华为鲲鹏产业体系研究深度报告Word文件下载.docx

1、1.2 现状：雏形初现，各省市积极合作开展鲲鹏生态合作首批 150 家生态厂商加入，产业联盟、华为沃土 2.0 计划、开发者社区和行业伙伴认证助 力生态建设，产业链雏形初显。根据下图的鲲鹏计算产业全景图可见，华为以“鲲鹏”+“昇 腾”两大 CPU 为核心，向外扩展生态。利用产业联盟、行业伙伴认证等措施推动产业集群效 应，同时利用沃土计划和开发者社区，挖掘、培养、吸引更多的人才参与进鲲鹏生态建设。除华为自身“赛道”外，优秀的 ISV 和合作整机厂商一起参与，推动鲲鹏计算产业的发 展。具体的鲲鹏计算产业的伙伴企业包括：操作系统：诚迈科技、中国软件；服务器/pc：拓维信息、神州数码、东华软件集成服务

2、：太极股份、常山北明；应用服务：用友网络、金山办公、神州信息信息安全：北信源；大数据：美亚柏科、东方国信、易华录；中间件：东方通、宝兰德等鲲鹏生态建设获各地政府支持，迎来小高潮。自 2019 年 7 月华为和厦门市签订了鲲鹏生 态基地和超算中心协议拉开政府共建生态大幕，近 20 个省市先后与华为签订不同类型的合作 协议，涉及多家合作伙伴企业。获取政府支持和背书后，鲲鹏计算产业获一良好开局。1.3 发展计划&举措：三步走定调产业发展节奏，三类”玩家”共推生态成熟三步走完成从产业试点到全产业链打通过程，螺旋上升路径实现创新路上的持续正反馈。根据鲲鹏计算产业白皮书的规划，鲲鹏产业计划先在包括政务、电

3、信、金融和互联网等重点行业竖立典型场景，打造标杆项目；后逐步扩展行业覆盖范围，利用技术优势推进各行业数字化业务的发展；最后实现全产业链打通，构筑基于鲲鹏服务器的完整生态。因而，在现处的第一阶段，鲲鹏产业需要先根据试点行业用户需求，孵化和完善面向行业的应用，打开产业空间，实现应用与需求的对接，通过商业化推广促进产业链各环节的持续创新，形成螺旋上升式 发展路径，逐步扩大产业影响力和受众覆盖范围。开发、开源、互利为产业发展主基调，三类角色共同推进鲲鹏产业链发展。在主基调下，三类角色不可或缺。1、独立软件开发商等合作伙伴，他们基于鲲鹏处理器开发或适配解决方 案、应用软件等产品，例如操作系统、中间件、行

4、业应用等；2、基于鲲鹏体系的开发者，即 参与开源社区建立，利用鲲鹏体系下的开源代码进行应用开发的公司或个人；3、客户，需要更强算力或数据资源来支撑现有业务的发展。上述三种角色既受益鲲鹏产业的生态资源，又推动产业生态的发展与成熟。因此，我们认为只有像华为这样国内科技产业巨头，才有能力聚集 三类角色”玩家”，共同推进“新”计算生态的创立与成熟。建立标准和开发者体系，针对硬件、基础软件和应用推出不同举措，借助产业政策，推动生态建立。现阶段我国的 IT 对美国平台具有诸多依赖，以至于国内硬件厂商净利润率整体偏低。为了改变现有生态格局，推进鲲鹏产业发展，华为在鲲鹏计算产业发展白皮书中对硬件、软件、应用等

5、领域现状提出改进方法，包括开发处理器和 PC 主板、建立开源社区、开 放 OS 源码等。同时提出建立产品标准体系、人才培养体系和产业政策，解决缺人才，缺通行 标准、缺联盟效应的问题。1.4 空间：鲲鹏千亿级产业规模，软硬件厂商都将参与IDC 预测 2023 年中国计算产业投资空间占全球 10%，约 7000 亿人民币，我们预测 2023 年华为鲲鹏产业市场规模近 1900 亿元，是市场重要发展动力。正如前文所言，数据爆炸式增长、处理器进入“后摩尔时代”推动新技术、新计算架构的探索，催化新的计算产业链条和新的生态体系及 ISV 厂商。根据 IDC 预测，全球计算产业投资空间预计到 2023 年实

