华为以鲲鹏+昇腾为核心,打造坚实计算硬件生态底座。
服务器作为IT系统中的基础硬件,广泛应用于互联网、金融、电信、公共部门等领域, 为用户提供计算、存储和网络资源等服务。完整的服务器产业链是上游厂商提供芯 片、主板、存储设备等核心部件,中游整机厂商组装、测试、制造出服务器整机,最 后销售给下游各行业客户。近年来,服务器领域国产替代的节奏正逐渐加快。一方 面,芯片、主板等核心部件的国产产品的性能与国际主流产品性能差距快速缩小; 另一方面,在政策的引导下,各领域信创产业的建设节奏正在加快。 在国产服务器产业链中,华为提供芯片、主板等核心部件组装的服务器占有重要地 位。因此,本篇报告通过分析华为服务器产业链上下游,探讨服务器国产替代的趋 势以及产业链各环节相关公司的价值量。华为服务器硬件产业链具体包括: (1) 上游核心部件设计和工艺:主要包括服务器内核心零部件设计和工艺,华为提 供包括芯片(鲲鹏芯片、昇腾AI芯片)、主板(鲲鹏主板)等核心零部件的设 计。 (2) 中游服务器整机生产:主要包括华为基于鲲鹏CPU自研的Taishan服务器、基 于昇腾AI芯片自研的Atlas服务器,以及相关合作伙伴在华为提供硬件和技术 支持下的自有品牌的服务器整机的生产。 (3) 下游渠道:各合作伙伴向下游各行业销售服务器,主要包括金融、电信、公共 部门、电力、石油、交通、医疗、教育等行业。
服务器是IT系统中重要的基础设施,其硬件配置直接影响着整个系统的性能和效率。 根据硬件配置、功能和性能以及应用场景的不同,服务器可分为通用服务器和AI服务器。 (1) 在硬件配置方面,通用服务器通常配备2个CPU,而AI服务器采用异构形式, 除了2张CPU之外还需配备4-8张加速卡,例如CPU+GPU、CPU+TPU、CPU+ 其他的加速卡等,因为AI计算任务通常需要大量的并行计算能力。此外,AI服 务器需要更大的内存容量用于训练和推理模型;在网络连接方面,AI服务器需 要更高速的网络连接以支持大规模数据传输和模型训练;在系统架构和散热部 分,由于AI服务器通常配备多个GPU和其他加速卡,因此需要更优的系统架构 设计和散热方案,确保服务器能够在长期稳定运行的同时保持良好散热效果。 (2) 在功能和性能方面,通用服务器具备综合的计算能力、存储能力和网络能力, 以满足各种数据的处理和计算需求,AI服务器采用了高性能的处理器、大量的 内存和存储资源以及适用于AI计算的加速卡,可以实现更高性能的计算能力。 (3) 在应用场景方面,普通服务器更多地用于传统的计算任务和网络应用;AI服务 器主要针对大数据、科学计算、人工智能等计算密度较高、数据处理庞大的场 景。与普通服务器相比,AI服务器具备更强大的计算能力和存储容量,扩展性 较强、应用场景更为广泛。

通用服务器中CPU和硬盘价值量合计占比过半,AI服务器中GPU价值量占比较高。 通用服务器主要包含CPU、内存、存储、网络接口等硬件组件,其中固态硬盘和CPU 是价值量占比最大的两个部件,两者合计价值占比超过60%。AI服务器则需要高性 能的处理器、大量的内存和存储资源,以及专用的AI加速卡如GPU、TPU等以满足 大数据、人工智能等应用的计算和数据处理需求。其中,AI加速卡是提供核心功能的 部件,在AI服务器中价值量占比接近80%。此外,由于AI服务器需要进行大量的并行 计算,功耗较高,需要配置高效的冷却系统来保障系统稳定运行;同时由于AI服务器 需要进行高速、高频的数据传输和交互,也需要配置高质量的通信连接设备。这些 部件都会增加AI服务器的成本。
