***2024年伺服器計算機CPU行業入駐報告我國計算機CPU產業發展進入“快車道”,共有6家91%的平均增長率正在穩步快速增長,預計到2024年中國CPU市場規模將達到710家75億元。 隨著中國本土計算機CPU企業技術創新和研發投入的不斷加大,國內外計算機CPU市場結構發生了重大變化,中國企業正逐漸進入人們的視野,成為全球晶元產業備受矚目的一部分。
一、計算機CPU行業定義
計算機CPU通常由控制單元、算術邏輯單元(ALU)和暫存器組成,暫存器是負責解釋和計算電腦程式中的指令並控制計算機操作的積體電路,對計算機的效能和執行效率有重要影響。 隨著第四次工業革命的到來,CPU作為計算機的計算和控制核心,有望滲透到自動化產線控制、工業物聯網、人機互動、機器學習等新的應用場景中,潛在市場和需求有穩步擴張的趨勢。
2.計算機CPU行業分類
根據計算機CPU使用的指令集架構,目前主流的CPU可分為採用MIPS架構、x86架構、ARM架構和RISC-V架構的CPU。
三、計算機CPU行業的特點
中國計算機CPU產業的特點包括:外企主導市場,中國與海外市場競爭激烈;技術依賴性強,自我開發阻力大;客戶集中風險高,影響企業利潤水平。 隨著國產CPU的逐步崛起,我國計算機CPU產業將走向自主化、產業化。
外企主導市場,中國與海外市場競爭激烈
全球通用處理器市場由兩個生態系統主導:Wintel(Microsoft和Intel)和AA(Google和Arm)。 2022 年,英特爾佔 7077%的份額,而AMD為19%8%,兩大巨頭的CR2達到9057%,凸顯了其在國際CPU市場的壟斷地位。 在中國,英特爾和AMD在x86伺服器CPU市場各佔91%的份額0% 和 57%。雖然近十年來中國湧現出華為鯤鵬、龍芯等本土企業,但大多獨立運營,擁有多個CPU架構,可能導致資源分散,增加行業內競爭,從而影響整體效率。 如果這種趨勢持續下去,中國CPU產業可能很難生產出能夠與英特爾、AMD等全球主流廠商有效競爭的產品。
技術依賴性強,自我開發阻力大;
關於指令集架構中國CPU行業有兩個發展方向:一是發展方向有兩個“授權+自我開發”。,發展了自主可控的指令集架構,如龍芯中科誕生於MIPS架構、自主研發的龍建架構和上海申威基於Alpha架構開發的SW64架構。 這個方向的優點是可以自主可控,很大程度上避免了“卡脖子”的不利局面,可以滿足我國應用領域的需求缺點是基礎薄弱,研發成本高,產品生態小眾,難以進入國際主流CPU榜單。
第二個是“純授權”。通過與國外公司的架構許可協議,採用現有架構,如飛騰、華為海思均採用ARM架構,上海兆信、海光資訊均採用x86架構。 然而,目前ARM和x86架構已經停止授權給中國企業,即使是那些擁有永久授權的企業,也會面臨架構停止,逐漸落後於技術的問題。 這個方向的優勢在於,可以利用成熟的技術和生態,拓寬下游市場,降低企業的研發成本和技術門檻缺點是,由於結構性智財權的制約和國際形勢的影響,難以實現自主和控制,難以規避各種制裁,同時需要支付高額的結構性特許權使用費,從而降低企業利潤。 在晶元製造中2024年該指數僅為16%,主要集中在28nm級別以上的低端晶元,高階晶元的滲透率較低,14nm、16nm級別以下的晶元大多由台積電、AMSL等海外廠商代工。 在**晶元生產鏈的上游,中國各大CPU廠商都使用了大量的國外技術和裝置。
4、計算機CPU產業鏈分析
中國計算機CPU產業鏈結構相對複雜,涉及眾多外資企業和中國本土企業。 上游環節包括晶圓代工、封裝測試、架構設計與授權三個關鍵部分,代表企業為台積電、長電科技、英特爾;中游環節包括CPU的設計製造,代表企業包括海光資訊、龍芯中科、海思半導體下游鏈路包括伺服器、工作站、PC平板、移動終端和嵌入式裝置等,代表企業包括華為、聯想、比亞迪、海康威視等。
