2020年國產CPU行業(yè)市場分析報告2020年9月-3-行業(yè)概述CPU是計算機系統(tǒng)的核心和大腦CPU，即中央處理器是計算機的運算和控制核心，其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU主要由控制器、運算器、存儲器和連接總線構成。其中，控制器和運算器組成CPU的內核，內核從存儲器中提取數據，根據控制器中的指令集將數據解碼，通過運算器中的微架構（電路）進行運算得到結果，以某種格式將執(zhí)行結果寫入存儲器。因此，內核的基礎就是指令集（指令集架構）和微架構。指令集是所有指令的集合，它規(guī)定了CPU可執(zhí)行的所有操作，微架構是完成這些指令操作的電路設計。相同的指令集可以有不同的微架構，如Intel和AMD都是基于X86指令集但微架構不同。圖表1：CPU內部組成部分和工作原理來源：百度百科，市場研究部指令集架構（InstructionSetArchitecture），又稱指令集或指令集體系，是計算機體系結構中與程序設計有關的部分，包含了基本數據類型，指令集，寄存器，尋址模式，存儲體系，中斷，異常處理以及外部I/O。指令集架構包含一系列的opcode即操作碼（機器語言），以及由特定處理器執(zhí)行的基本命令。簡單地來說，指令集一般被整合在操作系統(tǒng)內核最底層的硬件抽象層中，屬于計算機中硬件與軟件的接口，它向操作系統(tǒng)定義了CPU的基本功能。CPU按指令集的架構區(qū)分，分為CISC（ComplexInstructionSetComputing，復雜指令集）型和RISC（ReducedInstructionSetComputing，精簡指令集）型兩類。CISC的設計者希望通過直接在硬件中構建復雜的指令從而使編程更方便、程序運行速度更快，其架構中每個指令可執(zhí)行若干低端操作，諸如從存儲器讀取、存儲、和計算操作，全部集于單一指令之中；與之相反，RISC架構中只包含使用頻率高的少量簡單指令，并提供一些必要的指令以支持操作系統(tǒng)和高級語言。-4-圖表2：CISC與RISC特點對比來源：公開資料整理，市場研究部CISC陣營以Intel、AMD的X86架構為代表，而RISC陣營則包括ARM、MIPS、PowerPC等架構從硬件角度來講，CISC處理的是不等長指令集，而RISC執(zhí)行的是等長精簡指令集，在并行處理方面RISC明顯優(yōu)于CISC。由于RISC執(zhí)行的是精簡指令集，相比CISC在硬件層面需要更少的晶體管，所以它的硬件制造工藝更簡單且成本更低廉。RISC型CPU與CISC的CPU在軟件和硬件上都不兼容，這是由指令集的特性而決定的從性能角度來說，CISC與RISC并無絕對的孰優(yōu)孰劣之分。但在發(fā)展過程中，CISC陣營的Intel和AMD在提升芯片性能上做出了持續(xù)的努力，芯片的功耗被放在了性能后的第二位；而RISC本身出現時間較CISC晚十年左右（ARM誕生于1985年，X86誕生于1978年），ARM、MIPS在創(chuàng)始初期缺乏與Intel產品對抗的實力，專注于以低功耗為前提的高性能芯片。RISC陣營的PowerPC架構最初是為個人計算機產品而設計，但其出現時已是1992年，此時Intel旗下的80386和80486占據了大部分PC市場。次年，Intel赫赫有名的奔騰系列發(fā)布并助力Intel占領了絕大部分PC市場，這是第五代基于CISC的X86架構微處理器，Intel將其命名為“Pentium”。在整個1990年代中期，PowerPC處理器均達到或超過了最快的x86CPU的基準測試成績。但由于PowerPC面向Windows、OS/2和Sun的客戶都存在應用軟件極度缺乏的問題，所以最終并未在PC市場濺起水花。但其后Apple因為PowerPC處理器的更高性能，在Macintosh個人電腦系列使用了PowerPC處理器。2005年，出于發(fā)熱量和能源消耗有關的考慮，Apple宣布不再在其AppleMacintosh計算機中使用PowerPC處理器，轉而支持Intel生產的處理器。此后PowerPC開始往超高性能服務器方向發(fā)展。CISC與RISC已逐步走向融合，兩方處理器互相借鑒互相優(yōu)化。例如，Intel公司的PentiumPro種內含三個能夠把x86指令轉換成118位定長的RISC風格微操作的譯碼器。-5-圖表3：CISC陣營與RISC陣營比較來源：維基百科，市場研究部整體來看，在移動芯片領域，ARM架構的芯片占據了90%以上的市場份額，在計算CPU市場上，英特爾X86處理器占據超過90%市場份額。MIPS和Power雖然已經不是主流，卻也有部分廠商仍在使用。國產CPU與X86產品尚存在差距，主要體現在：1）專業(yè)人才是技術和水平的承載體，國內專業(yè)人才數量少、整體規(guī)模尚??；2）硬實力包括軟硬件設計開發(fā)環(huán)境EDA等存在短板；3）軟實力包括CPU的設計方法學、CPU的設計流程與規(guī)范等存在差距。國產CPU的發(fā)展現狀中國自2001年開始啟動處理器設計項目，至今將近20年，產生了以中科龍芯、天津飛騰、海光信息、上海申威、上海兆芯等為代表的國產CPU，并且產品的性能逐年提高，應用領域不斷擴展，使中國長期以來無“芯”可用的局面得到了極大扭轉，為構建安全、自主、可控的國產化計算平臺奠定了基礎。