***2024年服务器计算机CPU行业入驻报告我国计算机CPU产业发展进入“快车道”,共有6家91%的平均增长率正在稳步快速增长,预计到2024年中国CPU市场规模将达到710家75亿元。 随着中国本土计算机CPU企业技术创新和研发投入的不断加大,国内外计算机CPU市场结构发生了重大变化,中国企业正逐渐进入人们的视野,成为全球芯片产业备受瞩目的一部分。
一、计算机CPU行业定义
计算机CPU通常由控制单元、算术逻辑单元(ALU)和寄存器组成,寄存器是负责解释和计算计算机程序中的指令并控制计算机操作的集成电路,对计算机的性能和运行效率有重要影响。 随着第四次工业革命的到来,CPU作为计算机的计算和控制核心,有望渗透到自动化产线控制、工业物联网、人机交互、机器学习等新的应用场景中,潜在市场和需求有稳步扩张的趋势。
2.计算机CPU行业分类
根据计算机CPU使用的指令集架构,目前主流的CPU可分为采用MIPS架构、x86架构、ARM架构和RISC-V架构的CPU。
三、计算机CPU行业的特点
中国计算机CPU产业的特点包括:外企主导市场,中国与海外市场竞争激烈;技术依赖性强,自我开发阻力大;客户集中风险高,影响企业利润水平。 随着国产CPU的逐步崛起,我国计算机CPU产业将走向自主化、产业化。
外企主导市场,中国与海外市场竞争激烈
全球通用处理器市场由两个生态系统主导:Wintel(Microsoft和Intel)和AA(Google和Arm)。 2022 年,英特尔占 7077%的份额,而AMD为19%8%,两大巨头的CR2达到9057%,凸显了其在国际CPU市场的垄断地位。 在中国,英特尔和AMD在x86服务器CPU市场各占91%的份额0% 和 57%。虽然近十年来中国涌现出华为鲲鹏、龙芯等本土企业,但大多独立运营,拥有多个CPU架构,可能导致资源分散,增加行业内竞争,从而影响整体效率。 如果这种趋势持续下去,中国CPU产业可能很难生产出能够与英特尔、AMD等全球主流厂商有效竞争的产品。
技术依赖性强,自我开发阻力大;
关于指令集架构中国CPU行业有两个发展方向:一是发展方向有两个“授权+自我开发”。,发展了自主可控的指令集架构,如龙芯中科诞生于MIPS架构、自主研发的龙建架构和上海申威基于Alpha架构开发的SW64架构。 这个方向的优点是可以自主可控,很大程度上避免了“卡脖子”的不利局面,可以满足我国应用领域的需求缺点是基础薄弱,研发成本高,产品生态小众,难以进入国际主流CPU榜单。
第二个是“纯授权”。通过与国外公司的架构许可协议,采用现有架构,如飞腾、华为海思均采用ARM架构,上海兆信、海光信息均采用x86架构。 然而,目前ARM和x86架构已经停止授权给中国企业,即使是那些拥有永久授权的企业,也会面临架构停止,逐渐落后于技术的问题。 这个方向的优势在于,可以利用成熟的技术和生态,拓宽下游市场,降低企业的研发成本和技术门槛缺点是,由于结构性知识产权的制约和国际形势的影响,难以实现自主和控制,难以规避各种制裁,同时需要支付高额的结构性特许权使用费,从而降低企业利润。 在芯片制造中2024年该指数仅为16%,主要集中在28nm级别以上的低端芯片,高端芯片的渗透率较低,14nm、16nm级别以下的芯片大多由台积电、AMSL等海外厂商代工。 在**芯片生产链的上游,中国各大CPU厂商都使用了大量的国外技术和设备。
4、计算机CPU产业链分析
中国计算机CPU产业链结构相对复杂,涉及众多外资企业和中国本土企业。 上游环节包括晶圆代工、封装测试、架构设计与授权三个关键部分,代表企业为台积电、长电科技、英特尔;中游环节包括CPU的设计制造,代表企业包括海光信息、龙芯中科、海思半导体下游链路包括服务器、工作站、PC平板、移动终端和嵌入式设备等,代表企业包括华为、联想、比亚迪、海康威视等。
