險，市場競爭加劇風險市場競爭加劇風險。 附表：盈利預測附表：盈利預測 財務數據和估值 2018 2019 2020E 2021E 2022E 營業收入(百萬元) 117.03 443.94 627.89 912.28 1327.84 收入同比（%） 1392.04 279.35 41.44 45.29 4

5、5.55 歸母凈利潤(百萬元) -41.05 -1178.99 -277.41 -191.02 85.04 歸母凈利潤同比(%) 89.22 -2772.32 76.47 31.14 144.52 ROE（%） -8.04 -27.06 -4.25 -3.01 1.32 每股收益（元） -0.10 -2.95 -0.69 -0.48 0.21 市盈率(P/E) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 資料來源：Wind,國元證券研究中心 增持增持|首次評級首次評級 基本數據 52 周最高/最低價（元） ： A 股流通股（百萬股） ： 31.10 A 股總股本（百萬股） ： 400.1

6、0 流通市值（百萬元） ： 總市值（百萬元） ： 過去一年股價走勢 資料來源：Wind 相關研究報告 報告作者 分析師 賀茂飛 執業證書編號 S0020520060001 電話 021-51097188 郵箱 聯系人 劉堃 電話 021-51097188 郵箱 -8% 1% 10% 18% 27% 7/1510/141/134/137/13 寒武紀滬深300 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2 / 37 目 錄 1. 公司介紹：云、邊、端全面布局的 AI 芯片獨角獸 . 6 1.1 寒武紀：具備深厚沉淀的人工智能芯片新銳 . 6 1.2 產品：云、邊、端全面布局 . 6 1.2.1 終端智能

7、處理器 IP . 8 1.2.2 云端智能芯片及加速卡 . 9 1.2.3 邊緣智能芯片及加速卡 . 9 1.2.4 智能計算集群系統 . 10 1.3 客戶：智能計算集群系統類客戶將貢獻主要收入 . 11 1.4 財務：營收高增長，現金流保證持續經營. 11 1.5 優勢：具備深厚的技術沉淀 . 13 1.5.1 中科院背景加持，核心團隊經驗豐富. 13 1.5.2 持續重視研發，成果顯著 . 15 1.5.3 核心技術領先，前瞻性儲備新技術 . 16 2發展動力：AI 芯片前景廣闊 . 18 2.1 終端場景促進終端智能芯片發展 . 20 2.2 云、邊協同帶動 AI 芯片需求 . 24

8、2.2.1 云端 . 24 2.2.2 邊緣端 . 25 2.3 智能計算集群系統帶來持續增量 . 26 2.3.1 橫琴項目有望大受青睞，協助寒武紀打響名氣 . 27 2.3.2 國家政策帶來機遇，公司未來業績空間廣闊 . 29 3競爭地位：行業新銳有望破局 . 30 3.1 競品分析：產品性能不分上下，部分指標領先對手 . 30 3.1.1 智能處理器 IP . 30 3.1.2 云端智能芯片及加速卡 . 31 3.1.3 邊緣端智能芯片及加速卡 . 31 3.1.4 智能計算集群系統 . 32 3.2 生態分析：打破云、邊、端開發壁壘，助力多場景應用落地 . 32 4、投資建議 . 33

9、 5、風險提示 . 35 圖表目錄 圖 1：一張圖看懂寒武紀 . 5 圖 2：公司發展歷程 . 6 圖 3：公司業務收入構成及變化（百萬元） . 7 圖 4：公司業務毛利情況（百萬元） . 7 圖 5：公司智能計算集群系統軟硬件的總體架構 . 10 圖 6：公司營業收入及增速 . 11 rQpQrRsNqPsQuMtMnRsNtQaQ8QbRtRnNtRoOiNoOrOeRqRrObRmMwPuOqRtPMYtPmO 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 3 / 37 圖 7：公司歸母凈利潤及增速 . 11 圖 8：公司主要資產構成（萬元） . 12 圖 9：應收賬款余額營收占比 . 12 圖 1

10、0：公司股權結構圖（截至 2020 年 6 月 30 日） . 13 圖 11：公司不同類型人員占比 . 15 圖 12：公司不同學歷人員占比 . 15 圖 13：公司研發投入及營收占比 . 15 圖 14：公司研發成果逐漸落地 . 16 圖 15：公司核心技術框架結構 . 17 圖 16：公司正儲備新的核心技術 . 17 圖 17：AI 芯片發展歷程 . 18 圖 18：AI 技術可應用于多種實用場景 . 19 圖 19：全球 AI 芯片市場規模及復合增速（億美元） . 20 圖 20：中國 AI 芯片市場規模及增速 . 20 圖 21：物聯網芯片市場規模變化（億美元） . 21 圖 22：

