海光信息技術(shù)股份有限公司：成立于2014年10月，注冊地位于天津，2022年在科創(chuàng)板上市。主營業(yè)務(wù)是研發(fā)、設(shè)計和銷售應(yīng)用于服務(wù)器、工作站等計算、存儲設(shè)備中的高端處理器。產(chǎn)品包括海光通用處理器（CPU）和海光協(xié)處理器（DCU）。

海光CPU系列產(chǎn)品兼容x86指令集以及國際上主流操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，軟硬件生態(tài)豐富，性能優(yōu)異，安全可靠，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等重要行業(yè)或領(lǐng)域。海光DCU系列產(chǎn)品以GPGPU架構(gòu)為基礎(chǔ)，兼容通用的“類CUDA”環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于大數(shù)據(jù)處理、人工智能、商業(yè)計算等應(yīng)用領(lǐng)域。

公司下設(shè)CPU設(shè)計中心、DCU設(shè)計中心、SOC設(shè)計中心、后端實現(xiàn)中心、定制工藝中心、工程平臺技術(shù)中心、產(chǎn)品開發(fā)運營中心、軟件與安全中心、項目與質(zhì)量管理中心、技術(shù)支撐中心、銷售與生態(tài)發(fā)展中心、解決方案與優(yōu)化中心、產(chǎn)品市場部財務(wù)管理部和管理保障中心15個職能部門。

圖片來源：組織架構(gòu)海光信息

1、產(chǎn)品線

高端處理器作為現(xiàn)代信息系統(tǒng)設(shè)備中的核心部件，在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜任務(wù)調(diào)度和邏輯運算等方面發(fā)揮了不可替代的作用。

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域、技術(shù)路線和產(chǎn)品特征的不同，海光信息高端處理器分為海光CPU系列產(chǎn)品和海光DCU系列產(chǎn)品。海光CPU系列產(chǎn)品兼容x86指令集以及國際上主流操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，軟硬件生態(tài)豐富，性能優(yōu)異，安全可靠，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等重要行業(yè)或領(lǐng)域。

海光DCU系列產(chǎn)品以GPGPU架構(gòu)為基礎(chǔ)，兼容通用的“類CUDA“環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于大數(shù)據(jù)處理、人工智能商業(yè)計算等應(yīng)用領(lǐng)域。

圖片來源：產(chǎn)品線海光信息

(1)海光CPU

海光CPU主要面向復(fù)雜邏輯計算、多任務(wù)調(diào)度等通用處理器應(yīng)用場景需求，兼容國際主流x86處理器架構(gòu)和技術(shù)路線，具有優(yōu)異的系統(tǒng)架構(gòu)、高可靠性和高安全性、豐富的軟硬件生態(tài)等優(yōu)勢。海光CPU按照代際進行升級迭代，每代際產(chǎn)品按照不同應(yīng)用場景對高端處理器計算性能、功能、功耗等技術(shù)指標的要求，細分為海光7000系列產(chǎn)品、海光5000系列產(chǎn)品、海光3000系列產(chǎn)品。

圖片來源：海光信息

海光CPU在國產(chǎn)處理器中具有非常廣泛的通用性和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通、工業(yè)設(shè)計、圖形圖像處理等領(lǐng)域。海光CPU既支持面向數(shù)據(jù)中心、云計算等復(fù)雜應(yīng)用領(lǐng)域的高端服務(wù)器;也支持面向政務(wù)、企業(yè)和教育領(lǐng)域的信息化建設(shè)中的中低端服務(wù)器以及工作站和邊緣計算服務(wù)器。

(2)海光DCU

海光DCU屬于 GPGPU的一種，采用“類 CUDA”通用并行計算架構(gòu)，能夠較好地適配、適應(yīng)國際主流商業(yè)計算軟件和人工智能軟件。與CPU相同，海光DCU按照代際進行升級選代，每代際產(chǎn)品細分為8000系列的各個型號。海光8000系列具有全精度浮點數(shù)據(jù)和各種常見整型數(shù)據(jù)計算能力，能夠充分挖掘應(yīng)用的并行性，發(fā)揮其大規(guī)模并行計算的能力，快速開發(fā)高能效的應(yīng)用程序。

