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核心技术和装备的国产化是新基建成败的决定因素添加时间:2020-04-11

 IT 国产化包含了从 IT 底层的基础软硬件到上层的应用软件。以“云”和“端”角度为例, 实现全产业链的安全、可控。

  1) 基于国产平台的终端全栈架构:包括国产 CPU、整机设备、固件(BIOS)、操作系统及驱动层和应用层(办公软件、应用软件)等。终端设备包括单独部署的个人桌面电脑、笔记本电脑、接入云平台的瘦客户端等。

  1) 基于国产平台的云计算全栈架构:随着云计算的发展,政府、金融、电信等各个行业都在逐步从传统信息系统“烟囱式”的建设方式向私有云、公有云环境进行迁移。云计算的核心就是利用以虚拟化为代表的技术进行计算、存储、网络等资源的配置管理和弹性扩展。云计算整体架构包括:基于国产 CPU 的基础设施层,如整机、网络、存储等;IaaS 层--包括操作系统和云管理平台;PaaS 层--主要是通过使用容器环境对应用软件进行微服务化定制封装,使用 DevOps 理念对云原生应用进行持续部署和集成,使用容器编排工具对容器进行统一集群管理;SaaS 层包括政府、金融、电信等各行业业务软件。此外,还包括整个平台的安全管理、运维管理及相应的标准制定遵循。

  另一方面,从装备制造业角度来看,“新基建”具有深远的中长期影响,有望加速中国高端装备国产化进程。“新基建”的作用不能仅从短期固定资产投资规模来看,其中长期意义更为重要,有望进一步激活存量制造产能,有效提升制造效率,推动中国制造业向智能化、高端化转型。“新基建”的破局点之一在于半导体设备及工业机器人等关键装备的技术持续进步和国产化。本土关键装备制造业的崛起是“新基建”高质量推进的支撑,同时“新基建”投资也将显著刺激和促进关键装备制造业的市场需求。

  半导体设备和工业机器人或是“新基建”实现突破的关键所在和“新基建”投资下的重点受益领域。“新基建”的重点领域是 5G、人工智能和工业互联网等,相关关键装备的技术持续进步是成败关键因素之一。5G 基建及应用将产生较大规模的芯片需求,国产芯片产能建设高速推进,半导体设备国产化进程有望显著受益。

  国产芯片产业链:支撑“新基建”的产业命脉

  国产 CPU 芯片

  CPU(Central ProcessingUnit)中央处理器,是计算机的运算和控制核心(Control Unit),它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。中央处理器内部主要包括运算器(ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。

  自主研发CPU 需要得到指令集授权。在国产芯片厂商中,华为鲲鹏和飞腾获得了 ARM 公司 64 位 ARM V8 指令集的架构授权,有权设计、生产、销售 ARMv8 兼容处理器产品。龙芯、申威分别获得 MIPS 架构和 ALPHA 架构的授权,自主研发处理器内核,并在此基础上,对相关架构指令集进行了扩展。基于两种指令集授权模式,加上国内一些厂商自建指令集系统,CPU 国产化的方式主要有三种:

  国产 CPU 主要参与者

  2002 年中科院计算所研制出我国第一款商品化通用高性能 CPU“龙芯”1 号。此后,我国科研技术人员大力攻关,相继有多款国产处理器芯片陆续面世。目前我国国产处理器芯片的主要参与者有:龙芯、兆芯、飞腾、海光、申威和华为等。

  国产半导体设备

  5G 基建推进及应用端的发展有望对半导体及设备产业需求产生较大的拉动作用。5G 网络作为新型基础设施建设的底层技术,有望带来整个信息基础设施的革命性升级。从全球视角看,5G 是下一轮信息科技革命的制高点,从互联网到移动互联网再到 5G 物联网,将催生万物互联,带来全新的生产生活方式;从中国的情况看,当前国内的运营商、设备商、终端商都在蓄力 5G,不断加快 5G 设备研发和产业发展进程。5G 技术的核心在于芯片, 无论是基站还是移动手机,都与之息息相关。直接受益于 5G 大规模商用的芯片包括存储芯片、计算芯片、控制芯片、智能手机芯片、基带芯片等。此外,未来 5G 的影响将远远超出技术产业的范围而影响到社会各个层面,催生新的应用场景,推动新的经济活动,进而对全球范围的各类芯片需求产生更加广泛、普遍的拉动和刺激,进而带动半导体设备需求进入新的成长期。