11、人工智能芯片在消費電子領域市場規模（億美元） . 21 圖 23：智能手機出貨量及人工智能手機占比（億部） . 22 圖 24：智能駕駛汽車市場規模及增速（億美元） . 23 圖 25：全球半導體 IP 市場規模及預測（10 億美元） . 23 圖 26：數據中心負載任務量變化（萬個） . 24 圖 27：超級數據中心數量變化（座） . 24 圖 28：云端智能芯片市場規模及預測 . 25 圖 29：邊緣計算在網路中的位置 . 25 圖 30：邊緣智能芯片的應用 . 26 圖 31：全球邊緣計算市場規模（億美元） . 26 圖 32：全球邊緣智能芯片市場規模（億美元） . 26 圖 33：寒武

12、紀智能計算集群系統 . 27 圖 34：中國城市 AI 計算力發展評估排名 . 29 圖 35：CUDA 宣傳片截圖 . 32 表 1：公司終端智能處理器 IP 產品. 8 表 2：公司云端智能芯片及加速卡 . 9 表 3：公司邊緣智能芯片及加速卡 . 10 表 4：2019 年客戶及對應收入 . 11 表 5：公司主營業務毛利率 . 12 表 6：剔除股東投資款計入其他應付款的影響后，公司流動性情況 . 13 表 7：公司核心管理團隊和技術人才介紹 . 14 表 8：公司重要榮譽和獎項 . 17 表 9：AI 芯片分類 . 19 表 10：云、 邊、 端三種場景對于芯片需求和應用場景 . 2

13、0 表 11：公司智能計算集群系統營收細分（萬元） . 27 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 4 / 37 表 12：我國六大超級計算中心 . 28 表 13：智能處理器 IP 產品對比 . 30 表 14：云端智能芯片對比 . 31 表 15：邊緣端智能芯片比較情況 . 32 表 16：公司業績預測（百萬元） . 34 表 17：寒武紀費用預測（百萬元） . 35 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 5 / 37 圖圖 1：一：一張圖看寒武紀張圖看寒武紀 資料來源：國元證券研究中心 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 6 / 37 1. 公司介紹：云、邊、端全面布局的公司介紹：云、邊、端全面布

14、局的 AI 芯片獨角獸芯片獨角獸 1.1 寒武紀：具備深厚沉淀的人工智能芯片新銳寒武紀：具備深厚沉淀的人工智能芯片新銳 寒武紀是寒武紀是 AI 芯片領域的獨角獸。芯片領域的獨角獸。公司成立于 2016 年 3 月 15 日，專注于人工智能 芯片產品的研發與技術創新，產品廣泛應用于消費電子、數據中心、云計算等諸多場 景。 公司是 AI 芯片領域的獨角獸： 采用公司終端智能處理器 IP 的終端設備已出貨過 億臺； 云端智能芯片及加速卡也已應用到國內主流服務器廠商的產品中， 并已實現量 產出貨； 邊緣智能芯片及加速卡的發布標志著公司已形成全面覆蓋云端、 邊緣端和終 端場景的系列化智能芯片產品布局。

15、寒武紀寒武紀雖成立時間尚不足五年，但技術研發已經歷了十余載的沉淀雖成立時間尚不足五年，但技術研發已經歷了十余載的沉淀。從 2008 年開 始，公司創始人就開始聯手做人工智能和芯片設計的交叉研究。隨后的數十年內，創 始團隊先后在多個頂級學術會議上發表了相關研究成果，并研發出 DianNao、 DaDianNao 等學術架構，并于 2015 年研發出世界首款深度學習專用那個處理器原 型芯片。 圖圖 2：公司發展歷程：公司發展歷程 資料來源：公司官網，艾瑞咨詢，國元證券研究中心 1.2 產品產品：云云、邊、邊、端端全面布局全面布局 從營收結構上看，從營收結構上看，公司產品公司產品逐步逐步豐富。豐富。

