【公司研究】寒武紀-新股分析：全球智能芯片先行者（更新）-20200719[25頁].pdf

1、 證券證券研究報告研究報告 | 公司公司深度報告深度報告 信息技術信息技術 | 電子電子/計算機計算機 寒武紀寒武紀 688256.SH 新股分析 新股分析 2020年年07月月19日日 全球智能芯片全球智能芯片先行者先行者（更新）（更新） 發行數據發行數據 發行前總股本(萬) 36000 新發行股數(萬) 4010 老股配售(萬) 發行后總股本(萬) 40010 發行價（元） 64.39 發行市盈率（倍） 發行市盈率 發行日期 2020-07-08 上市日期 2020-07-20 主要股東主要股東 持股比例 陳天石 29.87% 北京中科算源資產管理 有限公司 16.41% 北京艾溪科技中心

2、(有限 合伙 7.66% 蘇州工業園區古生代創 業投資企業 有限合伙 3.54% 國投(上海)創業投資管理 有限公司 國投 上海 科技 3.53% 行業指數行業指數 資料來源：貝格數據、招商證券 寒武紀即將登陸科創板，本文從業務結構、市場格局以及公司自身競爭優勢幾方 面對寒武紀進行了詳細分析。 領先領先的智能的智能 I IP P、芯片芯片和計算系統供應商和計算系統供應商。公司在業內較早提出深度學習處理 器架構并實現通用型智能芯片的產品化，2019 年公司實現營收 4.4 億元，其 中智能終端處理器 IP、云端智能芯片及加速卡、智能計算集群系統分別占 15%/18%/67%，公司 17-19 年

3、營收復合增速為 652%、處于快速增長期，因 研發和管理費用尚處于大力投入期目前尚未盈利（2019 年虧損 11.8 億元）。 公司核心團隊源自創辦了聯想、中科曙光等的中科院體系，技術積累和行業 地位都處于國內領先。 云邊端一體化部署，放眼全球云邊端一體化部署，放眼全球產品產品依然具備競爭力依然具備競爭力。公司是國際上少數幾家 全面掌握了通用型智能芯片及基礎系統軟件核心技術的企業，通過自研的人 工智能開發平臺，實現了從通用型智能芯片到云、邊、端通用生態的跨越， 打破了云、邊、端之間的開發壁壘。寒武紀與華為海思是國內稀缺的能與海 外領先企業競爭的智能芯片廠商，從產品性能參數上分析，公司產品在運算

4、 能力、制造工藝以及性能功耗比三大指標中具備較強競爭力。 智能芯片智能芯片市場市場空間廣闊空間廣闊，寒武紀有望實現國產替代，寒武紀有望實現國產替代。全球智能芯片市場規模 復合增速接近 50%，預計 2025 年達到 726 億美元，其中我國市場規模將超過 800 億元。目前全球智能芯片依然被 Intel、Nvidia 等海外巨頭主導，我們認 為隨著中國人工智能的飛速發展，寒武紀有望逐步實現國產替代。 華為停止合作影響華為停止合作影響 IP 業務規模，業務規模，募投項目募投項目聚焦智能芯片及加速卡。聚焦智能芯片及加速卡。華為終止 公司智能芯片 IP 授權業務對公司經營造成較大影響及不確定性。公司

5、本次募 集資金擬投入云端及邊緣端人工智能芯片項目研發，我們認為公司上市后將 更聚焦于智能芯片業務，其中云端智能芯片有望成為公司增長的新引擎。 營收維持快速增長，研發高額投入壓縮利潤。營收維持快速增長，研發高額投入壓縮利潤。公司是國內智能芯片設計龍頭， 我們認為公司為保障產品競爭力及新品迭代，未來三年研發費用仍將快速增 長。預計 20 至 22 年公司營收分別為 6.45/10/14 億元，歸母凈利潤為 -4.82/-3.80/-2.70 億元。由于業績波動性較大，暫不予評級。 風險提示：風險提示：智能終端處理器 IP 業務持續下滑，公司經營存在不確定性；公司 客戶過于集中；海外晶圓代工廠不提供

