信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)專題：突破核心技術(shù)，信創(chuàng)揚(yáng)帆起航（2021）

文章來源：信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)專題：突破核心技術(shù)，信創(chuàng)揚(yáng)帆起航（2021）

信創(chuàng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈主要分為基礎(chǔ)設(shè)施（芯片、PC/服務(wù)器、存儲等）、基礎(chǔ)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等）、外設(shè)、應(yīng)用軟件（ERP、辦公軟件、政務(wù)軟件等）、網(wǎng)絡(luò)安全（邊界安全、終端安全等），核心環(huán)節(jié)包括芯片、PC/服務(wù)器、存儲、中間件等。

我國應(yīng)用軟件國產(chǎn)化程度相對較高，而芯片技術(shù)的成熟度尚與發(fā)達(dá)國家存在一定差距。本文參考自國元證券“信創(chuàng)行業(yè)專題：突破核心技術(shù)，信創(chuàng)揚(yáng)帆起航”，全報(bào)告內(nèi)容和下載鏈接如下：

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基于國產(chǎn)平臺的終端全棧架構(gòu)包括硬件層、固件、操作系統(tǒng)、驅(qū)動層和應(yīng)用層，各種設(shè)備、軟件及其部署模式構(gòu)成了一個(gè)龐大的“生態(tài)系統(tǒng)”。其中，芯片作為整機(jī)的心臟，為終端、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全等各類設(shè)備提供核心算力支撐。

芯片：芯片是所有硬件設(shè)備的核心。目前國際市場中的主流 CPU 主要包括 X86 和ARM 兩類，國內(nèi)市場份額主要被 X86 陣營的 Intel 和 AMD 占據(jù)。目前市場的主要參與者包括飛騰、鯤鵬、海光、龍芯、申威、兆芯等。近年來，本土廠商技術(shù)的進(jìn)步帶來了新一代芯片性能的大幅提升，國產(chǎn)芯片有望在未來實(shí)現(xiàn)集中放量。

服務(wù)器：服務(wù)器是計(jì)算產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，為全球計(jì)算產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)大的算力支持，是推動企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等新興技術(shù)發(fā)展的重要載體。根據(jù) IDC的數(shù)據(jù)，2020 年上半年，中國市場 X86 服務(wù)器出貨量迎來拐點(diǎn)，較上年同期增長7.50%。

存儲：存儲設(shè)備的發(fā)展離不開 5G、云、AIoT、汽車電子、游戲等多維需求的驅(qū)動。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推動下，企業(yè)需要儲存的數(shù)據(jù)總量大幅增加，給存儲設(shè)備供應(yīng)商提供了發(fā)展機(jī)遇。

操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)是協(xié)調(diào)、管理和控制各類硬件資源和軟件資源的控制程序。國產(chǎn)替代空間十分廣闊。目前我國自主研發(fā)的 PC 端操作系統(tǒng)操作以麒麟軟件的銀河麒麟、中標(biāo)麒麟和統(tǒng)信軟件的 UOS 為主。從移動端市場來看，國內(nèi)市場主要參與者包括谷歌旗下的安卓和蘋果旗下的 iOS，中國聯(lián)通、阿里、華為、聯(lián)想、百度等廠商也在著力推進(jìn)移動終端操作系統(tǒng)的研發(fā)。

中間件：中間件是獨(dú)立的系統(tǒng)級軟件，連接操作系統(tǒng)層和應(yīng)用程序?qū)樱饕獮榫W(wǎng)絡(luò)分布式計(jì)算環(huán)境提供通信服務(wù)、交換服務(wù)、語義交互操作服務(wù)等系統(tǒng)之間的協(xié)同集成服務(wù)，解決系統(tǒng)之間的互連互通問題。隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展以及傳統(tǒng)行業(yè)在數(shù)字經(jīng)濟(jì)下的升級轉(zhuǎn)型，預(yù)計(jì)國內(nèi)中間件市場規(guī)模將保持穩(wěn)定增長，國產(chǎn)中間件產(chǎn)品有望逐漸取代 IBM 和 Oracle 等外資廠商的市場份額。

