2022-2027年我国国产服务器CPU产业深度研究报告

2022-2027年我国国产服务器CPU产业深度研究报告

*处理器（CPU），是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速实现缓冲处理器之间联系的数据、控制的总线。其功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。在计算机体系结构中，CPU是对计算机的所有硬件资源（如存储器、输入输出单元）进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。CPU是计算机的运算和控制核心。计算机系统中所有软件层的操作，较终都将通过指令集映射为CPU的操作。

**CPU分技术路径总体格局

数字经济+国产替代双轮驱动，国产服务器CPU空间广阔。数字经济大背景下，服务器作为底层算力支撑，在各行各业数智化转型的浪潮中迎来需求爆发，根据IDC，预计2025年中国服务器出货量将达到525.2万台，市场规模达到350亿美元。同时，严峻的国际贸易形势再次强调自主可控的必要性与紧迫性，根据印发的《新时代促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，中国芯片自给率要在2025年达到70%（当前不到20%），预计2025年国产x86芯片出货量**700万颗，市场规模约为158亿美元。

六大国产CPU，角逐行业信创市场。当前主流国产CPU厂商包括采用x86架构的兆芯、海光，采用ARM架构的飞腾、海思，基于MIPS架构的龙芯，以及基于Alpha架构的申威。综合考虑产业需求及各厂商旗舰级产品的性能和生态适配等因素，短期内海光、鲲鹏及飞腾三家企业较有望受益于行业信创及新基建的爆发节奏，1-3年内迎来出货量高增的确定性强；后续的市场格局还存在不确定性，龙芯等厂商凭借全栈自主可控的技术路径持续迭代，亦有望实现快速发展。

曙光海光协同效应**，共享高增长机遇。中科曙光为海光信息的**大股东，二者业务形成良好协同。海光提供能优异的国产CPU，为曙光的战略转型提供支点；曙光在计算产业的全面布局已积累大量优质的和销售渠道，为海光芯片的放量打下基础。