  5G 时代,全球存储芯片产能扩张对刻蚀设备、薄膜沉积设备的需求拉动较为突出。5G 产业发展催生增量需求,叠加下游技术进步对半导体工艺及设备提出更高要求,刻蚀、光刻、薄膜沉积等关键工艺设备的增量需求空间或将较为广阔。其中存储芯片扩产对设备的拉动效果显著,例如在 3D NAND 存储芯片领域,随着堆叠层数不断增多,刻蚀、薄膜沉积工艺难度和次数不断增加,刻蚀设备、薄膜沉积设备需求更为受益,薄膜沉积设备需求增长幅度可能最大。

  全球范围的新冠疫情为全球半导体及设备需求的复苏带来短期不确定性,但 5G、物联网(IoT)、人工智能(AI)等新一轮技术变革所驱动的中长期成长趋势不会改变。纵观半导体及设备产业的历史,每一次市场低迷都随着技术创新的到来而结束并开启新的成长期,虽然短期来看 2019 年 PC、智能手机等渗透率接近高位在一定程度上影响了半导体及设备行业的持续快速发展,但 5G、物联网(IoT)为代表的新需求及其带动的云计算、人工智能、大数据等新应用的兴起,将有望开启半导体及设备行业的增量需求,2019 年下半年全球半导体及设备产业已初步呈现出复苏趋势。据 SEMI 数据,全球、中国市场单月销售额分别于2019 年 4 月、2 月跌至近两年最低点,但自 2019 年 9 月以来月度同比下滑幅度均呈逐渐收窄趋势,其中中国月度同比增速已于 2019 年 12 月由负转正。自 2019 年 4 月以来,北美半导体设备企业出货金额的同比下滑幅度一直呈现收窄趋势并于 10 月转正,2020 年 1 月同比增速达 23%。但不容忽视的是,2020 年 3 月以来全球疫情加剧,我们认为半导体及设备需求或将面对短期下行风险,但技术驱动下的长期成长趋势不会发生改变。

  中国大陆正处于晶圆制造产能扩张的历史机遇期,逆周期投资为中国半导体设备需求提供 了较强的成长韧性,同时考虑中国疫情总体得到有效控制,制造业正在有序复工,我们认 为中国半导体设备需求有望实现持续成长。中国大陆市场的全球比重总体呈显著上升趋势, 由 2005 年的 4%提高到 2018 年的 20%,据 SEMI 于 2019 年 12 月的预测,2019、2020、2021 年中国市场的全球占比有望提升到 22%、25%、25%,其中 2019 年中国大陆市场回调至 129 亿美元/yoy-2%,下滑幅度小于全球市场,2020、2021 年达 149 亿美元/yoy+16%和 164 亿美元/yoy+10%,增速均将有望高于全球市场。虽然全球新冠疫情对国内外半导体设备产业需求成长带来风险,但我们认为中国需求的成长韧性相对更强。

  本土晶圆厂先进制程的产能扩张和技术逐步成熟,为国产设备提供了更好的验证试用平台和进口替代机会。根据半导体行业内“一代设备,一代工艺,一代产品”的经验,半导体 产品制造要超前电子系统开发新一代工艺,而半导体设备要超前半导体产品制造开发新一 代产品,因此海外半导体设备龙头企业的技术发展历程均离不开全球一流晶圆厂紧密配合, 合作开发、技术协同和产品验证至关重要。