6、技術支持。 鄢凡鄢凡 0755-83074419 S1090511060002 劉玉萍劉玉萍 S1090518120002 周翔宇周翔宇 S1090518050001 主要主要財務數據財務數據 會計年度會計年度 2018 2019 2020E 2021E 2022E 主營收入(百萬元) 117 444 645 1000 1400 同比增長 1392% 279% 45% 55% 40% 營業利潤(百萬元) (41) (1178) (481) (378) (268) 同比增長 -89% 2751% -59% -21% -29% 凈利潤(百萬元) (41) (1179) (482) (380) (2

7、70) 同比增長 -89% 2772% -59% -21% -29% 每股收益(元) -36.39 -3.27 -1.20 -0.95 -0.68 ROE -8.0% -27.1% -7.6% -6.3% -4.7% 資料來源：公司數據、招商證券 -10 0 10 20 30 40 50 Jul/19Nov/19Mar/20Jun/20 (%)計算機設備滬深300 公司研究公司研究 Page 2 正文目錄 一、公司基本情況：聚焦云邊端一體的智能芯片企業 . 5 1、公司基本情況 . 5 1）公司具體產品分析 . 5 2）公司核心團隊 . 9 2、公司歷史經營分析 . 10 3、募集資金聚焦智能

8、芯片業務 . 11 二、行業分析：AI 芯片市場空間廣闊 . 12 1、人工智能芯片競爭格局 . 12 2、全球人工智能芯片市場規模 . 13 1）終端場景 . 13 2）云端場景 . 14 3）邊緣計算 . 14 3、中國人工智能芯片市場規模 . 15 三、競爭力分析：具備全球競爭力的 AI 芯片設計企業 . 15 1、研發實力雄厚 . 15 2、云邊端一體化布局 . 17 3、產品在全球具備競爭力 . 18 1）智能終端處理器 IP . 19 2）云端智能芯片 . 19 3）邊緣計算智能芯片 . 20 四、盈利預測 . 20 圖表目錄 圖 1 寒武紀 1H/1M 系列 IP 架構示意圖 .

9、 6 圖 2 寒武紀 IP Family 算力分布圖 . 6 圖 3 思元 100 系列智能加速卡 . 8 圖 4 思元 270 系列智能加速卡 . 8 圖 5 思元 100 與思元 270 理論峰值對比 . 8 圖 6 寒武紀股權結構（上市前） . 9 圖 7 寒武紀發展歷史 . 10 nMtMqQtMsNtRzRpQmQpQpM9PbP8OsQoOsQmMfQnNrOiNsQqQ6MqQwPxNsRtNNZpOsM 公司研究公司研究 Page 3 圖 8 2017-2020Q1 公司營收（萬元） . 10 圖 9 2017-2020Q1 公司凈利潤（萬元） . 10 圖 10 2017-2

10、019 公司主要業務毛利率 . 11 圖 11 公司三塊業務毛利率分布 . 11 圖 12 AI 芯片在消費電子各領域市場規模預測（億美元） . 14 圖 13 2016-2021 全球智能駕駛汽車規模預測（億美元） . 14 圖 14 2016-2021 數據中心負載任務量（萬） . 14 圖 15 2016-2021 超級數據中心變化 . 14 圖 16 2018-2025 全球人工智能芯片規模（億美元） . 15 圖 17 2019-2024 我國智能芯片市場規模（億元） . 15 圖 18 公司核心技術框架圖 . 16 圖 19 公司研發費用投入（億元） . 16 圖 20 Neuwa

