CPU生態(tài)價(jià)值與機(jī)遇研究

1、目錄國(guó)內(nèi)外CPU發(fā)展回顧技術(shù)及生態(tài)是CPU發(fā)展的關(guān)鍵因素X86架構(gòu)生態(tài)優(yōu)勢(shì)顯著，非86架構(gòu)生態(tài)不斷完善國(guó)產(chǎn)CPU再度起航，走出三條獨(dú)立自主道路CPU市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局CPU市場(chǎng)國(guó)內(nèi)增速高于全球，海外巨頭占據(jù)主要市場(chǎng)份額X86架構(gòu)呈現(xiàn)雙巨頭格局，非X86架構(gòu)多點(diǎn)開(kāi)花國(guó)產(chǎn)替代蓄力CPU發(fā)展，新興領(lǐng)域引領(lǐng)CPU騰飛國(guó)產(chǎn)CPU公司簡(jiǎn)介ARM架構(gòu)：鯤鵬、飛騰X86架構(gòu)：海光、兆芯Alpha架構(gòu)：申威MIPS架構(gòu)：龍芯東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告CPU系計(jì)算機(jī)運(yùn)算及控制核心資料來(lái)源：CSDN，東興證券研究所資料來(lái)源：CSDN，東興證券研究所中央處理器（CPU，Central Proc

2、essing Unit）是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和控制核心，其功能主要是完成對(duì)計(jì)算機(jī)指令的執(zhí)行和對(duì)數(shù)據(jù)的處理，CPU與內(nèi)部存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備被認(rèn)為是電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。目前幾乎所有馮諾伊曼型計(jì)算機(jī)的CPU的工作流程可以分為：提取指令、指令編譯、指令執(zhí)行、訪(fǎng)問(wèn)主存并讀取操作數(shù)、寫(xiě)回等五個(gè)階段。CPU的幾大主要結(jié)構(gòu)在過(guò)程中的作用如下：控制單元（Control Unit）作為CPU的控制中心，負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)發(fā)送至運(yùn)算單元并將運(yùn)算 后的結(jié)果存回到存儲(chǔ)器中，其一切行為均來(lái)自于指令。運(yùn)算單元（Arithmetic/Logic Unit）可以執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。它執(zhí)行來(lái)自于控制 單元的命令。存儲(chǔ)

3、單元（Registers、Cache）是CPU中數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)的位置，其中寄存有待處理或者處理完的數(shù)據(jù)。寄存器（Registers）較內(nèi) 存相比，可以減少CPU訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)間，也可以減少CPU訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)，有助于提高CPU的工作速度。圖：世界首款商用CPU-Intel4004圖： CPU工作原理東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告CPU指令集架構(gòu)分為CISC和RISC兩大類(lèi)目前CPU架構(gòu)主要分為CISC(復(fù)雜指令集)和 RISC(精簡(jiǎn)指令集) 。 表：CISC與RISC特點(diǎn)對(duì)比CPU類(lèi)型優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)架構(gòu)介紹CISCX86高性能早早占領(lǐng)個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)，產(chǎn)業(yè) 高功耗 化規(guī)模大Intel和

4、AMD在提升芯片性能上做出了持續(xù)得努力，此類(lèi)CPU在性能方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)。1992年，此時(shí)Intel旗下的80386和80486占據(jù)了大部分PC市場(chǎng)。次年，Intel赫赫有名的奔騰系列發(fā)布并主力Intel占領(lǐng)了絕大部分PC市場(chǎng)，這是第五代基于CISC的X86架構(gòu)微處理器，Intel將其命名為“Pentium”。隨著Wintel聯(lián)盟壟斷，X86擁有了龐大固化的用戶(hù)群，因此兼容性方面也占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)RISC低功耗、低費(fèi)用、 小體積，高性能聚焦移動(dòng)端市場(chǎng) 授權(quán)模式早，配 套IP完備ARM定位準(zhǔn)確，早早 早期芯片性能無(wú)法與X86抗衡1984年，在英國(guó)80%的學(xué)校中都配置了應(yīng)用ARM處理器的電腦，風(fēng)靡一時(shí)；1

5、985年，Intel 80836發(fā)布，ARM1的性能已然無(wú)法與其爭(zhēng)鋒；此后ARM專(zhuān)注于研發(fā)以低功耗為前提的高性能芯片。MIPS功耗低于ARM生態(tài)開(kāi)放對(duì)標(biāo)Intel,但其性能和功耗并無(wú)明早期，MIPS芯片 顯優(yōu)勢(shì)授權(quán)方式單一，且費(fèi)用高性能超過(guò)ARM，且于ARM，也導(dǎo)致其軟件生態(tài)較差業(yè)化較晚，且由于商業(yè)嗅覺(jué)不敏銳失去爆發(fā)的智能手機(jī)市場(chǎng)1986年，MIPS推出64位處理器R2000，是MIPS架構(gòu)的第一個(gè)商業(yè)實(shí)現(xiàn)，也是所有公司都可以使用的第一個(gè)RISC處理器。商 1991年MIPS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的R4000微處理器發(fā)布，但由于商業(yè)與公司內(nèi)部等多種原因在個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)幾乎沒(méi)有成功，但被廣泛用于工作站和服務(wù)

6、器計(jì)算機(jī)。MIPS的授權(quán)模式為開(kāi)放的芯片設(shè)計(jì)方案授權(quán)，其它廠(chǎng)商可以對(duì)方案進(jìn)行修改，MIPS在整個(gè)20世紀(jì)末都聚焦于中高端高端盒子、打印機(jī)、路由器等市場(chǎng)。在中高端市場(chǎng)，其架構(gòu)的功耗優(yōu)勢(shì)并不明顯。Power PC可伸縮性好，使 用靈活 早期性 能優(yōu)于X86芯片能耗和散熱較X86軟件生態(tài)較X86差 高端服務(wù)器價(jià)格低 高端服務(wù)器 昂貴領(lǐng)域，可靠性、 可用性、可維護(hù) 性強(qiáng)于X861992年，Power PC架構(gòu)推出，最初其是為個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)品而設(shè)計(jì)。盡管在整個(gè)1990年代中期， Power PC處理器均達(dá)到或超過(guò)了最快的X86 CPU的基準(zhǔn)測(cè)試成績(jī)，但由于Power PC面向Windows、OS/2 和S

7、un的客戶(hù)都存在應(yīng)用軟件極度缺乏的問(wèn)題，所以最終并未在PC市場(chǎng)濺起水花。Apple因?yàn)镻ower PC處理器的更高性能，在Macintosh個(gè)人電腦系列使用了Power PC處理器。2005年， 處于軟件生態(tài)和能耗的綜合考慮，Apple宣布不再在其Apple Macintosh計(jì)算機(jī)中使用Power PC處理器， 轉(zhuǎn)而支持Intel生產(chǎn)的處理器。此后，Power PC芯片主要用于交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)處理器、游戲機(jī)、高性能服務(wù)器等應(yīng)用。資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告CISC-X86架構(gòu)由Intel破局資料來(lái)源：電子發(fā)燒網(wǎng)，東興證券研究所資料來(lái)源：電

