芯片行业龙头(芯片行业龙头企业有哪些)

一、概述

CPU是计算机的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，是计算机的核心组成部件。CPU的本质是超大规模集成电路，用于解释计算机指令和处理计算机软件中的数据，并负责控制、调配计算机的所有软硬件资源。CPU从逻辑上可以划分为控制单元和运算单元等。控制单元从存储单元中获取可执行的代码，通过指令译码将其转换为可执行的指令，进而运算单元基于获取的指令对存储单元中的数据进行运算，CPU产品已经广泛应用到消费电子、工业电子、物联网、数据中心等领域。

CPU产品主要应用领域

资料来源：共研网整理

计算机的程序最终需要转化为“指令”才能在CPU上运行，所以采用的指令集对于CPU的设计尤为重要。按照采用的指令集，CPU可以分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两大类。复杂指令集架构与精简指令集架构是基于两种不同的指令集思路进行设计，这两种架构有着各自不同的特点：复杂指令集指令丰富、寻址方式灵活，以微程序控制器为核心，指令长度可变，功能强大，复杂程序执行效率高；精简指令集指令结构简单、易于设计，具有较高的执行能效比。其中，x86架构是复杂指令集的代表，而ARM架构、MIPS架构和Alpha架构等是精简指令集的代表。

x86、ARM、MIPS和Alpha架构的特点比较

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CPU的原材料主要指半导体晶圆制造材料以及半导体封装材料，其中高纯度硅片、基板、光刻胶等是核心原材料，光刻机是核心生产设备。CPU的生产包括设计、制造、封装测试三个环节。其中，设计是指将系统、功能与性能的具体要求转化为物理版图；制造环节是指在准备好的晶圆材料上按照物理版图构建完整电路的过程；封装测试的具体过程是对合格晶圆进行切割、焊接、封装，使芯片电路与外部器件实现连接，并对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。CPU产品已经广泛应用到消费电子、工业电子、物联网、数据中心等领域。

CPU芯片产业链

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CPU可以应用在服务器、工作站、个人计算机（台式机、笔记本电脑）、移动终端和嵌入式设备等不同设备上，根据应用领域的不同，其架构、功能、性能、可靠性、能效比等技术指标也存在一定差异。服务器具有高速的数据处理能力、强大的I/O数据吞吐能力、良好的可扩展性，并需要长时间可靠运行，其CPU芯片在性能、可靠性、可扩展性和可维护性等方面要求较为苛刻。因此，服务器处理器是数据处理能力最强、设计工艺最复杂、可靠性最高的处理器。工作站是一种高端微型计算机，主要为单用户提供比个人计算机更强大的性能，尤其是在数据并行处理能力和图形处理能力等方面。工作站的典型应用领域包括科学和工程计算、软件开发、计算机辅助设计等。个人计算机包括台式机和笔记本电脑两大类，主要用于满足个人的工作、学习、娱乐需求，以及企业员工的办公需求。个人计算机处理器核心数量较少，具有较少I/O。移动终端包括手机、笔记本、平板电脑、POS机等。随着集成电路技术的进步和移动网络向宽带化发展，移动终端正从简单通话工具逐步转变为综合信息处理平台。移动终端处理器具有低功耗、轻量化等特点，关注对多媒体功能的增强，具有较少I/O。嵌入式设备需要具有高稳定性和低功耗，其处理器对环境（如温度、湿度、电磁场、振动等）的适应能力强，体积小，且集成度高，适用于工业控制、移动便携设备、物联网终端等场合。

处理器在各类典型应用场景中的应用对比

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二、发展现状

过去十多年，全球服务器市场总体保持了稳健的增长，2020年，受全球互联网行业资本投入收缩和“新冠疫情”的影响，全球服务器出货量为1212.9万台，销售额910.2亿美元，同比分别增长3.26%和4.37%，增速低于前期平均水平。但随着更多的经济及社会活动由线下转移至线上，对于数据存储及运算能力提出了更高的要求，未来服务器市场需求将恢复快速增长态势。

2014-2020年全球服务器的出货量及销售额统计

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行业报告：共研网发布的《2022-2028年中国CPU芯片行业全景调查与投资潜力分析报告》

由于x86处理器起步较早，生态环境较其他处理器具有明显优势，因此，应用x86处理器的服务器销售额占全部服务器销售额的比例约为91%，销售量占比超过97%，处于显著领先的地位，2020年全年全球x86服务器市场销售量为1180.2万台，较2019年增长1.82%；销售额为826.5亿美元，较2019年增长3.31%。

2014-2020年全球x86服务器销售量及销售额统计

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从国内市场来看，2020年全年，中国x86服务器市场出货量为343.9万台，同比增长8.1%；市场规模为218.7亿美元，同比增长16.5%。随着下游市场需求回暖以及国家将加快5G、工业互联网、大数据中心、人工智能等七大领域新型基础设施的建设进度，未来几年中国x86服务器市场需求仍然会比较旺盛。

2014-2025年中国x86服务器出货量统计及预测

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中国x86服务器以双路服务器为主，从2016年到2020年，双路服务器总占比均在80%以上；其次分别是单路、4路服务器，合计占比在10%至20%之间；8路以上的服务器较少，占比未超过0.3%。

