半导体CPU行业专题报告云程发轫，国产崛起

　　（报告出品方作者：长江证券，宗建树，余庚宗，胡世煜，方子箫）CPU：计算机系统核心，国产化势在必行
　　集成电路产业覆盖广泛，具体包括CPU、GPU、半导体存储器、模拟IC等细分领域，本文将主要聚焦于CPU行业。对于IT产业而言，CPU是系统核心，在我国科技自立背景下，国产化势在必行。
　　核心价值：CPU是计算机运算与控制的核心
　　中央处理器（centralprocessingunit，简称CPU）作为计算机的运算与控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。在计算机体系中，CPU主要用于执行计算机指令和处理计算机软件中的数据，并负责对计算机的所有软硬件资源进行控制调配。从内部结构来看，CPU包括控制单元、运算单元、存储单元、内部数据总线、控制总线以及状态总线输入输出接口等模块。其中，控制单元作为CPU的控制中心，负责提取指令，将存储器中的数据发送至运算单元并将运算后的结果存回到存储器中。运算单元负责进行运算和测试，执行来自控制单元的命令。存储单元负责暂时存储CPU中的数据，以便提高CPU的运算速率。
　　CPU的工作过程可分为读取指令、指令译码、执行指令以及指令计数四步。读取指令：控制单元从内存（代码段）提取一条指令，并放入指令寄存器中；指令译码：指令寄存器对指令进行译码，明确该指令的具体操作（即指令中的操作码）以及操作数位置（即指令中的操作数地址）；执行指令：CPU通过寻址操作，从内存（数据段）中读取操作数，并暂存在通用寄存器中。然后由运算单元按照指令中的操作码，对寄存器中的操作数进行mov、add、jmp等运算操作；指令计数：修改指令计数器，执行下一条指令。不断重复上述4步，内存（代码段）的指令数将越来越少，直至整个程序执行完毕。
　　按照指令集类型不同，CPU可分为复杂指令集（CISC）与精简指令集（RISC）两类。指令集是指存储于CPU内部，用于引导CPU进行加减运算和控制计算机操作系统的一系列指令集合。作为计算机硬件和软件之间的接口，指令集直接关系到CPU的性能表现。以指令集为标准，CPU可分为CISC与RISC两类，其中CISC型CPU主要以X86架构为主，而RISC型主要包括ARM、MIPS、Alpha、POWER等架构。
　　复杂指令集（CISC）：CISC是一种微处理器指令集架构，程序中的各条指令按顺序串行排列，每条指令可执行若干低端操作，例如存储读取、算法运行和记忆存储。该架构优点在于指令丰富、寻址方式灵活、控制简单、复杂程序执行效率高，缺点则包括计算机各部分的利用率不高、执行速度慢、指令较为复杂等。目前，CISC主要以X86架构为主，代表性厂商为Intel、AMD等，广泛应用于服务器、桌面电脑等场景。
　　简单指令集（RISC）：相较CISC，RISC采用小型、高度优化的指令集，指令结构简单、易于设计，产品性能虽弱于CISC，但具有较高的执行能效比，成本也相对较低。同时，RISC采用的是等长指令集，可通过多流水线方式提高运行效率，在并行处理方面优于CISC。目前，RISC主要包括ARM、MIPS、Alpha以及POWER架构，其中ARM架构最具代表性，广泛应用于手机、平板等移动终端。
　　按照应用领域，CPU可分为通用微处理器（MPU）、微控制器（MCU）和专用处理器三类，本文的研究分析主要围绕通用微处理器（MPU）展开。通用微处理器（MPU）：MPU通常代表一类功能强大、但不为任何已有特定计算目的而设计的通用型芯片，可以视作功能增强版的CPU。MPU更注重通过强大的运算、处理能力，执行复杂多样的大型程序，一般被用作个人计算机和高端工作站的核心CPU。
　　微控制器（MCU）：MCU是一种控制类应用的低性能、低功耗CPU，是将CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种IO接口等组件都集成在单一芯片上，进而形成的芯片级计算机，该类芯片的主频一般低于100MHz。当前，MCU已广泛应用于智能制造、工业控制、智能家居、遥控器、汽车电子、工业上的步进马达以及机器手臂控制等场景。专用处理器：一类面向某一领域实现特定功能的芯片。以数字信号处理器（DSP）为例，DSP芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，适用于数字信号处理等专用计算场景，不会像MPU一样运行通用的操作系统。DSP在数字控制、运动控制方面的应用主要有磁盘驱动控制、引擎控制、激光打印机控制、喷绘机控制、马达控制等。除了DSP以外，其他专用处理器还包括深度学习处理器、数据库加速处理器、安全处理器、类脑计算芯片等。
　　发展历程：从产品落地到多核技术、集成化迅速发展