11、re 軟件棧架構 . 17 圖 21 端云一體開發和部署流程 . 18 圖 22：計算機設備行業歷史 PE Band . 23 圖 23：計算機設備行業歷史 PB Band . 23 表 1：寒武紀產品系列 . 5 表 2：寒武紀智能終端處理器 IP 應用領域 . 6 表 3：2017-2019 智能終端處理器收入分類（萬元） . 7 表 4：云端智能芯片系列產品 . 7 表 5：寒武紀邊緣計算智能芯片及加速卡系列 . 8 表 6：公司分產品銷售收入及占比（萬元） . 11 表 7：公司募投項目 . 12 表 8：人工智能芯片分類及特點 . 12 表 4：AIChipset Index Top

12、 10 . 13 表 10：寒武紀在智能處理器領域的七個全球第一 . 16 表 11：端云結合的優勢與挑戰. 17 表 12：人工智能芯片主要參與者 . 18 表 13：主流 AI 芯片企業分類及特點 . 18 表 14：智能終端處理器 IP 寒武紀與競品性能對比 . 19 公司研究公司研究 Page 4 表 15：云端智能芯片寒武紀與競品對比 . 20 表 16：邊緣計算智能芯片寒武紀與競品對比 . 20 表 17：終端智能處理器 IP 在手訂單 . 21 表 18：云端智能芯片及加速卡在手訂單（萬元） . 21 表 19：邊緣計算智能芯片及加速卡在手訂單（萬元） . 21 表 20：智能計

13、算集群系統在手訂單 . 21 表 21：2020-2022 公司分業務盈利預測（萬元） . 21 表 22：可比公司估值對比 . 22 附：財務預測表 . 24 公司研究公司研究 Page 5 一、公司基本情況：聚焦云邊端一體的智能芯片企業 1、公司基本情況 聚焦云邊端一體的智能芯片企業。聚焦云邊端一體的智能芯片企業。 公司主營業務是應用于各類云服務器、 邊緣計算設備、 終端設備中人工智能核心芯片的研發、設計和銷售，為客戶提供豐富的芯片產品與系統 軟件解決方案。公司的主要產品包括終端智能處理器 IP、云端智能芯片卡及加速卡、 邊緣智能芯片及加速卡以及與上述產品配套的基礎系統軟件平臺。 表表 1

14、：寒武紀產品系列：寒武紀產品系列 產品類型產品類型 寒武紀主要產品寒武紀主要產品 推出時間推出時間 終端智能處理器 IP 寒武紀 1A 處理器 2016 年 寒武紀 1H 處理器 2017 年 寒武紀 1M 處理器 2018 年 云端智能芯片及加速卡 思元 100（MLU100）芯片及云端智能加速卡 2018 年 思元 270（MLU270）芯片及云端智能加速卡 2019 年 思元 290（MLU290）芯片及云端智能加速卡 芯片樣品測試中 邊緣智能芯片及加速卡 思元 220（MLU220）芯片及云端智能加速卡 2019 年 基礎系統軟件平臺 Cambricon Neuware 軟件開發平臺

15、持續研發和升級，以適配新的芯片 資料來源：招股說明書、招商證券 1）公司具體產品分析 終端智能處理 IP 寒武紀終端智能處理器寒武紀終端智能處理器 IP 率先規?；氏纫幠；瘧糜谌A為智能手機。應用于華為智能手機。2017 年，寒武紀 1A 智能 終端處理器賦能華為麒麟 970 成為全球首款人工智能手機芯片；2018 年，華為推出全 球首款 7nm 制程人工智能手機芯片麒麟 980， 后者再次集成了寒武紀 1H 新一代智能處 理器，將端側 AI 算力提升到嶄新的高度。 寒武紀系列寒武紀系列 IP 擁有針對神經網絡算法特性的獨特處理器架構。擁有針對神經網絡算法特性的獨特處理器架構。該系列 IP