圖片來源：海光信息

海光DCU主要部署在服務(wù)器集群或數(shù)據(jù)中心，為應(yīng)用程序提供性能高、能效比高的算力，支撐高復(fù)雜度和高吞吐量的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。在AIGC持續(xù)快速發(fā)展的時代背景下，海光DCU能夠支持全精度模型訓(xùn)練，實現(xiàn)LLaMa、GPT、Bloom、ChatGLM、悟道、紫東太初等為代表的大模型的全面應(yīng)用，與國內(nèi)包括文心一言等大模型全面適配，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2、行業(yè)地位

(1)技術(shù)地位

x86指令集具有業(yè)界最好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)支持，現(xiàn)有運行中以及開發(fā)中的絕大部分服務(wù)器、硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)均基于或兼容x86指令集。公司研制出符合中國用戶使用需求、兼具“生態(tài)、性能、安全”三大特點的國產(chǎn)x86架構(gòu)處理器產(chǎn)品。

海光 CPU主要具有三大技術(shù)優(yōu)勢。一是優(yōu)異的產(chǎn)品性能。海光CPU使用先進的處理器微結(jié)構(gòu)和緩存層次結(jié)構(gòu)、高主頻設(shè)計技術(shù)，依托先進的SoC架構(gòu)和片上網(wǎng)絡(luò)，集成了更多處理器核心，使產(chǎn)品性能優(yōu)勢顯著。二是良好的系統(tǒng)兼容性。海光CPU可以兼容國內(nèi)外主流操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等基礎(chǔ)軟件及廣泛的行業(yè)應(yīng)用軟件。三是較高的系統(tǒng)安全性。海光CPU通過不斷擴充安全算法指令、集成安全算法專用加速電路等方式，有效提升了數(shù)據(jù)安全性和計算環(huán)境的安全性，原生支持可信計算。

海光DCU以“類 CUDA”良好的兼容性，為用戶提供強大的計算服務(wù)能力。海光DCU 主要具有三大技術(shù)優(yōu)勢。一是強大的計算能力。海光DCU基于大規(guī)模并行計算微結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，具備強大的全精度各種數(shù)據(jù)格式的算力，是一款計算性能強大、能效比較高的通用協(xié)處理器。二是高速并行數(shù)據(jù)處理能力。海光DCU集成片上高帶寬內(nèi)存芯片，可以在大規(guī)模數(shù)據(jù)計算過程中提供優(yōu)異的數(shù)據(jù)處理能力，使海光DCU可以適用于廣泛的應(yīng)用場景。三是良好的軟件生態(tài)環(huán)境。海光DCU采用 GPGPU架構(gòu),兼容“類 CUDA”環(huán)境,解決了產(chǎn)品推廣過程中的軟件生態(tài)兼容性問題。公司通過參與開源軟件項目，加快了公司產(chǎn)品的推廣速度，并實現(xiàn)與GPGPU 主流開發(fā)平臺的兼容。

(2)市場地位

公司在國內(nèi)率先研制完成了高端通用處理器和協(xié)處理器產(chǎn)品，并實現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。相較于國外廠商，公司根植于中國本土市場，更加了解中國客戶的需求，能夠提供更為安全可控的產(chǎn)品和更為全面、細致的運營維護服務(wù)，具有本土化競爭優(yōu)勢。海光CPU已被國內(nèi)多家知名服務(wù)器廠商采用，相關(guān)產(chǎn)品成功應(yīng)用到工商銀行、中國銀行等金融領(lǐng)域客戶，中國石油、中國石化等能源化工領(lǐng)域客戶，并在電信運營商的數(shù)據(jù)中心類業(yè)務(wù)中得到了廣泛使用。

海光DCU兼容“類CUDA”環(huán)境，軟硬件生態(tài)豐富。海光DCU系列產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于大數(shù)據(jù)處理、大模型訓(xùn)練、人工智能、商業(yè)計算等領(lǐng)域。