8、子發(fā)燒友網(wǎng)，東興證券研究所1971年11月15日，美國(guó)英特爾公司推出世界第一款商用計(jì)算機(jī)微處理器Intel 4004，被認(rèn)為是CPU發(fā)展史的開(kāi)端。作為4位處理器，Intel 4004由10um制程工藝在2英寸晶圓上打造，集成了2300個(gè)晶體管，主頻為740kHz。到了2020年，第十一代酷睿處理器芯片基于英特爾10nm工藝打造，將集成超過(guò)百億個(gè)晶體管，最高主頻可高達(dá)4.8Ghz。這顆CPU芯片不再是單一的 CPU，而是集成了全新架構(gòu)的Willow Cove內(nèi)核、Iris X圖形處理器、內(nèi)存控制器、圖像處理器、媒體解碼器、電源管理、神經(jīng) 元加速器和各類(lèi)高速接口控制器等各種組件。其中Willow

9、Cove內(nèi)核正是這顆CPU芯片集成的傳統(tǒng)意義上的CPU。圖：世界首款商用CPU-Intel4004圖： Intel第十一代酷睿處理器芯片東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告Intel在CPU發(fā)展史中長(zhǎng)時(shí)間處于領(lǐng)先地位CPU的發(fā)展史，按照其處理信息的字長(zhǎng)，可以分為：四位微處理器、八位微處理器、十六位微處理器、三十二位微處理 器以及六十四位微處理器等等。表 ：CPU產(chǎn)品發(fā)展史奔騰 奔騰2 奔騰3 奔騰4CortexA532位CPU（1985-2014）酷睿Power2 Power3CortexA8CortexA7 CortexA12 CortexA12CortexA12 Cortex

10、A9Power4 Power5CortexA34CortexA55CortexA3564位CPU（1998至今）奔騰4 酷睿2 酷睿i系列Power6 Power7CortexA75CortexA53CortexA76Power8 Power9CortexA57CortexA77CortexA72CortexA78CortexA73CortexX1資料來(lái)源：電子發(fā)燒網(wǎng)，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告史前時(shí)代（1971年以前）ARM(ARM)4位CPU（1971-1972）1904年電子管被發(fā)現(xiàn)1946年人類(lèi)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)“ENIAV”1947晶體管被發(fā)明英特爾（

11、X86）IBM（Power PC)Intel 4004 Intel 40408位CPU（1972-1978）Intel 8008 Intel 8080Intel 808516位CPU（1978-1994）Intel 80386 Intel 80486Intel指令集不斷優(yōu)化拓展圖：1997-2015Intel指令集進(jìn)化圖：Intel和ARM兩家公司壟斷CPU指令集和微架構(gòu)市場(chǎng)英特爾X86指令集中的單指令多數(shù)據(jù)流指令集可以劃分為MMX、SSE、AVX。英特爾的指令集采用疊加的方式向前發(fā)展， 從奔騰的MMX到Skylake的AVX512，指令集的位數(shù)從64位升級(jí)至了512位。單次指令的負(fù)載能力提升

12、了8倍。MMX指令集是多媒體拓展指令集的簡(jiǎn)稱(chēng)。初代的MMX僅提供整數(shù)運(yùn)算，而不兼容浮點(diǎn)運(yùn)算，且當(dāng)年MMX的軟件支持 進(jìn)展緩慢；SSE是流式單指令多數(shù)據(jù)流的簡(jiǎn)稱(chēng)，該指令集創(chuàng)建了新的128位寬的寄存器文件（XMM0XMM7）和新的單 指令多數(shù)據(jù)流指令，解決了MMX的核心缺點(diǎn)；AVX是高級(jí)矢量拓展指令集的簡(jiǎn)稱(chēng)，該指令集使用16個(gè)YMM寄存器對(duì)多 條數(shù)據(jù)執(zhí)行單個(gè)指令。資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，東興證券研究所資料來(lái)源：objectcomputing，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告公司IntelARM 指令集X86ARM 核心/微架構(gòu)Haswell系列Cortex系列嵌入式領(lǐng)域

13、：智能手機(jī)、物聯(lián) 應(yīng)用場(chǎng)景PC和服務(wù)器網(wǎng)等 市占率接近100%智能手機(jī)95%；物聯(lián)網(wǎng)MCU50%蘋(píng)果、高通、三星、華為海思、 紫光展悅、瑞芯微、全志科技 授權(quán)使用AMD和VIA等X86架構(gòu)Intel和AMD兩家獨(dú)大X86架構(gòu)目前占據(jù)服務(wù)器、桌面及移動(dòng)PC的主要市場(chǎng)份額。從歷史發(fā)展來(lái)看，CISC誕生于1960年代，而RISC思想成立于1970年代，成熟于1980 年代，CISC發(fā)展要早于RISC；從性能來(lái)看，CISC憑借其較強(qiáng)的單核性能領(lǐng)先于RISC，能夠更好的滿(mǎn)足服務(wù)器、桌面、移動(dòng)PC的運(yùn)算需求；從生 態(tài)來(lái)看，上世紀(jì)80年代后期Intel和Windows組成的“Wintel”聯(lián)盟成立，打敗了蘋(píng)

14、果、IBM、摩托羅拉的Power聯(lián)盟，自此Wintel壟斷桌面市場(chǎng)長(zhǎng)達(dá) 20多年。截止目前，服務(wù)器、桌面及移動(dòng)PC市場(chǎng)主要使用X86架構(gòu)處理器，其中Intel更是憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)及生態(tài)優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)大多數(shù)份額。后來(lái)隨 著AMD第二代Epyc處理器“羅馬”問(wèn)世，AMD的服務(wù)器CPU市占率在短短兩年內(nèi)從1%增長(zhǎng)到了8%；接著AMD發(fā)布第三代Epyc處理器“米蘭”，其服務(wù)器市場(chǎng)份額有望達(dá)到15%。由于AMD服務(wù)器芯片的較高性?xún)r(jià)比及臺(tái)積電7納米制程技術(shù)的加成，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心開(kāi)始采購(gòu)AMD的產(chǎn)品。 因此，X86市場(chǎng)目前整體呈現(xiàn)Intel及AMD兩家獨(dú)大的競(jìng)爭(zhēng)格局。圖：CPU各技術(shù)路徑市場(chǎng)占比資料來(lái)源：ID

15、C，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告領(lǐng)域公司20182019全部X86Intel85%84%AMD14%15%服務(wù)器Intel98.20%96.10%AMD1.80%3.90%筆記本電腦Intel90.00%85.40%AMD10.00%14.60%Intel86.40%82.30%桌上型電腦AMD13.40%17.60%兆芯0.20%0.10%RISC在移動(dòng)時(shí)代迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇，移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域超車(chē)CISC架構(gòu)資料來(lái)源：CSDN等，東興證券研究所RISC具備高度優(yōu)化的指令集、大量的寄存器、高度規(guī)則的指令流水線(xiàn)以及讀取/存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，使得RISC在執(zhí)行指令時(shí)速度較快且性

16、能穩(wěn)定，從而適宜流水線(xiàn)方式運(yùn)作，并在并行處理方面具備明顯優(yōu)勢(shì)。RISC概念是由Berkeley的David Patterson正式提出，1980年David Patterson 和CarloH. Sequin兩位教授領(lǐng)導(dǎo)了Berkeley RISC項(xiàng)目，該項(xiàng)目最終產(chǎn)生了RISC設(shè)計(jì)，生成了RISC-I的處理器；RISC成熟于20世紀(jì)80年代中后期，越來(lái)越多的商業(yè)RISC芯片開(kāi)始廣泛應(yīng)用；20世紀(jì)90年代后期，憑借開(kāi)源、異構(gòu)運(yùn)算、可定制化等優(yōu)勢(shì)，ARM開(kāi)始大面積應(yīng)用到低能耗的移動(dòng)設(shè)備，伴 隨著iPhone的問(wèn)世以及谷歌推出基于ARM指令集的Android系統(tǒng)（AA體系），以ARM架構(gòu)為代表的RI

