半導體CPU行業(yè)專題報告云程發(fā)軔國產(chǎn)崛起

半導體CPU行業(yè)專題報告：云程發(fā)軔，國產(chǎn)崛起CPU：計算機系統(tǒng)核心，國產(chǎn)化勢在必行集成電路產(chǎn)業(yè)覆蓋廣泛，具體包括CPU、GPU、半導體存儲器、模擬IC等細分領域，本文將主要聚焦于CPU行業(yè)。對于IT產(chǎn)業(yè)而言，CPU是系統(tǒng)核心，在我國科技自立背景下，國產(chǎn)化勢在必行。核心價值：CPU是計算機運算與控制的核心中央處理器（centralprocessingunit，簡稱CPU）作為計算機的運算與控制核心，是信息處理、程序運行的最終執(zhí)行單元。在計算機體系中，CPU主要用于執(zhí)行計算機指令和處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)，并負責對計算機的所有軟硬件資源進行控制調(diào)配。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，CPU包括控制單元、運算單元、存儲單元、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線、控制總線以及狀態(tài)總線輸入/輸出接口等模塊。其中，控制單元作為CPU的控制中心，負責提取指令，將存儲器中的數(shù)據(jù)發(fā)送至運算單元并將運算后的結(jié)果存回到存儲器中。運算單元負責進行運算和測試，執(zhí)行來自控制單元的命令。存儲單元負責暫時存儲CPU中的數(shù)據(jù)，以便提高CPU的運算速率。CPU的工作過程可分為讀取指令、指令譯碼、執(zhí)行指令以及指令計數(shù)四步。讀取指令：控制單元從內(nèi)存（代碼段）提取一條指令，并放入指令寄存器中；指令譯碼：指令寄存器對指令進行譯碼，明確該指令的具體操作（即指令中的操作碼）以及操作數(shù)位置（即指令中的操作數(shù)地址）；執(zhí)行指令：CPU通過尋址操作，從內(nèi)存（數(shù)據(jù)段）中讀取操作數(shù)，并暫存在通用寄存器中。然后由運算單元按照指令中的操作碼，對寄存器中的操作數(shù)進行mov、add、jmp等運算操作；指令計數(shù)：修改指令計數(shù)器，執(zhí)行下一條指令。不斷重復上述4步，內(nèi)存（代碼段）的指令數(shù)將越來越少，直至整個程序執(zhí)行完畢。按照指令集類型不同，CPU可分為復雜指令集（CISC）與精簡指令集（RISC）兩類。指令集是指存儲于CPU內(nèi)部，用于引導CPU進行加減運算和控制計算機操作系統(tǒng)的一系列指令集合。作為計算機硬件和軟件之間的接口，指令集直接關(guān)系到CPU的性能表現(xiàn)。以指令集為標準，CPU可分為CISC與RISC兩類，其中CISC型CPU主要以X86架構(gòu)為主，而RISC型主要包括ARM、MIPS、Alpha、POWER等架構(gòu)。復雜指令集（CISC）：CISC是一種微處理器指令集架構(gòu)，程序中的各條指令按順序串行排列，每條指令可執(zhí)行若干低端操作，例如存儲讀取、算法運行和記憶存儲。該架構(gòu)優(yōu)點在于指令豐富、尋址方式靈活、控制簡單、復雜程序執(zhí)行效率高，缺點則包括計算機各部分的利用率不高、執(zhí)行速度慢、指令較為復雜等。目前，CISC主要以X86架構(gòu)為主，代表性廠商為Intel、AMD等，廣泛應用于服務器、桌面電腦等場景。簡單指令集（RISC）：相較CISC，RISC采用小型、高度優(yōu)化的指令集，指令結(jié)構(gòu)簡單、易于設計，產(chǎn)品性能雖弱于CISC，但具有較高的執(zhí)行能效比，成本也相對較低。同時，RISC采用的是等長指令集，可通過多流水線方式提高運行效率，在并行處理方面優(yōu)于CISC。目前，RISC主要包括ARM、MIPS、Alpha以及POWER架構(gòu)，其中ARM架構(gòu)最具代表性，廣泛應用于手機、平板等移動終端。按照應用領域，CPU可分為通用微處理器（MPU）、微控制器（MCU）和專用處理器三類，本文的研究分析主要圍繞通用微處理器（MPU）展開。通用微處理器（MPU）：MPU通常代表一類功能強大、但不為任何已有特定計算目的而設計的通用型芯片，可以視作功能增強版的CPU。MPU更注重通過強大的運算、處理能力，執(zhí)行復雜多樣的大型程序，一般被用作個人計算機和高端工作站的核心CPU。