3、X86架構(gòu)和服務(wù)器行業(yè)介紹

在高端處理器領(lǐng)域，由于x86 架構(gòu)處理器起步較早，生態(tài)環(huán)境較其他處理器具有明顯優(yōu)勢，因此，全球應(yīng)用x86處理器的服務(wù)器銷售額占全部服務(wù)器銷售額的比例占九成以上，處于顯著領(lǐng)先的地位。

高端處理器研發(fā)在架構(gòu)設(shè)計、電路設(shè)計、工藝制程、先進封裝設(shè)計等方面均有較高的技術(shù)門檻，對人才的創(chuàng)新能力和工程技術(shù)能力要求很高。高水平集成電路研發(fā)人才培養(yǎng)周期長，且我國高端芯片設(shè)計行業(yè)發(fā)展時間較短，導(dǎo)致行業(yè)高端專業(yè)人才緊缺。我國集成電路設(shè)計企業(yè)多處于成長期，與國際同行相比，資金實力相對較弱，技術(shù)差距尚待縮小，亦面臨人才緊缺的問題。

在我國，根據(jù)IDC統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2023年全年，中國x86服務(wù)器市場出貨量為362萬臺，預(yù)期2024年還將增長5.7%。隨著近幾年人工智能技術(shù)爆發(fā)式的突破，人工智能產(chǎn)業(yè)鏈與商業(yè)化應(yīng)用進入了高速發(fā)展階段。

中國是全球重要的 CPU 消費市場，計算機用戶基數(shù)龐大。信息產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化是國家建設(shè)數(shù)字中國的先行條件，國產(chǎn)高端處理器已經(jīng)從黨政應(yīng)用向重點行業(yè)逐步延伸，公司產(chǎn)品在能源、交通、金融、通信等關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域已得到批量應(yīng)用。對信息安全、供應(yīng)鏈安全要求相對較高的領(lǐng)域，亦是國產(chǎn)CPU的優(yōu)勢市場。

根據(jù)《2023-2024 中國人工智能計算力發(fā)展評估報告》，IDC 預(yù)計全球人工智能硬件市場（服務(wù)器）規(guī)模將從 2022 年的195億美元增長到 2026 年的347億美元，五年年復(fù)合增長率達17.3%；預(yù)計2023年中國人工智能服務(wù)器出貨量將達到31.60 萬臺，同比增長11.3%，2027年將達到69.1萬臺，五年年復(fù)合增長率達21.60%。

在 AIGC 持續(xù)快速發(fā)展的背景下，以 ChatGPT、Sora 等為代表的大模型人工智能技術(shù)浪潮席卷全球，大量企業(yè)和機構(gòu)投入類似 ChatGPT 乃至功能更強大的大模型研發(fā)中，隨著與業(yè)務(wù)緊密結(jié)合的人工智能應(yīng)用場景逐漸落地，擁有先進算法和強大計算能力的企業(yè)成為了最主要的推動者，人工智能發(fā)展進入了全新階段。隨著大模型的迭代，訓(xùn)練所需的樣本和參數(shù)呈指數(shù)級增長，多模態(tài)智能數(shù)據(jù)從訓(xùn)練到推理均需要算力的驅(qū)動，伴隨模型逐漸復(fù)雜化，所對應(yīng)的算力需求也進一步加劇，而這些需求都會推動包括人工智能處理器在內(nèi)的高端處理器的快速增長。

4、經(jīng)營業(yè)績

2023年，海光信息實現(xiàn)營業(yè)收入60.12億元，同比增長17.30%；毛利率60%，實現(xiàn)凈利潤12.6億元。2023年，海光信息研發(fā)投入共計28.10億元，較上年同期增長35.93%。