16、目前包含 1A/1H/1M 三個子系列，其中 1H/1M 為目前主要 IP 產品。相比傳統的通用處理器和圖 形處理器，寒武紀 1H/1M 適用于各類低功耗智能終端芯片，可顯著提升深度學習的處 理速度和能效。 公司研究公司研究 Page 6 圖圖 1 寒武紀寒武紀 1H/1M 系列系列 IP 架構示意圖架構示意圖 資料來源：寒武紀 IP 白皮書、招商證券 寒武紀寒武紀IP Family的算力范圍涵蓋了從的算力范圍涵蓋了從0.5Tops-8Tops各區間。各區間。 無論是智能手機SoC、 IPC SoC 或車載平臺 SoC，在各種算力規模功耗限制的場景下都能通過簡單快速的集 成寒武紀 1H/1M

17、標準 IP， 從而獲得強大的深度學習本地處理能力。每一款 IP 型號的片 上 SRAM 的容量都是靈活可配置的，并且可以提供基于多核的 IP 架構。 圖圖 2 寒武紀寒武紀 IP Family 算力分布圖算力分布圖 資料來源：寒武紀 IP 白皮書、招商證券 寒武紀深度學習處理器寒武紀深度學習處理器 IP 系列系列可以可以廣泛應用于各類智能終端，包括智能手機、智能攝廣泛應用于各類智能終端，包括智能手機、智能攝 像頭、機器人、自動駕駛設備等。像頭、機器人、自動駕駛設備等。目前，1H/1M 兩個子系列為華為海思、紫光展銳、 晨星（MStar）/星宸半導體等多家公司的 SoC 芯片和智能終端提供 AI

18、 處理能力。 表表 2：寒武紀智能終端處理器：寒武紀智能終端處理器 IP 應用領域應用領域 應用領域應用領域 典型技術典型技術 典型應用典型應用 機器視覺 追蹤、識別和屬性分析，行人、車輛 的檢測、追蹤、識別和屬性分析、文 字檢測和識別、物體檢測和識別、視 覺尋路 IPC、自動駕駛、智能交通、機器人視 覺（如無人機等） 、圖像搜索引擎、圖 像和視頻理解、圖像和視頻美化 語音技術 語音識別、語音合成、聲紋識別、多 麥克風陣列系統 語音輸入、語音控制、智能助手、機 器翻譯、機器人聽覺 公司研究公司研究 Page 7 應用領域應用領域 典型技術典型技術 典型應用典型應用 自然語言 詞句嵌入、語義建模

19、 聊天機器人、智能助手、智能客服、 圖像/視頻理解、機器翻譯 資料來源：寒武紀 IP 白皮書、招商證券 智能終端處理器智能終端處理器 IP 授權收費分為授權收費分為 license 與與 royalty 兩種模式。兩種模式。IP 授權在集成電路行 業是較為常見的業務模式，主流集成電路廠商都會購買 IP 授權或對外提供 IP 授權。寒 武紀 1A 是全球首款商用終端智能處理器 IP 產品， 引領了該領域的技術和產品進步。 目 前公司的固定費用（license）為許可技術通過驗收后，許可產品正式出貨前，按照授權 許可實施進度分幾段收取相應費用；提成費用（royalty）為被授權方量產芯片并銷售許

20、可產品后的每個季度末， 按照許可產品的累積銷售數量所在區間， 分標準收取相應費用。 表表 3：2017-2019 智能終端處理器收入分類（萬元）智能終端處理器收入分類（萬元） 年度年度 固定費用模式授權收入（固定費用模式授權收入（license） 計件模式授權收入計件模式授權收入 2 （royalty） 合計合計 寒武紀 1A 寒武紀 1H 合同框架收入 1 2019 400 847.82 951.9 4677.4 6877.12 2018 1600 5794.83 - 4271.38 11666.21 2017 285.56 - - 485.71 771.27 資料來源：招股說明書、招商證券

21、 華為海思終止與公司合作對公司華為海思終止與公司合作對公司 IP 授權業務有較大影響。授權業務有較大影響。2017 至 2019 年，公司對華 為海思終端智能處理器 IP 授權業務的銷售金額為 771.27 萬元、11425.64 萬元和 6365.80 萬元，占到公司終端智能處理器 IP 授權業務銷售收入比例的 100%、97.94% 和 92.56%。2020 年 1-6 月，公司終端智能處理器 IP 授權業務預計收入約為 500.00 萬 元至 550.00 萬元，預計同比下降約 82.77%至 84.33%，主要原因系從華為海思取得的 終端智能處理器 IP 授權業務收入同比下降較大。我