微控制器（MCU）：MCU是一種控制類應用的低性能、低功耗CPU，是將CPU、RAM、ROM、定時計數(shù)器和多種I/O接口等組件都集成在單一芯片上，進而形成的芯片級計算機，該類芯片的主頻一般低于100MHz。當前，MCU已廣泛應用于智能制造、工業(yè)控制、智能家居、遙控器、汽車電子、工業(yè)上的步進馬達以及機器手臂控制等場景。專用處理器：一類面向某一領域?qū)崿F(xiàn)特定功能的芯片。以數(shù)字信號處理器（DSP）為例，DSP芯片內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，適用于數(shù)字信號處理等專用計算場景，不會像MPU一樣運行通用的操作系統(tǒng)。DSP在數(shù)字控制、運動控制方面的應用主要有磁盤驅(qū)動控制、引擎控制、激光打印機控制、噴繪機控制、馬達控制等。除了DSP以外，其他專用處理器還包括深度學習處理器、數(shù)據(jù)庫加速處理器、安全處理器、類腦計算芯片等。發(fā)展歷程：從產(chǎn)品落地到多核技術(shù)、集成化迅速發(fā)展自1971年Intel推出第一臺微處理器以來，全球CPU產(chǎn)業(yè)先后經(jīng)歷了四個發(fā)展階段。第一階段（1971-1991年）：CPU首次落地，計算性能持續(xù)提升。1971年，Intel推出了世界上第一臺微處理器4004，拉開了全球CPU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帷幕。在隨后的十年中，Intel公司的新款芯片i8086、8088、80286陸續(xù)問世，計算性能持續(xù)提升。1985年，MIPS發(fā)布了第一代基于MIPS架構(gòu)的處理器，同年第一顆ARM處理器也成功誕生，標志著現(xiàn)代RISC處理器正式登上歷史舞臺。第二階段（1992-2000年）：多媒體及個人應用出現(xiàn)。1992年，Intel發(fā)布了第五代處理器Pentium，該款CPU能夠讓電腦更加輕松地整合聲音、筆記以及圖片等多媒體數(shù)據(jù)。1996年，Intel推出奔騰MMX，其中MMX是Intel在音箱、圖形和通信應用方面采取的新技術(shù)，可幫助多媒體處理能力提升60%左右。在此之后，Intel又陸續(xù)發(fā)布了奔騰II、奔騰III以及奔騰4，產(chǎn)品迭代迅速。第三階段（2001-2009年）：多元化發(fā)展。2001年，Intel發(fā)布至強處理器，主要面向高性能和中端雙路工作站，以及雙路和多路配置的服務器。2003年，AMD推出64位X86架構(gòu)的微處理器，憑借良好的兼容性生態(tài)，取代了Intel推出的EPIC指令集，成為后續(xù)市場主流標準。2004年，ARM發(fā)布了ARMV7架構(gòu)的Cortex系列處理器，同時推出Cortex-M3。2005年，Intel推出首顆內(nèi)含2個處理核心的處理器PentiumD，正式揭開X86處理器的多核心時代。2006年，Intel發(fā)布新一代基于Core微架構(gòu)的酷睿2，涵蓋服務器版、桌面版、移動版三大領域，彰顯多元化發(fā)展態(tài)勢。第四階段（2010年至今）：多核技術(shù)迭代迅速，CPU集成化更高。Intel方面，2010年，Intel面向全球發(fā)布最新的革命性產(chǎn)品，基于32nm制程的i7、i5、i3處理器。2017年，Intel推出第七代酷睿處理器i7、i5、i3，工藝制程進步至14nm。2018年，Intel又推出了第八代酷睿處理器i7、i5、i3，同時i9處理器也首次亮相，該處理器包含8個內(nèi)核，單核頻率高達5.0GHz。至2021年，Intel發(fā)布第三代至強可擴展處理器IceLake，采用10nm+工藝，內(nèi)核數(shù)最高可達28個，工藝制程、內(nèi)核性能與核數(shù)均有明顯進步。AMD方面，2011年，AMD推出了一款革命性產(chǎn)品APU，APU芯片由CPU、GPU集合而成，推動了CPU的集成化發(fā)展。與Intel類似，AMD的Ryzen、EPYC系列CPU也在工藝制程、內(nèi)核性能與核數(shù)等維度迅速迭代。到2022年，公司發(fā)布了基于Zen3架構(gòu)、7nm工藝的第三代EPYC處理器，未來將向Zen4/Zen5架構(gòu)以及5nm工藝發(fā)展。產(chǎn)業(yè)定位：戰(zhàn)略地位至關(guān)重要，自主可控勢在必行CPU產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游支撐環(huán)節(jié)、中游生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及下游應用環(huán)節(jié)構(gòu)成。