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超级计算机:产业快速进步 国产化亟待突破(附股)

时间:2019-08-04 16:41来源:www.gushq.com 作者:股市行情点击:
一、超级计算机是科技制高点 超级计算机主要用途包括模拟核试验、处理卫星图片、解密码等,应用领域已经覆盖了互联网大数据、工程计算、工业仿真、气象海洋、生命科学、石油物探等。由于很多情况不能实测,只能模拟,超级计算机在飞行器设计等领域更是起到至
  

  一、超级计算机是科技制高点
 
  超级计算机主要用途包括模拟核试验、处理卫星图片、解密码等,应用领域已经覆盖了互联网大数据、工程计算、工业仿真、气象海洋、生命科学、石油物探等。由于很多情况不能实测,只能模拟,超级计算机在飞行器设计等领域更是起到至关重要的作用。超级计算机是各国竞相角逐的科技制高点,也是国家综合科技实力的体现。正因为超算的重要性,美国对超级计算机的出口一直十分谨慎,也因此加强了我国政府发展超算的决心。
 
  二、我国超算产业快速进步
 
  近二三十年来,我国超算产业已经取得了长足的进步。1983年12月“银河”问世,成为了我国第一台算力在每秒1亿次以上的计算机;1993年曙光一号研制成功,实现了从向量型计算机向并行型计算机的突破;2009年10月,我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”宣布研制成功,2010年升级以后的天河1A 成为了全球最快的超级计算机;2013年6月,天河2号夺冠TOP500榜单,并持续6届占据榜首;2016年6月,使用我国自主芯片的神威?太湖之光刷新超算算力榜单,作为全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机,接过了天河2号手中的桂冠。按照国际常规,20年超级计算机计算速度提高100万倍,而我们提高了5000多万倍。虽然近期Summit再次夺冠,但是按照各国E级超算的研发进度,我国有望在2020年重回世界之巅。同时,随着神威太湖之光的问世和天河2号的升级完成,我国已完成芯片国产化的突破,但在芯片性能和生态上与美国仍有明显的差距。
 
  三、我国超算厂商占6成以上市场份额
 
  在算力前500名单中,中国占219台,美国占116台。自2017年底,中国超越美国以后,目前在TOP500榜单中占比数量约达到美国两倍,领先优势明显。从计算力的角度来看,美国仍然遥居榜首。在TOP500的榜单中,美国占据38.4%的计算性能,中国占据 29.9%的份额,仍较美国有较大差距。但是这一短暂的优势有望随着2020 中国E级超算的问世而发生逆转。从2018年我国超算TOP100榜单来看,联想和曙光分别占40台,并列第一,之后分别是浪潮12台、国防科大4台、华为2台、国家并行机工程中心2台,已经完成全面的国产化。在全球前500的超算当中,中国厂商已经占据了数量上的绝对优势。三大服务器品牌联想、浪潮、曙光分别贡献了173台、71台、63台,总计307台,远超中国219台的市场占比,出口份额进一步增大,占据了全球6成以上的市场份额。
 
  四、国产化亟待进行生态上的突破
 
  我国商用超算目前仍然以采购国外芯片、系统和应用软件为主,亟待生态上的突破。在拥有了国产芯片和单点技术突破之后,生态仍然是中国超算自主化进程中最大的短板。包括软件生态、开发工具的完备,从底层到上层完整的教育传承和人才积累,都是需要多年沉淀进行积累的,这也成为了后来者打破原有竞争格局最大的障碍。正是意识到生态的重要性,2019年7月华为正式宣布将在未来5年内投资30亿元来发展鲲鹏产业生态,飞腾放弃生态羸弱的SPARC架构转投向ARM营,海光选择了主流的X86架构路线。国内几大超算芯片设计厂商,根据自身商业化程度的不同,在自主可控和芯片生态之间进行不同的权衡和取舍,呈现出了多元化的格局。
 
  乐观看待2019年6月的出口管制。在中美贸易摩擦日益频繁的国际大环境下,短期来看出口禁令对企业的冲击难以避免。但是长期来看,中国在超算领域技术能力和投入的决心已经一次次获得了历史的验证。随着不稳定因素的凸显,国内加强产业自主化的决心也愈加坚定,对于扶持脆弱的产业生态来说是一次难得的机遇。
 
  五、超算的应用和能耗不断改善
 
  在TOP500的榜单背后,我国超算的应用和能耗问题成为当前业界更为关心的问题。随着各国相继展开E级超算的研发,超算在运算速度在不断提高,但仍然面临功耗墙、编程墙、可靠性墙和访存墙等应用难题,其中功耗上的挑战更是首当其冲。2020年全国数据中心总耗电量预计将达到2962亿千瓦,对比2018年城乡居民用电总量9685亿千瓦这个数据来看,数据中心持续增长的用电问题已经不容小觑。以曙光为代表的企业已经在液冷技术方面取得了较大的突破,但是在E级超算的设备能耗方面,仍有待在半导体工艺上取得进一步的突破。
 
  近年来中国的超算应用水平也取得了重大突破,软实力也位居世界前列。设立于1987年的“戈登·贝尔奖”被誉为超算领域的诺贝尔奖,是国际超算应用领域的最高学术奖项,2016 年以来中国凭借神威?太湖之光上承载的应用,多次问鼎了戈登·贝尔奖,标志着我国在超算的应用软件研制水平和应用水平已得到了显著提升。同时,高速成长的AI对计算力的需求逐步凸显,有望让超算焕发新的活力。在超算的硬件之外,我国在超算的应用软件研制水平和应用水平也得到了显著提升。未来,随着我国对基础科研重视程度的逐步提升,高校、科研院所、军工企业等传统客户对超算需求还有很大的提升空间。当前美国普通高校科研院所约有30%的工作与超算相关,而国内高校的平均水平不到10%,还有大量的超算应用亟待发掘。
 
  六、投资建议
 
  建议重点关注2020年E级超算的推出和AI与超算的结合给行业带来的投资机会。超算产业链的主要上市公司有:1、中科曙光(603019),涉及产业链环节是超算、芯片,产品涉及超算、通用服务器和存储三大类型,是国内三大E级超算的研发机构,同时持有了海光36.44%的股权。海光拥有AMD旗下Zen架构授权,并已经实现芯片量产。2、浪潮信息(000977),涉及产业链环节是超算,产品涉及超算、通用服务器和存储三大类型,全球第三中国第一的服务器生产厂商,中国第一款关键应用主机的生产产商,服务器行业JDM模式的引领者。3、中国长城(000066),涉及产业链环节是芯片,公司拟收购大股东中国电子拟将旗下华大半导体和中国振华持有的天津飞腾13.54%和21.46%的股权,天津飞腾是国防科大天河系列超算所用芯片研发单位。
 
  风险提示。美国实体清单范围进一步扩大;国内主机生态系统建设进度低于预期
 

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