  目前,以中芯国际、长江存储、合肥长鑫为代表的本土半导体制造企业正分别在逻辑电路   芯片、3D NAND 存储芯片、DRAM 存储芯片领域布局先进制程产能,是中国半导体制程工艺技术走在最前沿的企业。中芯国际 28nm 制程的发展成熟已经为本土企业带来了可观的验证机会,据中国电子专用设备工业协会数据,2019 上半年国产设备在集成电路生产线设备市场占比达到 10%左右。我们认为,随着中芯国际、长江存储、合肥长鑫等企业在工艺技术上的进一步发展将为国产设备带来更前沿的验证机会和更广阔的进口替代市  场,国产设备份额上升潜力较大。

  目前中国本土半导体设备产业中已涌现出一批优秀企业,国产半导体设备逐渐呈现谱系化发展,其中在细分领域走在国内前列的企业包括:北方华创(刻蚀设备、薄膜沉积设备、清洗设备等)、中微公司(刻蚀设备)、长川科技(22.770, -0.86, -3.64%)(测试设备)、晶盛机电(19.980, -0.40, -1.96%)(硅片生长、加工设备)、上海微电子(光刻设备)、沈阳拓荆(薄膜沉积设备)、中科仪(真空获得设备、薄膜沉积设备)、盛美半导体(清洗设备)、华海清科(CMP 设备)、南京晶升能源(硅片生长设备)等。目前半导体设备国内龙头企业订单较为充足,我们预计或有望从 2020Q2 开始实现较高的收入增长。根据国内主流半导体制造企业的投资规划来看,2020 年或是本土设备企业成长新起点,本轮设备需求的增长周期有望持续到 2025 年,为本土企业实现份额上升提供了重要时间窗口,建议关注中微公司、北方华创等本土优势设备企业。

  国产操作系统:信息化强国之基

  操作系统是一个协调、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的控制程序,是硬件的第一层软件扩充,在计算机系统中位于计算机裸机和计算机用户之间:通过系统核心程序对计算机系统中的几类资源进行管理, 如处理机、存储器、输入 /输出设备、数据与文档资源、用户作业等, 并向用户提供若干服务, 通过这些服务将所有对硬件的复杂操作隐藏起来, 为用户提供一个透明的操作环境。主要功能包括:处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理与用户接口。

  操作系统是连接硬件和数据库、中间件、应用软件的纽带,向下适配硬件系统、发挥终端硬件性能,向上支撑应用软件功能、影响用户的最终体验,起到了承上启下的关键作用, 是构建国产 IT 底层生态环境的重要组成部分。

  谁掌握了操作系统的话语权,谁就掌握了整个 IT 产业的话语权

  PC 时代,Windows 操作系统+Intel CPU 组合而成的 Wintel 联盟居于垄断地位,也成就了微软在互联网时代的霸主地位。随着移动互联网的兴起,安卓/iOS 操作系统+ARM 快速崛起,同时谷歌和苹果也随之成为移动互联网时代的霸主。

  全球从 PC 互联网时代发展到移动互联网时代,正在向万物互联时代发展。每一代互联网相比上一代,从联网设备的数量到市场规模,都会有指数级的增长。每一代互联网都有掌握产业链的龙头公司,从 PC 时代的英特尔和微软,到今天的 ARM 和 Google,未来谁能掌握核心芯片和操作系统,就会成为新的万物互联时代的产业链霸主。

  2014 年,微软WindowsXP 停服;2020 年 1 月 14 日,微软宣布 Win7 停止服务。根据百度统计流量研究院的数据,截止到 2020 年 2 月,Win7 在我国操作系统领域仍占据 52.4% 的份额。意味着微软停止 Win7 服务,我国将有超过一半的电脑将处于安全无法保障的尴尬处境。且 Windows 操作系统源代码是封闭的并掌握在微软手中,这极大威胁了我国整体信息安全保障能力。由此可见,推出我国自己的安全可靠操作系统具有非常重要的战略意义。