中游芯片設計商、制造商通過向上游支撐環(huán)節(jié)采購軟硬件工具、材料來實現(xiàn)芯片生產(chǎn)，并向下游廣大客戶群體進行銷售。上游支撐環(huán)節(jié)主要影響供給成本，下游應用環(huán)節(jié)決定行業(yè)需求。上游支撐環(huán)節(jié)：主要包括EDA軟件、IP、半導體設備、半導體材料。半導體設備可分為光刻機、刻蝕機、離子注入設備、薄膜沉積設備、拋光設備、封裝設備以及清洗設備等，半導體材料則包括硅片、光刻膠、光掩模、電子特種氣體、封裝材料等。其中，光刻機是核心生產(chǎn)設備，而高純度硅片、光刻膠等是核心原材料。中游生產(chǎn)環(huán)節(jié)：主要由CPU設計、CPU制造、封裝測試組成。其中，CPU設計是指將系統(tǒng)、功能與性能的具體要求轉(zhuǎn)化為物理版圖；CPU制造是指在準備好的晶圓材料上按照物理版圖構(gòu)建完整電路的過程；封裝測試的具體過程是對合格晶圓進行切割、焊接、封裝，使芯片電路與外部器件實現(xiàn)連接，并對封裝完畢的芯片進行功能和性能測試。下游應用環(huán)節(jié)：CPU芯片現(xiàn)已廣泛應用于通訊設備、人工智能、汽車電子、電力電子、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療等行業(yè)領域。集成電路支撐著全球數(shù)十萬億美元的數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，戰(zhàn)略地位十分重要。據(jù)WSTS統(tǒng)計，2021年全球集成電路產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模為4630億美元，超過4000億美元大關(guān)。除了集成電路行業(yè)本身以外，作為全球科技產(chǎn)業(yè)的重要支柱，集成電路產(chǎn)業(yè)直接影響下游價值數(shù)萬億美元的電子信息產(chǎn)業(yè)，并間接支撐了數(shù)十萬億美元數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，戰(zhàn)略地位十分重要。隨著數(shù)字經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，數(shù)據(jù)處理量逐漸增大，集成電路產(chǎn)業(yè)仍將持續(xù)高速增長。CPU作為集成電路產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品，競爭壁壘深厚，自主可控勢在必行。不同于其他行業(yè)，集成電路屬于資金密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)壁壘深厚，企業(yè)需要同時具備較強的技術(shù)攻關(guān)、渠道開辟、生態(tài)整合能力。過去幾十年來，我國在集成電路領域主要秉承“造不如買”的發(fā)展模式，產(chǎn)業(yè)基礎相對薄弱，國外廠商在CPU、GPU、FPGA、存儲芯片、射頻芯片等領域占據(jù)著主要的市場份額。以CPU為例，目前中國CPU產(chǎn)業(yè)主要由Intel、AMD兩大巨頭主導，本土廠商的市占率相對較低。近年來，隨著中美科技博弈持續(xù)升級，CPU作為集成電路產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品，一直是美國開展科技制裁的有力抓手，華為海思、海光信息、天津飛騰等廠商均受到了較大波及。為避免美國對中國的科技掣肘，CPU產(chǎn)業(yè)的自主可控勢在必行。全球市場：總規(guī)模穩(wěn)步增長，行業(yè)雙寡頭壟斷2020年全球微處理器市場恢復明顯，同比增速高達12.1%。從IC產(chǎn)業(yè)細分環(huán)節(jié)來看，在新冠疫情籠罩全球的背景下，出于訪問互聯(lián)網(wǎng)與云計算的需要，人們對便捷式電腦與大屏智能手機的需求大幅提升，進而拉動了全球微處理器市場的銷售增長。據(jù)ICSights統(tǒng)計，2020年全球微處理器行業(yè)的市場規(guī)模為877億美元，同比增長12.1%，創(chuàng)下歷史新高。