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國產 CPU 龍芯中科衝科創板:自創指令系統,年營收超 10 億元

6 月 29 日報道,昨日,國產 CPU 設計廠商龍芯中科申報科創板 IPO 獲受理。

本次發行股票數量不超過 4100 萬股,佔發行後總股本的比例不低於 10%,擬募資 35.12 億元,投入先進製程晶片研發及產業化、高效能通用圖形處理器(GPU)晶片及系統研發和補充流動資金。

龍芯中科成立於 2008 年 3 月,其“龍芯”系列於 2001 年在中科院計算所開始研發,是我國最早研製的通用處理器系列之一,得到了中科院、863、973、核高基等專案的大力支援,積累了十年核心技術。2010 年,該公司開始市場化運作,對龍芯處理器研發成果進行產業化。

龍芯中科已形成自主指令系統 LoongArch,自主研發了包括處理器核心在內的上百種核心模組,已取得 400 餘項專利授權,推出三大系列處理器晶片產品。

目前,龍芯中科基於資訊系統和工控系統兩條主線開展產業生態建設,面向網路安全、辦公與業務資訊化、工控及物聯網等領域與合作伙伴展開廣泛的市場合作,在電子政務、能源、交通、金融、電信、教育等行業領域取得了廣泛應用。

根據招股書,龍芯中科是國內 CPU 企業中極個別可以進行指令系統架構及 CPU IP 核授權的企業,是極個別在股權結構方面保持開放、未被整機廠商控制的企業。與該公司開展合作的廠商達到數千家,下游開發人員達到數十萬人,基於龍芯處理器的自主資訊產業生態體系正在逐步形成。

▲龍芯 3A4000/3B4000 晶片獲 2020 年世界網際網路領先科技成果專家推薦委員會中外主任特別推薦成果

一、去年營收超 10 億元,整體毛利率逐年降低

龍芯中科致力於龍芯系列處理器研製、銷售和服務,主要通過銷售處理器及配套晶片與提供基礎軟硬體解決方案,來獲得業務收入。

其晶片產品中,龍芯 1 號系列面向嵌入式專門應用,龍芯 2 號系列面向工業控制和終端類應用,龍芯 3 號系列面向桌面與伺服器類應用。

基於開放的龍芯生態體系,龍芯中科與板卡、整機廠商及基礎軟體、應用解決方案開發商緊密合作,為下游企業提供基於龍芯處理器的各類開發板及軟硬體模組,以及完善的技術支援與服務。

▲“龍芯派”開發板

近三年,龍芯中科營收復合增長率達 136.66%。其 2018-2020 年營收分別為 19,324.50 萬元、48,562.93 萬元和 108,232.10 萬元;淨利潤分別為 775.31 萬元、19,228.83 萬元、7,223.74 萬元。

▲2018-2020 年龍芯中科營收及淨利潤變化

報告期內,其核心技術產品收入分別佔營業收入比例分別為 99.72%、99.69% 及 99.91%,核心技術成果轉化能力較為突出。

龍芯中科主營業務收入按產品分類構成情況如下:

▲2018-2020 年龍芯中科主營業務收入分佈

其主要產品銷量及平均單價情況如下:

由圖表可見,其工控類晶片銷售量持續提升,同期銷售均價持續下降。主要原因是 2019 年、2020 年 1 號系列晶片銷售數量提升,拉低了銷售單價。

其資訊化類晶片銷售量大幅提升,同期銷售均價下降。主要原因一方面是 3 號系列新品推出後,老一代產品價格下降;另一方面公司去年加大市場開拓力度,適當降低新一代產品的銷售單價,拓展了整機廠商客戶群體,大幅提升銷量。

此外,報告期內橋片銷量佔比提高,而橋片的平均單價顯著低於 3 號系列晶片的平均單價,導致公司資訊化產品單價整體下降。

受益於技術溢價和自主創新優勢,報告期內,龍芯中科的主營業務綜合毛利率分別為 62.55%、57.16%、48.68%,與同行業上市公司的綜合毛利率水平與行業可比公司毛利率平均水平基本一致,處於較高水平,但呈逐年下降趨勢。

2018-2020 年,公司計入當期收益的政府補助金額分別為 605.58 萬元、9,186.26 萬元、2,884.63 萬元,佔當期利潤總額的比例分別為 85.83%、44.95%、29.76%。

二、自主創新指令架構,自建生態系統

招股書顯示,龍芯中科全面掌握 CPU 指令系統、處理器 IP 核、作業系統等計算機核心技術,打造自主開放的軟硬體生態和資訊產業體系,供自主、安全、可靠的處理器。

在基礎硬體層面,龍芯中科研製的晶片包括龍芯 1 號、龍芯 2 號、龍芯 3 號三大系列處理器晶片及橋片等配套晶片,能提供 32 位、64 位,單核、多核和不同質量等級的處理器及配套晶片。