圖片來源：海光信息

圖片來源：海光信息

5、組織體系和人才隊伍

海光信息成立技術(shù)委員會以指導(dǎo)公司研發(fā)工作，下設(shè)技術(shù)支撐中心和項目質(zhì)量管理部，研發(fā)和服務(wù)范圍覆蓋北京、成都、蘇州、上海等地，形成技術(shù)、平臺和應(yīng)用三個層次的完備支持。

圖片來源：海光信息 技術(shù)委員會

截至報告期末，公司研發(fā)團隊總?cè)藬?shù)為1641人，其中碩士及以上學(xué)歷1301人，占研發(fā)團隊總數(shù)的79.28%。

圖片來源：海光信息

截至2023年，海光累計獲得授權(quán)專利763項:其中授權(quán)發(fā)明專利670項、授權(quán)實用新型專利90項。在其他知識產(chǎn)權(quán)方面，海光累計獲得軟件著作244項、商標97項：2023年新增集成電路布圖設(shè)計71項，累計擁有集成電路布圖設(shè)計228項。

圖片來源：海光信息

6、核心技術(shù)

海光信息在CPU和DCU芯片技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)投入，2023年在處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、處理器核心微結(jié)構(gòu)驗證、處理器安全架構(gòu)、處理器IP研發(fā)、處理器可測性與可調(diào)試性設(shè)計、處理器物理設(shè)計、處理器先進封裝設(shè)計、處理器測試、處理器基礎(chǔ)軟件設(shè)計和處理器生態(tài)軟件優(yōu)化等核心技術(shù)上持續(xù)開展研發(fā)，優(yōu)化、提升公司產(chǎn)品性能，具體如下：

(1)處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計方面

采用高帶寬低延時chiplet互聯(lián)技術(shù)，不斷提升計算性能。兼容主流的處理器指令集，并根據(jù)應(yīng)用需要擴展指令集。內(nèi)存控制器支持SDRAM和HBM 等存儲協(xié)議接口，訪存帶寬和高可靠性技術(shù)不斷提升，同時支持內(nèi)存加密。處理器利用ComboPHY靈活支持多種高速I/0，包括處理器之間互連總線、PCIe、CXL、SATA、1/10GbE等，具備對一致性互聯(lián)總線CXL的支持。

可擴展片上網(wǎng)絡(luò)，利用高數(shù)據(jù)位寬結(jié)合虛通道技術(shù)，提高了處理器核心之間數(shù)據(jù)訪問帶寬，降低了擁塞。支持 QoS，進一步降低敏感數(shù)據(jù)的訪問延時。此外，針對高主頻的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)、軟件協(xié)同下功耗預(yù)估和管理等方面進行了創(chuàng)新性處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計。

(2)處理器核心微結(jié)構(gòu)驗證方面

建立了處理器核心功能部件級、處理器核心級、處理器核心簇級、全片多核心簇級、多芯粒級和多芯片級完整的多層次處理器驗證環(huán)境。研發(fā)了包括指令集功能驗證程序、微結(jié)構(gòu)定向測試程序、隨機指令序列測試程序、功能部件級隨機測試激勵的各項驗證激勵。建立了指令功能模型、功能部件級正確性模型。形成了包括基于先進設(shè)計方法學(xué)的多層次處理器驗證環(huán)境、定向驗證激勵及隨機驗證激勵、指令集功能模型及各微結(jié)構(gòu)層次正確性檢查器、基于硬件仿真加速器的驗證等處理器核心微結(jié)構(gòu)驗證技術(shù)體系。

（3)處理器安全架構(gòu)方面

處理器安全技術(shù)主要包括可信執(zhí)行環(huán)境、密碼運算加速、可信計算、漏洞防御等?？尚艌?zhí)行環(huán)境方面，海光基于數(shù)據(jù)自動加解密和硬件隔離，有效防止安全攻擊;集成符合國密標準的密碼協(xié)處理器和密碼指令集，支持國密標準 SM2、SM3、SM4;處理器內(nèi)置可信計算平臺，支持基于硬件信任根的 TSB可信安全啟動、中國可信標準TPCM和TCM2.0。