华为服务器全产业链中,华为自研芯片和主板等核心部件,开放其他部件和环节给 合作伙伴。通过梳理服务器中各零部件的价值量,我们可以看到整个服务器价值量 和技术含量最高的部分是芯片,目前华为采用自研的方式提供。其整机合作伙伴负 责其他部件的采购、制造、组装和销售。服务器整机的计算性能主要取决于芯片性 能,因此,接下来,我们首先分析鲲鹏和昇腾芯片的性能,来看整机合作伙伴服务器 产品的竞争力。
1. 华为鲲鹏系列硬件。鲲鹏CPU先后推出916和920两个系列,包含多个型号。2016年华为推出鲲鹏916处 理器,这是业界第一颗支持多路的ARM处理器。2019年华为推出鲲鹏920处理器,其 单处理器整型计算性能,相比上一代提升2.9倍,针对大数据、分布式存储和数据库 等场景的并行计算性能也有一定提升,能满足多样性计算的需求。鲲鹏920处理器兼 容ARM架构,采用7nm工艺制造,可以支持32/48/64内核,主频可达2.6GHz,支持 8通道DDR4、PCIe 4.0和100G RoCE网络。鲲鹏920处理器在性能、吞吐、集成、 效能、安全性、可扩展性和可靠性等方面具有优势,是一款适用于多种场景的高性 能处理器。
鲲鹏服务器主板是基于鲲鹏处理器的数据中心服务器主板。鲲鹏服务器主板拥有多 核处理能力、高内存带宽、PCIe 4.0和100GE网络支持等特性。主板内置BMC芯片 和BIOS软件,与主流硬件和操作系统兼容,并提供开放接口规范和设备管理指 南,以协助合作伙伴快速开发自有品牌的服务器产品,为数据中心应用提供高性能 和可扩展性支持。在快速放量的初期,以华为技术为基准的相关品牌服务器,为了 确保质量和性能的一致性,在主板这个层面,存在开发权限和标准规格相对比较统 一的可能性。在未来,如果主板的开发权限有一定变化,整机合作伙伴的附加值可 能也会相应随之变化。
TaiShan系列是华为自研的服务器,分TaiShan 200和TaiShan 100两个系列。 TaiShan服务器基于鲲鹏处理器,适合为大数据、分布式存储、原生应用、高性能 计算和数据库等应用高效加速。基于搭载的鲲鹏CPU不同,服务器分为200和100 两个系列,TaiShan 200服务器基于鲲鹏920处理器,包含2280E边缘型、1280高 密型、2280均衡型、2480高性能型、5280存储型和X6000高密型等产品型号; TaiShan 100服务器基于鲲鹏916处理器,包含2280均衡型和5280存储型等产品型 号,适应多样化使用需求。
2. 华为昇腾系列硬件。昇腾AI芯片基于华为达芬奇架构设计,分为910和310两个系列应用于不同场景。昇 腾310主要在边缘计算场景支持推理应用,包括物体识别、语音识别、车联网等,这 些应用的特点是数据处理量较小,实时性要求较高。面对边缘计算场景,昇腾310提供的算力是8TFLOPS(FP16)和16TOPS(INT8),其最大功率为8W。昇腾910应 用于大型数据中心,支持高性能、大算力的AI计算,包括预训练大模型的开发和应 用,海量信息检索,大范围场景的仿真和预测等,最大功率310W,算力可320 TFLOPS(FP16)、640TOPS(INT8),与英伟达 A100 性能相当。
Atlas系列硬件为打造面向“端、边、云”的全场景AI基础设施方案提供强大的AI算 力支撑,可广泛用于平安城市、智能交通、智能医疗、智能零售、智能金融等领域。 除提供既有的Atlas系列硬件产品外,华为还将昇腾系列芯片等硬件开放给合作伙伴, 让合作伙伴基于Atlas系列硬件进行集成和二次开发,联合打造有竞争力的产品。在 Atlas系列中,端侧硬件为Atlas 200I A2加速模块;边侧硬件分别为Atlas 300I Duo推 理卡、Atlas 500 A2智能小站和Atlas 500 Pro智能边缘服务器;云端硬件产品众多, 包括开发者套件、加速卡、服务器和集群等。