原标题:预见2022:《2022年中国CPU芯片行业全景图谱》(附市场规模、竞争格局和发展前景等)
本文核心数据:CPU芯片的分类;CPU芯片产业链全景图谱;中国CPU芯片行业链生态图谱;CPU芯片行业产业链生产企业分布热力地图
注:本文所研究的CPU芯片行业主要是指用于手机、电脑和服务器等领域的中央集成电路,包括用于一般桌面和服务器的通用高性能微处理器、用于一般消费电子和工控领域的嵌入式微处理器和移动端用SoC MPUs/AP。
CPU芯片是中央微处理器(central processing unit)的简称,CPU作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。广义的CPU其实就是具备计算能力的逻辑单元,而过去传统狭义的CPU则主要指应用于计算机或服务器的高性能通用中央处理器。
CPU芯片行业的产业链有上游支撑产业、中游制造产业以及下游应用产业构成,其中上游支撑产业主要有半导体材料和设备构成,中游制造产业核心为芯片的制设计、制造和封装测试,下游为半导体应用领域。
从CPU芯片行业链生态图来看,上游半导体材料有中环股份、杜邦、JSR沪硅股份等,半导体设备企业有ASML、尼康、佳能等,中游芯片制造环节中有,CPU芯片设计代表性企业包括韦尔股份、紫光展锐、华大半导体等;CPU芯片制造代表性企业包括中芯国际、华虹集团、三星、Intek等;CPU芯片封代表性企业包括长电科技、通富微电、华天科技等。
由于CPU芯片作为集成电路中的掌上明珠,又是计算机的大脑,因此是集成电路领域中最重要的细分领域,因此我国其实很早就开始进行CPU芯片的研究,然而由于CPU芯片的技术要求高,因此我国CPU芯片行业的快速发展主要还是在近两年,目前我国CPU芯片技术仍落后国际领先水平约10年左右的时间,国产CPU芯片仍处于追赶阶段。
根据我国CPU芯片行业现有企业的产量来看我国CPU芯片行业市场供给能力,2021年我国各企业CPU芯片产量情况如下,由表可知,2021年各企业CPU芯片产量都较2020年有所大幅增长。
根据我国CPU芯片行业现有企业的销售量来看我国CPU芯片行业市场的需求状况,2021年除了华为海思受美国制裁影响芯片销售量有所大幅减少,其他企业的CPU芯片销售量也均有所大幅增长。
目前由于全球芯片行业供应链相对紧张,原材料价格呈现上涨趋势,因此整体全球CPU芯片价格是呈上升趋势的。根据IC Insights数据显示,2018-2021年,全球微处理器平均销售价格在持续增涨。2021年全球微处理器平均销售价格为41.33美元/台,同比2020年增涨3.31%。预计到2022年,全球微处理器平均销售价格继续增涨到42.46美元/台。
由于目前并没有机构明确统计CPU市场规模,因此前瞻以微处理器市场规模作为统计IC Insights报告公布数据显示,2018-2020中国微处理器市场规模不断增加,2020年中国微处理器市场规模达到2335.87亿元,占全球微处理器市场的39.8%,中国微处理器在全球的市场份额占比有所提升。2021年前瞻初步估算我国微处理器市场规模约2742亿元。
注:微处理器市场除了包含CPU芯片,还包括GPU芯片和其他简单数字处理器芯片,因此其市场规模会略大于CPU市场实际规模。
从我国CPU芯片产业链企业区域分布来看,CPU芯片行业产业链企业主要分布在广东省地区,其次是在北京、上海和江苏等地区;其余地方,如四川、辽宁、浙江等省份虽然有企业分布,但是数量极少。
从代表性企业分布情况来看,广东、江苏、上海和浙江等地代表性企业较多,同时北京也拥有较多代表性企业,如北京北方华创、华峰测控、北京君正、龙芯中科等。
CPU芯片是中央微处理器(central processing unit)的简称,CPU作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。
CPU芯片是电子信息时代需求量最大,最重要的半导体产品之一,目前,中国CPU芯片市场根据下游应用市场主要分为移动端手机用SoC和PC/服务器端的CPU芯片。其中在手机用SoC芯片方面,高通联发处于行业第一梯队,苹果位居第二梯队,国产品牌华为海思、紫光展锐则处于第三梯队;PC/服务器端的CPU芯片方面,Intel和AMD则处于第一梯队,苹果紧随其后,国产品牌队伍则处于追赶对队列。
从整个手机用SoC芯片行业市场份额来看,在手机用SoC芯片方面,处于行业第一梯队的高通、联发科2022年第一季度市场份额占比合计接近80%。国产品牌华为海思和紫光紧随其后,但市场份额占比较小。
PC/服务器端的CPU芯片方面,Intel和AMD则占据绝对的市场份额,两家企业出货量占市场份额近乎100%,接近完全垄断。
在国产CPU芯片方面,基于不同CPU架构发展我国国产CPU目前已经形成了四大生态阵营。一是基于X86架构的阵营,主要包括上海兆芯、天津海光等公司;二是基于ARM架构的阵营,国内有200多家企业获得授权开发了嵌入式CPU芯片,其中华为海思麒麟系列产品在移动领域已经与国际主流水平同步;三是基于MIPS、Alpha等发展的自主阵营,龙芯、申威分别获得MIPS架构和ALPHA架构的授权,自主研发处理器内核,并在此基础上,对相关架构指令集进行了扩展。四是基于RISC-V架构的阵营,国内已有超过40家企业加入RISC-V国际基金会,其中白金会员中中国企业占一般以上,阿里旗下的平头哥、华为海思、兆易创新、华米科技、全志科技、芯来科技、格兰仕、晶心科技等众多的厂都纷纷入局,推出了基于RISC-V的IP核或芯片,成为RISC-V生态的重要力量。前三种指令集架构中,X86和ARM架构都受到西方国家的掣肘,而MIPS、Alpha等架构则不符合主流发展趋势,因此目前来看,RISC-V架构将是我国国产CPU芯片行业发展的主要应用趋势。
从行业发展趋势来看,未来随着新一代信息技术的发展,“万物互联”时代将加速到来。CPU芯片的应用场景将进一步丰富,工业互联网、车联网、智慧城市还是智能家居等对CPU芯片的需求都将持续提升,对CPU芯片的需求也将快速增长,此外国内政企与军工等重点行业市场对于国产CPU芯片的需求巨大,且受到海外国家的打压影响,未来我国国产CPU的替代前景也十分广阔。在技术创新方面,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。以多核提升性能功耗比,多核处理器把多个处理器核集成到同一个芯片之上,每个单元的计算性能密度得以大幅提升。以多线程提升总体性能,通过复制处理器上的结构状态,让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源,可以极小的硬件代价获得相当比例的总体性能和吞吐量提高。
未来我国新兴领域发展迅猛,CPU发展可期。伴随5G、云计算、物联网、大数据、人工智能等创新领域的发展,对算力的需求也大幅增加,CPU作为科技领域的算力支撑后续需求有望迎来发展机遇。具体来看,无论是5G、云计算、大数据相关的科技领域基础设施的搭建,还是5G手机、AR/VR等终端设备的更新更替,还是人工智能、智能驾驶等应用层级的创新,均对算力提出了更高的要求。后续CPU在这些领域的增量应用或将打开CPU更大的市场空间。预计到2027年,中国CPU芯片行业的市场规模将超过5000亿元。
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