信创之国产CPU:六大厂商角逐,年复合增速超30%,成长空间广阔

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大家好,我是小胡。这是我们专栏信创系列的第五讲,前面我们主要给大家讲了行业概况和操作系统,这期内容我们来聊国产CPU及A股相关的公司。

信创市场中,IT基础设施的市场份额仅次于应用软件,而CPU是IT硬件的核心,具有重要的市场地位。

CPU:计算机运算与控制的核心

中央处理器(CPU)作为PC和服务器的大脑,是计算机运算与控制的核心,CPU与存储器、输入/输出设备构成计算机三大件。

CPU的内部结构可分为控制单元、运算单元和存储单元三部分,根据冯诺依曼体系,CPU工作流程可分为取指令、指令译码、执行指令、访存取数和结果写回五个阶段。

按照指令集的类型,CPU可分为复杂指令集和精简指令集,复杂指令集以X86为代表,主要用于桌面PC和服务器领域,性能强悍,配套软硬件丰富;精简指令集以ARM架构为代表,译码效率高,偏向低功耗,主要用于手机、平板等移动端。

如今CPU行业已经形成Wintel和AA两大信息化生态体系,均由美国主导,Wintel即X86架构处理器+Windows操作系统,在PC和服务器市场所向披靡;AA即ARM架构处理器+安卓操作系统,占据移动端大部分市场,两者均有完善的软硬件生态。

除了X86、ARM架构,还有MIPS、POWER、RISC-V开源架构,自主程度高、免费灵活,但应用生态不完善。

CPU市场格局

目前X86架构CPU占据了PC/服务器终端的主要市场份额,在服务器市场,2020年X86销量占比超过97%,其中代表厂商是英特尔和AMD。

英特尔的霸主地位明显,07-19年,英特尔牢牢占据CPU市场70%以上的份额,19年AMD发力,21年Q1市场份额一度达到39.3%,跟英特尔形成4:6格局,但随后难抵下滑趋势,22年一季度市占率跌至34.3%。

国产CPU潜在空间

相较国外巨头,我们更关心国产CPU的发展。

从市场规模来看,根据IDC数据,21年国内PC出货5720万台,服务器出货391.1万台。

通常情况下,一台个人电脑只装一颗CPU,服务器装载的数量不定,以两颗为主。海光发布的服务器CPU单颗售价0.7-1.12万元,我们假设服务器CPU平均售价0.8万元;飞腾桌面CPU单颗报价1800-2500元,假设平均每颗2000元,以此测算国内CPU市场规模。

通过测算,21年国内服务器CPU市场规模约626亿元,PC CPU规模约1144亿元,合计1770亿元,这包含了信创市场和大众消费市场总的市场规模。

目前国产CPU主要应用于信创市场,即党政军+八大关键基础行业。据国泰君安的预测,到25年,信创PC市场需求将达到1000万台,按每台2000元的CPU平均单价计算,潜在空间200亿元,三年翻一倍。

服务器市场,25年需求达到100万台,按每台1.6万(两颗CPU)单价计算,服务器CPU市场规模将达到160亿,三年1.5倍。

即,到25年,国产CPU潜在规模约360亿,年复合增速超过30%

国产CPU六大厂商,群雄逐鹿

目前国产CPU有三大技术路线、六大核心厂商。主要采用X86架构、ARM架构和自主架构,其中X86架构以兆芯、海光为代表,ARM架构以华为鲲鹏、飞腾代表,自主架构以龙芯、申威代表。

三大技术路线各有优劣,我们先单独分析,再综合对比,最后得出结论。

X86技术路线

海光信息:服务器CPU性能领先

海光信息成立于2014年,中科曙光为公司第一大股东,2016年公司与AMD合资成立海光集成、海光微电子,海光集成从海光微电子购买IP授权,以此为基础开发CPU。

海光CPU基于AMD Zen1架构,产品性能起点高,并且兼容X86指令集以及国际主流操作系统和应用软件。

我们选取20年海光与英特尔发布的同类产品进行对比,CPU性能接近英特尔同类高端产品水平,同时又兼容X86生态体系,所以海光的CPU具有天生的生态优势,在信创市场中,迁移成本比较低。

从三大电信运营商的采购数据可以发现,在服务器领域,海光是华为鲲鹏最主要的竞争对手。

最近三年海光营收增速也快于飞腾和龙芯。

目前海光的主要问题在于,仅获得AMD的服务器授权,并未获得PC授权,IP核依赖AMD,自主化程度较低,19年被美国列入实体清单之后,AMD不再授权最新架构,后续升级存在一定难度。

兆芯:合资CPU先行者

兆芯成立于2013年,由威盛电子与上海联合投资公司合资成立,实控人为上海国资委。

兆芯专注X86处理器研发,技术来自威盛,威盛与英特尔有交叉授权协议,拥有设计、生产X86芯片权利,2020年10月26日,威盛作价2.57亿美元将部分X86技术出售给了兆芯。

兆芯兼容X86生态,但CPU性能与英特尔七代i5整体水平仍存在一定差距,在信创市场开拓不佳,威盛与英特尔授权协议也于18年4月到期,由于无法使用英特尔新的X86专利及相关软件,后续产品升级可能有一定阻力。

ARM技术路线

华为鲲鹏和天津飞腾通过ARM指令集架构授权,可以自行设计CPU内核和

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