22、們認為海思選擇自研終端芯片使得 公司 IP 授權業務收入下滑較大，未來發展存在較大不確定性。 云端智能芯片及加速卡 云端智能芯片及加速卡是云服務器、 數據中心等進行人工智能處理的核心器件。云端智能芯片及加速卡是云服務器、 數據中心等進行人工智能處理的核心器件。 公司于 2018 年推出了中國首款高峰值云端智能芯片思元 100， 于 2019 年推出了第二代產品思 元 270，下一款產品思元 290 已處于內部樣品測試階段。 表表 4：云端智能芯片系列產品云端智能芯片系列產品 系列系列 特點特點 峰值峰值 思元 100 基于寒武紀 MLUv01 架構，支持視覺、 語音、 自然語言處理以及傳統機器

23、學習 等高度多樣化的人工智能應用 思元 100 加速卡的 INT8 理論峰值性能為 32TOPS，在稀疏模式 下等效理論峰值性能為 128TOPS，FP16 理論峰值性能為 16TFLOPs，稀疏模式下等效理論峰值性能為 64TFLOPs 思元 270 采用寒武紀 MLUv02 架構，可支持視 覺、語音、自然語言處理以及傳統機器 學習等高度多樣化的人工智能應用， 更 為視覺應用集成了充裕的視頻和圖像 編解碼硬件單元 思元 270 集成了寒武紀在處理器架構領域的一系列創新性技術， 處理非稀疏深度學習模型的理論峰值性能提升至上一代思元 100 的 4 倍，達到 128TOPS(INT8)；同時兼容

24、 INT4 和 INT16 運算，理論峰值分別達到 256TOPS 和 64TOPS；支持浮點運算 和混合精度運算 資料來源：公司官網、招商證券 公司研究公司研究 Page 8 圖圖 3 思元思元 100 系列智能加速卡系列智能加速卡 圖 圖 4 思元思元 270 系列智能加速卡系列智能加速卡 資料來源：公司官網、招商證券 資料來源：公司官網、招商證券 圖圖 5 思元思元 100 與思元與思元 270 理論峰值對比理論峰值對比 資料來源：公司官網、招商證券 公司云端智能芯片加速卡主要用于公司云端智能芯片加速卡主要用于各類云各類云服務器服務器或數據中心或數據中心。浪潮、聯想、新華三等廠 商與公司

25、開展密切合作，可為客戶提供一機雙卡、一機四卡、一機八卡等不同配置的服 務器產品，單臺服務器的人工智能計算能力最高可達 1,024TOPS。在云計算數據中心 場景下，可由多臺服務器組成智能計算集群，為客戶提供更高的人工智能計算能力。 公司智能芯片業務是典型公司智能芯片業務是典型晶圓代工生產模式（晶圓代工生產模式（Fabless） 。公司在完成芯片設計后，將 最終的芯片版圖交付給臺積電進行晶圓代工，然后委托日月光或 Amkor 等廠商完成芯 片的封裝測試，再由電路板廠商使用芯片生產出加速卡，最后將加速卡銷售給客戶。 邊緣智能芯片及加速卡 思元思元 220 是一款專門用于邊緣計算應用場景的是一款專門

26、用于邊緣計算應用場景的 AI 加速產品。加速產品。 公司于 2019 年 11 月推出 了邊緣智能芯片思元 220 及相應的 M.2 加速卡，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。思元 220 的推出，標 志著公司已經具備了從終端、邊緣端到云端完整的智能芯片產品線。 表表 5：寒武紀邊緣計算智能芯片及加速卡系列寒武紀邊緣計算智能芯片及加速卡系列 產品型號產品型號 產品概況產品概況 思元 220 思元 220 使用公司自研 MLUv02 指令集，面向人工智能邊緣推理任務 公司研究公司研究 Page 9 基于臺積電 16nm 先進工藝制造，芯片