16、公司產品主要分為四大類：終端智能處理器終端智能處理器 IP、云端智能芯片及加速卡、邊緣智能芯片及加速卡以及智能計算集群系統。、云端智能芯片及加速卡、邊緣智能芯片及加速卡以及智能計算集群系統。2017- 2018 年終端智能處理器 IP 的銷售額占比最高，2019 年公司業務結構發生了較大變 化： 一方面由于該業務最大的客戶華為海思開始自研芯片而不與公司合作， 使得公司 終端智能處理器 IP 業務占比大幅下降至 15.5%；另一方面新拓展的云端智能芯片及 加速卡和智能計算集群系統兩類業務營收占比增加。2019 年智能計算集群系統業務年智能計算集群系統業務 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 7 /

17、 37 為公司主要收入來源，占主營業務收入的比重為為公司主要收入來源，占主營業務收入的比重為 66.72%。云端智能芯片及加速卡 2019 年業務收入占總收入的 17.77%。而邊緣智能芯片及加速卡也在積極布局中， 未來隨著公司產品未來隨著公司產品逐步逐步完善完善量產量產，客戶逐步導入，未來業績增量可觀。，客戶逐步導入，未來業績增量可觀。 圖圖 3：公司業務收入構成及變化：公司業務收入構成及變化（百萬元）（百萬元） 資料來源：WIND，國元證券研究中心 從毛利角度看，從毛利角度看，智能計算集群系統成為主要贏利點智能計算集群系統成為主要贏利點。終端智能處理器 IP 的毛利率較 高，一直在 99%

18、以上；其他產品由于涉及產品制造與銷售，則毛利率較低，智能計 算集群系統和云端智能芯片及加速卡業務分別為 58.23%與 78.23%。目前公司主要 的盈利點位為智能計算集群系統，2019 年貢獻了公司 56.98%的毛利潤，達到 1.72 億元。 圖圖 4：公司業務毛利情況（百萬元）：公司業務毛利情況（百萬元） 資料來源：WIND，國元證券研究中心 為幫助投資者理解公司產品，為幫助投資者理解公司產品，我們將我們將各項業務介紹如下：各項業務介紹如下： 296.18 78.88 7.71 116.66 68.77 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2

19、01720182019 智能計算集群系統云端智能芯片及加速卡終端智能處理器IP其他 172.48 61.71 7.71 116.57 68.61 0 50 100 150 200 250 300 350 201720182019 智能計算集群系統云端智能芯片及加速卡終端智能處理器IP 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 8 / 37 1.2.1 終端智能處理器終端智能處理器 IP 終端智能處理器是終端設備中支撐人工智能處理運算的核心器件終端智能處理器是終端設備中支撐人工智能處理運算的核心器件，例如近年來各品 牌旗艦級手機上與圖像視頻、 語音、 自然語言相關的智能應用均依靠終端智能處理器 提供計算

20、能力支撐。為了提升性能降低功耗，同時節省成本，終端智能處理器通常不 是以獨立芯片的形式存在，而是作為一個模塊集成于終端設備的 SoC 芯片當中。目 前公司推出了寒武紀 1A、1H 和 1M 三代終端智能處理器，可以廣泛應用于各類智 能終端。 IP 業務業務采用“固定費用采用“固定費用+提成費用”的模式進行收費。提成費用”的模式進行收費。終端智能處理器 IP 業務收入 分為兩部分：IP 授權所收到的固定的收入，以及客戶所賣出的含有 IP 的芯片的收入 中，按一定金額或單價比例的提成。因此，該項業務的收入與客戶的銷售規模直接掛 鉤。 表表 1：公司終端智能處理器公司終端智能處理器 IP 產品產品

21、產品型號產品型號 產品展示產品展示 產品特點產品特點 寒武紀 1A （2016） 全球首款商用終端智能處理器 IP 產品，可支持視覺、語音和自然語言處理等消費電子領域的人工 智能應用；搭載寒武紀 1A 的手機芯片在人工智能應用上達到了 4 核 CPU25 倍以上的性能和 50 倍 以上的能效，采用該手機芯片的旗艦手機產品每分鐘可識別 2,005 張圖片 寒武紀 1H （2017） 三種子型號：1H16、 1H8、1H8mini 寒武紀 1H 的功耗和面積等指標較上一代產品有顯著提升，支持雙核模式，并增加了對 8 位定點 （INT8）人工智能運算的支持；搭載寒武紀 1H 的手機芯片，每分鐘可識別