17、SC在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域大幅領(lǐng)先以X86為代表 的CISC架構(gòu)。截止目前，RISC架構(gòu)仍占據(jù)移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域主要市場(chǎng)份額，并隨著性能不斷提升及生態(tài)不斷完善，RISC架構(gòu)也在逐步進(jìn)軍CISC為 主的PC、桌面及服務(wù)器領(lǐng)域。圖：RISC發(fā)展歷程?hào)|方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告RISC性能不斷提升，生態(tài)逐步豐富完善東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告處理器分類(lèi)代表性企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域ARMARM智能手機(jī)、嵌入式、桌面、服務(wù)器Power PCIBM服務(wù)器、嵌入式、超算MIPSMIPS TECHNOLOGIES嵌入式、服務(wù)器、桌面、超算AlphaDEC超算、服務(wù)器、桌面、嵌入式RISC-

18、VBerkeley服務(wù)器、IoT資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，東興證券研究所服務(wù)器、桌面和PC端長(zhǎng)期被X86架構(gòu)占據(jù)，目前RISC架構(gòu)主要應(yīng)用在移動(dòng)終端、嵌入式、超算等其他領(lǐng)域，如超90%的智能手機(jī)采用ARM架 構(gòu)，MIPS在嵌入式設(shè)備中有著廣泛應(yīng)用，搭載了40960顆申威SW26010以及運(yùn)行國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)神威睿思的神威太湖之光獲得全球超級(jí)計(jì)算機(jī)第 一名，并持續(xù)4年等等。雖然X86架構(gòu)長(zhǎng)期占據(jù)服務(wù)器、桌面、PC主要市場(chǎng)份額，但是近期RISC架構(gòu)也不斷向X86優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域進(jìn)攻，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是技術(shù)層面 走向融合，逐步適應(yīng)X86架構(gòu)生態(tài)，例如蘋(píng)果在軟件生態(tài)上通過(guò)Rosetta 2和Universal

19、2使原先基于X86的軟件可以無(wú)縫地運(yùn)行在M1芯片中；二是 性能不斷提升、生態(tài)不斷完善，與X86架構(gòu)正面競(jìng)爭(zhēng)，例如蘋(píng)果A13在晶體管密度與1165g7相近，線(xiàn)程數(shù)少于對(duì)方1/4，主頻低于對(duì)方1/2的情況 下，在性能方面領(lǐng)先英特爾1年；在服務(wù)器領(lǐng)域，ARM的新星架構(gòu)“Neoverse”，在單核心方面追平AMD和Intel的服務(wù)器CPU的同時(shí)，憑借 ARM并行計(jì)算、能耗控制、易拓展性的優(yōu)勢(shì)，在多核性能方面超過(guò)對(duì)手60%以上，ARM的性能已經(jīng)不再成為短板。圖：RISC架構(gòu)主要企業(yè)及應(yīng)用領(lǐng)域目錄國(guó)內(nèi)外CPU發(fā)展回顧技術(shù)及生態(tài)是CPU發(fā)展的關(guān)鍵因素X86架構(gòu)生態(tài)優(yōu)勢(shì)顯著，非86架構(gòu)生態(tài)不斷完善國(guó)產(chǎn)CPU再

20、度起航，走出三條獨(dú)立自主道路CPU市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局CPU市場(chǎng)國(guó)內(nèi)增速高于全球，海外巨頭占據(jù)主要市場(chǎng)份額X86架構(gòu)呈現(xiàn)雙巨頭格局，非X86架構(gòu)多點(diǎn)開(kāi)花國(guó)產(chǎn)替代蓄力CPU發(fā)展，新興領(lǐng)域引領(lǐng)CPU騰飛國(guó)產(chǎn)CPU公司簡(jiǎn)介ARM架構(gòu)：鯤鵬、飛騰X86架構(gòu)：海光、兆芯Alpha架構(gòu)：申威MIPS架構(gòu)：龍芯東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告X86架構(gòu)：占據(jù)主要服務(wù)器及桌面端資料來(lái)源：Intel官網(wǎng)，東興證券研究所X86架構(gòu)（The X86 architecture）是微處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言指令集，指一個(gè)intel通用計(jì)算機(jī)系列的標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)縮寫(xiě)，也標(biāo)識(shí)一套通用的計(jì)算機(jī)指令集合。X86指令集是

21、美國(guó)Intel公司為其第一塊16位CPU(i8086)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的，美國(guó)IBM公司1981年推出的世界第一臺(tái)PC機(jī)中的 CPUi8088(i8086簡(jiǎn)化版)使用的也是X86指令，同時(shí)電腦中為提高浮點(diǎn)數(shù)據(jù)處理能力而增加的X87芯片系列數(shù)學(xué)協(xié)處理 器則另外使用X87指令，以后就將X86指令集和X87指令集統(tǒng)稱(chēng)為X86指令集。雖然隨著CPU技術(shù)的不斷發(fā)展，Intel陸續(xù) 研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium 4(以下簡(jiǎn)為P4)系列，但為了保證電腦能繼續(xù)運(yùn)行以往開(kāi)發(fā)的各類(lèi)應(yīng) 用程序以保護(hù)和繼承豐富的軟件資源，所以Intel公司所生產(chǎn)的所有CPU仍然繼續(xù)使用X86指令集，所以它

22、的CPU仍屬于 X86系列。圖：X86架構(gòu)發(fā)展歷程4位CPU（1971-1972）8位CPU（1972-1978）16位CPU（1978-1994）32位CPU（1985-2014）64位CPU（1998至今）東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告Intel4004 Intel4040Intel8008Intel 8080Intel 8085Intel 80386Intel 80486奔騰 奔騰2 奔騰3 奔騰4 酷睿奔騰4酷睿2 酷睿i系列X86架構(gòu)具有性能高、速度快、兼容性好的特點(diǎn)。適用高主頻、高功耗，覆蓋高性能和通用計(jì)算場(chǎng)景。X86架構(gòu)主要是PC和自動(dòng)化設(shè)備，也有應(yīng)用手機(jī)和平

23、板電腦上。 X86運(yùn)行的主要為DOS，非ARM版Windows，舊版MacOS等 操作系統(tǒng)，起步早，基于Wintel聯(lián)盟，生態(tài)完善。全世界有65%以上的軟件開(kāi)發(fā)商都為X86提供生態(tài)服務(wù)2019全年，中國(guó)X86服務(wù)器市場(chǎng)出貨量為3,177,540臺(tái)，同比下滑3.8%;市場(chǎng)規(guī)模為176.84億美元，同比增長(zhǎng)2.9%。2019年第二季度，中國(guó)X86服務(wù)器市場(chǎng)出貨量為715,054臺(tái)，同比下滑14.6%;市場(chǎng)規(guī)模為38.01億美元，同比下滑9.4%。2019年上半年，中 國(guó)X86服務(wù)器市場(chǎng)出貨量為1,377,558臺(tái)，同比下滑8.4%;市場(chǎng)規(guī)模為73.90億美元，同比增長(zhǎng)0.5%。圖：X86領(lǐng)域市場(chǎng)份