目前，國產主要CPU廠家有六家。圖表4：主要國產芯片廠商公司名稱主營業(yè)務天津飛騰專注于高性能、低功耗集成電路芯片的的研發(fā)和生產。中國長城持股31.5%。華為海思/鯤鵬專注ARM架構芯片研發(fā)，產品覆蓋服務器、桌面、嵌入式、移動端等領域。兆芯集成國資控股，同時掌握CPU、GPU、芯片組三大核心技術，具備三大核心芯片及相關IP設計研發(fā)能力。龍芯中科中科院和北京市政府共同牽頭出資成立，旨在將龍芯處理器的研發(fā)成果產業(yè)化。申威科技創(chuàng)新可信程度最高的國產CPU廠商，主供軍方和超算領域。海光信息從事集成電路研發(fā)和技術服務，中科曙光持股36.44%來源：公司官網，市場研究部? 對指令集的掌控程度決定了國產化的程度。對指令集的消化吸收和創(chuàng)新程度決定了CPU的創(chuàng)新可信的程度，通常自主研發(fā)國產CPU可以通過授權或者完全自研的方式，授權方式主要有兩種：指令集架構授權、IP內核授權。-6-圖表5：國產化CPU的三種模式來源：華經產業(yè)研究院，市場研究部國產芯片種類繁多，基于ARM架構授權的芯片廠商最有可能形成自主可控指令集。由于指令集的復雜性和重要性，自主研發(fā)一套全新的指令集難度較大且效益不高。國產CPU廠家大多選擇購買國外授權，以實現不同程度的自主可控。目前，國產CPU架構大體可以分為三類：第一類，是以龍芯為代表的MIPS指令集架構和以申威為代表的Alpha架構，申威已基本實現完全自主可控（申威64已經完全形成了自己的架構），龍芯部分關鍵技術需付專利費。第二類，是以飛騰和華為鯤鵬為代表基于ARM指令集授權的國產芯片。ARM主要有三種授權等級：使用層級授權、內核層級授權和架構/指令集層級授權，其中指令集層級授權等級最高，企業(yè)可以對ARM指令集進行改造以實現自行設計處理器，如蘋果在ARMv7-A架構基礎上開發(fā)出蘋果Swift架構，其他如高通Krait、Marvell等都是基于ARM指令集或微架構進行的改造。因此，已經獲得ARMV8永久授權的海思、飛騰等廠家憑借自身的研發(fā)能力，亦有可能發(fā)展出一套自己的指令集架構。第三類，是以海光、兆芯為代表的獲得x86的授權（僅內核層級的授權），未來擴充指令集形成自主可控指令集難度較大。因此，可以看出，在自主可控程度上申威、龍芯>飛騰、鯤鵬>海光、兆芯，但未來鯤鵬和飛騰如果基于ARMV8發(fā)展出自己的指令集，則創(chuàng)新可信程度將顯著提升。同時在未來ARMV9V10等新架構拿不到授權的情況下，依然可以維持先進性。-7-圖表6：國產主要處理器架構及相應的技術對比研發(fā)單位團隊背景指令集體系來源授權層級/創(chuàng)新可信程度應用領域優(yōu)勢劣勢相關產品產品覆蓋領域實際應用2019年出貨量

飛騰天津飛騰（中國長城）國防科技大學SPARC/ARM授權+自研ARMv8架構層級永久授權，自主化程度大黨政+商用市場ARM前景廣闊；產品線豐富，性能不斷提升；架構層級授權自主化程度較高產品起步晚，性能相對弱勢騰云S系列/騰銳D系列/騰瓏E系列服務器、桌面、嵌入式天河一號/天河二號/天河三號預計20年底出貨萬片

鯤鵬/華為海思華為ARM授權+自研ARMv8架構層級永久授權，自主化程度大黨政+商用市場ARM前景廣闊；產品線極其豐富，性能最強；黨政+商用市場接受程度高受制裁中，未來存在不確定性鯤鵬系列服務器、桌面、嵌入式華為服務器—

龍芯龍芯中科中科院計算機所MIPS授權+自研獲MIPS指令集修改權限，自主化程度大黨政市場起步最早，適配廠商多，自主化程度高。MIPS生態(tài)應用匱乏、性能一般，不利于商用市場拓展龍芯1號/龍芯2號/龍芯3號桌面、服務器玲瓏/逸瓏/福瓏/北斗導航衛(wèi)星萬片

海光申威海光信息申威科技中科曙光（中江南計算所科院控股）X86授權+自研Alpha授權+自研X86內核層級已基本完全實現授權，自主化創(chuàng)新可信程度較低黨政+商用軍方+黨政X86最新授在軍方市場占有權，性能較率高，底層應強，應用生態(tài)用、超算為主力豐富方向僅內核層級授權，自主化程超算為主要方度低；股權結向，商用產品開構復雜；無桌發(fā)不足面授權海光1號/2號SW-1600/SW-/3號/4號1610服務器服務器、桌面國家級超算項神威藍光、神目威·太湖之光預計20年底出—貨超30萬片格羅方德、三

兆芯上海兆芯上海市國資委+臺灣威盛電子X86/ARM授權X86內核層級授權，自主化程度較低黨政+商用上海地區(qū)覆蓋廣，x86應用生態(tài)豐富早期的X86內核層級授權，市場開拓不足ZX-C/ZX-D/KX-5000/KX-6000/KH-20000嵌入式、服務器、桌面聯想筆記本、筆記本、服務器、火星艙存儲系統(tǒng)累計出貨量超100萬片代工廠 臺積電 臺積電 意法半導體最小制程 16nm 7nm 28nm來源：各公司官網，市場研究部

星中芯國際14nm28nm

