CPU原理、市場規模及格局如何？

x86 指令集技術路線主流，軟硬件環境成熟。

CPU：運算/控制核心，具備強大的邏輯控制處理和運算能力。CPU 由 邏輯運算單元、控制單元和寄存器組成，可以實現處理數據、控制時間、 處理指令、執行操作等基本功能。具體操作流程為，控制單元從存儲單 元中獲取可執行的代碼，通過指令譯碼將其轉換為可執行的指令，進而 運算單元基于獲取的指令對存儲單元中的數據進行運算。CPU 的內部設 計較為復雜，核心數較少，能夠處理復雜任務，是信息處理、程序運行 的最終執行單元，是計算機的核心組成部件。

可以從指令集、生態和性能三個維度分析比較 CPU：1）指令集：CPU 研發的核心技術壁壘。計算機的程序最終需要轉化為 “指令”才能在 CPU 上運行。CPU 可以分為復雜指令集（CISC）和精 簡指令集（RISC）兩類，其中 x86 架構是復雜指令集的代表，具備指令 豐富、尋址方式靈活的優勢，指令長度可變，功能強大，復雜程序執行 效率高；而精簡指令集的代表是ARM架構、MIPS 架構和 Alpha架構等， 指令結構簡單、易于設計，具有較高的執行能效比。

2）生態：x86 架構軟硬件環境更為成熟。CPU 下游市場中應用最廣泛 的兩種架構分別為 x86 架構和 ARM 架構，并分別構建起兩大生態體系： Wintel 生態和 AA 生態。在 Wintel 生態中，計算機搭載 Intel CPU 和微 軟 Windows 操作系統，Intel 和微軟分別為生態體系提供硬件和軟件支 持，以此壟斷 PC 和服務器市場。在 AA 生態中，基于開源的安卓系統， ARM 向蘋果、華為、三星等公司授權 ARM 指令集并生產出 ARM 架構 的芯片，以此壟斷移動端市場。對比使用自主架構的國產 CPU，x86 架構的產業生態優勢更加顯著，原因在于 Windows 和 Linux 等主流操作系 統兼容 x86 架構，且使用一致指令集的應用軟件開放商技術門檻較低。

3）性能：提升單核性能、增加核心數、提升 I/O 性能。CPU 性能提升 和功能增加主要依靠處理器體系結構和微結構的改進、SoC 集成創新、 先進制造工藝及先進封裝水平提升、面向典型行業應用的設計優化等技 術手段來實現。一方面，國際芯片設計龍頭企業 Intel、AMD 新一代處 理器的單個核心性能都會較前一代有所提升；另一方面，內存通道、內 存主頻、PCIe 通道等直接影響處理器 I/O 性能的參數也是處理器重要性 能指標，當處理器核心數較多時，性能提升的同時也會限制主頻的提升。 CPU 可以應用在服務器、工作站、個人計算機（臺式機、筆記本電腦）、 移動終端和嵌入式設備等不同設備上，其中服務器和工作站對 CPU 的 性能、可靠性、可擴展性和可維護性等方面要求較為苛刻。

CPU 下游市場需求旺盛，服務器是 CPU 下游市場增長的重要動力。隨 著大數據時代來臨，云計算、物聯網都對高端 CPU 的算力和精準任務 調度能力提出了更高要求，5G 網絡和物聯網技術也在持續拓展 CPU 的 應用場景，因此 CPU 下游市場需求穩中有升。其中，服務器是 CPU 下 游市場增長的重要動力，全球服務器市場規模與出貨量均保持較快增速。

生態優勢下 x86 處理器占比領先，國內市場增速 x86 領先海外。x86 處 理器占據先發優勢，生態環境壁壘顯著，全球維度來看，應用 x86 處理 器的服務器銷售額占比約為 88-90%。2022 年全年，全球 x86 服務器市 場銷售額為 1110 億美元。根據國務院印發的《新時代促進集成電路產 業和軟件產業高質量發展的若干政策》，中國芯片自給率要在 2025 年 達到 70%，中國 x86 服務器需求旺盛。

2025 年國產 x86 芯片出貨量預計超 1000 萬顆。根據 IDC，中國 x86 服務器以雙路服務器為主，2016-2020年雙路服務器占比達到80%以上， 2018-2020 年 x86 服務器雙路路數占比基本保持穩定，單路和四路的合 計占比約 10-20%，八路以上服務器目前占比尚未超過 0.3%。根據 IDC數據，2022-2025 年國產 x86 芯片出貨量增速保持 9.0%左右，2025 年 國產 x86 芯片出貨量有望達到 1066.2 萬顆。

全球市場 Intel、AMD 龍頭效應明顯，國產 CPU 在中國市場份額仍為個 位數。全球市場來看，根據 Mercury Research，全球服務器市場雙雄為 Intel 和 AMD，其中 Intel 份額優勢顯著。國內市場來看，根據中商產業 研究院，2022 年我國 CPU 行業頭部企業市場份額 Top2 的企業為英特 爾、AMD，英特爾和 AMD 分別占據了我國 CPU 市場的 50%和 30%的 份額，我國本土企業僅占據個位數份額，國內廠商追趕空間仍大。根據 IDC 數據，2020 年國內 x86 服務器芯片出貨量 698.1 萬顆，絕大部分市 場份額被 Intel 和 AMD 兩家公司占據，合計市場份額超過 95%，海光 CPU 產品銷售量市占 3.75%，占據了國產 x86 服務器處理器絕大部分市 場份額。CPU 行業龍頭集中效應凸顯。Intel 與 AMD 作為全球最主要的 CPU 研發公司，在市場中，尤其是 X86 架構中占據絕對統治地位。

海光、鯤鵬和飛騰占據國內市場，x86 架構下海光信息領先。海光信息、 海思半導體、龍芯中科、上海兆芯、天津飛騰、成都申威等為國產處理 器研發的主要企業，但各家產品定位和技術來源不同。其中，海光信息、 上海兆芯兼容 x86 指令集，具有良好的生態優勢，應用遷移轉換成本低， 但自主可控程度較低；海思半導體的鯤鵬處理器和天津飛騰處理器兼容 ARM 指令集，與眾多軟硬件廠商完成了大量的適配工作；成都申威處理 器采用 SW-64 指令集，主要應用于服務器、桌面計算機等設備，龍芯中 科處理器采用 LoongArch 指令集，提供處理器及配套芯片產品，基于指 令集授權并自研，自主可控程度最高。