龍芯中科在指令系統上實現了自主創新。當前市場主流的指令系統有 x86 和 Arm,龍芯自創立以來一直堅持走自主研發道路,推出了充分考慮相容需求的自主指令系統 LoongArch(龍芯架構),並已通過國內權威第三方機構的智慧財產權評估。

▲龍芯自主指令系統

此外,龍芯中科掌握了處理器核及相關 IP 核設計的核心技術,包括 CPU、GPU、記憶體控制器、IO 介面控制器、高速 SRAM、高速介面、鎖相環等核心 IP。其所有片內關鍵 IP 原始碼均為自主編寫,電路圖均為自主設計,在通用 CPU 晶片領域實現了較大創新突破。2020 年底推出的龍芯 3A5000 逼近開放市場主流產品水平。

該公司在作業系統核心、編譯器、Java、.NET、視訊播放、瀏覽器等領域實現了對龍芯系列處理器和配套晶片的完備支援,並積極參與國際開源軟體社群工作,貢獻了數十萬行的原始碼。

在作業系統層面,龍芯中科是全世界範圍內極少數建立形成了完整的基礎軟體技術生態體系的 CPU 研製公司,能夠支撐包括桌面、伺服器、雲端計算及工控等領域的應用需求。

自成立以來,龍芯中科致力於打造獨立於 Wintel 和 AA 兩套生態的自主生態體系。目前公司有面向桌面與伺服器應用的 Loongnix、面向終端與控制類應用的 LoongOS 兩大基礎版作業系統。

根據招股書,龍芯中科完成了主流開源軟體在龍芯系統上的遷移,為軟體生態發展奠定了基礎。龍芯中科基礎版作業系統 Loongnix 經過多輪應用迭代,功能持續豐富,效能、相容性與穩定性不斷提高,產品成熟度已達到市場主流水平。

通過統一系統架構標準規範,Loongnix 作業系統和基礎軟體實現了跨整機相容與 CPU 代際相容。

三、累計 449 項專利,研發人員佔比達 64.76%

截至 2020 年 12 月 31 日,龍芯中科及其子公司研發人員合計共 419 人,佔員工總數的 64.76%;已累計取得專利共計 449 項,境內發明 330 項,境外發明專利 21 項。這些發明專利可通過產品銷售形成主營業務收入。

報告期累計研發投入為 36,121.26 萬元,約佔總營業收入的 20.51%。各期研發投入為 7,455.46 萬元、7,821.39 萬元、20,844.41 萬元,佔各年營業收入的比例分別為 38.58%、16.11% 和 19.26%。

其研發投入金額較高,部分研發投入形成了開發支出,進而轉入無形資產。2018 年末、2019 年末和 2020 年末,龍芯中科開發支出餘額分別為 1,875.05 萬元、686.66 萬元、5,139.33 萬元。

目前龍芯中科主要在研專案及進展情況如下:

其核心技術人員基本情況如下:

其中,龍芯中科董事長、總經理胡偉武是龍芯總設計師,從 2001 年起投身於龍芯處理器的研製工作,先後主持完成了龍芯 1 號、龍芯 2 號、龍芯 3 號系列處理器的研製。

四、前五大客戶集中度較高

2018 年-2020 年,龍芯中科前五大客戶銷售金額佔當期營業收入的比例為 75.19%、67.92%、70.23%,客戶集中度較高。

2020 年其前五名客戶銷售情況如下:

2019 年其前五名客戶銷售情況如下:

2018 年其前五名客戶銷售情況如下:

報告期內,龍芯中科均不存在對單一客戶銷售收入佔比超過 50% 的情況。

除 AA06 和中科院計算所為公司關聯方外,龍芯中科主要客戶與公司及其董事、監事、高階管理人員、實際控制人之間不存在關聯關係或其他特殊關係。

五、前五大供應商採購佔比逐年上升

2018 年-2020 年,龍芯中科前五大供應商採購金額佔當期採購總額的比例為 70.35%、81.54%、90.79%,採購佔比逐年上升。

2020 年,公司前五名供應商採購情況如下:

2019 年,公司前五名供應商採購情況如下:

2018 年,公司前五名供應商採購情況如下:

其中,BP00 為晶片流片、代工供應商,龍芯中科向其採購晶片加工服務,採購金額佔當期採購總額的比例分別為 40.79%、56.58%、66.60%,採購佔比較高且逐年上升,主要由於公司主力產品均由 BP00 進行代工。