24、額資料來(lái)源：IDC，東興證券研究所資料來(lái)源：RISC-V基金會(huì)，東興證券研究所圖：Intel X86 Core i7-8086K處理器處理器85%84%14%15%0%10%30%20%40%50%70%60%80%90%20182019Intel AMD東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告X86架構(gòu)：占據(jù)主要服務(wù)器及桌面端資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，東興證券研究所表：國(guó)內(nèi)外部分X86芯片商?hào)|方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告公司名稱(chēng)基本情況國(guó) 外Intel英特爾是半導(dǎo)體行業(yè)和計(jì)算創(chuàng)新領(lǐng)域的全球領(lǐng)先廠(chǎng)商 ，創(chuàng)始于1968年。如今，英特爾正轉(zhuǎn)型為一家以數(shù)據(jù) 為中心的公司 。英

25、特爾與合作伙伴一起，推動(dòng)人工智能、5G、智能邊緣等轉(zhuǎn)折性技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用突破 ， 驅(qū)動(dòng)智能互聯(lián)世界。X86泛指一系列基于Intel 8086且向后兼容的中央處理器指令集架構(gòu)。最早的8086處理 器于1978年由Intel推出，為16位微處理器。AMD美國(guó)AMD半導(dǎo)體公司專(zhuān)門(mén)為計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子行業(yè)設(shè)計(jì)和制造各種創(chuàng)新的微處理器（CPU、GPU、主板 芯片組、電視卡芯片等)，以及提供閃存和低功率處理器解決方案，公司成立于1969年。AMD致力為技術(shù)用 戶(hù)從企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)到個(gè)人消費(fèi)者提供基于標(biāo)準(zhǔn)的、以客戶(hù)為中心的解決方案。國(guó) 內(nèi)兆芯兆芯同時(shí)掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術(shù)，具備相關(guān)

26、IP自主設(shè)計(jì)研發(fā)的能力，致力于 通過(guò)自主創(chuàng)新與兼容主流的發(fā)展路線(xiàn)，推動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。海光海光信息是一家高性能處理器生產(chǎn)商，業(yè)務(wù)涵蓋芯片領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，自主設(shè)計(jì)了“禪 定”x86中央處理器（CPU），這種處理器以超威半導(dǎo)體公司（AMD）的Zen微體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。MPRC北京大學(xué)微處理器研究開(kāi)發(fā)中心（MPRC：Micro Processor Research and Development Center of Peking University ）是北京大學(xué)重點(diǎn)支持的研究中心之一，成立于2001年2月。MPRC充分利用北京大學(xué)在計(jì)算機(jī) 科學(xué)技術(shù)與微電子學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)，以發(fā)展中國(guó)自

27、主的微處理器事業(yè)為己任，在現(xiàn)代微處理器結(jié)構(gòu)、優(yōu)化編 譯、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)模擬和性能評(píng)測(cè)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、系統(tǒng)芯片（System-on-a-Chip）設(shè)計(jì)等方向開(kāi) 展科研和教學(xué)工作。X86架構(gòu)：占據(jù)主要服務(wù)器及桌面端ARM架構(gòu)：移動(dòng)設(shè)備之王，逐步向服務(wù)器及桌面拓展ARM架構(gòu)，曾稱(chēng)進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器(Advanced RISC Machine)更早稱(chēng)作Acorn RISC Machine，是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集(RISC)處 理器架構(gòu)。還有基于ARM設(shè)計(jì)的派生產(chǎn)品，重要產(chǎn)品包括Marvell的XScale架構(gòu)和德州儀器的OMAP系列。ARM架構(gòu)具有成本低、低費(fèi)用、低功耗、小體積、高性能的特點(diǎn)。適用

28、眾核架構(gòu)，適合高并發(fā)、高帶寬的計(jì)算場(chǎng)景。ARM與合作伙伴的商業(yè)模式主要有：1. PoP IP；2. IP Core；3. BoC（例如高通）；4. Architectural（例如蘋(píng)果）四種模式。ARM處理器廣泛使用在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，低耗電節(jié)能，非常適用移動(dòng)通訊領(lǐng)域。消費(fèi)性電子產(chǎn)品，例如可攜式裝置(PDA、移 動(dòng)電話(huà)、多媒體播放器、掌上型電子游戲，和計(jì)算機(jī))，電腦外設(shè)(硬盤(pán)、桌上型路由器)，甚至導(dǎo)彈的彈載計(jì)算機(jī)等軍用設(shè)施。圖： 鯤鵬920ARM處理器業(yè)內(nèi)最強(qiáng)性能圖：飛騰ARM S2500處理器資料來(lái)源：鯤鵬官網(wǎng)，東興證券研究所資料來(lái)源：飛騰官網(wǎng)，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限

29、公司證券研究報(bào)告ARM體系結(jié)構(gòu)是業(yè)界領(lǐng)先的微處理器體系結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)和軟件工程師提供了開(kāi)發(fā)低耗能、高性能消費(fèi)類(lèi)和工業(yè)產(chǎn)品的硅驗(yàn)證解決方案。這些終端產(chǎn)品涵蓋了從汽車(chē)和工業(yè)監(jiān)視器到家庭娛樂(lè)和移動(dòng)設(shè)備的各個(gè)領(lǐng)域。ARM完整產(chǎn)品線(xiàn)包括微控制器、微處理器、圓形處理器、實(shí)現(xiàn)軟件、單元庫(kù)、嵌入式內(nèi)存、高速連接產(chǎn)品、外設(shè)以及開(kāi)發(fā)工 具。借助于完善的設(shè)計(jì)服務(wù)、培訓(xùn)、支持和維護(hù)以及公司的龐大合作伙伴社區(qū)，我們提供了一個(gè)全面的系統(tǒng)解決方案，為主要 電子設(shè)備公司提供一條快速可靠的途徑將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。圖：ARM生態(tài)示意圖圖：搭載M1芯片的MacBook Air示意圖ARM架構(gòu)：移動(dòng)設(shè)備之王，逐步向服務(wù)器及桌面拓展資料來(lái)源

30、：蘋(píng)果發(fā)布會(huì)，東興證券研究所資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購(gòu)買(mǎi)其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而?成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。到目前為止，ARM處理器及技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。圖：ARM應(yīng)用領(lǐng)域類(lèi)別領(lǐng)域應(yīng)用資料來(lái)源：CSDN，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告嵌入式家用電器、HVAC系統(tǒng)、 智能測(cè)量平臺(tái)、觸摸屏 控制器、遠(yuǎn)程醫(yī)療、安 全/監(jiān)視、航空電子ARM將嵌入式歸類(lèi)為利用微控制器作為主處理器的所有應(yīng)用程序，

31、以及其他領(lǐng)域未明確涵蓋的基于處理器的任何應(yīng)用程序。在家用 電器、HVAC系統(tǒng)、智能測(cè)量平臺(tái)、觸摸屏控制器等應(yīng)用程序中，ARM Cortex-M系列處理器是理想解決方案的核心。ARM Cortex-A 系列處理器在遠(yuǎn)程醫(yī)療、安全/監(jiān)視、航空電子領(lǐng)域的應(yīng)用同樣屬于類(lèi)別。企業(yè)ARM將企業(yè)應(yīng)用程序定義為提供網(wǎng)絡(luò)連接和/或存儲(chǔ)功能的完整系統(tǒng)或子系統(tǒng)。這包括家庭和公司網(wǎng)關(guān)、企業(yè)路由器、以太網(wǎng)交換機(jī)、無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)、基站、多服務(wù)配置平臺(tái)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)和固態(tài)磁盤(pán)。在過(guò)去5年中，上述許多應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)閃存卡和UFD、家庭網(wǎng)絡(luò) 人員已開(kāi)始考慮這些系統(tǒng)完成其任務(wù)時(shí)的能效，而不是考慮絕對(duì)性能。隨著更高性能

