根据恒州诚思发布的CPU市场发展趋势分析,这份报告提供CPU市场的情况,定义,分类,应用和产业链结构,同时还讨论发展政策和计划以及制造流程和成本结构,分析CPU市场的发展现状与未来市场趋势。并从生产与消费两个角度来分析CPU市场的主要生产地区、主要消费地区以及主要的生产商。
一、行业概况
CPU是Central Processing Unit(中央处理器)的简称,由采用超大规模的集成电路组成制造,是实现计算机的运算核心和控制核心。CPU包括运算器、控制器、高速缓冲存储器、内部数据总线、控制总线及状态总线输入/输出接口等模块。
CPU的主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据,从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器进行指令解码,将指令分解成一系列的微操作,连接到各种能够进行所需运算的CPU模块部件,发送控制命令,从而完成指令的执行。
CPU 是一个庞大的家族,按照指令集,CPU可分为CISC(复杂指令集)和 RISC(精简指令集)两大 类,CISC 型 CPU 目前主要是 x86 架构,RISC 型 CPU 主要包括ARM、RISC-V、MIPS、POWER 架构等。此外,根据应用领域,微处理器可大致分为通用微处理器(MPU, Micro Processor Unit)、微控制器(MCU,Micro Controller Unit)和专用处理器三类,而CPU则属于通用微处理器。
CPU行业产业链上游为半导体材料和设备供应环节,主要包括硅晶圆、电子特气、光刻胶、靶材等半导体材料,以及单晶炉、PVD、光刻机、检测设备等半导体设备。产业链中游为CPU芯片设计、制造及封装测试环节,代表厂商有韦尔股份、紫光展锐、华大半导体、炬芯科技、国民技术、北京君正、龙芯中科、全志科技、国科微、紫光国微、国芯科技等。产业链下游为CPU芯片应用领域,主要包括PC、平板电脑、通信及智能手机、智能穿戴、汽车电子、工业、医疗等。
二、产业现状
CPU的重要应用领域包括桌面和服务器,每台桌面通常只有一颗CPU,而每台服务器的CPU数量不定。随着数字化时代的全面到来,无论是个人电脑、智能手机等消费电子领域,还是企业服务器、云计算等领域,对高性能 CPU 的需求持续攀升。例如,在游戏和图形处理领域,需要强大的CPU来保证流畅的运行体验;在企业数据中心,高效稳定的服务器CPU是保障业务正常运转的关键。在此背景下,我国CPU芯片市场规模呈现加速扩容态势。据统计,2023年,我国CPU市场规模已从2019年的1505.74亿元增长至2160.32亿元,根据初步统计预估,2024年已进一步增至2326.1亿元。
CPU市场主要由桌面CPU、移动CPU和服务器CPU三个部分构成。不同类型的CPU应用于不同场景,随着数字化进程的加快,各领域对计算能力的需求不断增长,将不断推动这三类CPU市场规模扩大。从市场占比情况来看,目前我国CPU市场中,桌面CPU芯片产品占据了最大的市场份额,所占比例达50%;其次时主要用于台式机、笔记本电脑等个人电脑产品的桌面CPU芯片,所占市场份额为30%;此外则是服务器CPU,所占市场份额为20%。
三、竞争格局
目前我国CPU市场中国外企业占比较多,本土企业的市场份额较小。其中,英特尔和AMD分别占据了我国CPU市场的50%和30%的份额,而国产CPU生产商华为和联发科所占据的市场份额分别为10%、5%,远低于国外厂商市场占比。随着技术的进步和政策的支持,国产CPU有望在未来取得更大的市场份额。同时,随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的发展,对高性能CPU的需求也将不断增加,这为我国CPU市场带来了新的增长机遇。