數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，與操作系統(tǒng)、中間件同為三大基礎(chǔ)軟件之一，目前主要分為傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與新興的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫兩類。從競爭格局來看，過去國內(nèi)數(shù)據(jù)庫市場被海外的Oracle、IBM 等企業(yè)壟斷，近年來受益于信創(chuàng)政策的加速推進(jìn)，本土數(shù)據(jù)庫企業(yè)的市場份額得以顯著提升。隨著云數(shù)據(jù)庫等新興數(shù)據(jù)庫的發(fā)展和國內(nèi)廠商核心技術(shù)的持續(xù)迭代，未來數(shù)據(jù)庫的國產(chǎn)替代進(jìn)程有望提速。

應(yīng)用軟件：應(yīng)用軟件是打通整個(gè)信創(chuàng)生態(tài)建設(shè)的最后一步。隨著本土廠商多年的技術(shù)積累、業(yè)務(wù)創(chuàng)新和市場開拓，國產(chǎn)應(yīng)用軟件逐漸崛起。在辦公軟件領(lǐng)域，國內(nèi)市場中僅有數(shù)家本土廠商參與競爭，形成了微軟、金山辦公同臺競爭，其他廠商跟進(jìn)發(fā)展的競爭態(tài)勢；在 ERP 領(lǐng)域，高端市場主要被 SAP、Oracle 等海外企業(yè)占據(jù)，用友網(wǎng)絡(luò)、金蝶國際等本土廠商在低端領(lǐng)域占據(jù)較大市場份額。

網(wǎng)絡(luò)安全：從市場格局來看，歐美廠商起步較早，在技術(shù)上引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展；國內(nèi)信息安全市場呈現(xiàn)高度分散的特點(diǎn)，市占率較高的絕對龍頭尚未出現(xiàn)。與傳統(tǒng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)不同，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)更加強(qiáng)調(diào)生態(tài)體系的打造，核心邏輯在于形成以 CPU 和操作系統(tǒng)為核心的國產(chǎn)化生態(tài)體系，系統(tǒng)性地保證整個(gè)國產(chǎn)化信息技術(shù)體系可生產(chǎn)、可用、可控和安全。目前，國家和企業(yè)正在開展基于 CPU 和操作系統(tǒng)的適配工作，核心技術(shù)生態(tài)已初步形成。

基礎(chǔ)硬件夯實(shí)生態(tài)建設(shè)基礎(chǔ)，芯片國產(chǎn)化進(jìn)程邁入快車道；基礎(chǔ)軟件賦能產(chǎn)業(yè)鏈上下游，海外廠商壟斷格局逐步打破。本文將從基礎(chǔ)硬件主要包括CPU、GPU、存儲；基礎(chǔ)軟件操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等進(jìn)行深入分析。

指令集是 CPU 中用來計(jì)算和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一套指令的集合，一般可分為復(fù)雜指令集(CISC)和簡單指令集(RISC)，是 CPU 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。由于自主研發(fā)指令集架構(gòu)的技術(shù)門檻較高，因此多數(shù)國內(nèi)廠商選擇購買國外的技術(shù)授權(quán)，授權(quán)方式主要分為兩種：指令集架構(gòu)授權(quán)和 IP 內(nèi)核授權(quán)。其中，獲得指令集架構(gòu)授權(quán)的廠商可以對指令集架構(gòu)進(jìn)行大幅度改造，對企業(yè)研發(fā)能力要求更高；而 IP 授權(quán)企業(yè)沒有權(quán)限對內(nèi)核進(jìn)行改造。

CISC 的指令系統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。在 CISC 微處理器中，程序的各條指令是按順序串行執(zhí)行的，每條指令中的各個(gè)操作也是按順序串行執(zhí)行的，因此控制簡單，但計(jì)算機(jī)各部分的利用率不高，執(zhí)行速度較慢。CISC 以 Intel、AMD 的 X86 CPU 為代表。

RISC 結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻率最高的簡單指令，對不常用的功能通過組合指令來完成，以 ARM，IBM Power 為代表。ARM 相比 CISC 擁有體積小、低功耗和性價(jià)比高的特點(diǎn)，在移動芯片領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。目前主流的手機(jī)芯片廠商幾乎都采用了 ARM 架構(gòu)，例如高通、德州儀器、三星及蘋果等。我國采用 ARM架構(gòu)的芯片廠商主要包括飛騰和華為。