6、现 1.14 万 亿美元，而中国市场作为全球产业的主要推动力，约占全球 10%，近 1043 亿美元，即 7301 亿人民币。构成的鲲鹏计算产业市场规模细拆：鲲鹏服务器市场 500 亿+鲲鹏 PC 市场 390 亿+其余 计算产业配套软件和应用市场 1000 亿=1890 亿。我们预测 2023 年鲲鹏服务器的市场空间约 500 亿，包含鲲鹏主板和处理器的市场空间约 200 亿。1）2019 年 Q1-Q3 的中国 X86 服务器出货量约 224 万台，预测 2019 年全年出货量为 300 万台。根据中国 X86 服务器市场过去 6 年的数据（CAGR 为 10.7%），我们预测 20-23

7、 年 服务器每年出货量增速约为 11%，因此预测 2023 年中国通用服务器的出货量约 400 万台。2） 考虑 IDC 数据，互联网厂商采购服务器占比在 16 年超过 33%，推测 2023 年市占达到 40%，考虑互联网企业服务器采购需求多为高性价比的服务器，暂时不是鲲鹏的主要客户范围。因此我们认为鲲鹏服务器前 3 年的市场是由政府、八大行业为主的剩余 60%服务器市场。预测市 占率可在 23 年达到 40%，则鲲鹏服务器出货量约为 100 万台；3）参考目前华为 X86 服务器 均价约 4-5 万，我们预测鲲鹏服务器定价约为 5 万/台，故 2023 年鲲鹏服务器市场空间为 500 亿，

8、CPU 和主板占销售额的 40%，即 200 亿空间。我们预测 2023 年鲲鹏计算产业中 PC 的市场规模约为 390 亿，出货量约 780 万台。1） 考虑过去 5 年 PC 出货量和 PC 终端总量变动关系看，我国 PC 销售进入存量市场，即更新换 代为主要需求。我们预测未来 3 年 PC 销售约为每年 5000 万台，故更新换代率为 5000/28000=17.85%。考虑我国信创战略和公务更换需求，我们预测公务 PC 的更新替换率为 20%。2）目前我国财政供养人员总数为 5000 万人，按人均 0.9 台的公务 PC 比例算，全部公 务 PC 数量为 4500 万台。考虑每年 20

9、%的替换率和鲲鹏 PC80%的市占率，则每年鲲鹏公务 PC 出货量为 720 万台，公务 PC 单价约为 5000 元/台。3）目前华为和荣耀电脑在笔记本端的市占 率为 13.9%（均为消费者市场） ，假设 2023 年笔记本电脑占 PC 市场的 40%（2018 年上半年全 球笔记本电脑出货量是全球 PC 出货量的 34.1%，其中消费者 PC 占比约为 40%），华为旗下笔 记本市占率于 2023 年升至 15%（消费者市场），其中鲲鹏 CPU 出货占比为 50%，则消费者市 场部分的出货量为 60 万台，消费级 PC 单价约为 5000 元/台。4）合计 720*0.5+60*0.5=3

10、90 亿 市场。我们预测 2023 年鲲鹏计算产业中配套软件与应用生态的空间约 1000 亿元。参考 IDC 对 计算产业的投资预测，服务器及部件的投资约占产业总投资额的 30%，因而我们预测鲲鹏计 算产业中配套软件与应用生态的空间是鲲鹏服务器市场空间的 2 倍，即 1000 亿元。二、华为：聚焦算力、赋能伙伴、共建计算产业，前期注 重打造生态标杆项目华为自身定位明晰，聚焦算力、赋能伙伴、共建计算产业。即核心聚焦处理器研发，推广数据库、公有云的覆盖范围，提供服务器端和 IOT 端的操作系统。早期注重生态标杆项目建设和产业链的正反馈，后期逐步实现硬件开放、软件开源，进一步让利于生态内的合作伙伴。

11、根据华为在多场合就鲲鹏产业发言内容看，商用处理器（移动端麒麟、商用端鲲鹏、昇腾）、数据库、华为云、操作系统（鸿蒙和欧拉）、存储是公司重点聚焦的领域，中间件、PC 操作系统、行业应用等软件市场将全面开放给生态伙伴。考虑到鲲鹏生态的初建，公司会利用泰山系列服务器为鲲鹏 CPU 在计算场景的多元化利用树立标杆。即前期会利用自己的硬件能力，对 外提供主板、部件、模组等一系列产品支持合作伙伴生产服务器或 PC，拉住第一批 ISV 厂商，构建全产业链架构，保证发展初期产业链的完备和可持续发展。后期待生态逐步完备成熟，华 为会陆续退出服务要求高、专业性强的领域，进行进一步的产业聚焦。2.1 芯片：“鲲鹏”、