臺積電16nm綜合對比六大國產CPU廠商，我們認為目前市場競爭格局進一步明晰，飛騰有望在黨政信創(chuàng)和行業(yè)端市場均提升份額。在黨政信創(chuàng)領域，申威由于過去主要市場在軍隊，且其產品偏向底層應用及超算領域，Alpha生態(tài)應用較少，預計其可獲得的市場份額有限。海光、兆芯受制于x86內核層級授權，自主性較弱，且海光僅獲得AMD服務器授權，暫未獲得桌面應用授權，兆芯由于使用臺灣威盛電子的x86早期授權，產品性能相對落后，且兆芯早期市場開拓不佳。因此，在黨政信創(chuàng)市場，我們預計飛騰、鯤鵬和龍芯三家將成為主導。龍芯研發(fā)起步最早，黨政市場原始份額較大（約占70%以上），國產整機及應用適配廠商較多，8-但MIPS整體生態(tài)、性能是劣勢，商用前景較一般，隨著鯤鵬進入市場及飛騰逐步成熟，ARM體系的生態(tài)和性能優(yōu)勢逐步體現，另一方面，在黨政信創(chuàng)市場，通過投資給當地帶來稅收及就業(yè)機會是獲得份額的一大途徑，鯤鵬和中國長城均在多地成立了子公司，預計龍芯未來在黨政信創(chuàng)領域的市占率會有所下降。鯤鵬當前因為海思受到美國制裁，未來存在一定不確定性，預計其在黨政信創(chuàng)市場拓展會有所取舍。綜合而言，我們判斷飛騰在黨政信創(chuàng)市場將逐步獲得最大份額。對行業(yè)市場而言，一方面行業(yè)市場規(guī)模是黨政信創(chuàng)市場的數倍，另一方面行業(yè)市場對CPU性能、生態(tài)等的要求也遠高于信創(chuàng)市場。因此在此前行業(yè)國產招標中，基本只有鯤鵬、海光兩家獲得訂單，鯤鵬作為華為海思旗下產品，性能已達到國際先進水平，而ARM生態(tài)亦在不斷成熟，若不考慮美國制裁帶來的負面影響，其前景最為光明；海光因獲得四年前AMD最先進產品授權，且經過不斷改良加之X86架構的天然生態(tài)優(yōu)勢，在行業(yè)市場亦獲得較多訂單。除此以外，此前其他幾款芯片在性能或市場能力上均有一定差距，不易獲得行業(yè)端市場訂單。以飛騰為例，此前飛騰僅可提供單路服務器芯片，性能與鯤鵬有較大差距，因而難以拓展行業(yè)市場，而目前，飛騰已退出最新一代多路服務器芯片產品騰云S2500，使得多路服務器產品性能提升數倍，預計Q4可規(guī)?；葡蚴袌?，飛騰在行業(yè)端拓展市場亦成為可能。綜上，我們看好飛騰在信創(chuàng)和行業(yè)端市場份額提升，未來發(fā)展可期?？春蔑w騰原因有三：其一，飛騰基于ARM架構層級授權自主化程度高、ARM應用生態(tài)不斷豐富，市場空間廣闊。飛騰已獲得ARMv8架構層級永久授權，其技術授權的確定性和可持續(xù)性較強，目前在移動終端市場，AA（ARM-Andriod）體系占據統(tǒng)治地位，雖然主機和服務器端與移動端授權有所差異，但不需要研發(fā)自己的編譯器，可兼容AA體系的軟件生態(tài)，大幅降低研發(fā)的技術門檻、時間和資金成本。同時，國際廠商不斷挑戰(zhàn)Intel、AMD等x86廠商在CPU市場的壟斷地位，如蘋果將在2021年初發(fā)布第一款基于ARM的Mac，完成向基于ARM的計算芯片的過渡。飛騰走了一條創(chuàng)新可信與國際化開放生態(tài)相互兼容的路線，未來市場空間廣闊。其二，飛騰產品譜系不斷完善，產品性能大幅提升。目前，飛騰產品譜系已全面覆蓋高性能服務器、高效能桌面和高端嵌入式等領域，7月發(fā)布的騰云s2500芯片補全了其在高端多路服務器領域的短板，基于騰云2500S的8路服務器是目前最高性能的國產服務器系統(tǒng)，多條產品線能為從端到云的各類設備提供核心算力支撐。其三，合作廠商不斷擴展，中國長城信創(chuàng)產業(yè)基地全國布局。目前，飛騰合作伙伴數量超過1000家、累計研制了6大類900余種整機產品，已經適配和正在適配的軟件和外設超過2400種，并發(fā)布了四大類、80多個行業(yè)聯合解決方案，覆蓋信創(chuàng)、電信、金融、能源、交通、醫(yī)療、數字城市、工業(yè)制造等行業(yè)。同時，2019年以來，中國長城與各地方政府展開合作，共建信創(chuàng)產業(yè)生態(tài)基地。據不完全統(tǒng)計，截至2020年8月，中國長城自主創(chuàng)新基地已先后在長沙、太原、溫州、南通、瀘州、煙臺、合肥、鄭州、重慶、哈爾濱、大理、拉薩、韓城、遵義等共14個城市落地。信創(chuàng)產業(yè)生態(tài)基地基于“飛騰＋麒麟＋安全”產業(yè)鏈全面構建從研發(fā)、生產、供應鏈及售前服務、售后服務的完整信創(chuàng)生態(tài)體系，助力飛騰快速發(fā)展。7月23日，飛騰表示，預計2020年全年芯片出貨量將達100萬片，營收達10億元。-9-圖表7：中國長城全國信創(chuàng)基地布局信創(chuàng)產業(yè)生態(tài)基地中國長城智能制造山西基地中國長城科技信創(chuàng)（安徽基地）一期中國長城科技信創(chuàng)（安徽基地）二期中國長城（溫州）自主創(chuàng)新基地中國長城新疆自主創(chuàng)新基地中國長城（江蘇）自主創(chuàng)新基地中國長城（黑龍江）自主創(chuàng)新計算機基地中國長城（山東）自主創(chuàng)新基地一期中國長城（山東）自主創(chuàng)新基地二期中國長城（山東）自主創(chuàng)新基地三期中國長城（瀘州）信創(chuàng)產業(yè)基地中國長城鄭州自主創(chuàng)新基地一期——智能制造基地中國長城鄭州自主創(chuàng)新基地二期——長城“飛騰+麒麟+安全”信創(chuàng)產業(yè)生態(tài)園中國長城（重慶）信創(chuàng)產業(yè)基地中國長城（云南）網信產業(yè)制造基地中國長城（天津）自主創(chuàng)新基地天津中國長城（西藏）基地中國長城（韓城）基地中國長城（貴州）網信制造基地

