计算机行业研究：为什么说ARM可能是国产计算架构的最优选择

基于ARM架构国产芯片在维持创新可信和先进性方面有优势。目前,国内企业大多选择购买国外的架构授权并进行二次开发的形式实现国产CPU,大体可以分为三类:第一类,龙芯(MIPS指令集)和申威(Alpha指令集),已实现完全创新可信,但使用群体小,应用生态缺乏;第二类,飞腾、华为海思等基于ARM指令集永久授权,可对指令集进行扩充改造;第三类,是以兆芯、海光为代表的x86架构,由于仅获得内核级使用授权,完全自主可控难度大。因此,在自主可和可控这两个维度上比较,我们认为申威、龙芯>海思、飞腾>海光、兆芯。但考虑到鲲鹏和飞腾已经获得ARMV8的指令集永久授权,双方均有望在未来形成自己的指令集,且在未来无法再获得ARM新授权的情况下,继续维持先进性。

ARM产业生态成熟,态度开放。经过多年发展,ARM指令集架构版本已由v1演进至最新的v8,每个ARM架构版本可以衍生出多种处理器内核,针对不同应用场景推出不同产品。目前,ARM主流产品是基于ARMv7和ARMv8架构的Cortex系列产品,主要包括Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M等,分别对应不同应用领域。同时,通过三种层级授权,实现与全球多个半导体厂商合作扩大应用生态。截至2020年2月,基于ARM授权的芯片出货量已达1600亿颗,2016至2019年平均每年出货量为220亿颗,在智能手机领域,ARM架构逐渐形成壁垒,几乎垄断了移动端芯片市场,市场占比超90%。

ARM技术性能优越,云及AI领域数据处理层面占优。ARM使用精简指令集(RISC),RISC支持的指令比较简单,功耗较小、价格便宜,而且拥有高并发处理效率,升级速度快等特点。同时,ARM在5G网络基础设施市场加速推进,目前市占率达28%。在AI领域,ARM凭借在数据处理层面优势和技术先发优势,补全了AI市场的空白,能够应对几乎所有应用场景的AI/ML需求。未来,随着云计算的推进,ARM架构借助在手机移动端呈垄断态势,发展前景广阔。

5G时代来临,云手机可能成为ARM计算生态落地的重要场景。随着5G时代来临,在移动终端与云端进行高速稳定实时的信息传输成为可能,基于ARM底层的云手机与移动终端具备同样的计算架构,效率优于X86架构,随着远程办公、云游戏等各类应用对云手机的需求增加,云手机有可能成为ARM计算生态落地的重要场景。

投资建议

推荐关注国产芯片龙头飞腾(中国长城)、鲲鹏产业链神州数码,国产操作系统龙头诚迈科技、中国软件。

风险提示

推经济受疫情影响较重,IT国产化进程放缓;国产芯片行业受美国制裁程度加深;基于ARM的计算生态发展缓慢。