中國CPU產業鏈上游議價能力強,利潤空間高,可以對中游企業進行縱向壟斷,壟斷性強,表明外企和台企佔據優勢地位,中國大陸本土企業順應發展趨勢。 產業鏈中游發展呈轉變趨勢。 中國的晶元設計和製造能力在過去幾年中得到了顯著提高,越來越多的中國企業開始在CPU設計和製造領域投入大量資源,並取得了一定的成績。 這表明產業鏈中游正在向中國發展,並逐步減少對外依賴。
產業鏈下游市場正迎來拓展民用市場的重大機遇。 中國CPU企業需要及時拓展業務範圍,加大有效投入和技術開發力度,滿足多元化的市場需求,實現全產業鏈的發展和突破。 產業鏈發展的瓶頸主要集中在技術和智財權的挑戰上。 CPU的設計和製造涉及高度複雜的技術和專利,中國CPU企業在這方面的積累和創新還存在一定的差距。 此外,資金和人才的供給也是制約產業鏈發展的重要因素之一。
產業鏈上游
晶圓代工廠或晶圓專家是指半導體行業的一種商業模式,專門從事半導體晶圓的製造和生產,接受其他IC設計公司的委託,而不是從事自己的設計,目前大多數CPU製造商都採用這種模式。
(1)從供給角度分析我國正在逐步實現晶圓代工自給自足,增強晶圓代工可控性,進一步保障我國晶圓代工CPU產業鏈發展
(2)從議價能力角度分析晶圓代工龍頭企業毛利率較高。 以具有代表性的行業龍頭台積電、格芯、中芯國際為例,其毛利率分別為。 1% 和 531%。
產業鏈中游
CPU 設計公司執行晶元級設計工作,將 CPU 架構轉換為特定的電路設計。 這包括使用Verilog或VHDL等硬體描述語言編寫電路邏輯和功能,並對其進行驗證、驗證和優化。
(1)從盈利能力角度分析中國CPU設計企業盈利能力差異較大,行業平均水平處於中等水平。 以龍芯中科招股書中公布的2024年中國CPU設計公司上市公司毛利率為例,京佳偉最大值為6324%,最小值為 3610%,最大值和最小值之間的差異超過27個百分點,而中位數為4672%。
(2)從技術層面分析與世界一流CPU相比,在程序、核心數、超執行緒、主頻、記憶體通道數和最大記憶體頻率等關鍵指標上還存在一定差距,這主要體現在設計能力上。 與英特爾和完全自主的龍芯相比,英特爾在130nm工藝中實現了3的頻率8G,而龍芯3A1000在相同工藝和芯數的前提下,頻率只有1G如果英特爾產品降到1G,效能將是龍芯的5倍。 縱向對比,以龍芯為例,其第二代產品3A2000在不增加主頻的情況下,通過設計能力的提公升,效能提公升了2倍5次;
3A3000提高到28nm工藝後,主頻提高到15G,效能提公升16次;3A4000在原有工藝的基礎上,設計效能提高2倍;3A5000公升級為14nm工藝,效能提公升16次;據龍芯稱,目前正在開發的3A6000已經達到了英特爾14nm的效能水平。 從縱向開發過程來看,在相同的工藝條件下,設計能力的提公升帶來的產品效能提公升非常顯著,在無晶圓廠模式下,設計能力的差距尤為重要。
產業鏈下游
CPU的下游應用包括伺服器、工作站、PC平板電腦、移動終端和嵌入式裝置等,其中汽車是嵌入式裝置中比較有前途的細分市場。
(1)應用場景視角分析下游行業在國內外市場巨大,整體利潤率高,但壟斷程度相對較低。 目前,國產CPU的主要需求來自伺服器、政企、資訊創新等市場,很少出現在消費市場。 “中國芯”已進入政務領域規模化應用階段。
(2)從應用需求角度分析新能源汽車需求的激增,將同步帶動市場對耐高溫、高可靠性CPU的需求,推動CPU設計企業向定製化、多元化方向進行產業轉型。
5、計算機CPU產業規模