預計2023年市場規(guī)模將達到1083億美元，2020-2023年均增速為7.3%，整體保持穩(wěn)步增長。量價齊升驅(qū)動全球微處理器市場持續(xù)成長。從出貨量來看，據(jù)ICSights統(tǒng)計，2020年全球微處理器出貨量為21.75億臺，2023年有望增長至24.29億臺，持續(xù)保持增長態(tài)勢。從平均價格來看，隨著下游應用的不斷拓展，全球微處理器的平均價格也將保持上升態(tài)勢，2020年平均價格為40.31美元/臺，2023年預計將達到44.60美元/臺。全球微處理器行業(yè)的量價齊升有望為市場規(guī)模的穩(wěn)步增長提供有力支撐。CPU貢獻規(guī)模438億美元，在微處理器市場占比最大。分產(chǎn)品來看，據(jù)ICSights統(tǒng)計，2020年CPU產(chǎn)品的市場規(guī)模為438億美元，占比50%，對微處理器市場貢獻最大，2015-2020年CAGR為3.8%；嵌入式處理器產(chǎn)品貢獻規(guī)模172億美元，占比20%，2015-2020年CAGR為16.3%，市場增速最快；手機APP處理器貢獻規(guī)模266億美元，占比30%，2015-2020年CAGR僅為2.8%。驅(qū)動因素：服務器/PC共同驅(qū)動，CPU亦同步增長高端通用CPU主要應用于服務器、桌面等終端產(chǎn)品。其中，服務器裝載的CPU數(shù)量不定，桌面端通常只裝一顆CPU。據(jù)IDC統(tǒng)計，CPU在基礎型、高性能型、推理型以及機器學習型服務器中的成本占比分別為32.0%、23.3%、25.0%、9.8%。隨著服務器、桌面出貨量的逐步回暖，CPU行業(yè)的出貨量也將穩(wěn)步提升。全球服務器市場回暖明顯。據(jù)IDC統(tǒng)計，2015-2020年，全球服務器行業(yè)的出貨量整體保持穩(wěn)健增長，年均復合增速為4.67%。2020年，受新冠疫情與全球互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)資本投入收縮等因素的影響，全球服務器出貨量為1220萬臺，同比增速僅為3.92%，低于前期平均水平。進入2021年，隨著在線辦公、游戲等線上應用的增加，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生規(guī)模也在不斷擴大，疊加全球經(jīng)濟的快速復蘇，全球服務器市場回暖明顯，出貨量達到1354萬臺，同比增長10.98%。2020年以來全球桌面出貨量較前5年回升顯著。據(jù)IDC統(tǒng)計，由于智能手機的迅速普及對桌面電腦產(chǎn)生了一定的替代效應，2015-2018年，全球桌面電腦的出貨量從2.76億臺降至2.59億臺，呈現(xiàn)緩慢下降態(tài)勢。到2019年，全球桌面出貨量為2.67億臺，同比增長3.1%，出現(xiàn)小幅回升。2020-2021年，在疫情“宅經(jīng)濟”等因素的驅(qū)動下，全球桌面出貨量回升顯著，2021年高達3.49億臺，同比增長15.1%。主要場景競爭格局：服務器/PC雙雄壟斷，智能手機多點開花競爭格局層面，Intel是全球CPU市場領軍企業(yè)，AMD持續(xù)追趕，二者差距不斷縮小。據(jù)MercuryResearch統(tǒng)計，全球X86CPU市場中，2022年Q1Intel占比72.3%，領先優(yōu)勢明顯。近年來，AMD處于持續(xù)追趕狀態(tài)，市占率從2020Q1的14.8%提升至2022Q1的27.7%，與Intel的差距不斷縮小。除Intel、AMD以外，其他CPU廠商的市占率相對較低，行業(yè)呈現(xiàn)雙寡頭壟斷格局。桌面、便捷式電腦以及服務器CPU市場均以X86架構(gòu)為主，由Intel、AMD主導。桌面市場中，2022年Q1Intel與AMD分別占比81.7%、18.3%，近兩年AMD的份額提升幅度并不明顯。便捷式電腦市場中，2022年Q1Intel占比77.5%，AMD的市占率則從2020Q1的17.1%提升至2022Q1的22.5%，份額提升幅度較大。服務器市場中，Intel與AMD分別占比88.4%、11.6%，近年來AMD的市場份額雖持續(xù)提升，但相較其他細分市場，其整體市占率仍相對較低。從市場集中度來看，桌面、便捷式電腦以及服務器市場均由Intel、AMD占據(jù)主要市場份額，寡頭壟斷特征明顯。全球智能手機處理器行業(yè)的CR5高達99%，市場份額較為集中。