12、“昇腾”提供算力，多年积累打造鲲鹏产业核心长期投入，基于 ArmV8 架构开发最新“鲲鹏”处理器，自研架构开发“昇腾”AI 处理 器。华为采用长期投入、全面布局的战略围绕鲲鹏处理器打造了 “算、存、传、管、智”五 个子系统的芯片族。经历十几年的研究，推出商用处理器鲲鹏、AI 处理器昇腾、手机 SOC 麒麟芯片、以及一系列专用处理器。公司根据“量产一代、研发一代、规划一代”的研发节奏，围绕生态建设需求和应用场景，对鲲鹏处理器进行指令集和微架构的兼容设计，兼容全球 ARM 生态，实现产业间的相互促进与发展。鲲鹏 920 实现 ARM 架构业界性能最强，集成四大结构于单一封装。华为 2019 年 1

13、 月对 外发布鲲鹏 920 处理器，鲲鹏 920 采用最先进的 7nm 工艺，集成 64 个核心。通过优化分支预 测算法，增加 OP 单元数量并进一步改进内存子系统架构，整合 8 通道的内存控制器，提升处 理器性能，使得带宽增加幅度达 48%。在 SPECint 基准测试中，鲲鹏服务器测试得分超过 930， 超行业基准 25%，同时电力效率高同业 30%，实现更强性能的同时降低功耗。此外，鲲鹏芯 片中集成了传统计算芯片的四大结构，包括网络、存储、主控芯片和 CPU 于单一封装中。对标 Intel 服务器级芯片 XEON-8180，48 核数据跑平，功耗低 20%。鲲鹏 920 处理器是 专为大

14、数据处理和分布式存储等应用场景设计，因而应用场景与 INTEL“至强”（XEON）类似。鲲鹏 920（Hi1620）包括 32、48 和 64 核。在 SPEC 测试中，48 核的鲲鹏 920 与 IntelXEON8180 的性能相当，而 64 核的测试性能要优于 XEON8180。且 48 核的鲲鹏功耗为 150W 低于 XEON8180 的 205W。此外，进一步对比内存等指标和集成网卡等特点，鲲鹏 920 在海量存储 的应用场景中更有优势。昇腾 310 和昇腾 910 两款 AI 芯片拉开华为 AI 处理器产品之路。华为基于自研的达芬 奇框架，推出用于边缘计算和低功耗场景下的昇腾 31

15、0 和主打训练和高效计算的昇腾 910。具 体来看，基于典型配置的昇腾 310，在八位整数精度（INT8）下的性能达到 16TOPS，16 位浮 点数（FP16）下的性能达到 8 TFLOPS，而其功耗仅为 8W；昇腾 910 在八位整数精度（INT8） 下的性能达到 512TOPS，16 位浮点数（FP16）下的性能达到 256 TFLOPS，是英伟达 V100 Gpu 的 2 倍。“昇腾 910”是已发布的单芯片计算密度最大的 AI 芯片，单片执行速度超过同期 AI 芯片。910 除了基于达芬奇架构的 AI 核外，昇腾 910 还集成了多个 CPU、DVPP 和任务调度器 （Task Sc

16、heduler），因而具有自我管理能力，可以充分发挥其高算力的优势。其制程采用的是 7nm+技术，16 位浮点下的单片计算速度为 256 TFLOPS，高于目前谷歌 TPU3.0 的 90T 和英伟 达 V100 的 120T。基于“昇腾 910” AI 芯片，推出超强算力的 Atlas 900 AI 训练集群。华为通过数千颗昇 腾 910 互联构成 Atlas 900 AI 训练集群，通过部署大规模分布式 AI 集群环境来提高神经网络 训练系统的浮点计算能力，而每颗昇腾 910 AI 处理器内置 32 个达芬奇 AI Core，使得单芯片 提供比业界高一倍的算力（256TFLOPSFP16）

17、，促使Atlas900训练集群总算力达到256P1024P FLOPS FP16，相当于 50 万台 PC 的计算能力。目前，华为已在华为云上部署了一个集聚 1024 颗 910 的 Atlas 900 AI 训练集群，基于当前最典型的“ResNet-50 v1.5 模型”和“ ImageNet-1k 数 据集”，Atlas 900AI 训练集群只需 59.8 秒就可完成训练，排名全球第一。2.2 服务器&PC：前期利用泰山服务器竖立标杆，后续主要提供主板和部件支持整机厂基于“鲲鹏 920” 芯片，推出三款泰山服务器。华为 2019 年 1 月，基于鲲鹏 920 芯片，推出面向大数据、分布式存