億歐智庫的數(shù)據(jù)顯示，國產(chǎn) CPU 在服務(wù)器和 PC 端市場中占有率不到 0.5%，而在通信設(shè)備領(lǐng)域的占有率相對較為樂觀。目前我國 CPU 市場以 X86為主，Intel 和 AMD 兩家公司處于壟斷地位，擁有高度自主研發(fā)的國產(chǎn) CPU 是我國IT 技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

GPU 的全稱為圖形處理器，又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片，是一種專門在個(gè)人電腦、工作站、游戲機(jī)和平板電腦、智能手機(jī)等移動設(shè)備上做圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器。與 CPU 相比，GPU 擁有更多的計(jì)算單元，因此在解決計(jì)算密集型的程序與易于并行的程序方面具有優(yōu)勢。GPU可分為集成GPU與獨(dú)立GPU： 

集成 GPU 是集成于主板或 CPU 上的圖像處理單位，占用物理內(nèi)存，因此會對系統(tǒng)性能和速度造成一定影響。集成 GPU 通常價(jià)格較低、兼容性較好，但無法實(shí)現(xiàn)更換。

獨(dú)立 GPU 指通過獨(dú)立顯卡插在主板上的圖像處理單位，不占用物理內(nèi)存。一般而言，獨(dú)立 GPU 的性能比集成 GPU 更高，能耗和價(jià)格也相應(yīng)較高。

GPU行業(yè)進(jìn)入壁壘較高，市場格局相對集中，主要參與者包括 Intel、AMD 和英偉達(dá)。從集成 GPU 市場來看，根據(jù) Jon Peddie Research 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020 年第四季度全球 GPU 出貨量同比增長了 12.4%，預(yù)計(jì) 2020-2025 年期間，GPU 裝機(jī)量的CAGR 將達(dá)到 3.7%。第四季度，AMD 的整體市場份額較上一季度下降了 2.2 個(gè)百分點(diǎn)，英偉達(dá)下降了 4.37 個(gè)百分點(diǎn)，Intel 憑借穩(wěn)定的供應(yīng)鏈穩(wěn)居市場龍頭，市場份額提升了 6.6 個(gè)百分點(diǎn)。

從獨(dú)立 GPU 市場來看，2020 年第四季度，英偉達(dá)較上一季度提高了 2 個(gè)百分點(diǎn)的市場占有率，目前占據(jù)了 82%的獨(dú)立顯卡市場，AMD 的市場份額為 18%。與去年同期的市占率相比，英偉達(dá)實(shí)現(xiàn)了較大幅度的增長。

存儲器按照形態(tài)可分類為光學(xué)存儲（DVD/CD 等）、磁性存儲（傳統(tǒng)硬盤、軟盤等）、半導(dǎo)體存儲，其中，半導(dǎo)體存儲是存儲領(lǐng)域應(yīng)用最廣、市場規(guī)模最大的存儲器件。半導(dǎo)體存儲按信息的可保存性又可分為掉電非易失存儲和掉電易失存儲，目前市場上主流的存儲器包括掉電非易失存儲 NOR Flash、NAND Flash 和掉電易失存儲DRAM。

全球市場規(guī)模最大的半導(dǎo)體存儲器包括 DRAM 和 NAND Flash。根據(jù) TrendForce的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體存儲市場規(guī)模在 2018 年時(shí)達(dá)到近五年來的峰值，其中DRAM 的市場規(guī)模接近 1000 億美元，2019 年后市場規(guī)模有所下滑。我們認(rèn)為，未來隨著服務(wù)器需求上升、5G 商用化落地進(jìn)展加速，存儲器行業(yè)的需求將穩(wěn)步恢復(fù)。

操作系統(tǒng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)的核心系統(tǒng)軟件，主要負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源，并提供必須的人機(jī)交互機(jī)制。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，操作系統(tǒng)的概念已延伸到信息設(shè)備的各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，以及協(xié)同工作的云端、邊緣端、智能終端等各類設(shè)備中。目前，操作系統(tǒng)總體分為開源和閉源兩大類型。