  目前主流操作系统主要有PC 端的Windows、Linux、OS X 等;服务器操作系统Unix/Linux, Windows Server,OS X;嵌入式操作系统μClinux、μC/OS-II、eCos、FreeRTOS 等; PDA 手持终端操作系统 Palm OS、Pocket PC 等。

  目前国产操作系统均是基于 Linux 内核进行的二次开发。Linux 是一款由 C 语言编写的免费开源系统内核。凭借其免费开源、安全稳定、高模块化程度、广泛的硬件支持、支持多用户多任务等特点,Linux 获得众多开发者的推崇。

  按照应用领域分类,Linux 操作系统可以分为三类:桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系统。桌面操作系统是具有图形化界面的操作系统。服务器操作系统是安装在大型计算机上的操作系统,相对于桌面操作系统,服务器操作系统要承当额外的管理、配置、稳定、安全保证等功能。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备启动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。

  另外,华为也推出了自己的社区版开源操作系统华为欧拉(OpenEuler)。华为欧拉服务器操作系统软件基于 Linux 稳定系统内核,完美支持鲲鹏处理器和容器虚拟化技术,在系统的高可靠、高安全以及高保障方面储备了富有竞争力的技术特性。为企业用户提供了稳定安全的高端计算平台,并充分利用 Linux 的可伸缩、高性能和开放性的优势。

  在国产操作系统领域,我们看好 U OS 和麒麟 OS,对于两者的份额,目前还无法准确判断,需要持续跟踪双方的发展态势。标的方面,建议关注中国软件(麒麟软件第一大股东)。

  “新基建”十大核心行业龙头企业梳理

  “新基建”推动中国开启新的智能化时代,我们认为,在新的机遇期,新基建相关产业中具备综合竞争力的一批龙头企业有望脱颖而出、加速发展。从产业链角度,有望较为受益的具体产业包括:半导体设备、国产芯片、国产基础软件、服务器、存储、IDC、云计算、工业机器人、工业互联网、V2X 车联网、超高清视频、人工智能的基础层、技术层及应用层(智能驾驶,AI+安防、金融、医疗、司法、教育等)。上述产业中的主要上市公司如下:

  综合考虑“新基建”驱动下细分领域的行业空间及趋势,以及企业的竞争地位和受益程度, 我们筛选出最有望受益于“新基建”投资的十大核心行业龙头企业,建议关注:

  1) 中兴通讯:受益于 5G 基站建设的通信设备龙头;

  2) 海康威视:受益于 5G 安防场景应用发展的 AI+安防龙头;

  3) 金山办公:受益于云计算行业景气度上行的云化办公软件龙头;

  4) 中微公司:受益于中国芯片产能扩张的本土半导体刻蚀设备领军企业;

  5) 北方华创:受益于中国芯片产能扩张的半导体设备平台型龙头企业;

  6) 浪潮信息:受益于云计算底层计算需求扩张的服务器龙头厂商;

  7) 数据港:受益于云计算底层需求扩张的领军 IDC 服务商;

  8) 中国软件:受益于国产化浪潮的国产基础软件龙头;

  9) 宁德时代:全球领先动力电池系统提供商,车联网及新能源车产业链受益标的;

  10) 宝信软件:受益于工业互联网应用落地的钢铁信息化龙头,IDC 业务具有成本优势。

  风险提示

  宏观经济下行压力加大的风险:

  全球疫情扩散对国内外需求产生抑制,逆周期政策有望一定程度上对冲宏观经济下行压力, 若政策力度不及预期,或将导致新基建相关产业需求侧弱化。

  宏观经济下行压力加大的风险:

  国内新冠疫情虽然得到较为有效的控制,但海外疫情扩散趋势仍未减缓,海外疫情对全球经济的冲击风险不容忽视。此外,若产生输入性风险,或对国内制造业等产业景气度产生负面影响。

  宏观经济下行压力加大的风险:

  新基建部分相关产业技术壁垒较高,技术突破进度对产业发展至关重要,且中外仍存一定差距,若贸易摩擦加剧导致海外对华技术封锁或关税政策变化,或对本土相关产业产生不利影响。

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