22、 4,500 張圖片，是 1A 代產品的 2.2 倍。 三種型號：1H16-高性能版本；1H8-中量級版本；1H8mini-輕量級版本 寒武紀 1M（2018） 有三種尺寸配置： 1M-4K、1M-2K、 1M-1K 寒武紀 1M 針對 7nm 等先進工藝作了專門優化，進一步提升了處理器性能和能效； 三種尺寸配置：1M-4K-高性能版本；1M-2K-中量級版本；1M-1K-輕量級版本 資料來源：寒武紀招股說明書，國元證券研究中心 終端智能處理器終端智能處理器 IP 有望迎來新客戶，有望迎來新客戶，業務未來前景樂觀。業務未來前景樂觀。此項業務的第一大客戶為 華為，公司的 1A 和 1H 芯片被應

23、用在麒麟系列芯片上，為公司 2017 和 2018 年分 別帶來 0.08 億元和 1.17 億元的收入。2019 年，隨著華為海思選擇開始自研終端智 能芯片， 公司終端智能處理器 IP 許可銷售收入下降到 0.69 億元。 雖失去了華為這一 重要的收入來源，但公司已憑借在華為超過 1 億臺終端的應用奠定了市場基礎。公 司依托品牌影響力和豐富資源，有望再次獲得新的大客戶。公司的依托新品第 3 代 IP 寒武紀 1M， 目前正在洽談的有多家潛在客戶， 未來公司此項產品業績有望實現回 暖，前景較為良好。 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 9 / 37 1.2.2 云端智能芯片及加速云端智能芯片及加

24、速卡卡 寒武紀云端智能芯片寒武紀云端智能芯片達行業先進水平，產品不斷更新換代。達行業先進水平，產品不斷更新換代。云端智能芯片主要是為 云端人工智能處理提供強大的計算能力支撐；云端智能加速卡是基于云端智能芯片， 增加外圍電路模塊形成的卡板產品， 通過主機的附加接口接入系統。 寒武紀研發的云 端智能芯片及加速卡， 從計算效率、 性能功耗比等方面來看均已達到行業先進水平。 目前公司推出芯片思元 100 和思元 270 及相關加速卡產品，2019 年實現規?；?貨。另有思元 290 正處于內部樣品測試階段，預計 2021 年形成規?；杖?。 表表 2：公司云端智能芯片及加速卡公司云端智能芯片及加速卡

25、 產品型號產品型號 產品展示產品展示 產品特點產品特點 思元 100 （MLU100） 中國首款高峰值云端智能芯片；使用公司自研的 MLUv01 指令集，主要用于推理任務；基于臺 積電 16nm 先進工藝制造，芯片面積 326.5mm2，推理場景典型功耗小于 75 瓦；在 1GHz 主頻 下，FP16 理論峰值性能為 16TOPS（非稀疏）和 64TOPS（稀疏等效理 論峰值），INT8 理 論峰值性能為 32TOPS（非稀疏）和 128TOPS（稀疏等效理論峰值） 思元 270 （MLU270） 在思元 100 基礎上升級了指令集和芯片架構，提升了性能和能效；使用公司自研的 MLUv02 指

26、 令集，支持推理和訓練，偏重訓練；基于臺積電 16nm 先進工藝制造，芯片面積 369.6mm2， 推理場景典型功耗小于 70 瓦；在 1GHz 主頻下，理論峰值性能為 256TOPS （INT4）、 128TOPS（INT8）、64TOPS （INT16） 思元 290 （MLU290） 使用公司自研的 MLUv02 指令集，面向復雜人工智能模型的云端訓練任務；基于臺積電 7nm 先 進工藝制造；采用了 HBM2 內存和先進的 2.5D CoWoS 封裝，支持片間高速互聯 資料來源：寒武紀招股說明書，國元證券研究中心 寒武紀云端智能芯片及加速卡業務發展良好寒武紀云端智能芯片及加速卡業務發展良

27、好。2019 年，公司云端智能芯片及加速卡 實現規?；鲐?，銷售收入 7888.24 萬元，占主營業務收入的比重為 17.77%。其中 第一大客戶是中科曙光，銷售金額為 6384.43 萬元，銷售占比為 80.94%；正在洽談 的第二代芯片思元 270 項目極有可能簽定約 5000 萬元的商業訂單；倍受行業關注 的寒武紀第三代云端智能芯片思元 290 已回片，預計在 2021 年將成為商業客戶除 英偉達之外的可用選擇，有利于公司拓展客戶、提升市場地位。 1.2.3 邊緣智能芯片及加速卡邊緣智能芯片及加速卡 公司公司積極布局積極布局邊緣端。邊緣端。 邊緣計算可將存儲資源與計算部署在終端和云端之間