我國計算機CPU行業目前正處於快速發展期,增長率為691%的平均增長率正在穩步快速增長。 2024年,受新冠疫情**、國際形勢影響全球CPU產業鏈衝擊、“缺核潮”等多種不利因素影響,計算機CPU行業規模降至314家。82億元,減少1519%。隨著我國一系列激勵政策的出台,國際形勢的逐步趨於穩定,以及5G、物聯網等新興領域的帶動,對高效能、低功耗、高整合度CPU的需求將持續增加,中國CPU產業規模有望繼續穩步發展。 預計到2024年,我國計算機CPU市場規模將達到510949億元。
中國CPU行業市場規模的穩健增長邏輯主要體現在兩個方面:
(1)中國的經濟環境和科技的不斷發展推動了需求的增長和轉型。 一方面,中國消費者消費能力的提高和消費習慣的改變,進一步刺激了CPU及其下游產業的發展。 另一方面,新興技術領域的發展正在推動對高效能處理器的需求。 隨著5G技術在我國的不斷普及,人工智慧和物聯網的快速發展,對處理器效能的要求越來越高。 中國工業和資訊化部發布的資料顯示,中國5G終端出貨量突破1臺7億台,5G終端的普及進一步增加了對高效能處理器的需求。 同時,人工智慧在各行各業的應用也在不斷擴大,對高效能CPU的需求也在增加。
我國供給側結構性改革成效顯著,全產業鏈的日益完善推動了CPU產業的快速發展。 一方面,中國**出台了一系列扶持政策,鼓勵本土企業在CPU領域開展技術研發和創新。 另一方面,中國CPU市場的發展得益於完整的產業生態鏈體系。 從晶元設計、製造到封測,整個CPU生態鏈體系不斷完善,提公升供貨效率和產品質量。 隨著產業鏈的蓬勃發展,中國已成為全球CPU鏈的重要組成部分,進一步提高了中國CPU的供應能力。
6. 計算機CPU競爭格局
中國計算機CPU產業的競爭格局涉及多家本土和國際企業,外資企業佔主導地位,市場集中度高。 雖然本土企業佔據的市場份額不大,但近年來行業整體發展迅速,市場競爭日趨激烈。 中國大陸本土CPU產業大致分為三個梯隊:
(1)第一梯隊為以海光資訊、海思半導體、上海兆芯、龍芯中科等企業為代表的龍頭企業。 這些公司大多是上市公司或母公司,融資能力強,在技術積累和市場拓展方面具有優勢同時,較早布局了各類CPU應用市場和配套產品的研發,產業鏈較為完整,業務範圍廣,在行業內具有較強的影響力和品牌效應。 例如,海思在推出鯤鵬920處理器時,同時推出了基於鯤鵬920的泰山伺服器和華為雲服務,形成了“端-邊-雲算力同構”的獨特優勢,通過軟硬體協同進一步提公升處理器效能。
(2)第二梯隊以飛騰資訊、北京君正、火炬芯科技等企業為代表。 這些企業擁有靈活的融資方式和政策支援,具有良好的研發和創新能力,但也面臨著產品同質化程度不斷提高、需要不斷強化核心競爭力等問題。
(3)第三梯隊以平頭閣、國芯科技、申威科技等企業為代表。 這些企業往往有著獨特的發展模式和更具體的業務型別,比如平頭閣在成立之初,就基於RISC-V架構明確了發展方向,深深培育了企業未來的發展價值飛騰資訊主要聚焦軍工市場,產品聚焦特種超算伺服器領域,擁有完全可控技術和生態的專屬壁壘,預計未來將繼續聚焦原有領域。
從產業鏈整合來看,CPU產業上中游存在較高的技術壁壘,中游企業對上游企業的原材料、裝置和技術依賴性較強,資金實力雄厚的中游企業通過對上游企業的收購兼併實現全產業鏈,規避關鍵技術和產業流程的制約。 在2024年全球十大晶元收購中,有3筆交易涉及晶元設計,涉及金額1246宗9億美元;這三筆交易涉及晶圓代工,涉及金額605億美元。 從技術和業務重疊來看,中國大陸本土CPU產業整體技術水平相對相似,業務重疊程度較高,可能存在行業間業務併購的趨勢。
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多年來,他一直專注於科學計算伺服器,並入圍了政治採購平台H100、A100、H800、A800、L40、L40S、RTX6000 ADArtx a6000單台雙路 256 核伺服器等