中国CPU产业链上游议价能力强,利润空间高,可以对中游企业进行纵向垄断,垄断性强,表明外企和台企占据优势地位,中国大陆本土企业顺应发展趋势。 产业链中游发展呈转变趋势。 中国的芯片设计和制造能力在过去几年中得到了显着提高,越来越多的中国企业开始在CPU设计和制造领域投入大量资源,并取得了一定的成绩。 这表明产业链中游正在向中国发展,并逐步减少对外依赖。
产业链下游市场正迎来拓展民用市场的重大机遇。 中国CPU企业需要及时拓展业务范围,加大有效投入和技术开发力度,满足多元化的市场需求,实现全产业链的发展和突破。 产业链发展的瓶颈主要集中在技术和知识产权的挑战上。 CPU的设计和制造涉及高度复杂的技术和专利,中国CPU企业在这方面的积累和创新还存在一定的差距。 此外,资金和人才的供给也是制约产业链发展的重要因素之一。
产业链上游
晶圆代工厂或晶圆专家是指半导体行业的一种商业模式,专门从事半导体晶圆的制造和生产,接受其他IC设计公司的委托,而不是从事自己的设计,目前大多数CPU制造商都采用这种模式。
(1)从供给角度分析我国正在逐步实现晶圆代工自给自足,增强晶圆代工可控性,进一步保障我国晶圆代工CPU产业链发展
(2)从议价能力角度分析晶圆代工龙头企业毛利率较高。 以具有代表性的行业龙头台积电、格芯、中芯国际为例,其毛利率分别为。 1% 和 531%。
产业链中游
CPU 设计公司执行芯片级设计工作,将 CPU 架构转换为特定的电路设计。 这包括使用Verilog或VHDL等硬件描述语言编写电路逻辑和功能,并对其进行验证、验证和优化。
(1)从盈利能力角度分析中国CPU设计企业盈利能力差异较大,行业平均水平处于中等水平。 以龙芯中科招股书中公布的2024年中国CPU设计公司上市公司毛利率为例,京佳伟最大值为6324%,最小值为 3610%,最大值和最小值之间的差异超过27个百分点,而中位数为4672%。
(2)从技术层面分析与世界一流CPU相比,在进程、核心数、超线程、主频、内存通道数和最大内存频率等关键指标上还存在一定差距,这主要体现在设计能力上。 与英特尔和完全自主的龙芯相比,英特尔在130nm工艺中实现了3的频率8G,而龙芯3A1000在相同工艺和芯数的前提下,频率只有1G如果英特尔产品降到1G,性能将是龙芯的5倍。 纵向对比,以龙芯为例,其第二代产品3A2000在不增加主频的情况下,通过设计能力的提升,性能提升了2倍5次;
3A3000提高到28nm工艺后,主频提高到15G,性能提升16次;3A4000在原有工艺的基础上,设计性能提高2倍;3A5000升级为14nm工艺,性能提升16次;据龙芯称,目前正在开发的3A6000已经达到了英特尔14nm的性能水平。 从纵向开发过程来看,在相同的工艺条件下,设计能力的提升带来的产品性能提升非常显著,在无晶圆厂模式下,设计能力的差距尤为重要。
产业链下游
CPU的下游应用包括服务器、工作站、PC平板电脑、移动终端和嵌入式设备等,其中汽车是嵌入式设备中比较有前途的细分市场。
(1)应用场景视角分析下游行业在国内外市场巨大,整体利润率高,但垄断程度相对较低。 目前,国产CPU的主要需求来自服务器、政企、信息创新等市场,很少出现在消费市场。 “中国芯”已进入政务领域规模化应用阶段。
(2)从应用需求角度分析新能源汽车需求的激增,将同步带动市场对耐高温、高可靠性CPU的需求,推动CPU设计企业向定制化、多元化方向进行产业转型。
5、计算机CPU产业规模