時間城市2019.07太原2019.12合肥未定合肥2019.12溫州2019.12烏魯木齊2020.01南通2020.01哈爾濱2020.02煙臺2020.02煙臺2020.02煙臺2020.04瀘州2020.04鄭州2020.04鄭州2020.04重慶2020.05大理2020.06天津2020.07拉薩2020.07韓城2020.07遵義

內容加速推進自主研發(fā)計算機產業(yè)化進程，全面推進數字化產業(yè)布局。信創(chuàng)電腦和網絡安全和信息化產品等的研發(fā)、制造、產品展示、適配、運營等。面向政府和重點行業(yè)進行產線智能化升級和產能擴充雙方將圍繞數字經濟產業(yè)發(fā)展，在網絡安全、智能制造、健康醫(yī)療大數據、現代數字城市建設等領域開展合作。打造云制造中心、生態(tài)適配中心、創(chuàng)新研發(fā)中心、大數據中心等。聚焦百家軟硬件生態(tài)企業(yè)，共同打造自主安全產業(yè)鏈。將為哈爾濱新區(qū)發(fā)展新一代信息技術產業(yè)、黑龍江網信產業(yè)實現集群式發(fā)展奠定堅實基礎。作為飛騰CPU自主安全計算機整機智能制造生產線及自主創(chuàng)新適配中心。面向政府和行業(yè)需求進行產線升級和產能擴充。建設長城創(chuàng)新基地輔助配套設施和推動推動產業(yè)生態(tài)項目實施打造網信產業(yè)高地，形成產業(yè)生態(tài)高質量發(fā)展。生產長城信創(chuàng)產業(yè)生態(tài)自主安全端系產品。發(fā)展軟件產業(yè)，建設硬件智造基地、軟件生態(tài)基地、應用示范基地，以形成完整信創(chuàng)產業(yè)體系。建數字生態(tài)、打造數據產業(yè)聯盟，發(fā)展電子信息等高精尖產業(yè)。促進產業(yè)鏈上下游要素向大理聚集、推動大理網信事業(yè)發(fā)展，助推洱海流域產業(yè)轉型升級。生產以PKS體系為核心架構的國產化自主安全電腦，建設國產化自主安全數據中心。夯實我國青藏高原網信產業(yè)生態(tài)的配套保障體系建設，助力拉薩建設智慧園區(qū)、數字園區(qū)和高原新城樹起最堅實的數字安全屏障雙方將共同建設自主安全電腦網信產品重要零部件制造基地，助推中國長城自主安全網信產業(yè)實現高質量發(fā)展。生產國產自主安全電腦等網信硬件產品，形成完整的網信事業(yè)配套保障體系。來源：公司官網，市場研究部六大CPU公司簡析天津飛騰：創(chuàng)新可信主力芯片廠商，產業(yè)生態(tài)日益豐富，市場空間廣闊天津飛騰是國產自主安全主力芯片廠商。飛騰專注于ARM芯片研發(fā)，是中國最早獲得ARMv8指令集架構授權的芯片設計廠商，主要致力于國產高性能、低功耗集成電路芯片的設計與服務，產品廣泛應用于計算機終端與服務器。目前國內完全自主設計的芯片廠商僅飛騰、龍芯、海光、兆芯和申威等寥寥數家，飛騰在CPU、JS引擎性能、HTML5兼容性等方面全面領先其他廠商。飛騰產品覆蓋高性能服務器CPU、高能效桌面CPU和高端嵌入式CPU等。飛騰通過20年技術積累，已經形成完整的多樣化算力產品譜系，是國內通用CPU里面譜系最全的CPU廠家，包括高性能服務器CPU、高效能桌面CPU、高端嵌入式CPU，能為從端到云的各類設備提供核心算力支撐。目前，主推產品是面向服務器的FT-2000+64、面向桌面終端的FT-2000四核和面向嵌入式的FT-2000A兩核。-10-圖表8：飛騰CPU產品迭代歷程 圖表9：飛騰CPU產品譜系來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部 來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部飛騰CPU是PK體系信息系統(tǒng)的核心。飛騰的CPU芯片架構和國際主流ARM指令集接軌，而內部則是完全自主研發(fā)的“飛騰內核”。架構和國際主流接軌，保證了芯片接口的通用性，產品能更好地融入國際市場和生態(tài)環(huán)境；自主研發(fā)內核，則保障了芯片的自主性和可控性?；谧灾餮邪l(fā)的處理器內核，飛騰擁有高性能服務器CPU、桌面CPU和高端嵌入式CPU完整的產品譜系，并與國內軟硬件廠商完成適配和產品業(yè)化研發(fā)，使得基于飛騰芯片的產品性能上可以達到替代國外產品，為從端到云的各型設備提供核心算力支撐，為我國構建安全、自主、可控的國產化計算平臺奠定了基礎。目前，飛騰已經與國內眾多廠家開展合作，攜手合作伙伴構建繁榮開放的生態(tài)，合作伙伴數量超過1000家、累計研制了6大類900余種整機產品，已經適配和正在適配的軟件和外設超過2400種，飛騰已經建立起云端邊和嵌入式全棧解決方案圖譜。圖表10：飛騰CPU合作伙伴 圖表11：飛騰CPU攜手合作伙伴共建生態(tài)圖譜來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部 來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部2020H1，公司業(yè)績大幅增長。2020年上半年，公司已實現營收3.5億元，超過19年全年營收，下半年將繼續(xù)保持增長勢頭，年底實現全年出貨量100余萬片，營收10億元目標。