一款晶片由單一代工廠商進行生產在晶片領域屬於行業慣例,不屬於對單一供應商的依賴情況。除 BP00 外,龍芯中科不存在對單一供應商採購比例超過 50% 的情況。

報告期內,龍芯中科主要供應商與公司及其董事、監事、高階管理人員、實際控制人之間不存在關聯關係或其他特殊關係。

六、胡偉武、晉紅夫婦為共同實際控制人

龍芯中科股權結構如下:

截至招股書籤署日,龍芯中科擁有 11 家控股企業、4 家直接參股公司。其各股東的持股數量及比例如下:

天童芯源持有公司 23.98% 的股份,為公司控股股東。胡偉武和晉紅二人為夫妻關係,胡偉武持有天童芯源 47.67% 的股權,為第一大股東,晉紅持有芯源投資 15.02% 的合夥份額。

胡偉武和晉紅通過天童芯源及芯源投資、天童芯正、天童芯國合計控制公司 33.61% 的表決權,股權比例顯著高於其他股東。同時,胡偉武長期擔任公司董事和總經理,晉紅長期擔任公司投資總監。因此,胡偉武、晉紅夫婦為龍芯中科共同實際控制人。

胡偉武與晉紅均生於 1968 年 11 月。胡偉武 1991 年獲中國科學技術大學學士學位,1996 年獲中國科學院計算技術研究所計算機系統結構專業工學博士學位。

1996 年 3 月至 2021 年 1 月,胡偉武就職於中國科學院計算技術研究所,歷任助理研究員、副研究員、研究員、博士生導師、所長助理、 副總工程師、總工程師等職務;現任龍芯中科董事長、總經理。他還於 2008 年當選第十一屆全國人大代表,2012 年和 2017 年分別當選黨的十八大、十九大代表。

晉紅在 2004 年 5 月至 2007 年 6 月期間任北京織女星網格技術有限公司部門經理;2007 年 7 月至 2008 年 4 月,任北京海淀中科計算技術轉移中心部門經理;2008 年 5 月至今,歷任龍芯中科部門經理、風控總監、投資總監。

七、從四個方面拓展產品價值

除了上述核心技術外,龍芯中科其他他主要核心技術儲備中,同時多執行緒技術、新一代系統級虛擬化技術、GPGPU 設計技術、PCIE4.0 高速 IO 設計技術、基於新型指令的應用二進位制介面規範均處於研發階段,記憶體控制器 DDR5、D2D 封裝級片間互連技術、先進工藝物理設計技術、融合型高效能運算框架處於早期研發階段。

未來,龍芯中科計劃從四方面擴充套件產品價值:

(1)持續改進處理器技術與效能,包括微結構的優化和產品製造工藝的改進,為客戶提供效能更優的新一代產品。

(2)自主研發與處理器配套的晶片,包括電源晶片、時鐘晶片、GPGPU 晶片、儲存類晶片等,優化系統效率、降低系統成本。

(3)完善生態建設,以龍芯的 Loongnix 和 LoongOS 為基礎,持續完善基礎軟體,開展應用生態建設,在資訊系統和工控系統兩大領域開展下游產業鏈建設工作。

(4)拓展供應鏈的價值,逐步提升公司供應鏈自主程度。

上述四方面的價值拓展,會形成較高的技術門檻和產業門檻,提高龍芯中科在自主資訊產業以及開放市場中的競爭實力。

結語:國內 CPU 玩家正快速逼近國際先進水平

目前,國內市場對進口通用處理器過度依賴,多數通用處理器產品需要從境外採購,桌面市場主要為英特爾、AMD 佔領;伺服器市場則主要為英特爾壟斷。我國對進口通用處理器的過度依賴已經成為我國資訊產業發展的一大軟肋。

由於政務及重點行業對資訊保安、供應鏈安全要求相對較高,該領域是當前國產 CPU 的優勢市場;消費級市場則是國產 CPU 長期需突破的目標市場,尤其是在桌面 CPU 生態方面還有較大的差距,還需要重點彌補;企業級市場亦是國產 CPU 未來重要的增量市場。

相較於英特爾、AMD、Arm 等國際 CPU 龍頭企業,當前以龍芯中科為代表的國內 CPU 設計企業在研發銷售規模、產品認知度、市場知名度、商用應用軟體生態等方面均有較大差距。

但在 CPU 進入後摩爾定律時期升級速度趨緩的背景下,國產 CPU 效能與國際主流水平逐步縮小,存在趕超的可能,再加上我國政府對該領域的支援力度逐步加大,政策日趨完善,國內 CPU 玩家正通過指令系統架構知識儲備、技術人才聚集等方面的積累,快速逼近國際先進水平。