我国计算机CPU行业目前正处于快速发展期,增长率为691%的平均增长率正在稳步快速增长。 2024年,受新冠疫情**、国际形势影响全球CPU产业链冲击、“缺核潮”等多种不利因素影响,计算机CPU行业规模降至314家。82亿元,减少1519%。随着我国一系列激励政策的出台,国际形势的逐步趋于稳定,以及5G、物联网等新兴领域的带动,对高性能、低功耗、高集成度CPU的需求将持续增加,中国CPU产业规模有望继续稳步发展。 预计到2024年,我国计算机CPU市场规模将达到510949亿元。
中国CPU行业市场规模的稳健增长逻辑主要体现在两个方面:
(1)中国的经济环境和科技的不断发展推动了需求的增长和转型。 一方面,中国消费者消费能力的提高和消费习惯的改变,进一步刺激了CPU及其下游产业的发展。 另一方面,新兴技术领域的发展正在推动对高性能处理器的需求。 随着5G技术在我国的不断普及,人工智能和物联网的快速发展,对处理器性能的要求越来越高。 中国工业和信息化部发布的数据显示,中国5G终端出货量突破1台7亿台,5G终端的普及进一步增加了对高性能处理器的需求。 同时,人工智能在各行各业的应用也在不断扩大,对高性能CPU的需求也在增加。
我国供给侧结构性改革成效显著,全产业链的日益完善推动了CPU产业的快速发展。 一方面,中国**出台了一系列扶持政策,鼓励本土企业在CPU领域开展技术研发和创新。 另一方面,中国CPU市场的发展得益于完整的产业生态链体系。 从芯片设计、制造到封测,整个CPU生态链体系不断完善,提升供货效率和产品质量。 随着产业链的蓬勃发展,中国已成为全球CPU链的重要组成部分,进一步提高了中国CPU的供应能力。
6. 计算机CPU竞争格局
中国计算机CPU产业的竞争格局涉及多家本土和国际企业,外资企业占主导地位,市场集中度高。 虽然本土企业占据的市场份额不大,但近年来行业整体发展迅速,市场竞争日趋激烈。 中国大陆本土CPU产业大致分为三个梯队:
(1)第一梯队为以海光信息、海思半导体、上海兆芯、龙芯中科等企业为代表的龙头企业。 这些公司大多是上市公司或母公司,融资能力强,在技术积累和市场拓展方面具有优势同时,较早布局了各类CPU应用市场和配套产品的研发,产业链较为完整,业务范围广,在行业内具有较强的影响力和品牌效应。 例如,海思在推出鲲鹏920处理器时,同时推出了基于鲲鹏920的泰山服务器和华为云服务,形成了“端-边-云算力同构”的独特优势,通过软硬件协同进一步提升处理器性能。
(2)第二梯队以飞腾信息、北京君正、火炬芯科技等企业为代表。 这些企业拥有灵活的融资方式和政策支持,具有良好的研发和创新能力,但也面临着产品同质化程度不断提高、需要不断强化核心竞争力等问题。
(3)第三梯队以平头阁、国芯科技、申威科技等企业为代表。 这些企业往往有着独特的发展模式和更具体的业务类型,比如平头阁在成立之初,就基于RISC-V架构明确了发展方向,深深培育了企业未来的发展价值飞腾信息主要聚焦军工市场,产品聚焦特种超算服务器领域,拥有完全可控技术和生态的专属壁垒,预计未来将继续聚焦原有领域。
从产业链整合来看,CPU产业上中游存在较高的技术壁垒,中游企业对上游企业的原材料、设备和技术依赖性较强,资金实力雄厚的中游企业通过对上游企业的收购兼并实现全产业链,规避关键技术和产业流程的制约。 在2024年全球十大芯片收购中,有3笔交易涉及芯片设计,涉及金额1246宗9亿美元;这三笔交易涉及晶圆代工,涉及金额605亿美元。 从技术和业务重叠来看,中国大陆本土CPU产业整体技术水平相对相似,业务重叠程度较高,可能存在行业间业务并购的趋势。
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多年来,他一直专注于科学计算服务器,并入围了政治采购平台H100、A100、H800、A800、L40、L40S、RTX6000 ADArtx a6000单台双路 256 核服务器等