據(jù)Counterpoint統(tǒng)計，全球智能手機處理器市場中，2022年Q1前五大廠商分別為聯(lián)發(fā)科、高通、蘋果、紫光展銳與三星，分別占比38%、30%、15%、11%、5%，合計99%，市場集中度較高。國外廠商中，近年來聯(lián)發(fā)科的市占率相對穩(wěn)定，高通的市場份額提升明顯，而蘋果的市場份額有所下降。本土廠商中，紫光展銳通過在低端品牌手機加強布局，并獲得中興、TECNO與三星等廠商的認可，不斷擴展自身的客戶規(guī)模，其市場份額從2020Q4的4%提升至2022Q1的11%；華為海思由于美國的貿(mào)易制裁，其芯片代工受到嚴重影響，近年來市場份額持續(xù)下降。中國市場：空間份額雙提升，國產(chǎn)化前景可期國內(nèi)規(guī)模：市場規(guī)模千億量級，現(xiàn)已邁入提速階段結(jié)合WSTS與ICSights的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年全球集成電路與CPU行業(yè)的市場規(guī)模分別為3612、438億美元，CPU在全球集成電路產(chǎn)業(yè)中占比12.13%。假定中國CPU行業(yè)在集成電路產(chǎn)業(yè)中的占比也為12.13%，已知2020年中國集成電路產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模為8848億元，估測中國CPU行業(yè)的市場規(guī)模約為1073億元。據(jù)IDC統(tǒng)計，2021年中國服務器與PC電腦的出貨量分別為391.1萬臺和5720萬臺。PC電腦通常只裝一顆CPU，而服務器裝載的CPU數(shù)量不定，國內(nèi)X86服務器市場以2路為主，假定服務器的裝載量為2顆/臺。對于CPU的產(chǎn)品價格，根據(jù)海光信息的招股說明書，2021年，面向高端服務器的海光7200系列平均售價為1.12萬元/顆，面向中低端服務器的海光5200系列平均售價為0.70萬元/顆，因而測算時可將服務器CPU的平均價格保守假設為0.8萬元/顆。此外，天津飛騰在官網(wǎng)上披露了騰銳D2000（2020年發(fā)布）、FT-2000/4（2019年發(fā)布）的價格信息，分別報價2500元/顆和1800元/顆，我們將桌面CPU的平均價格保守假設為2000元/顆。綜合以上信息，從出貨量出發(fā)，估測2021年中國服務器CPU、PCCPU的市場規(guī)模分別為626、1144億元。上世紀50年代以來，我國CPU產(chǎn)業(yè)先后經(jīng)歷起步、轉(zhuǎn)折以及提速階段，相關(guān)產(chǎn)品也逐步從“不可用”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱捎谩?，最終向“好用”邁進。上世紀50-70年代：起步階段。1956年，半導體科技被列為國家新技術(shù)四大緊急措施之一。此后，中科院計算所、109廠、半導體所先后成立，相繼突破鍺晶體管、硅平面晶體管、集成電路等半導體器件，分別為109乙機、109丙機、156機的誕生提供了基礎。1975年，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的興起，我國第一臺集成電路百萬次計算機013機研制成功。在起步階段，獨立自主的產(chǎn)業(yè)發(fā)展為我國CPU事業(yè)奠定了堅實基礎。上世紀80-90年代：轉(zhuǎn)折階段。1985年，對中科院計算所、半導體所中有關(guān)研制大規(guī)模集成電路的單位與109廠進行合并，成立中科微電子中心。在這一時期，由于政策支持力度減弱等因素，CPU產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)完全市場化但自主性不足的問題。21世紀初至今：提速階段。從“十五”開始，國產(chǎn)CPU的自主性問題再度提上議程，支持政策不斷加碼。泰山計劃、863計劃等催生了一批國產(chǎn)CPU品牌，2002年我國首款通用CPU——龍芯1號流片成功。2006年，“核高基”重大專項推出，其中“高”即為高端通用CPU。2014年，我國發(fā)布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動綱要》，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金第1期成立，主要投資集成電路制造企業(yè)，2019年國家大基金第2期再度成立，主要投資應用端。