閉源操作系統(tǒng)即源代碼不公開的操作系統(tǒng)產(chǎn)品，如 Windows 系列和 Unix 系列。閉源產(chǎn)品對其核心技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)加以保護(hù)，建立了技術(shù)性壁壘，因此通常能獲得更多商業(yè)利益。

開源操作系統(tǒng)即公開源代碼的操作系統(tǒng)，典型代表是基于 Linux 的桌面和服務(wù)器操作系統(tǒng)，以及移動端的 Android 操作系統(tǒng)等。開源操作系統(tǒng)給參與者提供了產(chǎn)品拓展的機(jī)會，有助于豐富產(chǎn)品生態(tài)圈。

在操作系統(tǒng)領(lǐng)域，以微軟的 Windows 為代表的閉源操作系統(tǒng)產(chǎn)品在國內(nèi)外市場中占據(jù)了壟斷地位。根據(jù)百度統(tǒng)計(jì)流量研究院的數(shù)據(jù)，2018 年 12 月，微軟旗下的操作系統(tǒng)在中國的市場份額高達(dá) 94.94%，macOS、iPad OS、Linux 等其他操作系統(tǒng)的市場份額較小。

此后，Widows 系列產(chǎn)品的市場占有率呈現(xiàn)下降趨勢，2020 年 12 月的市場份額下降至 89.79%，仍處于市場主導(dǎo)地位，但其他桌面操作系統(tǒng)正逐漸擴(kuò)大市場份額。其中，macOS 的市場占有率由 2018 年 12 月的 1.91%增長至 2020年 12 月的 4.11%，Linux 的市場占有率由 2018 年 12 月的 0.68%增長至 2020 年 12 月的 1.16%，微軟操作系統(tǒng)的壟斷局勢有望出現(xiàn)改觀。

Linux 是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類 Unix 操作系統(tǒng)，由于其性能穩(wěn)定和開源等特性，國產(chǎn)操作系統(tǒng)多為以 Linux 為基礎(chǔ)二次開發(fā)的操作系統(tǒng)。目前國產(chǎn)操作系統(tǒng)市 場的主要參與者包括麒麟軟件、統(tǒng)信軟件、普華軟件、中興新支點(diǎn)、中科方德及華為等。

華為 EulerOS 是基于開源技術(shù)的開放的企業(yè)級 Linux 操作系統(tǒng)軟件，具備高安全性、高可擴(kuò)展性、高性能等特點(diǎn)，能夠滿足客戶 IT 基礎(chǔ)設(shè)施和云計(jì)算服務(wù)等多業(yè)務(wù)場景需求。

目前 EulerOS 的應(yīng)用場景有 TaiShan 服務(wù)器、PaaS 和企業(yè)存儲三類。其中，TaiShan服務(wù)器以鯤鵬處理器為基礎(chǔ)，在“算、存、傳、管”等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全國產(chǎn)化；EulerOS Pass 是基于開源 Kubernetes 和華為 iSula 容器引擎技術(shù)的企業(yè)級容器服務(wù)，其在開源原生平臺的基礎(chǔ)上，具備增強(qiáng)的商用化特性，滿足客戶實(shí)際使用需求；企業(yè)存儲方案高效、簡易、安全，能夠幫助企業(yè)客戶削減采購成本，提升工作效率，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。

隨著全球各行業(yè)數(shù)字化進(jìn)程的不斷推動，市場對于數(shù)據(jù)庫軟件的需求逐漸攀升。數(shù)據(jù)庫主要分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫兩種，雖然關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在一些傳統(tǒng)領(lǐng)域依然保持了強(qiáng)大的生命力，但隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的半關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)需要用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲管理。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是指采用了關(guān)系模型來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，其以行和列的形式存儲數(shù)據(jù)，以便于用戶理解，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫這一系列的行和列被稱為表，一組表組成了數(shù)據(jù)庫。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫強(qiáng)調(diào) ACID 規(guī)則即原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久性(Durability)，可以滿足對事務(wù)性要求較高或者需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)查詢的數(shù)據(jù)操作，并且可以充分滿足數(shù)據(jù)庫操作的高性能和操作穩(wěn)定性的要求。