近年来,随着国家政策支持力度增强,市场资本半导体产业投资热度日益攀升,国内CPU芯片市场参与者日益增多,国产CPU芯片性能水平不断提升。从技术架构来看,目前我国CPU产业已经形成了多元化的技术路径,包括Arm、x86、LoongArch、SW64和RISC-V等不同的指令集架构,背后是华为、飞腾、海光、兆芯、龙芯、申威、平头哥等众多致力于CPU研发的企业。
海光信息技术股份有限公司成立于2014年10月24日,2022年8月12日在上海证券交易所科创板上市,股票简称“海光信息”。海光信息主要从事高端处理器、加速器等计算芯片产品和系统的研究开发,是我国CPU等计算芯片领域重要参与者。数据显示,2024年前三季度,海光信息营业收入为61.37亿元,同比增长55.64%。
从CPU业务布局发展情况看,海光信息于2016年与AMD 公司合资成立了成都海光微电子技术有限公司和成都海光集成电路设计有限公司,而后,海光集成电路购买海光微电子的IP 授权,以此为基础开发 CPU;海光集成电路与海光微电子的股权结构保证了公司在规避了英特尔的 x86 授权限制的同时,又使得海光 x86 CPU 成为内资公司开发的产品,海光信息CPU业务正式展开。目前,海光信息已逐步实现芯片产品自主研发,构建了基于x86架构的海光CPU系列和基于类CUDA架构的海光DCU系列,且根据性能对比可以发现,在典型场景下,公司最新一代 CPU相关产品均已接近国际同类高端产品水平。
龙芯中科技术股份有限公司成立于2008年3月5日,2022年6月24日在上海证券交易所科创板上市,股票简称“龙芯中科”。龙芯中科主要产品与服务包括处理器及配套芯片产品与基础软硬件解决方案业务,背靠中国科学院计算技术研究所,于2001年开始研制龙芯处理器,公司主要产品包括专门应用的龙芯1号系列,和终端类应用的龙芯2号系列,以及面向桌面、服务器及高端工控应用的龙芯3号系列。
2020年,龙芯中科基于20年的技术和生态建设积累,推出了自主指令系统LoongArch,2021年,基于LoongArch自主指令系统的4核3A5000处理器芯片正式发布。基于LoongArch自主指令系统的16核3C5000处理器芯片研制成功,其关键IP源代码均为自研,综合性能接近市场主流服务器CPU产品的水平。数据显示,2024年前三季度,龙芯中科营业收入为3.08亿元,同比下降21.94%。
四、发展趋势
1、技术创新加速,将持续为产业发展奠定基础
我国CPU行业在技术创新方面取得了显著进展,特别是在自主指令系统和核心IP研发方面。例如,龙芯中科推出了自主指令系统LoongArch,融合了X86和ARM等主流指令系统的特点,经过高效二进制翻译,可以实现对X86、ARM应用软件的兼容。海光信息则通过深度掌握x86指令集代码,并创新性地扩充核心指令集,成功打造出国产C86指令体系,在CPU微架构和系统设计方面达到先进水平。这些技术创新不仅提升了国产CPU的性能和兼容性,还为未来的持续发展奠定了基础。
2、市场竞争日益激烈
目前我国CPU市场竞争格局呈现出多元化的特点,主要分为三大梯队:第一梯队包括海光和鲲鹏,凭借在信创PC市场的丰富订单和较高市场份额,位于行业领先地位;第二梯队包括龙芯和飞腾,龙芯在党政领域展现出较强的竞争力,飞腾则在商用市场逐步崭露头角;第三梯队包括兆芯和申威,凭借各自优势在市场中占有一席之地。未来,随着技术的不断进步和市场需求的增长,国产CPU企业之间的竞争将更加激烈,市场份额的争夺也将更加白热化。
3、政策持续利好行业发展
近年来,国家和地方政府出台了一系列政策支持CPU行业的发展。例如,《中国制造2025》提出的面向国家战略和产业发展需求,着力发展芯片设计业,加速发展芯片制造业,提升先进封装测试业发展水平,突破集成电路关键装备和材料。此外,工信部等六部联合发布的《算力基础设施高质量发展行动规划》也为国产CPU的发展提供了政策保障。这些政策不仅为CPU企业提供了资金支持,还通过税收优惠、政府补贴等方式,鼓励企业加大研发投入,提升自主创新能力,将持续利好行业发展。