32、的多核處理器核心和經(jīng)過(guò)優(yōu)化的性能改進(jìn)物理邏輯IP（包括ARM物理IP部門(mén)提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)）的問(wèn)世，可通過(guò)ARM技術(shù)滿(mǎn)足需求的上述應(yīng)用領(lǐng)域得到了拓展。此外，在研發(fā) 預(yù)算匱乏的環(huán)境下，具有受到強(qiáng)力支持的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ISA使產(chǎn)品精力能夠縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，并節(jié)省研發(fā)成 本以用于開(kāi)發(fā)增值功能和不同的應(yīng)用程序特定功能。家庭藍(lán)光和DVD、計(jì)算數(shù)字機(jī) 頂盒、靜態(tài)數(shù)碼相機(jī)、 數(shù)字電視、游戲ARM為用戶(hù)在所有屏幕類(lèi)型上隨時(shí)隨地地訪(fǎng)問(wèn)和享受媒體內(nèi)容，并與這些內(nèi)容交互提供了技術(shù)平臺(tái)。移動(dòng)智能手機(jī)、功能手機(jī) 連接和調(diào)制解調(diào)器 Trustzone和移動(dòng)支付ARM在提供支持一系列移動(dòng)設(shè)備的處理器和其他關(guān)鍵

33、模塊方面占據(jù)著市場(chǎng)領(lǐng)先地位，這些設(shè)備可在提供卓越性能的同時(shí)延長(zhǎng)電池壽命。將PC性能、優(yōu)異的多媒體性能和卓越連接融入到移動(dòng)設(shè)備的功率范圍中耗費(fèi)了ARM和芯片合作伙伴的大量設(shè)計(jì)精力。ARM架構(gòu)：移動(dòng)設(shè)備之王，逐步向服務(wù)器及桌面拓展表：國(guó)內(nèi)外部分ARM芯片商資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告公司名稱(chēng)基本情況國(guó) 外ARM英國(guó)ARM公司是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供商。全世界超過(guò)95%的智能手機(jī)和平板電腦都采用ARM架構(gòu) 。ARM設(shè)計(jì)了大量高性 價(jià)比、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。2014年基于ARM技術(shù)的全年全球出貨量120億顆，從誕生到現(xiàn)在

34、為止基于ARM技術(shù) 的芯片600億顆 。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。Qualcomm高通（Qualcomm）1985年創(chuàng)立于美國(guó)加利福尼亞，從一家研發(fā)卡車(chē)定位的公司成長(zhǎng)為移動(dòng)設(shè)備和無(wú)線(xiàn)設(shè)備通信技術(shù)的全球龍頭。 高通憑借整合基帶功能的AP芯片成長(zhǎng)為全球第一大IC設(shè)計(jì)公司。蘋(píng)果2021年蘋(píng)果發(fā)布了 M1 芯片，與以往的 x86 芯片不同，該芯片采用基于 Arm-ISA 的內(nèi)部處理器和 CPU 微體系結(jié)構(gòu)，是蘋(píng)果首 款針對(duì) Mac 設(shè)計(jì)的 SoC，根據(jù)蘋(píng)果的 PPT 顯示，在 10W 的功耗限制下，M1 芯片可提供傳統(tǒng) X86 筆記本處理器 2 倍以上的 CPU 性能。三星2020年11月

35、，三星在上海發(fā)布了最新的5nm手機(jī)處理器Exynos 1080，兼容毫米波和Sub-6GHz兩種類(lèi)型的5G網(wǎng)絡(luò),將最高頻率為2.8 GHz的ARM最新Cortex-A78內(nèi)核和高效能的Cortex-A55內(nèi)核（4+4）集成到CPU中，對(duì)比上一代產(chǎn)品單核性能提升1.5倍，多核性能 提升兩倍。國(guó) 內(nèi)飛騰飛騰公司主要致力于高性能、低功耗集成電路芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售與服務(wù),為用戶(hù)提供安全可靠、高性能、低功耗的CPU、 ASIC、SoC等芯片產(chǎn)品、IP產(chǎn)品以及基于這些產(chǎn)品的系統(tǒng)級(jí)解決方案。始終為用戶(hù)提供滿(mǎn)意的產(chǎn)品是飛騰發(fā)展的動(dòng)力和目標(biāo)。華為華為已成功構(gòu)建國(guó)內(nèi) ARM 生態(tài)。華為在國(guó)內(nèi)積極布局鯤鵬計(jì)算產(chǎn)

36、業(yè)，扮演著國(guó)內(nèi) ARM 生態(tài)引領(lǐng)者的角色。生態(tài)方面對(duì)于華為是 具有先天優(yōu)勢(shì)的，無(wú)論從服務(wù)器整機(jī)硬件，云操作系統(tǒng)，還是云服務(wù)和大數(shù)據(jù)等應(yīng)用系統(tǒng)，華為都具備強(qiáng)勁的技術(shù)力量和全產(chǎn)業(yè) 鏈的整合能力。SPREAD TRUM展訊公司立足于自主技術(shù)創(chuàng)新，采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念和方法，研制成功多款業(yè)界領(lǐng)先的GSM/GPRS終端通信-多媒體一體化核心芯 片，和TD-SCDMA/GSM雙模終端核心芯片，并同時(shí)開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的軟件系統(tǒng)和終端參考設(shè)計(jì)方案，已經(jīng)為多家主流終端開(kāi)發(fā)商所采用 在產(chǎn)品取得良好市場(chǎng)表現(xiàn)的同時(shí)，展訊對(duì)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、多媒體終端技術(shù)和集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，作出了貢獻(xiàn)。ARM架構(gòu)：移動(dòng)設(shè)備之王，逐步向服務(wù)器

37、及桌面拓展MIPS架構(gòu)：高效低耗的閃耀明星MIPS架構(gòu)20多年前由斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)，是一種簡(jiǎn)潔、優(yōu)化、具有高度擴(kuò)展性的RISC架構(gòu)。它的基本特點(diǎn)是:包含大量的寄存器、 指令數(shù)和字符、可視的管道延時(shí)時(shí)隙，這些特性使MIPS架構(gòu)能夠提供最高的每平方毫米性能和當(dāng)今SoC設(shè)計(jì)中最低的能耗。MIPS公司的R系列就是在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的RISC工業(yè)產(chǎn)品的微處理器。這些系列產(chǎn)品為很多計(jì)算機(jī)公司采用構(gòu)成各種工作站和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。圖：北京君正X2000處理器內(nèi)核資料來(lái)源：北京君正，東興證券研究所資料來(lái)源：Ikanos官網(wǎng)，東興證券研究所圖：Ikanos Fusiv Vx575處理器采用雙核多線(xiàn)程 MIPS interA

38、ptiv CPU東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告資料來(lái)源：CSDN，東興證券研究所分類(lèi)特點(diǎn)東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告MIPS32位架構(gòu)MIPS32架構(gòu)基于一種固定長(zhǎng)度的定期編碼指令集，并采用導(dǎo)入/存儲(chǔ)(load/store)數(shù)據(jù)模型。經(jīng) 改進(jìn)，這種架構(gòu)可支持高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術(shù)和邏輯運(yùn)算采用三個(gè)操作數(shù)的形式，允許編 譯器優(yōu)化復(fù)雜的表達(dá)式。此外，它還帶有32個(gè)通用寄存器，讓編譯器能夠通過(guò)保持對(duì)寄存器內(nèi)數(shù) 據(jù)的頻繁存取進(jìn)一步優(yōu)化代碼的生成性能。MIPS64位架構(gòu)MIPS64架構(gòu)基于一種固定長(zhǎng)度的定期編碼指令集，并采用導(dǎo)入/存儲(chǔ)(load/store)