-11-圖表12：2020H1飛騰逆勢增長來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部飛騰新一代多路服務器芯片—騰云S2500今年以來，飛騰對高性能服務器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入式CPU等三條產品線進行了全面品牌升級。高性能服務器CPU統(tǒng)一以飛騰騰云S系列命名（為服務器和數據中心提供強算力、高并發(fā)的計算服務）、高效能桌面CPU產品線統(tǒng)一以飛騰騰銳D系列命名（打造高性能、高安全的單用戶極致體驗）、高端嵌入式產品線統(tǒng)一以飛騰騰瓏E系列命名（提供定制化契合各行各業(yè)嵌入式應用的解決方案）。騰龍、騰銳、騰瓏并駕齊驅，三線齊飛。圖表13：飛騰產品譜系全面升級來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部2020年7月23日，飛騰發(fā)布騰云系列第一代高可擴展多路服務器芯片——騰云S2500。與FT-2000+相比性能大幅提升，擴展支持2路-8路，一臺服務器整機最多可以支持8顆S2500芯片直連構成多路服務器，片內集成64MB三級Cache，支持8個DDR4-3200存儲通道，功耗150W，整個芯片面積接近400m^2毫米，封裝尺寸65x65nm。在整機性能方面，雙路的SPECint分值為1000+，增長至原來的2倍，四路的SPECint值為1800+，是原來的3.5倍。在分布式數據庫性能方面，雙路服務器的tpmC值達到98000，線性提升至原來的2倍，四路的tpmC值達到176000，增長至原來的4倍。在云桌面支持方面，雙路服務器支持虛擬機70個，增長至原來的2.5倍，四路服務器支持虛擬機140個，增長至原來的5倍。-12-圖表14：飛騰新一代CPU騰云S2500性能參數 圖表15：騰云s2500相比FT-2000+性能大幅提升來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部 來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部未來三年的產品規(guī)劃：騰云S系列將有兩款核心產品（騰云S5000和騰云S6000）、騰銳D系列有兩款核心產品（騰銳D2000和騰銳D3000）、騰瓏E系列（騰瓏E2000和騰瓏E3000）。圖表16：飛騰未來三年產品規(guī)劃來源：飛騰s2500芯片發(fā)布會，市場研究部華為鯤鵬：基于ARM架構授權，卓越性能提供市場最強算力支撐華為基于ARM架構，研發(fā)五大芯片族，實現全場景布局。華為自研芯片產品主要包括服務器芯片鯤鵬系列、手機SOC芯片麒麟系列、人工智能芯片昇騰系列、5G基站芯片天罡系列、5G終端芯片巴龍系列等以及一系列專用芯片，如凌霄芯片、NB-IoT芯片、視頻編碼解碼芯片以及SSD控制芯片等。Kunpeng處理器從指令集和微架構兩方面進行兼容性設計，兼容全球ARM生態(tài)，并圍繞Kunpeng處理器打造了“算、存、傳、管、智”五個子系統(tǒng)的芯片族，實現全場景處理器布局。華為從2004年開始投資研發(fā)第一顆嵌入式處理芯片，歷經16年，累計投入超過2萬名工程師，形成了目前以“鯤鵬+昇騰”為核心的基礎芯片族。作為鯤鵬計算產業(yè)底座的Kunpeng處理器，華為持續(xù)重點投入以滿足市場對于新算力的需求。目前鯤鵬系列已經實現量產的有Kunpeng912、Kunpeng916、Kunpeng920、Kunpeng920s，而Kunpeng920Lite、Kunpeng930及Kunpeng930s目前仍在研發(fā)中，Kunpeng930Lite尚在規(guī)劃中。-13-圖表17：Kunpeng芯片族的“量產一代、研發(fā)一代、規(guī)劃一代”策略來源：《鯤鵬計算產業(yè)白皮書》，市場研究部最新鯤鵬920芯片已實現通用計算最強算力，性能優(yōu)于其他廠商的同類型芯片。2019年，華為發(fā)布最新鯤鵬920處理器。這款鯤鵬920基于ARMv8指令集，是行業(yè)內首款7nm數據中心ARM處理器，由華為自主研發(fā)設計，采用多發(fā)射、亂序執(zhí)行、優(yōu)化分支預測等多種手段提升單核的性能。鯤鵬920擁有64個內核，集成8通道DDR4，可以提供多個接口，主頻可達2.6GHz，總帶寬640Gbps，保證了920超強算力的高效輸出。此外，在Memory子系統(tǒng)上也進行了大量的優(yōu)化，采用當前典型的3級Cache的架構，對Cache大小以及延時進行了優(yōu)化設計。鯤鵬920面向數據中心，主打低功耗強性能，性能達到業(yè)界領先水平，尤其是整型計算能力，業(yè)界標準SPECintBenchmark評分超過930，超出業(yè)界標桿25%，同時能效優(yōu)于業(yè)界標桿30%。并已經針對大數據、分布式存儲、數據庫及云服務等場景進行了歐化，通過軟硬協同進一步提升處理器的性能。圖表18：鯤鵬920與其他企業(yè)推出的服務器芯片對比企業(yè)處理器產品架構主要性能指標7nm工藝；多達64核；主頻可達2.6GHz；集成8通道DDR4，總內存帶寬高達華為鯤鵬920ARMv81.5Tb/s；支持PCIe4.0及CCIX接口，可提供640Gbps總帶寬；集成100GRoCE以太網卡功能，網絡帶寬達到100Gbps。