正文目录

1、服务器及CPU综述9

1.1、服务器概述  10

1.1.1、服务器定义      10

1.1.2、服务器功能      11

1.1.3、服务器性能      11

1.1.3、服务器构成      11

1.1.4、服务器分类      12

1.1.5、服务器发展      13

1.2、CPU概述     14

1.2.1、CPU：服务器的大脑      14

1.2.2、处理器其他类型      15

（1）、图形处理器      15

（2）、数据处理器      15

1.2.3、CPU分类  16

（1）、按指令集分类   16

（2）、按体系架构分类      18

1.2.4、CPU原理  20

1.2.5、CPU应用  21

2、**CPU市场状况21

2.1、CPU产业链 22

2.2、集成电路市场规模     23

2.3、CPU市场规模     26

2.4、CPU**竞争格局     27

2.4.1、X86领域：Intel和AMD**市场27

2.4.2、非X86领域：ARM占据**优势28

2.5、CPU**架构趋势     29

2.5.1、RISC性能不断提升，生态逐步丰富完善    29

2.5.2、ARM架构：移动设备**，逐步向服务器及桌面拓展    30

3、**核心CPU厂商33

3.1、英特尔  33

3.1.1、产品分析  33

3.1.2、生态分析  35

3.1.3、技术分析  35

3.1.4、较新动态  37

3.2、AMD    38

3.2.1、产品布局  38

3.2.2、技术分析  39

3.2.3、生态分析  42

3.2.4、较新动态  43

3.3、苹果     49

3.3.1、产品布局  49

3.3.2、技术分析  49

4、CPU技术趋势50

4.1、CPU技术优化方式     51

4.1.1、以多核提升性能功耗比  51

4.1.2、以多线程提升总体性能  52

4.1.3、制程工艺的提升      52

4.1.4、微架构的改进  53

4.2、CPU技术主要瓶颈     54

4.2.1、摩尔定律放缓  54

4.2.2、“Tick-Tock”模式失效    55

4.3、CPU技术趋势     56

4.3.1、从底层到**层  56

4.3.2、从通用到**  57

4.3.3、异构与集成      59

4.3.4、CPU+XPU 62

4.5、CPU应用趋势     63

5、服务器行业分析    65

5.1、边缘服务器  65

5.1.1、市场状况  65

5.1.2、发展趋势  67

5.2、公有云服务器     69

5.2.1、市场状况  69

5.2.2、发展趋势  71

（1）、CPU+ASIC，云服务器异构趋势明显   71

（2）、从CPU到CPU+DPU      72

（3）、服务器集群化部署，弱化单台性能指标      73

（4）、硬件开源助力定制化需求      75

5.3、AI服务器    76

5.3.1、市场状况  76

5.3.2、发展趋势  78

（1）、从CPU到CPU+XPU      78

（2）、从CPU到CPU+TPU      78

5.4、**聚变服务器     80

6、国产CPU行业分析81

6.1、国产CPU发展历程    81

6.2、国产CPU市场概况    82

6.2.1、市场规模  82

6.2.2、市场格局  84

6.3、服务器市场  85

6.4、CPU芯片规模     89

6.5、行业需求     91

6.5.1、数字经济迎算力时代，科技安全催化国产需求 91

6.5.2、数字经济战略定调，底层新基建率先受益  96

6.5.3、东数西算工程启动，看好后续市场扩容      97

6.5.4、形势所迫，信创如火如荼      99

6.6、国内CPU生态体系    104

6.7、国产化CPU发展模式104

6.7、服务器CPU国产化趋势    105

7、我国CPU主要公司106

7.1、兆芯：合资CPU探路者    107

7.1.1、公司介绍  107

7.1.2、产品分析  107

7.1.3、研发趋势  108

7.2、海光：性能良好的实干者  109

7.2.1、公司介绍  109

7.2.2、产品分析  110

7.2.3、公司经营  112

7.3、飞腾：PK生态的主导者   114

7.3.1、公司介绍  114

7.3.2、产品分析  115

7.3.3、公司生态  116

7.4、鲲鹏：垂直生态的**者  120

7.4.1、公司介绍  120

7.4.2、产品分析  122

7.4.3、公司生态  123

7.5、龙芯：自主架构的**者  125

7.5.1、公司分析  125

7.5.2、产品分析  126

7.5.3、公司生态  127

7.6、申威：特种领域的**者  128

7.6.1、公司分析  128

7.6.2、产品分析  130

7.6.3、公司生态  130

7.7、中科曙光     131

8、服务器CPU价值研究   136

8.1、国产服务器CPU路径136

8.2、国产服务器CPU竞争137

8.3、国产服务器CPU机遇138

8.4、国产服务器CPU展望140

8.5、国产服务器CPU风险141

图表目录

图表1：服务器内部结构图      10

图表2：服务器构成   12

图表3：各类服务器成本构成   12

图表4：按服务器形态分类      12

图表5：**服务器发展   13

图表6：CPU结构      14

图表7：GPU      15

图表8：DPU      15

图表9：两种指令集设计思路   17

图表10：两种指令集差异 17

图表11：X86架构     18

图表12：X86架构应用场景     18

图表13：ARM架构   19

图表14：ARM架构应用场景   19

图表15：CPU工作原理    21

图表16：CPU实际应用领域    21

图表17：CPU产业链22

图表18：**CPU分技术路径总体格局22

图表19：**集成电路行业市场规模及增速 24

图表20：2021年**前**集成电路厂商销售收入（亿美元）25

图表21：2015-2020年**及中国桌面出货量（亿台）      26

图表22：2015-2020年**服务器出货量（亿台）      27

图表23：CPU**竞争格局    28

图表24：非X86架构CPU重要参与厂商      29

图表25：几种非X86架构对比29

图表26：RISC架构主要企业及应用领域      30

图表27：飞腾ARM S2500处理器   31

图表28：鲲鹏920ARM处理器业内较强性能31

图表29：ARM生态示意图      32

图表30：搭载M1芯片的MacBook Air   32

图表31：ARM应用领域   32

图表32：产品布局    33

图表33：RISC-V基金会白金成员   35

图表34：Intel单核到多核 35

图表35：Intel的UMA尝试     37

图表36：2022年AMD的旗舰产品将是EPYC Genoa服务器芯片     38

图表37：产品发展    39

图表38：AMD的UMA尝试——APU的提出      39

图表39：AMD的UMA尝试——七代APU产品  41

图表40：APU逐渐边缘化的原因    41

图表41：AMD的UMA尝试——HSA的成立与没落   42

图表42：2022年CES线上直播AMD公司多项新产产品    43