39、數(shù)據(jù)模型。經(jīng) 改進(jìn)，這種架構(gòu)可支持高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)化執(zhí)行。其算術(shù)和邏輯運(yùn)算采用三個(gè)操作數(shù)的形式，允許編 譯器優(yōu)化復(fù)雜的表達(dá)式。此外，它還帶有32個(gè)通用寄存器，讓編譯器能夠通過(guò)保持對(duì)寄存器內(nèi)數(shù) 據(jù)的頻繁存取進(jìn)一步優(yōu)化代碼的生成性能。micorMIPS架構(gòu)microMIPS是一個(gè)完整的ISA，既能單獨(dú)工作，也能與原有的MIPS32兼容指令解碼器共同工作，允 許程序混合16位和32位代碼，無(wú)需模式切換。microMIPS的程序代碼量較小，因此可獲得更好的 緩存利用率和更小的取指帶寬(fetch bandwidth)，從而有助于提升性能，降低功耗。MIPS是高效率、低功耗CPU設(shè)計(jì)原則中的閃耀明星，已經(jīng)在

40、移動(dòng)和嵌入式工業(yè)領(lǐng)域銷(xiāo)售了近三十年。MIPS公司今年第二季度的凈銷(xiāo)售額為1.42億瑞典克朗(1640萬(wàn)美元)，去年第二季度為6600萬(wàn)瑞典克朗。凈收入從去年同期的1600萬(wàn)瑞典克朗增長(zhǎng)了246%，達(dá)到5500萬(wàn)瑞典克朗。每股收益也躍升了246%，從0.61瑞典克朗升至2.10瑞典克朗。圖：MIPS體系分類(lèi)MIPS架構(gòu)：高效低耗的閃耀明星領(lǐng)域應(yīng)用東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告聯(lián)網(wǎng)Ikanos Fusiv Vx575Ikanos（現(xiàn)已被高通收購(gòu)）的多模網(wǎng)關(guān)處理器系列，用于智能家庭網(wǎng)關(guān)。Altair FourGee-3802Altair（現(xiàn)已被索尼收購(gòu)）的LTE-Advanced

41、基帶處理器，符合3GPPP Release 10?；贛IPS的FourGee-3100芯片組還用于多款Chromebook筆記本電腦，例如惠普Chromebook 11和華碩Chromebook 13.3。雷凌科技（Ralink Technology）（2011年被聯(lián)發(fā)科收購(gòu)），以Wi-Fi芯片組而聞名，且采用了34K和1004K多線(xiàn)程產(chǎn)品。基于MIPS 34K多線(xiàn)程CPU的RT6856被廣泛用于眾多知名品牌的家用無(wú)線(xiàn)路由器中，例如華碩、友訊（D-Link）、領(lǐng)勢(shì)（Linksys）和合勤（ZyXEL）消費(fèi)類(lèi)多媒體松下、LG等品牌的數(shù)字電視搭載了晨星半導(dǎo)體（MStar）的SoC，而34K MI

42、PS CPU則廣泛用于這些SoC中企業(yè)存儲(chǔ)博安思通信（PMC-Sierra）利用多線(xiàn)程功能為其企業(yè)服務(wù)器專(zhuān)用maxRAID架構(gòu)提供極具競(jìng)爭(zhēng)力的性能。汽車(chē)Valens發(fā)布了面向數(shù)字媒體傳輸?shù)腍DBaseT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并采用了MIPS多線(xiàn)程CPU。HDBaseT可通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高帶寬數(shù)字通信，減少了對(duì)造價(jià)更昂貴的HDMI的需求。該技術(shù)已普遍用于聯(lián)網(wǎng)家庭。MIPS因受到Mobileye的青睞而在汽車(chē)行業(yè)占據(jù)了舉足輕重的地位。Mobileye是ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，目前大部分ADAS 都采用了Mobileye的技術(shù)。電裝（Denso）是日本最知名的汽車(chē)零部件制造企業(yè)之一。電裝正在

43、研究如何利用MIPS的多線(xiàn)程功能來(lái)提升需要在超低包絡(luò)功率下具有超強(qiáng)計(jì) 算能力的嵌入式應(yīng)用的性能。物聯(lián)網(wǎng)Creator Ci40物聯(lián)網(wǎng)中心開(kāi)發(fā)板使用了運(yùn)行頻率為550MHz的多線(xiàn)程MIPS interAptiv CPU。資料來(lái)源：CSDN，東興證券研究所MIPS多線(xiàn)程CPU已廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域、不同類(lèi)型的產(chǎn)品之中，并且這一勢(shì)頭仍將延續(xù)。隨著從LTE轉(zhuǎn)向下一代技術(shù)，即 在MIPS I6400和I6500內(nèi)核中支持同步多線(xiàn)程技術(shù)，多線(xiàn)程也會(huì)成為5G高速增強(qiáng)移動(dòng)寬帶等眾多新一代應(yīng)用程序的理想選 擇。此外，MIPS多線(xiàn)程CPU還可以用于許多移動(dòng)設(shè)備的LTE調(diào)制解調(diào)器中。憑借獨(dú)特的多線(xiàn)程功能，尤其是在聯(lián)網(wǎng)

44、和汽車(chē) 等領(lǐng)域，MIPS CPU將繼續(xù)提供極具吸引力的性能和功效，并為電子行業(yè)提供廣泛的生態(tài)系統(tǒng)支持。圖：MIPS應(yīng)用領(lǐng)域MIPS架構(gòu)：高效低耗的閃耀明星資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，東興證券研究所表：國(guó)內(nèi)外部分MIPS芯片商?hào)|方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告公司名稱(chēng)基本情況國(guó) 外MIPSMIPS技術(shù)公司是一家設(shè)計(jì)制造高性能、高檔次及嵌入式32位和64位處理器的廠(chǎng)商，在RISC處理器方面占有重要地位。1984年，MIPS計(jì)算機(jī)公司成立。1992年，SGI收購(gòu)了MIPS計(jì)算機(jī)公司。1998年，MIPS脫離SGI，成為 MIPS公司。IkanosIkanos Communications,

45、Inc. (Ikanos)是一家為數(shù)字家庭提供先進(jìn)的寬帶半導(dǎo)體和集成固件產(chǎn)品的公司。該公司是寬帶數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)路(DSL)，通信處理器等產(chǎn)品電源接入基礎(chǔ)設(shè)施和客戶(hù)端設(shè)備(CPE)的許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 制造商和電信服務(wù)提供商。該公司的產(chǎn)品是在數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)接入復(fù)用器(DSLAM)，光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)，集線(xiàn)器，調(diào)制解調(diào)器，互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)音協(xié)議(VoIP)的終端適配器，集成接入設(shè)備(IAD)和住宅網(wǎng)關(guān)(RGS)的核心。該公司產(chǎn)品已通過(guò)服務(wù)提供商部署在亞洲，歐洲和美國(guó)北部和南部。國(guó) 內(nèi)龍芯龍芯中科公司致力于龍芯系列CPU設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和服務(wù)。主要產(chǎn)品包括面向行業(yè)應(yīng)用的專(zhuān)用小CPU,面向工控和終端類(lèi)應(yīng)用的中CPU,以及