28、， 使得數 據不用傳回云端， 可直接在邊緣端實時處理。 這樣不僅可以有效彌補終端設備計算能 力不足的缺點，也可以防止數據在傳輸中泄露，保護隱私；同時提高數據處理效率， 降低延時及通信成本。邊緣智能芯片及加速卡可以廣泛應用于無人機、智能醫療、智 能零售等場景。2019 年，公司推出了邊緣智能芯片思元 220 及相應的 M.2 加速卡， 實現了終端、云端、邊緣端完整的智能芯片產品布局，實現了終端、云端、邊緣端完整的智能芯片產品布局，成為國際上少數能為云端、邊 緣端、終端提供全品類系列化智能芯片和處理器產品的企業之一。 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 10 / 37 表表 3：公司邊緣智能芯片及加

29、速卡公司邊緣智能芯片及加速卡 產品型號產品型號 產品展示產品展示 產品特點產品特點 思元 220 （MLU220） 思元 220 使用公司自研的 MLUv02 指令集，面向人工智能邊緣推理任務；可支持邊緣計算場 景下的智能數據分析與建模、視覺、語音、自然語言處理等多樣化的人工智能應用；基于臺積 電 16nm 先進工藝制造，芯片面積 94.8mm2，集成了豐富的視頻圖像編解碼硬件單元和外設 接口；在 1GHz 的主頻下，理論峰值性能為 32TOPS （INT4）、16TOPS（INT8）、8TOPS （INT16），芯片典型功耗小于 10 瓦；在 8.25 瓦的 M.2 加速卡整體功耗限制下，理

30、論峰值性 能為 16TOPS（INT4）、8TOPS （INT8）、4TOPS（INT16） 資料來源：寒武紀招股說明書，國元證券研究中心 邊緣端智能芯片及加速卡業務未來前景廣闊。邊緣端智能芯片及加速卡業務未來前景廣闊。2019 年公司邊緣端智能芯片及加速卡 產品已與部分客戶簽署銷售合同，訂單金額約為 643.95 萬元，預計 2020 年內可實 現規?；鲐?。 另外公司目前還有正在洽談且簽約確定性相對較高的訂單， 預計銷售 金額在 1000 萬元左右。作為較早進入該領域的中國代表性廠商，寒武紀在邊緣智能 計算市場未來應用前景廣闊。 1.2.4 智能計算集群系統智能計算集群系統 智能計算集群系

31、統是與人工智能應用相匹配的新型云計算基礎設施，智能計算集群系統是與人工智能應用相匹配的新型云計算基礎設施，通過科學的配 置和管理集群的軟件和硬件， 將計算能力以云計算的形式輸出， 從而在人工智能領域 實現較高的運行效率。公司通過將自研的云端智能芯片加速卡產品與其他廠商提供 的服務器、 存儲設備和網絡設備等硬件設施集成， 并且以自研的 Cambricon Neuware 基礎系統軟件平臺為基礎， 結合客戶需求為其提供定制化的軟硬件整體解決方案。 公 司智能計算集群系統還具有以下優勢： 基礎軟件系統平臺 Cambricon Neuware 性能高、靈活性強和具有優秀的可擴展 性，徹底打破了云邊端之

32、間的開發壁壘，并且能適應大規模的智能處理任務。 系統具有可實時監控系統運行狀態、 故障快速恢復、 迅速定位系統異常等優勢， 具有較強的市場競爭力。 圖圖 5：公：公司智能計算集群系統軟硬件的總體架構司智能計算集群系統軟硬件的總體架構 資料來源：公司招股說明書，國元證券研究中心 智能計算集群系統業務表現亮眼智能計算集群系統業務表現亮眼， 客戶豐富， 客戶豐富。 公司智能計算集群系統業務實現銷售收 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 11 / 37 入 29618.15 萬元，占主營業務收入的比重為 66.72%。2019 年公司主要客戶為西安 灃東儀享科技服務有限公司、上海腦科學與類腦研究中心和珠海市橫琴新區管理委 員會商務局。另外，寒武紀還有很多正在洽談且簽約可能性極高的客戶，包括各種科 研機構、企業等，未來發展態勢良好。 1.3 客戶客戶：智能計算集群