18、储、 ARM 生态和高性能计算等应用需求的三款泰山 2280（均衡型）、 泰山 5280（存储型）、泰山 X6000（高密度）服务器。开发主板，后续提供主板支持整机厂进行自研服务器和 PC。华为计划在 2019Q4 起逐 步开放基于标准规范的服务器主板和 PC 主板，帮助整机厂商快速开发基于鲲鹏处理器的服务器和 PC 等产品，降低系统设计和开发难度，缩短产品上市时间。此外，华为也在多场合表示， 华为开发 TaiShan 服务器的根本目的是立标杆，使能产业链早期可以顺利推进。条件成熟时， 华为会逐步停止 TaiShan 服务器销售业务，转为以主板和部件等方式全面支持和服务更多整 机厂商共同发展。

19、不做 PC 整机，和整机厂合作开发自研品牌 PC。在华为与山西百信联合主办的鲲鹏计 算产业发展峰会上，山西百信展示了基于华为鲲鹏构架自研的“太行 220s”台式机样机和“恒 山”服务器。其中“太行 220s”台式机采用基于华为鲲鹏 920S 开发的办公应用型主板，搭载 1 个鲲鹏 920 处理器（4/8 核，2.6Ghz），拥有 6 个 SATA 3.0 硬盘接口，支持 2 个 M.2 SSD 插槽， 拥有 4 个 DDR4-2400 UDIMM 插槽，最大容量 64GB。此外华为集团高级副总裁张顺茂接受采 访时表示，“华为确实为国产台式机提供芯片，型号为鲲鹏 920S；我们只提供台式机芯片，

20、不 做整机。”多家关于鲲鹏服务器的整机合作已落地，鲲鹏服务器产能预计将在 20 年下半年开始释放。从一系列合作和公司态度看，华为未来将退出服务器整机厂的定位，转型为核心零部件 厂商。由合作的整机厂为市场提供终端产品。2.3 存储：多品类布局，中高端市场发力2019 年上半年，华为存储位列中国存储市场份额第一，中国全闪存、高端存储、中端 存储市场份额第一。华为自 2012 年起开始推出面向企业的存储产品，已服务于全球 150 多个 国家的超过 8000 家客户，已连续两年成为 Gartner 通用存储阵列魔力四象限领导者。根据 IDC 的报告，在 2019 年上半年，华为存储以 21.1%获中国

21、市占率第一。具体看在我国存储市场占 据 31.9%的软件定义存储控制器存储软件市场的主要引导者是华为。存储产品分为四大类型，包括全闪存存储、混合闪阵列、云存储、数据管理，存储产品收入持续上升。华为存储产品主攻中高端企业市场，通过自研智能芯片、Flashlink 智能 算法加持、NVMe 框架等支持多控制器等技术实现中高端智能存储需求，满足大型数据库、 数据分析等大型企业客户需求。根据 IDC 数据，华为存储收入持续上升，2019 年上半年华 为存储在中国市场收入同比增长 35.5%，占据中国市场份额第一名，高于第二名两倍。2.4 操作系统：开源欧拉 OS+鸿蒙 OS，打造服务器与 IOT 的生

22、态基础欧拉 OS 是华为面向企业级通用服务器推出的操作系统软件，鸿蒙 OS 面向多款智能终 端。欧拉 OS 全面支持鲲鹏服务器，现在是支持泰山服务器的操作系统之一。欧拉 OS 是 基于开源技术的开放的企业级 Linux 操作系统软件，欧拉 OS 基于 cent OS 稳定版本，集成 类先进的 Linux 技术，在系统性能、安全性、可靠性以及容器技术等方面实现技术增强。欧 拉 OS 在鲲鹏服务器应用中具有多重优势：1、支持多核并发能力，首次在鲲鹏处理器架构 内实现内核热补丁；2、通过鲲鹏处理器的关键特性使能，实现了核心业务场景性能突破， 并在 Linux 内核、虚拟化、GCC、OpenJDK 及

23、 Docker 等开源社区持续贡献，催熟产业生态。开源欧拉 OS，联合伙伴企业成立开源社区，打造开源欧拉生态。2019 年 9 月华为宣布 将欧拉 OS 正式开源，同时宣布与深之度、中标麒麟、普华软件等公司联合推出 OpenEuler 开源社区。OpenEuler 定位为面向全球的操作系统开源社区，华为通过发布社区操作系统版 本实现技术共享，商业发行商可对 OS 进行二次开发，个人、企业等也可直接使用社区版 OS。鸿蒙 OS 是华为为智能终端打造的核心操作系统，是华为 IOT 生态建设的基础。华为 自 17 年起开发鸿蒙内核，并在 2019 年基于智慧屏产品推出开源框架和核心自研模块的鸿 蒙