46、面向桌面與服務(wù)器類(lèi)應(yīng)用的大CPU。龍芯CPU采用MIPS指令集，主要產(chǎn)品包括面 向行業(yè)應(yīng)用的“龍芯1號(hào)”小CPU、面向工控和終端類(lèi)應(yīng)用的“龍芯2號(hào)”中CPU、以及面向桌面與服務(wù)器類(lèi)應(yīng)用的“龍芯3號(hào)”大CPU，此外還包括龍芯7A1000橋片。君正公司是一家集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，擁有全球領(lǐng)先的32位嵌入式CPU技術(shù)和低功耗技術(shù)。公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為微處理器芯片、智能視頻芯片等ASIC芯片產(chǎn)品及整體解決方案的研發(fā)和銷(xiāo)售。公司擁有較強(qiáng)的自主創(chuàng)新能力，多年來(lái)在自主創(chuàng)新CPU技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)、圖像和聲音信號(hào)處理技術(shù)、SoC芯片技術(shù)、軟件平臺(tái)技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域形成多項(xiàng)核心技術(shù)。北京君正是最早推出國(guó)產(chǎn)CPU 的技術(shù)公司

47、之一，其 CPU 內(nèi)核基于 MIPS 架構(gòu)，已經(jīng)迭代了三代。XBurst 2 是君正 CPU 的最新版本，X2000 的 CPU 內(nèi) 核采用“雙 XBurst 2+ XBurst 0”的三核布局。MIPS架構(gòu)：高效低耗的閃耀明星RISC-V架構(gòu)：完全開(kāi)源的新晉明星，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇資料來(lái)源：RISC-V基金會(huì)，東興證券研究所資料來(lái)源：RISC-V基金會(huì)，東興證券研究所RISC-V是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）原則的第五代開(kāi)源指令集架構(gòu)（ISA），于2010年由加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì) 開(kāi)發(fā)，具有完全開(kāi)源、架構(gòu)簡(jiǎn)單、易于移植適用于各種設(shè)備、完整工具鏈等特點(diǎn)，運(yùn)行效率高，目前接受度逐漸

48、提高，有望 成為繼X86和ARM架構(gòu)之后第三大主流指令集架構(gòu)。RISC-V基金會(huì)為非盈利會(huì)員制組織，旨在通過(guò)采用和實(shí)施免費(fèi)和開(kāi)放的 RISC-V 指令集架構(gòu) (ISA) 來(lái)推動(dòng)處理器創(chuàng)新的新時(shí)代，自 RISC-V 基金會(huì)于 2015 年成立以來(lái)，RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷了爆炸式增長(zhǎng)，2020年成員增長(zhǎng)率達(dá)到133%。圖：RISC-V基金會(huì)成員圖： RISC-V基金會(huì)成員增長(zhǎng)東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告物聯(lián)網(wǎng)興起為RISC-V帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。移動(dòng)終端和開(kāi)源Android系統(tǒng)作為下游終端的興起必然帶動(dòng)上游產(chǎn)業(yè)鏈拓展增長(zhǎng)空間，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的興起為包 括RISC-V在內(nèi)的指令集架構(gòu)

49、的上游產(chǎn)業(yè)鏈提供新的成長(zhǎng)潛力。從市場(chǎng)潛力來(lái)看，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模查過(guò)20萬(wàn)億美元，預(yù)計(jì)在2025年將達(dá)到1567萬(wàn)億美元；中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，2020年市場(chǎng)規(guī)模1.66萬(wàn)億美元。同時(shí)從技術(shù)上看，RISC-V開(kāi)源等特性與物聯(lián)網(wǎng)要求更靈活和多樣的特性吻合。外國(guó)技術(shù)限制與半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快。自中美貿(mào)易戰(zhàn)以來(lái)，中國(guó)企業(yè)受制于美國(guó)不能升級(jí)架構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)并且這種風(fēng)險(xiǎn)長(zhǎng)期存在，RISC-V開(kāi)源及逐漸被廣泛接受為我國(guó)芯片廠(chǎng)商通過(guò)RISC-V架構(gòu)實(shí)現(xiàn)自主性提供可行性。圖：中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模及增速（億元）圖： 全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模及增速（千億美元）1101512124185948001079156740.40%3

50、7.27%248 16.98%68.55%42.11%34.68% 34.88%0.00%10.00%20.00%30.00%50.00%45.23%40.00%60.00%70.00%80.00%201720182019202020212022202320242025020040060080010001200140016001800市場(chǎng)規(guī)模增速258136506000489675009300133001500016600184002120041.42%34.14%22.55%25.00%2141.0500%023.66%15.65%12.78%10.67%10.84%0.00%5.00%10

51、.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%45.00%050001000015.22%1500020000250002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022市場(chǎng)規(guī)模增速資料來(lái)源：statista，東興證券研究所資料來(lái)源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，東興證券研究所東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告RISC-V架構(gòu)：完全開(kāi)源的新晉明星，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇資料來(lái)源：Semico Research ，東興證券研究所不同工業(yè)類(lèi)別的下的RISC-V均快速增長(zhǎng)。Semico Res

52、earch 預(yù)測(cè)，到 2025 年，市場(chǎng)將消耗 624 億個(gè) RISC-V CPU 內(nèi)核，2018-2025 年復(fù)合年增長(zhǎng)率為 146.2%。 工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒁允褂贸^(guò)167億個(gè)內(nèi)核遙遙領(lǐng)先。市場(chǎng)研究公司Tractica也預(yù)測(cè)，RISC-V的IP和軟件工具市場(chǎng)在2018年為5200萬(wàn)美元，到2025年時(shí)將增長(zhǎng)至 11億美元。圖：不同工業(yè)主導(dǎo)的RISC-V快速增長(zhǎng)RISC-V架構(gòu)：完全開(kāi)源的新晉明星，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告資料來(lái)源：搜狐新聞，東興證券研究所RISC-V的優(yōu)點(diǎn)包括：（1）發(fā)展時(shí)間短，架構(gòu)設(shè)計(jì)上沒(méi)有歷史包袱，采用的理念和方法較為先進(jìn)；（2

53、）開(kāi)源的機(jī)制降低了進(jìn)入門(mén)檻，使技術(shù)觸及更多 企業(yè)和開(kāi)發(fā)者；（3）尚未一家獨(dú)大，發(fā)展模式不受限。短期內(nèi)ARM架構(gòu)依然會(huì)占據(jù)中高端市場(chǎng)，RISC-V主要在一些碎片化的新興市場(chǎng)展開(kāi)應(yīng)用，比 如物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的輕終端場(chǎng)景，這些場(chǎng)景有低功耗低成本的需求，但是往往程序不用大改、對(duì)軟件生態(tài)的依賴(lài)性不高、出貨量又很大，符合RISC-V階段 性的發(fā)展目標(biāo)。RISC-V的主要缺點(diǎn)是發(fā)展時(shí)間短，生態(tài)不完整，碎片化程度高，但是隨著入場(chǎng)玩家增加，這一問(wèn)題有望得到解決。RISC-V誕生時(shí)間太短，相關(guān)的編譯器、開(kāi)發(fā)工具和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）以及其它生態(tài)要素還在發(fā)展。RISC-V必須依靠強(qiáng)有力的商業(yè)玩家來(lái)長(zhǎng)期支持和推進(jìn)，方能得