高通Centriq2460ARMv810nm工藝；多達48核/48線程；60MB三級緩存；2.2GHz/可加速至2.6GHz；熱設計功耗最高120W。IntelXeonPlatinumX8614nm工藝；28核/56線程；主頻2.5-3.8GHz；三級緩存38.5MB；支持最高768GB的68180通道DDR4內存；支持PCIe3.0；熱設計功耗最高205W。亞馬遜GravitonARMv864核；主頻2.3GHz。飛騰FT-2000plusARMv816nm工藝；64核；主頻2.0-2.4GHz；支持最高256GB的8通道DDR4內存。華芯通昇龍4800ARMv810nm工藝；48核/48線程；最高主頻2.6GHz；60MB三級緩存；支持最高768GB六通道DDR4內存；支持PCIe3.0；熱設計功耗最高低于120W。來源：賽迪顧問，市場研究部鯤鵬920已實現性能超越Intel系列X86芯片。鯤鵬芯片算力維度方面在非X86架構芯片中明顯領先，且發(fā)展至目前已經達到可以與X86芯片相匹配的性能。鯤鵬920芯片基于ARMv8架構，各方面性能優(yōu)異。目前從整體性能上看，鯤鵬920與芯片龍頭Intel公司所生產的芯片相比較而言，48核鯤鵬920與Intel至強8180性能相當，但鯤鵬920能耗比對方低20%，而64核的鯤鵬920測試性能要遠優(yōu)于Intel至強8180。這證明ARM架構已經具備趕超X86架構性能的能力。-14-圖表19：鯤鵬920與Intel至強8180對比來源：SPEC，市場研究部華為積極適配其他操作系統(tǒng)，從底層構建好鯤鵬生態(tài)。華為從2019年開始一直加速各行業(yè)生態(tài)的適配，在政府端進行得較為充分完善。目前在操作系統(tǒng)方面，華為推出了自主研發(fā)的歐拉服務器操作系統(tǒng)，但歐拉操作系統(tǒng)與鯤鵬產業(yè)合作伙伴誠邁科技的統(tǒng)信UOS、中國軟件的麒麟操作系統(tǒng)并不矛盾，華為將借助鯤鵬920與這些國產操作系統(tǒng)的適配來構建起強大的鯤鵬生態(tài)。目前基于統(tǒng)信UOS、華為鯤鵬平臺的整機、應用、外設的適配已經超過1000款，在日常辦公領域已經完全具備替換Windows系統(tǒng)的能力。圖表20：鯤鵬與其他國產操作系統(tǒng)的適配情況來源：公開資料整理，市場研究部華為目前是國際上ARM服務器芯片領域的領軍企業(yè)，其產品歷經考驗已經服務于國內多個領域。移動領域，華為海思的麒麟芯片已經通過華為高端手機Mate系列、P系列打響自身品牌；服務器與云計算領域，華為陸續(xù)發(fā)布的鯤鵬系列和昇騰系列芯片，基于ARM架構，分別用于服務器和云計算市場。然而，在不斷加劇的國際封鎖和美國制裁下，華為鯤鵬的發(fā)展蒙上了一層不確定性。龍芯：國內最早自主研發(fā)芯片廠商，MIPS架構體系自主化程度高“龍芯”是我國最早研制的高性能通用處理器系列，于2001年在中科院計算所開始研發(fā)，得到了中科院、863、973、核高基等項目大力支持，完成了十年的核心技術積累。2010年，中國科學院和北京市政府共同牽頭出資，龍芯中科技術有限公司正式成立，開始市場化運作，旨在將龍芯處理器的研發(fā)成果產業(yè)化。龍芯CPU采用MIPS體系結構，產品現包括龍芯1號小CPU、龍芯2號中CPU和龍芯3號大CPU三個系列，此外還包括龍芯7A1000橋片。產15-品方面，龍芯目前共推出3代CPU產品，2017年4月發(fā)布面向桌面/服務器應用的龍芯3號處理器的最新升級產品龍芯3A3000/3B3000，其中，龍芯3A3000基于中芯28nmFDSOI工藝，自主GS464E架構（自主指令系統(tǒng)LoongISA），設計為四核64位，主頻1.5GHz，功耗僅30W，是目前國產CPU中單核SPEC實測性能最高的芯片之一。2019年12月，龍芯推出首款基于GS464v微架構的四核處理器3A4000相比上一代產品實測性能提高一倍。預計2020年年底將推出3A5000/3C5000，其工藝改進提高主頻至2.5GHz，核數提升至16核。圖表21：龍芯芯片列表產品首款芯片發(fā)布時間龍芯1A2010年6月龍芯1B2010年6月龍芯1C2013年2月龍芯1D2014年龍芯2F2008年8月龍芯2H2012年11月龍芯3A10002009年10月龍芯3B15002012年5月龍芯2015年3月3A2000/3B2000龍芯2016年6月3A3000/3B3000龍芯2019年12月3A4000/3B4000龍芯預計2020年底3A5000/3C5000來源：公司官網，市場研究部