27、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，理論峰值性能為 16TOPS(INT4)、8TOPS(INT8)、4TOPS(INT16) 資料來源：招股說明書、招商證券 2）公司核心團隊 公司主要股東為陳天石及中科算源，發行前二者分別持股 33.19%/18.24%。中科算源 為中國科學院計算技術研究所全資子公司，除寒武紀外，中科算源也是中科曙光、中科 龍芯等中科系企業大股東

28、。 圖圖 6 寒武紀股權結構（上市前）寒武紀股權結構（上市前） 資料來源：招股說明書、招商證券 核心核心團隊源自中國科學院計算技術研究所。團隊源自中國科學院計算技術研究所。 寒武紀核心團隊源自中國科學院計算技術研 究所，后者是我國首個專門從事計算機科學技術綜合性研究的學術機構，研制了我國首 臺電子計算機、首個 CPU（龍芯） ，并創辦聯想、中科曙光等知名計算機企業。寒武紀 CEO 陳天石與寒武紀首席科學家陳云霽 （16 年離職） 均畢業于中科大計算機學院， 2012 年陳氏兄弟與科大計算所的同事啟動神經網絡處理器（AI 芯片項目） ，即寒武紀的技術 來源。2014 年，團隊發布全球首個深度學習

29、處理器架構 DianNao，獲得 ASPLOS2014 最佳論文獎， 這是亞洲學術研究成果首獲處理器架構領域頂尖會議最佳論文； 2015 年， 團隊在DianNao的基礎上公開提出國際首個多核深度學習處理器學術架構 DaDianNao， 該學術論文獲處理器架構領域頂級國際學術會議 MICRO 最佳論文獎。 公司研究公司研究 Page 10 圖圖 7 寒武紀發展歷史寒武紀發展歷史 資料來源：寒武紀公開資料整理、招商證券 2、公司歷史經營分析 營收保持快速增長， 凈利潤受費用影響持續虧損。營收保持快速增長， 凈利潤受費用影響持續虧損。 公司 17-19 年營收分別為 784 萬元、 1.17 億元

30、、4.44 億元，歸母凈利潤為-3.81 億元、-0.41 億元、-11.79 億元。研發費用 持續高投入影響公司凈利潤水平，報告期內公司研發費用 2986 萬元、2.40 億元、5.43 億元，均超過同期營業收入規模。此外，17 年與 19 年公司管理費用分別為 3.7 億元與 10.6 億元，主要系股權激勵產生的股份支付費用。 圖圖 8 2017-2020Q1 公司營收（萬元）公司營收（萬元） 圖 圖 9 2017-2020Q1 公司凈利潤（萬元）公司凈利潤（萬元） 資料來源：招股說明書、招商證券 資料來源：招股說明書、招商證券 終端智能處理器終端智能處理器 IP 逐漸向智能芯片及加速卡推

31、進。逐漸向智能芯片及加速卡推進。2017 年，采用公司終端智能處理器 IP 的智能終端實現規?；鲐?，公司 IP 許可銷售收入快速提升，17/18 年公司終端智 能處理器 IP 業務占主營業務收入比重為 98.95%、99.69%。隨著華為海思開始自研芯 片， 公司19年IP許可銷售收入同比大幅下降， 但云端智能芯片及加速卡需求逐步提升， 19 年公司云端智能芯片及加速卡業務實現規?；鲐?，已成為公司增長新引擎。 企業、 科研機構及政府機構對人工智能計算能力需求提升帶動智能計算集群系統快速發企業、 科研機構及政府機構對人工智能計算能力需求提升帶動智能計算集群系統快速發 展。展。2019 年，公司分別與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 784.33 11702.52 44393.85 1155.26 0 10000 20000 30000 40000 50000 2017201820192020Q1 -38070.04 -4104.65 -117898.56 -10835.76 -140000 -1200