進入2018年，美中貿(mào)易摩擦升級，美國陸續(xù)對中興、華為、海光信息、天津飛騰等科技公司實施制裁措施，為避免CPU等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)受制于人，我國進一步加大信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的支持力度。驅(qū)動因素：數(shù)字化驅(qū)動總需求，國產(chǎn)化助力提份額服務器、PC電腦的出貨量是決定CPU行業(yè)需求的重要因素。2020年以來，中國服務器、PC電腦市場開始回暖，整機出貨量增速恢復迅速，CPU產(chǎn)業(yè)有望充分受益。2020-2021年，中國服務器行業(yè)恢復明顯，出貨量增速分別為9.9%、11.7%。2019年，由于全球經(jīng)濟壓力、互聯(lián)網(wǎng)廠商資本開支減少以及中美貿(mào)易摩擦等因素，服務器出貨量僅有318.6萬臺，同比減少3.6%，多年來首次下滑。進入2020年以后，隨著新冠疫情的爆發(fā)，疫情在對限制企業(yè)日常經(jīng)營活動的同時，也極大地促進了企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程。與此同時，政府也在大力推動數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并先后出臺了《“十四五”軟件和信息技術(shù)服務業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》等多項支持政策。2022年2月，政府進一步啟動“東數(shù)西算”工程，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝等8地建設國家算力樞紐節(jié)點，并規(guī)劃了10個國家數(shù)據(jù)中心集群，有望大幅拉動服務器需求。據(jù)IDC統(tǒng)計，2020年中國服務器出貨量為350萬臺，同比增長9.9%，2021年出貨量達到391.1萬臺，同比增長11.7%，行業(yè)景氣度恢復明顯。在數(shù)字經(jīng)濟、“東數(shù)西算”工程等因素的推動下，預計中國服務器行業(yè)未來將繼續(xù)保持景氣上行。2020年以來中國PC電腦的出貨量恢復穩(wěn)步增長態(tài)勢。智能手機快速普及以后，人們可以直接用手機來處理生活與工作方面的事情，PC電腦的使用時間大幅縮短。據(jù)IDC統(tǒng)計，2014-2019年，中國PC電腦的出貨量從6152萬臺降至4830萬臺，年均增速為-4.7%，始終保持下滑態(tài)勢。進入2020年，受疫情影響，在線教育、居家辦公以及應對企業(yè)升級等需求推動了PC電腦市場的恢復，2020年出貨量為4930萬臺，同比增長2.1%，實現(xiàn)了多年來的首次增長。2021年出貨量為5720萬臺，同比高增16%。受益于數(shù)字化浪潮、人口效益等因素，2025年出貨量預計將達到6970萬臺，2020-2025年均增速為7.2%，持續(xù)保持穩(wěn)步增長態(tài)勢。中美科技博弈持續(xù)升級，關(guān)鍵環(huán)節(jié)的國產(chǎn)替代勢在必行。多年來，我國IT產(chǎn)業(yè)主要聚焦于社交、電商、在線視頻等上層應用領域，而在CPU、GPU、服務器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等底層IT領域主要奉行“造不如買”的發(fā)展模式，產(chǎn)業(yè)基礎相對薄弱，Intel、AMD、Nvidia、Apple、Microsoft等國際巨頭在我國占據(jù)了主要的市場份額。然而，2017年以來，美國持續(xù)加大對中國科技產(chǎn)業(yè)的制裁力度，具體包括：建立“實體清單”，先后將華為、海光信息、天津飛騰、新華三等科技企業(yè)列入其中；嚴格審查中國企業(yè)對美企技術(shù)的并購活動，比如在半導體和信息通信領域封殺9個并購項目，包括華芯收購美國半導體測試公司等。隨著中美科技博弈的持續(xù)升級，“造不如買”的發(fā)展模式顯然難以為繼，CPU、GPU、服務器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)亟需實現(xiàn)國產(chǎn)替代。國家政策有序出臺，產(chǎn)業(yè)支持力度加碼。2006年，“核高基”重大專項推出，其中“高”