主頻核數研發(fā)定位工藝功耗300MHz單核32位低端嵌入式和專用應用領130nm1.0W域266MHz單核32位低端嵌入式和專用應用領130nm0.5W域300MHzGS232處理器核工業(yè)控制及物聯網等領域130nm0.5W8MHzGS132處理器核超聲波熱表、水表和氣表130nm30uW測量專用SoC芯片個人計算機、行業(yè)終端、800MHz單核64位工業(yè)控制、數據采集、網90nm5W絡安全等領域1GHz單核64位計算機、云終端、網絡設65nm5W備、消費類電子等領域1GHz四核64位桌面、服務器、工業(yè)控制65nm15W（支持動等領域態(tài)降頻）1.2GHz八核64位服務器、桌面計算機、數32nm30W（典型）字信號處理等領域/60W（向量）800MHz-1GHz四核64位桌面和服務器等領域40nm15W1.5GHz四核64位桌面和服務器等領域28nm30W1.8GHz–2.0GHz四核64位<30W1.5GHz桌面和服務器等領域28nm<40W1.8GHz<50W2.0GHz2.5GHz3A四核64位桌面和服務器等領域12nm-3C16核64位相比于龍芯3A3000處理器，龍芯3A4000性能翻倍。龍芯3A4000相比3A3000的GS464e微架構，進一步優(yōu)化流水線，提升運行頻率，加強對虛擬化、向量支持、加解密、安全機制等方面的支持。其芯片整體實測性能提升一倍左右。在某些測試項目中，龍芯3A4000的速度超過了3A3000的三倍，比如hmmer測試，3A4000的速度是3A3000的3.6倍，這是因為龍芯3A4000的向量指令在發(fā)揮作用。但與Inteli5-7200U處理器相比，龍芯3A4000處理器性能還存在一定差距。從測試結果可以看到，3A4000處理器單核整數性能只有i5-7200U的60%,浮點性能只有后者的50%。但考慮到Inteli5-7200U睿頻頻率高達3.1GHz，處理器的每GHz性能為整數10.64分，浮點12.6分；3A4000處理器核的同主頻性能已經能夠達到i5-7200U處理器的80%～90%了。-16-圖表22：龍芯3A300,3A4000,Inteli5-7200浮點性能 圖表23：龍芯3A300,3A4000,Inteli5-7200整數性能來源：知乎，市場研究部 來源：知乎，市場研究部出貨量不斷增加，但生態(tài)可能是龍芯的制約。出貨方面，龍芯出貨規(guī)模不斷擴大，2016年只有1萬片，2017年2萬片，2018年6萬多片，2019年出貨量50萬片，龍芯出貨量不斷增加。但另一方面，龍芯所基于的MIPS架構在國內外基本只有龍芯采用，龍芯需要完全依托自身實力建設完善生態(tài)，相對于強大的X86生態(tài)和有眾多巨頭共建的ARM生態(tài)，龍芯MIPS生態(tài)發(fā)展前景相對有一定不確定。海光：性能優(yōu)越的x86架構芯片，商用市場極具潛力海光信息技術有限公司成立于2014年10月，公司重要股東為中科曙光，持股36.68%。海光信息主營高性能處理器，業(yè)務涵蓋芯片領域的設計、制造和生產等環(huán)節(jié)，自主設計了“禪定”x86中央處理器（CPU）。2016年4月，AMD宣布將與海光信息成立合資公司，授權其生產服務器處理器，AMD獲得2.93億美元的授權費。目前，海光資金以天津投資和曙光自有資金為主。與AMD成立合資公司，變相獲得x86內核授權。由于Intel與AMD之間存在交叉授權協議，當AMD成立合資公司時，若AMD為非控股股東，則合資公司不能獲得X86授權，只有AMD保持控股狀態(tài)時，合資公司才能獲得X86授權。因此最初合資的一項條件就是AMD控股合資公司。但如果由AMD控股了合資公司，那勢必影響合資公司獲得國家扶持的力度，而且一旦外資控股，其創(chuàng)新可信身份將存疑，很多國產項目將無法參與。于是，AMD與海光達成了一個迂回的合作方案：首先，AMD與海光信息成立合資公司成都海光微電子技術有限公司（簡稱“海光微電子”），AMD17-持股51%，為控股股東，負責開發(fā)CPU核（享有AMD現有的x86內核授權）。然后海光與AMD另外成立一家由海光信息控股的合資公司成都集成電路設計有限公司（簡稱“海光集成電路”），海光信息持股70%。由海光集成電路購買海光微電子的IP授權，以此為基礎開發(fā)CPU，最終實現ARM賣IP核的翻版。從而，既規(guī)避了Intel的X86授權限制，又使得海光X86CPU成為內資公司開發(fā)的產品，滿足創(chuàng)新可信要求。圖表24：海光股權架構來源：企查查，市場研究部海光的最大優(yōu)勢是其產品性能和x86豐富的應用生態(tài)。由于有AMD技術做后盾，AMD授權給海光的是性能強勁的Zen的結構和代碼，海光芯片性能優(yōu)越，在國家級超算項目應用廣泛。2018年7月，AMD與天津海光合作后首款X86處理器Dhyana（禪定）啟動生產，Dhyana（禪定）基于超微（AMD）Zen核心架構開發(fā)，性能方面與AMDEPYC處理器相似，Linux維護者將EPYC支持代碼轉移到Dhyana（禪定）處理器后可以成功運行，說明當時兩款處理器差異相對較小。2019年6月，中科曙光與四川成都合作，建立成都超算中心。2020年5月10日，中國電信56314臺服務器集采華為鯤鵬920芯片、海光HYGONDhyana系列處理器的H系列全國產化服務器，首次將全國產化服務器單獨列入招標目錄。2020年7月1日，Intel停供服務器芯片，海光已開始向國內諸多服務器廠商供貨。圖表25：海光芯片列表產品制程單芯片支持核數支持單/雙路其他支持單雙路海光1號14nm4-32核（AMD授權芯片更換安全模塊，較AMD芯片浮點運算能力低僅支持雙路）海光2號14-12nm4-32核支持單雙路浮點運算能力提升，加密方案完善海光3號7nm最高支持64核單雙路浮點運算性能進一步提升來源：公司官網，市場研究部海光產品當下確定性高。受益于性能和生態(tài)兩方面優(yōu)勢，且未受制裁影響，海光產品當下確定性高，可獲得大量行業(yè)端國產訂單。