24、OS 1.0。预计 2020 年推出鸿蒙 OS2.0，将采用微内核框架、支持多语言统一编译，并在 手表/手环/车机等产品中使用。后续，将进一步对鸿蒙 OS 进行升级开发，致力于将其广泛 运用在 IOT 中。鸿蒙 OS 具有全场景、分布式、微内核和跨终端的四点特征。现阶段支持 Linux 内核、 鸿蒙微内核、LiteOS 等多款内核，未来会统一基于鸿蒙微内核。全场景：基于分布式管理 实现调度和虚拟外设，实现跨终端的无缝使用；分布式：基于确定时延引擎和高性能 PIC技术，实现系统高性能；微内核：基于全新设计，实现最基本的应用和核内安全，核外提供系统及其余应用服务；跨终端：基于统一的 IDE 环境实

25、现一次开发，多端受用，实现应 用跨终端共享。应用数量决定鸿蒙 OS 后续发展前景，HMS 助力鸿蒙 OS 发展。为推动华为 HMS 生态 发展，华为将全面开放 HMS，同时公布 10 亿美金的耀星计划，计划在全球举办超过 100 场活动，鼓励全球开发者加入华为 HMS 生态。截至 2020 年 2 月华为全球注册开发者已经 超过 130 万，全球接入 HMS Core 的应用数量超过 5.5 万款。随着华为手机、PC、可穿戴设 备销售量和市占率的逐年上升，尤其是华为手机全球市占率超 13%，是 HMS 推广的机遇。待鸿蒙 OS 的待适配条件成熟后，可直接将 HMS 生态下的应用直接迁移至以鸿蒙

26、 OS 为操 作系统的手机上，实现华为手机全自有配置，也可提升鸿蒙 OS 的适用性和使用感。2.5 数据库：分布式数据库，支持 X86 和 ARM 双框架GaussDB 为企业级、具有 AI 性能的分布式数据库。华为 GaussDB 是一个企业级 AI-Native 分布式数据，采用 MPP（Massive Parallel Processing）架构，支持行存储与列存储， 提供 PB（Petabyte，2 的 50 次方字节）级别数据量的处理能力。可以为超大规模数据管理提供 高性价比的通用计算平台，也可用于支撑各类数据仓库系统、BI（Business Intelligence）系统 和决策支

27、持系统，为上层应用的决策分析提供服务。经历自用、产品、创业化三阶段，华为数据库正式面向全行业。华为从 2001 年底开始 进入数据库领域，历经20年发展，于19年正式对外发布企业级分布式数据库GaussDB。第一阶段（2001-2011）：聚焦电信行业，围绕公司的电信业务展开，研发的分布式内存数据 库，主要为了在电信领域里面满足在线计费业务的需要；第二阶段（2011-2019）：成立实验室，进入产品化研发阶段。期间分别通过和工商银行、招商银行联合创新，分别推出了企业级的分布式 OLAP 数据库、分布式 OLTP 数据库产品；第三阶段（2019-未来）：正式对外发布企业级分布式数据库，进入产业化

28、阶段。该阶段内华为将携手产业合作伙伴共同打造开放繁荣的数据库产业生态。例如，在金融领域，华为携手神州信息针对银行推出一体化解决方案，覆盖芯片到服务器到操作系统数据库到应用，再到全栈自主研发的解决方案， 满足银行自主可控需求。高可靠、高性能和高扩展为 GaussDB 核心优势，其中 ARM/X86 通用意在瞄准国内替 换市场。华为 GaussDB 的高可靠性表现在全组件 HA，无单点故障。即数据节点采用 HA +Handoff 技术，协调节点多活。扩容业务不中断。扩容过程中支持数据增、删、改、查， 及 DDL 操作；由于全并行计算，行列混存+向量化执行，因而实现万亿数据关联分析秒级 响应；并行

29、Bulk Load，数据快速入库体现数据库的高性能；数据库采用 Shared-nothing 架 构，具备超强的 Scale-out 横向扩展能力，可扩展至 2048 节点；可通用 X86/ARM 架构，扩 容成本低。GaussDB-OLTP （事务性数据库）是基于电信计费领域规模商用的自研内存数据库进 行全面改造。支持 x86 和华为 Kunpeng 硬件架构，基于创新性数据库内核，提供高并发事务实时处理能力和分布式高扩展能力，用于支撑金融、政府、电信等行业核心关键系统。支持单机、主备、分布式等主流部署方式。目前 GaussDB-OLTP 数据库在基于华为 Kunpeng 硬件架构的 16 节点的 TPC-C 标准测试中，性能达到