可信計算平臺不僅實現(xiàn)了可信計算所需的信任根，還可以對系統(tǒng)進行主動的度量及監(jiān)控，并在檢測到異常時及時采取措施，有效保護系統(tǒng)，符合等保 2.0要求。CPU漏洞防御方面，海光 CPU對熔斷漏洞免疫，對幽靈漏洞和側(cè)信道漏洞則采用有效的軟硬件技術(shù)進行防御,可以提供先進的云計算上全流程安全執(zhí)行環(huán)境。

(4)處理器IP研發(fā)方面

海光信息擁有高水平定制電路設(shè)計平臺，擁有完善的設(shè)計流程和設(shè)計方法，具備豐富成熟的定制和半定制電路開發(fā)能力。有涵蓋定制標準單元庫、存儲器編譯器、各類通用接口(GPIO)、內(nèi)核高速緩存，高密度 VcacheSRAM，高性能數(shù)字 PLL時鐘，片上模擬和數(shù)字電源，模擬和數(shù)字測溫等關(guān)鍵IP。

海光信息通過數(shù)?；旌细咚俳涌谠O(shè)計技術(shù)，開發(fā)的高帶寬、低功耗、低延遲的芯?；ミB接口，支持標準封裝和Interposer 等先進封裝互連，在芯片層面實現(xiàn)了處理器體系結(jié)構(gòu)的重組。通過工藝結(jié)點下模擬和全數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器設(shè)計技術(shù)，高能效處理器供電技術(shù)，處理器獨立控制各個單核電壓，結(jié)合自適應(yīng)電壓和頻率調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電壓動態(tài)調(diào)節(jié)，降低處理器功耗。通過對定制標準單元、存儲器編譯器的性能優(yōu)化、面積優(yōu)化和功耗優(yōu)化，縮小處理器面積，提高了處理器性能和能效比。

(5)處理器可測性與可調(diào)試性設(shè)計方面

建立了全套先進的 DFT和DFD設(shè)計流程。DFT基于自上向下的設(shè)計理念，采用分布式與多路選擇器相結(jié)合的測試訪問機制，根據(jù)模塊級評估結(jié)果劃分頂層測試任務(wù)，完成頂層測試協(xié)議文件的映射，生成跳變時延故障、固定型故障、串擾故障等測試向量。針對片上特定IP及嵌入式存儲結(jié)構(gòu),制定內(nèi)建自測試等設(shè)計方案。

對于先進封裝,建立了面向該封裝的針對性芯片測試機制，以保障高效的測試覆蓋和診斷。DFT通過全方位測試覆蓋，保障芯片生產(chǎn)中良品篩選，助力工藝問題的快速診斷。DFD通過插入調(diào)試專用電路,提高電路故障區(qū)分度,通過生成掃描鏈診斷向量，提高電路故障診斷質(zhì)量和效率。此外，公司研發(fā)了面向芯片硅后驗證的軟硬件調(diào)試工具，包括調(diào)試現(xiàn)場分析工具、內(nèi)部信號觀測工具、JTAG 調(diào)試工具、配置總線訪問工具等。

(6)處理器物理設(shè)計方面

建立了完善的支持業(yè)界主流工藝的物理設(shè)計流程和適應(yīng)不同產(chǎn)品與工藝需求的簽核標準驗證流程，實現(xiàn)不同工藝的快速切換。設(shè)計流程平臺涵蓋從邏輯綜合、物理設(shè)計、物理驗證到簽核全流程。流程支持標準工藝單元庫，結(jié)合定制的高速單元可實現(xiàn)高性能設(shè)計的快速收斂。頂層物理設(shè)計流程支持多層次設(shè)計和多層次模塊復(fù)用，支持模塊穿透過線和總線流水線復(fù)用，適用于不同設(shè)計，能夠有效地提高超大規(guī)模集成的物理設(shè)計效率。自研的時鐘網(wǎng)格設(shè)計、布線和分析技術(shù)支持高端芯片時鐘網(wǎng)格設(shè)計與其他物理設(shè)計任務(wù)并行開展。