2016-2020年中国x86服务器路数分布情况

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根据中国x86服务器市场出货量和路数分布情况进行推算，2020年中国x86CPU芯片出货量为698.1万颗。假设2021年至2025年路数分布情况与2020年保持一致，则2021年芯片出货量将增长9.1%，2022年至2025年将保持9.0%左右的增长，预计在2025年芯片可以达到1066.2万颗，x86CPU芯片未来在我国仍会拥有广阔的市场空间。

2016-2025年中国x86服务器芯片出货量统计及预测

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二、未来发展趋势

1、CPU技术发展趋势

未来相当长的一段时期，CPU的性能还将保持持续提升，新的功能、特性不断增加。根据目前主流CPU研发企业的公开数据，CPU的性能增长和功能增加主要依靠处理器体系结构和微结构的改进、SoC集成创新、先进制造工艺及先进封装水平提升、面向典型行业应用的设计优化等技术手段来实现。

①单个处理器核心性能持续提升

CPU研发企业持续保持对处理器体系结构和微结构的研发和改进，从而保持单个处理器核心性能的稳步提升。国际芯片设计龙头企业Intel、AMD新一代处理器的单个核心性能都会较前一代有所提升，提升单个核心处理器性能的技术主要包括：同时多线程、访存优化、增加高速缓存容量、先进分支预测算法、扩展指令等。随着制造工艺的升级，芯片集成度持续提高，使得通过微结构创新来提高处理器单个核心性能愈发重要。

②处理器设计复杂度提高，核心数逐步增加，I/O性能持续提升

利用SoC技术设计CPU芯片，可以显著降低整机系统设计难度和控制系统整体成本。随着SoC设计技术的发展，为进一步提升系统性能，单芯片内部处理器核心数量逐步增加。为了降低系统设计的复杂性，主流CPU已经集成了多个外设控制器。为了解决内存墙问题，主流CPU已经支持3200MT/sDDR4SDRAM，下一代产品将支持DDR5SDRAM，访存性能将进一步提升。为了提高CPU的I/O性能，主流CPU的PCIe总线接口正在从16Gbps的Gen4升级到32Gbps的Gen5；USB总线已经从5Gbps升级到10Gbps，未来将进一步升级到20Gbps甚至40Gbps。

③微体系结构持续优化

面向应用领域的集成电路产品都是沿着标准化与定制化的技术路线交替发展。通用CPU开始通过提供面向应用加速的新功能而不断扩充应用领域。为了支持新型应用，主流x86CPU扩展了MMX、SSE、AVX、SIMD等在不同领域应用的指令集，取得了巨大成功。近年来，为了支持云计算、系统安全等应用需求，CPU的微体系结构进一步扩展。未来，随着人工智能应用需求的快速增长，CPU还将优化微体系结构，增加人工智能算法指令集，提升CPU在人工智能领域的应用范围。

2、CPU在商业领域的具体应用

CPU产品具有良好的通用性能，以及强大的逻辑运算和数据处理能力，已经广泛应用于电信、金融、互联网、教育、交通等重要行业领域和关键信息基础设施，并有望进一步在云计算、物联网等领域得到广泛应用。

①“企业上云”需求强烈，云计算可助力企业完成数字化转型

对于大部分传统企业和中小型企业而言，当前企业数字化建设主要面临技术复杂、使用门槛高、研发投入高以及现有IT系统的制约等障碍和挑战。云计算可以让用户通过互联网的方式从云端获得强大的计算能力和充足的存储空间。随着云计算技术的逐渐成熟以及相关应用的快速落地，国内企业可以通过“企业上云”快速完成数字化转型，进而驱动企业的流程创新和业务创新，有效降低经营成本，提升核心竞争力。随着云计算规模的快速扩大，未来搭载高端处理器的服务器数量将快速增长，高端处理器将持续保持旺盛的市场需求。

②5G网络的快速铺开，加速“万物互联”时代提前到来

伴随着5G网络覆盖范围的逐步扩大，其高带宽、广连接和低延时的特性将助力“万物互联”时代的加速到来。工业互联网、车联网、智慧城市、智能家居等场景的需求已经日益显现，物联网产业将迎来快速扩展阶段。根据中商产业研究的数据，2020年中国物联网产业规模超过2.2万亿元，同比增长25%，产业开始进入快速发展期。在这个过程中，需要高端CPU提供强大的算力和精准的任务调度，以实现海量设备间的数据处理和数据传输。5G网络和物联网技术的进一步发展将继续拓展CPU的应用场景。

③国产CPU市场空间广阔

中国是全球重要的CPU消费市场，计算机用户基数庞大。在科技领域竞争加剧的大背景下，我国政府对国产CPU的支持力度逐步加大，在电子政务、能源、交通、金融、通信等关键信息基础设施领域，国产CPU应用已在全国逐步铺开。随着国产CPU性能的不断提高和软件生态的不断完善，基于国产CPU的信息产品已经得到批量应用。对信息安全、供应链安全要求相对较高的领域，均是国产CPU的优势市场，伴随着未来信息化的加速，桌面、服务器CPU的需求量将大幅增加。

更多本行业详细的研究分析见共研网《2022-2028年中国CPU芯片行业全景调查与投资潜力分析报告》，同时共研产业研究院还提供产业数据、产业研究、政策研究、产业链咨询、产业图谱、产业规划、可行性分析、商业计划书、IPO咨询等产品和解决方案。