一、CPU概述
1、CPU定义
CPU(Central Processing Unit),即中央处理器。是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心(Control Unit)。电脑中所有操作都由CPU负责读取指令,对指令译码并执行。在计算机体系结构中,CPU将对计算机的所有硬件资源,比如存储器、输入输出单元等,进行控制调配、执行通用运算。计算机系统所有软件层的操作,最终都是通过指令集映射为CPU的操作。
CPU组成与运行
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2、CPU四大架构
目前CPU主流包含四大架构，x86架构统治PC和服务器，ARM架构占据移动端，RISC-V和MIPS作为精简指令集近年来逐渐得到重视，龙芯的LoongArch架构即从MIPS架构上扩展而来。
CPU四大架构
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3、国产CPU发展历程
国产CPU发展较晚，中国自2001年开始启动处理器设计项目，目前国内代表厂商为海光信息、华为、龙芯中科、天津飞腾、上海申威、上海兆芯等。国产厂商产品的性能逐年提高，应用领域不断扩展，使中国长期以来无“芯”可用的局面得到了极大扭转，为构建安全、自主、可控的国产化计算平台奠定了基础。
国产CPU发展历程
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二、发展背景
集成电路是信息产业的核心,为了发展集成电路,国家给予高度重视,出台各方面政策为我国CPU发展保驾护航,为产业后续实现跨越式发展创造了良好的外部环境。在科技领域竞争加剧的大背景下,我国政府持续加大对国产CPU的支持,举措包括:对CPU相关企业的研发引导、资金支持以及财税优惠政策；支持企业通过兼并重组、国际合作等方式做大做强,提高国产化能力；加强应用端扶持,推动国产化采购工作,将应用国产CPU芯片的整机产品列入政府采购清单；加强人才培养,集成电路被设置为一级学科。
近年行业相关政策梳理
资料来源：政府公开报告，公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国x86服务器行业市场全景评估及发展战略规划报告》
三、CPU研发流程
CPU作为软件与硬件连接的“桥梁”，其设计流程始于利用程序语言从软件领域设计满足预定功能的程序，程序语言通过编译器转变为汇编语言，再转变为机器语言，形成指令集控制逻辑电路，最终制成CPU，从硬件端实现程序语言中设定的功能。其中指令集作为汇编语言向机器语言的重要载体，是整个CPU研发过程的最核心技术壁垒。受益于高研发壁垒，Intel、AMD以及ARM公司凭借对x86和ARM指令集的专利垄断CPU市场。
CPU研发流程
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四、全球及中国市场现状
据统计，2021年全球服务器出货量约1353.9万台，增速为11.6%，近年整体保持稳健增长。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有望维持增长态势。
2017-2021年全球服务器出货量情况
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数据显示，2021年全球服务器销售额约992.2亿美元，同比增速9.9%，与2020年相比，销售额和增速都有所上涨，发展态势良好。
2017-2021年全球服务器销售额情况
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据统计，2021年中国服务器市场销售额达到250.9亿美元，同比增长12.7%，持续领涨全球，在全球市场占比25.3%，同比提升1.4个百分点。预计2025年中国整体服务器市场规模将达到424.7亿美元。
2020-2025年中国服务器销售额情况
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中国服务器出货量达到391.1万台，同比增长8.4%，其中X86服务器出货量达到375.1万台。预计2025年中国x86服务器出货量达到525.2万台。
2017-2025年中国X86服务器出货量
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五、 竞争格局
x86是全球服务器CPU主流架构。在全球范围内，由于x86架构CPU起步早，具备成熟生态优势，因此目前x86仍是全球服务器CPU主流架构。数据显示，2020年全球x86服务器销售额826.5亿美元，较2019年增长3.31%，销售量1180万台，较2019年增长1.82%，2020年全球x86服务器销售额占比达到90.8%，销售量占比达到97.3%。
2020年全球x86服务器市场份额统计
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Intel与AMD作为全球最主要的CPU研发公司，在市场中，尤其是X86架构中占据绝对统治地位。总体来看，Intel在市场份额的竞争中仍保持较大幅度的领先，但AMD在服务器、PC以及移动端渗透率不断爬坡，2022年Q1 AMD在X86架构总市场中的份额达到27.7%的历史新高。
2021-2022年全球X86服务器竞争格局情况
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随着国家推进数字经济、新基建以及东数西算等项目建设，中国x86服务器市场需求未来几年需求或仍然比较旺盛。数据显示中国x86服务器以双路服务器为主，2020年双路服务器占比达到88.8%，近年占比持续提升。
2016-2020年中国x86服务器路数分布
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目前国产CPU厂商海思半导体的鲲鹏处理器和天津飞腾处理器兼容ARM指令集，与众多软硬件厂商完成了大量的适配工作；龙芯中科处理器采用LoongArch指令集；成都申威处理器采用SW-64指令集；海光和上海兆芯的产品兼容x86指令集，具有良好的生态，且应用迁移转换成本低。海光基于与AMD签署的《技术许可协议》获得技术授权，并独立开展研发工作。
主流国产CPU芯片对比
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六、发展趋势
1、新基建和信创推动行业发展
（1）伴随“十四五”规划逐渐落地，新基建如火如荼，数据中心服务器需求大幅增长，2021年国内数据中心机架规模达到500万，算力达到130 EFLOPS；东数西算10个数据中心集群明确集群内数据中心的平均上架率至少要达到65%以上。
（2）信创产业稳步推进，由最开始的党政发展至8大行业，再到未来的N+行业，预计2023年开始启动。信创行业由最开始的政策推动演变为市场驱动，市场化日益繁荣。
2、电信行业信创持续发展
2020年5月，中国电信公布服务器集中采购项目规模情况，单独列出了包含华为鲲鹏920芯片或海光HYGOND hyana系列处理器的H系列全国产化服务器，这是首次将全国产化服务器单独列入招标目录。此后，三大运营商服务器集采国产化份额逐年提升，预示着电信行业信创规模开始放量。除大规模进行硬件采购外，运营商还开启了电信领域国产化全面布局，建立“信创实验室”并启动软件迁移适配工作，加大对信创相关人力、财力的投入，推动电信行业信创持续落地。
3、金融信创取得新进展
2020年8月，金融信创一期试点启动，囊括47家机构，包含银行/保险/券商等，要求信创基础软硬件采购额达到IT外采的5-8%。2021年5月，二期试点启动，机构数量扩展至198家，要求试点单位OA&邮件系统替换成全栈信创产品，同时信创投入不低于全年IT支出的15%。2022年1月26日，银保监会发布《关于银行业保险业数字化转型的指导意见》，提出数字化转型工作目标，到2025年，银行业保险业数字化转型将取得明显成效。
4、国产CPU自主研发成为主流
国产CPU厂商主要包括海思、龙芯、海光、飞腾、申威、兆芯6家，指令集体系多为授权+自研。其中龙芯和申威分别在MIPS和Alpha指令集基础上，自主开发指令集架构，率先突破技术封锁，在党政军、超算等国家安全领域具备重要的市场份额，飞腾新一代产品有望提高渗透率，鲲鹏受到美国制裁影响较为严重，其他公司也在积极推动自主化研发进程。
华经产业研究院对中国X86服务器行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国服务器行业市场运行现状及投资规划建议报告》。