但X86架構的核心指令集仍然掌握在Intel和AMD手中，且海光未獲得桌面產品授權，下一步海光將在現有架構基礎上，持續(xù)迭代創(chuàng)新，維持國產先進性優(yōu)勢。申威：自主化程度最高的Alpha架構芯片，主供軍方與超算市場申威最初基于Alpha指令集架構，形成三個系列國產處理器產品線。成都申威科技有限責任公司，總投資5億，注冊資金1億公司依托國家信息安全發(fā)展戰(zhàn)略，主要從事對申威處理器的產業(yè)化推廣，核心業(yè)務包括申威處理器芯片內核、封裝設計、技術支持服務及銷售，小型超級計算機研發(fā)、測試、銷售、服務及核心部件生產，基于申威處理器的軟件、中間件開發(fā)，嵌入式計算機系統(tǒng)定制化產品服務，集成電路IP核等知識產權授權。申威18-處理器是在國家“核高基”重大專項支持下，由上海高性能集成電路中心，采用自主指令集，研制的具有完全自主知識產權的國產處理器系列?，F已形成申威高性能計算處理器、服務器及桌面處理器、嵌入式處理器三個系列的國產處理器產品線，以及申威國產I/O套片產品線。申威CPU長期創(chuàng)新可信，但生態(tài)建設存在難度。2006年，背靠科技部和上海市政府的上海高性能集成電路設計中心首次成功研制出基于DEC公司Alpha架構的申威1單核CPU，130nm工藝，主頻900MHz。申威作為軍方專供CPU廠商，軍隊大部分機密設備均使用申威處理器，因此出于安全性能以及知識產權角度，申威在研發(fā)出第一代基于Alpha指令集的CPU后，將指令集替換為自研的自主可控的申威64位指令集，完全區(qū)別于原有Alpha指令集。因此，基于完全自主指令集架構的申威CPU研發(fā)能力不受限制，不受美國制裁的威脅，可以為軍隊、黨政機關等高機密、關鍵行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定提供支撐，并已經開展了產業(yè)化推廣。但由于申威是唯一一個基于申威64位指令集打造的國產CPU廠商，因此后續(xù)在獨立生態(tài)建設上將存在一定難度。申威SW26010是中國首個采用國產自研架構且性能強大的計算機芯片。出于安全自主可控角度不再使用ALPHA指令集后，申威推出了自研的申威64位指令集，并在此基礎上，成功研發(fā)出中國首個采用自主架構，同時性能達到世界一流水平的計算機芯片申威SW26010。SW26010采用260核心眾核架構，亂序執(zhí)行架構，頻率1.45GHz，整個處理器包括4個MPE管理單元、4個CPE計算單元及4個MC內存控制器單元組成，總計260個核心。申威在服務器領域向上至超算領域的應用場景中性能強大，優(yōu)勢較為明顯。2016年6月20日，搭載了申威SW26010以及國產操作系統(tǒng)神威睿思的神威?太湖之光獲得全球超級計算機第一名，并持續(xù)4年。神威?太湖之光峰值計算速度達每秒12.54億億次，是全球首臺峰值計算速度超過十億億次的超級計算機，軟件硬件并行，均為申威自主設計。圖表26：申威芯片產品圖來源：公司官網，市場研究部申威與中國電科聯手，首條服務器規(guī)?；a線現已啟用。2020年1月，中國電科首批申威服務器量產下線。申威在市場化探索初期，與中國電科進行了對接?；谏晖淖灾骺煽丶夹g路線+電科的電子信息產業(yè)國家隊，目前，中國電科已經成立中電科申泰公司，負責申威處理器的產業(yè)推廣工作。2020年7月29日，申威全國首條服務器規(guī)?；a線在上海松江區(qū)正式啟用。這標志著中國電科貫徹落實國家戰(zhàn)略要求，實現了申威服務器規(guī)?；a。目前已建成的規(guī)?；a線年產能超過4萬臺。未來，中國電科將以更大批量生產滿足服務器市場化需求，并將進一步加大投入，構筑電科申威技術體系、產品體系、應用體系。雙方將共同擴大申威核心研發(fā)團隊的規(guī)模，完善豐富申威64位指令集系統(tǒng)生態(tài)。19-申威與多家廠商進行適配，全力構建申威生態(tài)。國產處理器得以推廣應用的關鍵在于生態(tài)的豐富與否。為應對這一問題，申威推出了自研的操作系統(tǒng)，實現了從處理器到操作系統(tǒng)，在到上層應用軟件的國產化。近期，多家廠商與申威處理器進行兼容認證，涉及操作系統(tǒng)、存儲等軟件硬件領域，例如統(tǒng)信、聯想、大道云行、鼎甲等。目前，申威處理器適配的操作系統(tǒng)有中標麒麟、統(tǒng)信UOS及深度deepin。未來，申威處理器將不斷和國產自主可控廠商適配，構建起完善的生態(tài)。圖表27：申威CPU近期適配情況來源：公司官網，市場研究部兆芯：國內x86主要入圍芯片，業(yè)務主要覆蓋上海地區(qū)上海國資委持股85.24%，擁有x86架構授權。上海兆芯集成電路有限公司（簡稱“兆芯”）于2013年成立，由上海聯合投資有限公司（隸屬于上海市國資委）和臺灣威盛電子共同成立，總部位于上海張江，在北京、西安、武漢、深圳等地設有研發(fā)中心和分支機構。目前，上海市國資委持股比例為85.24%。威盛電子是臺灣老牌芯片公司，是除Intel、AMD之外，唯一一家擁有x86架構授權的公司，也是除高通之外，唯一一家擁有CDMA基帶授權的公司。技術方面，截至2020年4月，兆芯已累計申請專利1468件，登記集成電路布圖設計34件。兆芯的技術源自VIA，通過技術引進、仿制，再修改原始