自研簽核設(shè)計流程可針對不同的設(shè)計模式、工藝、電壓、溫度等要求，分析并得出相應(yīng)的時序、壓降、電遷移等簽核標準。該簽核技術(shù)支持芯片動態(tài)工作電壓和頻率變化以適應(yīng)不同性能的需求和節(jié)省功耗，支持自適應(yīng)工作電壓變化以確保不同工藝偏差的芯片得到最佳工作電壓。物理設(shè)計流程能夠適配先進的Chiplet設(shè)計，結(jié)合不同的封裝方案，完成跨芯片的布局規(guī)劃，電源和時鐘網(wǎng)絡(luò)部署，數(shù)據(jù)通路分析以及時序和壓降等簽核驗證工作。

(7)處理器先進封裝設(shè)計方面

海光信息在多芯片互聯(lián)、基板設(shè)計、封裝電/熱/力仿真、大尺寸多層基板設(shè)計、凸塊(bumping)加工技術(shù)、高性能散熱技術(shù)等已經(jīng)形成一整套封裝技術(shù)解決方案。在封裝工藝上也掌握了多層高密度布線設(shè)計、大尺寸芯片貼裝、微凸塊結(jié)構(gòu)設(shè)計等技術(shù)，完成了完整的國產(chǎn)供應(yīng)鏈整合，形成了產(chǎn)品化能力。同時也掌握了窄節(jié)距、大尺寸LGA/BGA封裝技術(shù)。

(8)處理器測試方面

海光信息建立了覆蓋晶圓測試、封裝測試、終測和系統(tǒng)級測試在內(nèi)的處理器測試體系,保障了海光 CPU和 DCU測試的規(guī)范性，有效支撐了海光CPU和DCU 的研發(fā)和量產(chǎn)。晶圓測試方面，建立基于

產(chǎn)品需求的晶圓質(zhì)量及性能判決模型，利用低溫和高溫環(huán)境下晶圓測試數(shù)據(jù)，對芯片進行速度與功耗建模并精細分類。封裝測試方面，結(jié)合不同溫度下晶圓測試的特征參數(shù)，優(yōu)化電壓等參數(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品級整體性能優(yōu)化提升?？煽啃苑矫?，通過自建研發(fā)老化測試系統(tǒng)，實現(xiàn)可靠性測試自主可控，不斷提高可靠性問題解決能力，進一步提升產(chǎn)品可靠性水平。

(9)處理器基礎(chǔ)軟件設(shè)計方面

海光信息形成了一套軟硬件一體化的處理器基礎(chǔ)固件設(shè)計與驗證方法，實現(xiàn)了固件的功能、性能和穩(wěn)定性。海光基礎(chǔ)固件負責(zé)對處理器所集成IP的配置、管理和維護，從而簡化 SoC架構(gòu)設(shè)計，提升CPU和DCU產(chǎn)品開發(fā)速度。海光處理器使用安全啟動技術(shù)保證加載到CPU和DCU內(nèi)部運行固件的安全性。微碼方面，公司自主設(shè)計和定義了微碼指令集和功能，形成由微碼程序、微碼編譯器、微碼補丁、微碼專用硬件以及微碼驗證環(huán)境等組成的海光處理器微碼系統(tǒng)，支持微碼編譯和調(diào)試、高級語言編程，實現(xiàn)了微碼安全加載和驗證機制。

(10)處理器生態(tài)軟件優(yōu)化方面

海光信息對密集和稀疏線性代數(shù)、快速傅里葉變換等廣泛使用的數(shù)學(xué)庫進行分析和優(yōu)化，形成了一套覆蓋面廣、性能優(yōu)的高效能數(shù)學(xué)庫，其技術(shù)主要包括多核并行化、自適應(yīng)存儲管理和指令集自適應(yīng)優(yōu)化技術(shù)等。通過對結(jié)構(gòu)體內(nèi)存布局優(yōu)化，循環(huán)展開優(yōu)化和減少動態(tài)指令數(shù)，不斷提高緩存命中率和程序性能。

審核編輯：黃飛