图表43：锐龙6000处理器性能新提升   44

图表44：锐龙6000系列处理器保持24h续航能力45

图表45：锐龙6000系列GPU提升一倍 45

图表46：锐龙7 5800X3D桌面处理器全新升级    46

图表47：2022年3D V-Cache技术**展示  47

图表48：ZEN4拉斐尔的处理器列于锐龙7000系列发布   47

图表49：Zen 4架构示意图      48

图表50：产品布局    49

图表51：Apple的UMA尝试   49

图表52：从单核到多核    51

图表53：从单线程到多线程    52

图表54：**头部晶圆制造厂商的制程工艺演进 53

图表55：英特尔的制程及微架构演进    53

图表56：摩尔定律放缓    54

图表57:从“Tick-Tock”到“PAO”     55

图表58：算力提升或更依赖**层优化    56

图表59：**指令集可大幅提升性能功耗比 57

图表60：牧村波动    58

图表61：处理器从通用到** 58

图表62：几类处理引擎比较    59

图表63：几类处理器适用领域 59

图表64：M1芯片架构      60

图表65：M1 Ultra与苹果Chiplet**   60

图表66：异构集成有望成为延长摩尔定律的*四波技术浪潮    61

图表67：封装从2D逐渐发展至3D来提升性能   62

图表68：UCIe标准推出   63

图表69：Intel在**异构的布局 63

图表70：AI芯片与CPU对比  64

图表71:边缘服务器示意图     65

图表72: 2020-2025年边缘计算服务器市场规模    66

图表73：边缘服务器CPU示意图   67

图表74：边缘计算服务器亦呈现集成化趋势 68

图表75：华为云服务器架构    70

图表76：腾讯云提供多种服务器租用    70

图表77：AWS Nitro架构  71

图表78：英伟达推出数据中心专属CPU GRACE  72

图表79：带宽性能增速比失调，DPU应运而生    72

图表80：NvDIA BlueField-3 DPU   73

图表81：SR整机柜展示图（前）  74

图表82：SR整机柜展示图（后）  75

图表83：ODCC工作组    75

图表84：AI服务器产品示意图77

图表85：2021H1**AI服务器市场份额     77

图表86：英伟达Grace Hopper芯片 78

图表87：谷歌**代TPU架构79

图表88：进行深度学习时性能远优于GPU    79

图表89：国产CPU发展历程   82

图表90：2017-2021年中国集成电路产业市场规模      83

图表91：2017-2021年中国集成电路产业细分规模表  83

图表92：2017-2021年中国集成电路产业细分规模图  83

图表93: 2017-2021年中国集成电路产业进口统计84

图表94：2020-2025年我国CPU市场规模及预测 84

图表95：中国大陆集成电路设计企业数量    85

图表96：**集成电路设计企业格局    86

图表97：**服务器出货结构 88

图表98:中国x86服务器市场份额: 2021年Q4      88

图表99：2020-2025年我国服务器市场规模及预测      88

图表100：中国x86服务器出货量及预测      89

图表101：2018-2021年服务器出货量份额，浪潮信息/H3C仍有提升空间（单位：%）      89

图表102：浪潮JDM模式能够实现务器用户在研发、采购、生产环节全面对接    90

图表103：中国x86服务器路数分布情况      92

图表104：中国x86服务器芯片出货量及预测      92

图表105: 2020-2025年我国X86服务器芯片市场规模及预测     93

图表106：我国数字经济发展及预测      94

图表107：我国数字经济增速   94

图表108：“十四五”数字经济发展主要指标    96

图表109：云平台建设硬件成本分布      98

图表110：中国云计算市场规模      99

图表111：东数西算布局   99

图表112：2016-2021年中国数据中心机架数 100

图表113：十四五发展地区数据中心目标      100

图表114：三次信创浪潮   101

图表115：信创发展   101

图表116：近年来信创相关政策      102

图表117：信创的推进节奏      103

图表118：信创招投标常见选型指标      103

图表119：中国移动服务器集采公示      104

图表120：中国银行“国芯服务器选型”公示      104

图表121：我国信创产业生态   105

图表122：国内CPU生态体系 106

图表123：国产化CPU的三种模式 106

图表124：国内服务器市场主要厂商市占率变化   107

图表125：2021年CPU专利申请数量    108

图表126：兆芯代表产品解决方案   109

图表127：主要产品参数   110

图表128：兆芯CPU与同类竞品比较     110

图表129：兆芯下一代产品值得期待      111

图表130：海光代表产品解决方案   112

图表131：海光产品命名方式   112

图表132：海光CPU主要参数 113

图表133：海光CPU与Intel竞品比较    113

图表134：海光DPU与主流竞品比较     113

图表135：2019-2021年海光CPU收入情况（百万元）      114

图表136：2019-2021年海光CPU单价情况（元）      114

图表137：海光CPU出货量（万颗）     115

图表138：2021年海光DPU情况收入及单价情况116

图表139:飞腾代表产品解决方案   117

图表140：飞腾CPU路线图     118

图表141：飞腾较新一代服务器芯片S2500参数   118

图表142：飞腾部分生态合作伙伴   119

图表143：基于飞腾的全栈式解决方案   121

图表144：华为全产业芯片矩阵      122

图表145：鲲鹏代表产品解决方案   123

图表146：鲲鹏920性能参数   124

图表147：鲲鹏920与intel性能对比      124

图表148：鲲鹏计算产业生态策略   125

图表149：鲲鹏生态合作伙伴   126

图表150：龙芯代表产品解决方案   127

图表151：龙芯3号CPU性能简介  128

图表152：龙芯3号5000系列性能对比 128

图表153：自主指令系统LoongArch130

图表154：龙芯生态合作伙伴   130

图表155：申威代表产品解决方案   131

图表156：申威26010处理器性能对比   132

图表157：申威生态   132

图表158：中科曙光产品矩阵   133

图表159：公司业务结构自2013年起保持稳定     134

图表160：公司高性能计算机业务营收情况   134

图表161：公司总营收情况      135

图表162：公司归母净利润情况      136

图表163：公司盈利能力提升   136

图表164：2018-2021年海光信息营业收入情况    137

图表165：2018-2021年海光信息归母净利润情况 137

图表166：六大国产CPU公司发展路径 138

图表167：各厂商主流服务器CPU性能对比 139

图表168：短期行业信创受益程度推演   142