即為高端通用CPU。在此之后，以CPU為代表的集成電路產(chǎn)業(yè)一直是國家政策支持的重要方向，我國也先后頒布了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》、《關(guān)于集成電路設計和軟件產(chǎn)業(yè)企業(yè)所得稅政策的公告》、《關(guān)于新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策的通知》等多項政策文件，從財稅、資金、人才、知識產(chǎn)權(quán)、市場應用等多方面對集成電路產(chǎn)業(yè)予以支持。進入2021年，“十四五”規(guī)劃和2035遠景目標綱要更是提出，要把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，在事關(guān)國家安全和發(fā)展全局的基礎核心領域（涵蓋集成電路、人工智能、量子信息等），加快制定戰(zhàn)略科學計劃和科學工程。替代測算：黨政疊加關(guān)鍵行業(yè)，國產(chǎn)替代空間廣闊一般而言，信創(chuàng)市場空間主要包括存量替代市場和新增增量市場。我們分別從存量替換和新增市場國產(chǎn)化兩種趨勢下進行市場空間測算。存量替代：

根據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計資料，2020年我國國有單位從業(yè)人員為5563萬人。該指標的統(tǒng)計口徑包括：公共管理和社會組織國有單位（1957萬人）；教育業(yè)國有單位（1637萬人）；衛(wèi)生、社會保障和社會福利業(yè)國有單位（894萬人）；交通運輸、倉儲及郵電通信業(yè)國有單位（108萬人）；以及電力、燃氣及水的生產(chǎn)和供應業(yè)國有單位（102萬人）等19個細分領域。信創(chuàng)市場中，起步最早、推進最快的黨政部門屬于公共管理和社會組織國有單位根據(jù)億歐智庫資料，我們假定國有單位人員與PC配比為1:1，PC整機與CPU配比為1:1，PC整機與服務器整機的配比為10:1。與前文一致，保守假定服務器與CPU的配比為1:2。滲透率方面，我們假定包括黨政機關(guān)在內(nèi)的公共管理&社會組織的滲透率為80%，教育業(yè)、衛(wèi)生&社會保障&社會福利等其他國有單位的滲透率為70%。對于CPU的產(chǎn)品價格，我們與前文保持一致，服務器CPU、PCCPU分別為8000元/顆和2000元/顆。綜合以上假定與數(shù)據(jù)，經(jīng)過測算，僅從CPU產(chǎn)業(yè)的存量替代來看，國有單位（包含黨政機關(guān)、教育以及醫(yī)療等）有望貢獻約1472億元的替換空間。根據(jù)IDC與Avast的研究資料，我們分別假定PC電腦、服務器的生命周期分別為6、5年。據(jù)IDC統(tǒng)計，2019年我國金融行業(yè)市場PC年出貨量將達到208.1萬臺，與2018年持平。按照PC電腦6年的替換周期，我們估測金融行業(yè)PC電腦的存量規(guī)模約為1250萬臺。此外，2021年中國服務器市場的總出貨量為391.1萬臺，其中X86服務器的出貨量為382萬臺，占比97.7%。分行業(yè)來看，金融行業(yè)的X86服務器出貨量為37.7萬臺。因此，不妨假定金融行業(yè)的服務器總出貨量為38.6萬臺（包括X86與非X86），按照服務器5年的替換周期，估測服務器存量約為193萬臺。在此，我們依然假定PC整機與CPU配比為1:1，服務器與CPU的配比為1:2。同時，假定金融信創(chuàng)最終的滲透率為70%。對于各類產(chǎn)品價格，我們也與國有單位的測算口徑保持一致。目前，電信行業(yè)的國產(chǎn)替代主要以服務器端為主，PC端的替代節(jié)奏相對較慢。因此，我們對電信行業(yè)的規(guī)模測算將主要以服務器CPU為主。據(jù)IDC統(tǒng)計，2021年電信行業(yè)的X86服務器出貨量為40.4萬臺。假定電信行業(yè)的服務器總出貨量為41.4萬臺（包括X86與非X86），按照5年的替換周期，估測服務器存量約為207萬臺。對于各類產(chǎn)品的數(shù)量配比、滲透率以及產(chǎn)品價格，我們與金融行業(yè)的測算口徑保持一致。綜合以上信息，電信行業(yè)有望貢獻約232億元的替換空間（存量替代）。在信創(chuàng)行業(yè)的細分賽道中，國有單位、金融以及電信行業(yè)的國產(chǎn)替代處在信創(chuàng)行業(yè)前列。經(jīng)過我們的測算，上述賽道的存量替代空間合計2095億元。