54、到持續(xù)發(fā)展。開(kāi)源特性吸引大批科技公司入場(chǎng)RISC-V領(lǐng)域，未來(lái)RISC-V架構(gòu)芯片數(shù)量將逐步放量。RISC-V允許任何廠(chǎng)商設(shè)計(jì)、制造和銷(xiāo)售RISC-V芯片和軟件，其 開(kāi)源特性吸引IBM、NXP、西部數(shù)據(jù)、英偉達(dá)、高通、三星、谷歌、華為、阿里、Red Hat 與特斯拉等100 多家科技公司加入其陣營(yíng)，國(guó)內(nèi)也成立了 RISC-V 中國(guó)聯(lián)盟拓展相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展。據(jù)Semico Research，預(yù)計(jì)到2025 年，采用RISC-V 架構(gòu)的芯片數(shù)量將增至624 億顆，2018 年至 2025 年復(fù)合增長(zhǎng) 率高達(dá) 146%。表：部分RISC-V廠(chǎng)商芯片出貨量統(tǒng)計(jì)東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究

55、報(bào)告公司名稱(chēng)出貨量阿里平頭哥授權(quán)客戶(hù)數(shù)量超過(guò)100家，授權(quán)數(shù)量超過(guò)300個(gè)，累計(jì)出貨超過(guò)10億顆，2020年全志科技宣布與平頭哥達(dá)成合作，預(yù)計(jì)在未來(lái)3年的 出貨量將達(dá)到5000萬(wàn)顆以上。西部數(shù)據(jù)2017年表示，將以每年10億到20億顆的出貨預(yù)期，逐步完成全線(xiàn)產(chǎn)品（包括機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)）遷移到RISC-V定制架構(gòu)晶心科技目前已有超過(guò)150家公司獲得了AndesCore處理器IP的授權(quán)，采用晶芯架構(gòu)芯片全球累計(jì)出貨量達(dá)到數(shù)十億顆RISC-V架構(gòu)：完全開(kāi)源的新晉明星，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，東興證券研究所公司名稱(chēng)基本情況國(guó) 外GreenWaves成立于2014年，是一家fable

56、ss半導(dǎo)體初創(chuàng)公司，公司致力于通過(guò)超低能耗和低成本解決方案徹底改變智能傳感器和設(shè)備 市場(chǎng)，其產(chǎn)品主要包括用于傳感設(shè)備中的圖片、聲音和振動(dòng)的 AI 運(yùn)算。同時(shí)，GreenWaves也是RISC-V開(kāi)源生態(tài)中最早的 芯片供應(yīng)商之一。西部數(shù)據(jù)2017年，宣布公司計(jì)劃一年出貨10億以上RISC-V核心。2018年12月，公布了基于RISC-V指令集的自研通用架構(gòu)SweRV和開(kāi)源的SweRV指令集模擬器（ISS），以及基于以太網(wǎng)OmniXtend的緩存一致性技術(shù)。國(guó)內(nèi)晶心科技公司全力投入創(chuàng)新架構(gòu)高效能/低功耗的32/64位嵌入式處理器及相對(duì)應(yīng)系統(tǒng)芯片發(fā)展平臺(tái)的設(shè)計(jì)與發(fā)展，以便對(duì)全球快速 成長(zhǎng)的嵌入式系統(tǒng)

57、應(yīng)用提供服務(wù)。目前公司主要圍繞低功耗高性能的CPU進(jìn)行開(kāi)發(fā)，除了CPU IP之外，還提供平臺(tái)外圍IP、 軟硬件開(kāi)發(fā)工具、生態(tài)系統(tǒng)等一整套方案。2016年，晶心科技作為創(chuàng)始會(huì)員之一加入了RISC-V基金會(huì)。芯源股份全球第七、國(guó)內(nèi)第一的IP設(shè)計(jì)供應(yīng)商，依托自主半導(dǎo)體IP，為客戶(hù)提供平臺(tái)化、全方位、一站式芯片定制服務(wù)和半導(dǎo)體IP 授權(quán)服務(wù)。芯來(lái)科技芯來(lái)科技是一家商用RISC-V處理器核IP研發(fā)商，專(zhuān)注于為用戶(hù)提擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Nuclei N200系列RISC-V商用低功耗 處理器內(nèi)核IP，以及二級(jí)管線(xiàn)超低功耗處理器核等產(chǎn)品，致力于推動(dòng)RISC-V的傳播和推廣。同時(shí)，芯來(lái)科技也是RISC-V基 金

58、會(huì)銀級(jí)會(huì)員、中國(guó)RISC-V產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)單位以及中國(guó)開(kāi)放指令集生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟會(huì)員單位。平頭哥阿里巴巴集團(tuán)的全資半導(dǎo)體芯片業(yè)務(wù)主體，擁有端云一體全棧產(chǎn)品系列，涵蓋數(shù)據(jù)中心人工智能芯片、處理器IP授權(quán)等， 實(shí)現(xiàn)芯片端到端設(shè)計(jì)鏈路全覆蓋。中天微是一家從事32位高性能低功耗嵌入式CPU研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的集成電路設(shè)計(jì)公司，是中國(guó)內(nèi)地基于自主指令架構(gòu)研發(fā)嵌入式CPU 并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的CPU供應(yīng)商。2018年9月，杭州中天微系統(tǒng)有限公司宣布正式推出支持RISC-V第三代指令系統(tǒng)架構(gòu)處理 器CK902，可靈活配置TEE引擎，支持物聯(lián)網(wǎng)安全功能。睿思芯科AI芯片公司，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)來(lái)自于 UC Berke

59、ley RISC-V原創(chuàng)項(xiàng)目組。目前，公司主要開(kāi)發(fā)基于RISC-V技術(shù)的SoC，應(yīng)用于IoT、 傳感器融合和AI加速領(lǐng)域。東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告表：國(guó)內(nèi)外部分RISC-V芯片商RISC-V架構(gòu)：完全開(kāi)源的新晉明星，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇目錄國(guó)內(nèi)外CPU發(fā)展回顧技術(shù)及生態(tài)是CPU發(fā)展的關(guān)鍵因素X86架構(gòu)生態(tài)優(yōu)勢(shì)顯著，非86架構(gòu)生態(tài)不斷完善國(guó)產(chǎn)CPU再度起航，走出三條獨(dú)立自主道路CPU市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局CPU市場(chǎng)國(guó)內(nèi)增速高于全球，海外巨頭占據(jù)主要市場(chǎng)份額X86架構(gòu)呈現(xiàn)雙巨頭格局，非X86架構(gòu)多點(diǎn)開(kāi)花國(guó)產(chǎn)替代蓄力CPU發(fā)展，新興領(lǐng)域引領(lǐng)CPU騰飛國(guó)產(chǎn)CPU公司簡(jiǎn)介ARM架

60、構(gòu)：鯤鵬、飛騰X86架構(gòu)：海光、兆芯Alpha架構(gòu)：申威MIPS架構(gòu)：龍芯東方財(cái)智 興盛之源東興證券股份有限公司證券研究報(bào)告資料來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀(guān)察，東興證券研究所國(guó)產(chǎn)CPU成立之初雖然與國(guó)際水平相差不大，但隨著英特爾4004問(wèn)世， CPU進(jìn)入商用階段，第四代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正式拉開(kāi)了中國(guó) 與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，且由于政策支持力度有所減弱等原因，國(guó)產(chǎn)CPU自主研發(fā)進(jìn)入停滯狀態(tài)。國(guó)產(chǎn)CPU的飛騰之路：十五期間，國(guó)家啟動(dòng)發(fā)展國(guó)產(chǎn)CPU的泰山計(jì)劃，863計(jì)劃也提出自主研發(fā)CPU。2006年核高基專(zhuān)項(xiàng)啟動(dòng)，國(guó)產(chǎn)CPU領(lǐng)域迎來(lái)了新一輪的國(guó)家支持。誕生出了鯤鵬、飛騰、龍芯、兆芯、海光、申威等一批優(yōu)質(zhì)企業(yè)，國(guó)產(chǎn)C