非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(NoSQL)泛指非關(guān)系型的數(shù)據(jù)，其共同特點(diǎn)是不保證關(guān)系數(shù)據(jù)的 ACID 特性，因此非常容易擴(kuò)展，并能在大數(shù)據(jù)量下保持較高的讀寫性能。

基于用戶對數(shù)據(jù)庫的高粘性和信息的敏感性，數(shù)據(jù)庫的使用者相比其他數(shù)字化產(chǎn)品具有更高的忠誠度。根據(jù) DB-Engines 的數(shù)據(jù)，過去一年，全球數(shù)據(jù)庫流行度排名變動較小，市場競爭格局趨于穩(wěn)定，排名前三的數(shù)據(jù)庫分別為 Oracle、MySQL、Microsoft SQL Server。

Oracle Database：是目前世界上最流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一，系統(tǒng)可移植性好、使用方便、功能強(qiáng)，適用于各類大、中、小微機(jī)環(huán)境，是一種高效率的、可靠性好的、適應(yīng)高吞吐量的數(shù)據(jù)庫方案。

MySQL：由瑞典 MySQL AB 公司開發(fā)，屬于 Oracle 旗下產(chǎn)品。MySQL 軟件采用了雙授權(quán)政策，分為社區(qū)版和商業(yè)版，由于其體積小、速度快、總體擁有成本低、開放源碼等特點(diǎn)，一般中小型網(wǎng)站的開發(fā)都選擇 MySQL 作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫。

Microsoft SQL Server：最初由 Microsoft、Sybase 和 Ashton-Tate 三家公司共同開發(fā)，于 1988 年推出了第一個(gè) OS/2 版本，具有使用方便、可伸縮性好、與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點(diǎn)。

中間件作為三大核心基礎(chǔ)軟件之一，在我國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，大量的數(shù)據(jù)傳輸和通信協(xié)議都要通過中間件來實(shí)現(xiàn)。近年來，用戶對于基于云的分布式應(yīng)用服務(wù)、消息隊(duì)列等中間件工具的需求不斷增長，中間件市場有望加速發(fā)展。隨 著國產(chǎn)中間件廠商技術(shù)的升級，本土廠商有望在下游客戶中打破 IBM 和 Oracle 等外資廠商的壟斷，逐步實(shí)現(xiàn)中間件的國產(chǎn)化替代。

當(dāng)前，國產(chǎn)中間件廠商包括東方通、普元信息、寶蘭德等。2020 年，東方通、普元信息、寶蘭德的營業(yè)收入分別為 6.40、3.61、1.82 億元，收入體量已經(jīng)初具規(guī)模。2017-2020 年，上述公司研發(fā)人員逐年增加，研發(fā)費(fèi)用占比也維持在高位。截至 2020年，三家公司的研發(fā)人員數(shù)量分別為 824、182、201 人，研發(fā)費(fèi)用占營業(yè)收入分別為 27.32%、15.73%、22.17%。

普元信息技術(shù)股份有限公司是國內(nèi)軟件基礎(chǔ)平臺（中間件）專業(yè)提供商，主要為金融、政務(wù)、能源、電信、制造業(yè)等行業(yè)客戶提供創(chuàng)新可靠的軟件基礎(chǔ)平臺產(chǎn)品及相應(yīng)技術(shù)服務(wù)。

普元信息的基礎(chǔ)中間件軟件有應(yīng)用服務(wù)器、應(yīng)用開發(fā)平臺、業(yè)務(wù)流程平臺、企業(yè)服務(wù)總線、企業(yè)門戶平臺。普元基礎(chǔ)中間件系列軟件產(chǎn)品通過建立應(yīng)用軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，提供高效便捷的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境和工具，幫助客戶組件化、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的開發(fā)、業(yè)務(wù)流程的配置和應(yīng)用系統(tǒng)間的集成，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息跨系統(tǒng)、平臺與應(yīng)用的互聯(lián)互通，從而提高應(yīng)用軟件研發(fā)效率，降低軟件維護(hù)成本。

來源：智能計(jì)算芯世界

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2021年信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告

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