由于PC電腦、服務器的替換周期分別為6、5年，可以得到，上述存量替代空間年化后約為386億元。如果將電力、交通、石油、航空航天等行業(yè)考慮在內(nèi)，CPU的國產(chǎn)替代規(guī)模將會更大，有望為海光、飛騰、華為、龍芯等本土CPU廠商提供廣闊的市場空間。據(jù)IDC統(tǒng)計，在中國X86服務器市場中，2021年黨政、金融、電信三大重點領域的出貨量占比分別為9.0%、9.9%、10.6%，其他領域教育、交通、公用事業(yè)、醫(yī)療分別占比2.9%、2.3%、2.0%、1.6%，合計占比38.3%。假定上述信創(chuàng)重點行業(yè)的出貨量在服務器整體市場中也占比38.3%，并于2021-2025年保持不變。此外，2022-2025年X86服務器的出貨量增速分別為6.4%、10.4%、8.5%、8.7%，假定服務器整體市場的出貨量增速與X86市場保持一致。滲透率方面，從三大運營商的招標情況來看，2020年中國電信、中國移動、中國聯(lián)通采購服務器時的國產(chǎn)化率分別為20%、21%、40%，2021年中國電信為35%，2022年中國電信、中國移動分別為26.7%、41.6%。相較于電信行業(yè)，金融、電力、教育等領域的替代節(jié)奏則相對較慢。綜合各行業(yè)情況，基于謹慎性原則保守假定2021年信創(chuàng)重點行業(yè)的滲透率為10%，2021-2025年的遞增幅度相同，每年增長5%。對于CPU的產(chǎn)品價格，我們與前文保持一致，服務器CPU、PCCPU分別為8000元/顆和2000元/顆。據(jù)IDC統(tǒng)計，2017年教育、政府、電信、鐵路交通、其他交通、電力、醫(yī)療行業(yè)的PC出貨量分別為510、360、37.79、14.07、9.48、26.16、66.96萬臺，合計1024.46萬臺，在商用PC總出貨量中占比32.9%。2019年金融行業(yè)的PC出貨量為208.1萬臺，占比7.8%。在此，我們假定上述信創(chuàng)重點行業(yè)的出貨量在商用PC市場中合計占比40.7%，并于2021-2025年保持不變。據(jù)IDC估測，2021-2025年商用PC出貨量分別為3120、3320、3490、3620、3750萬臺。滲透率方面，我們繼續(xù)沿用上述服務器市場的測算假定。綜合以上信息，僅考慮商用PC市場，估測2021-2025年P(guān)CCPU市場有望分別貢獻25、41、57、74、92億元；服務器與PCCPU市場將合計貢獻49、79、113、150、191億元（增量替代）。競爭態(tài)勢：多條路線并舉賽馬，本土廠商各具特色國產(chǎn)CPU廠商或品牌主要有龍芯、申威、鯤鵬、飛騰、海光、兆芯等。按技術(shù)路線可大致分為三類：第一類是龍芯與申威，早期分別采用MIPS、Alpha指令集架構(gòu)，目前均已自主研發(fā)指令系統(tǒng)，自主化程度相對最高。第二類是鯤鵬與飛騰，二者均采用ARM指令系統(tǒng)，企業(yè)可以基于指令集架構(gòu)授權(quán)自主設計CPU核心，自主化程度較高。第三類是海光與兆芯，采用X86指令系統(tǒng)（僅為內(nèi)核層級的授權(quán)），未來擴充指令集的難度相對較大，自主化程度三類中排名靠后。目前，國產(chǎn)CPU廠商主要耕耘于信創(chuàng)市場，在純商業(yè)化市場與Intel、AMD競爭依然劣勢明顯，但差距逐漸縮小。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院估測，2020年CPU的國產(chǎn)化率僅有0.5%，遠低于信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)其他細分行業(yè)，近來年隨著國產(chǎn)政策的支持和國產(chǎn)CPU廠商的崛起，國產(chǎn)化率實現(xiàn)突破。本土廠商中，海光、鯤鵬、飛騰綜合競爭力較強，龍芯、申威等相對較弱。海光通過IP內(nèi)核授權(quán)的方式引入了AMD的相對先進的Zen1架構(gòu)，站在巨人肩膀上，在性能上具備先天的起步優(yōu)勢。華為憑借強大的研發(fā)能力，推出了業(yè)界領先的鯤鵬920處理器。飛騰在信創(chuàng)桌面市場具備綜合比較優(yōu)勢，在推出最新一代S2500后，各項參數(shù)表現(xiàn)良好，也呈現(xiàn)追該態(tài)勢，成功躋身國產(chǎn)廠商的第一梯隊。相比之下，兆芯、龍芯、申威等廠商在芯片性能、生態(tài)、商