　　自1971年Intel推出第一台微处理器以来，全球CPU产业先后经历了四个发展阶段。第一阶段（19711991年）：CPU首次落地，计算性能持续提升。1971年，Intel推出了世界上第一台微处理器4004，拉开了全球CPU产业的发展帷幕。在随后的十年中，Intel公司的新款芯片i8086、8088、80286陆续问世，计算性能持续提升。1985年，MIPS发布了第一代基于MIPS架构的处理器，同年第一颗ARM处理器也成功诞生，标志着现代RISC处理器正式登上历史舞台。
　　第二阶段（19922000年）：多媒体及个人应用出现。1992年，Intel发布了第五代处理器Pentium，该款CPU能够让电脑更加轻松地整合声音、笔记以及图片等多媒体数据。1996年，Intel推出奔腾MMX，其中MMX是Intel在音箱、图形和通信应用方面采取的新技术，可帮助多媒体处理能力提升60左右。在此之后，Intel又陆续发布了奔腾II、奔腾III以及奔腾4，产品迭代迅速。
　　第三阶段（20012009年）：多元化发展。2001年，Intel发布至强处理器，主要面向高性能和中端双路工作站，以及双路和多路配置的服务器。2003年，AMD推出64位X86架构的微处理器，凭借良好的兼容性生态，取代了Intel推出的EPIC指令集，成为后续市场主流标准。2004年，ARM发布了ARMV7架构的Cortex系列处理器，同时推出CortexM3。2005年，Intel推出首颗内含2个处理核心的处理器PentiumD，正式揭开X86处理器的多核心时代。2006年，Intel发布新一代基于Core微架构的酷睿2，涵盖服务器版、桌面版、移动版三大领域，彰显多元化发展态势。
　　第四阶段（2010年至今）：多核技术迭代迅速，CPU集成化更高。Intel方面，2010年，Intel面向全球发布最新的革命性产品，基于32nm制程的i7、i5、i3处理器。2017年，Intel推出第七代酷睿处理器i7、i5、i3，工艺制程进步至14nm。2018年，Intel又推出了第八代酷睿处理器i7、i5、i3，同时i9处理器也首次亮相，该处理器包含8个内核，单核频率高达5。0GHz。至2021年，Intel发布第三代至强可扩展处理器IceLake，采用10nm工艺，内核数最高可达28个，工艺制程、内核性能与核数均有明显进步。
　　AMD方面，2011年，AMD推出了一款革命性产品APU，APU芯片由CPU、GPU集合而成，推动了CPU的集成化发展。与Intel类似，AMD的Ryzen、EPYC系列CPU也在工艺制程、内核性能与核数等维度迅速迭代。到2022年，公司发布了基于Zen3架构、7nm工艺的第三代EPYC处理器，未来将向Zen4Zen5架构以及5nm工艺发展。
　　产业定位：战略地位至关重要，自主可控势在必行
　　CPU产业链主要由上游支撑环节、中游生产环节以及下游应用环节构成。中游芯片设计商、制造商通过向上游支撑环节采购软硬件工具、材料来实现芯片生产，并向下游广大客户群体进行销售。上游支撑环节主要影响供给成本，下游应用环节决定行业需求。上游支撑环节：主要包括EDA软件、IP、半导体设备、半导体材料。半导体设备可分为光刻机、刻蚀机、离子注入设备、薄膜沉积设备、抛光设备、封装设备以及清洗设备等，半导体材料则包括硅片、光刻胶、光掩模、电子特种气体、封装材料等。其中，光刻机是核心生产设备，而高纯度硅片、光刻胶等是核心原材料。
　　中游生产环节：主要由CPU设计、CPU制造、封装测试组成。其中，CPU设计是指将系统、功能与性能的具体要求转化为物理版图；CPU制造是指在准备好的晶圆材料上按照物理版图构建完整电路的过程；封装测试的具体过程是对合格晶圆进行切割、焊接、封装，使芯片电路与外部器件实现连接，并对封装完毕的芯片进行功能和性能测试。下游应用环节：CPU芯片现已广泛应用于通讯设备、人工智能、汽车电子、电力电子、物联网、医疗等行业领域。
　　集成电路支撑着全球数十万亿美元的数字经济产业，战略地位十分重要。据WSTS统计，2021年全球集成电路产业的市场规模为4630亿美元，超过4000亿美元大关。除了集成电路行业本身以外，作为全球科技产业的重要支柱，集成电路产业直接影响下游价值数万亿美元的电子信息产业，并间接支撑了数十万亿美元数字经济产业，战略地位十分重要。随着数字经济的持续发展，数据处理量逐渐增大，集成电路产业仍将持续高速增长。
　　CPU作为集成电路产业的重要产品，竞争壁垒深厚，自主可控势在必行。不同于其他行业，集成电路属于资金密集型和技术密集型产业，行业壁垒深厚，企业需要同时具备较强的技术攻关、渠道开辟、生态整合能力。过去几十年来，我国在集成电路领域主要秉承造不如买的发展模式，产业基础相对薄弱，国外厂商在CPU、GPU、FPGA、存储芯片、射频芯片等领域占据着主要的市场份额。以CPU为例，目前中国CPU产业主要由Intel、AMD两大巨头主导，本土厂商的市占率相对较低。近年来，随着中美科技博弈持续升级，CPU作为集成电路产业的重要产品，一直是美国开展科技制裁的有力抓手，华为海思、海光信息、天津飞腾等厂商均受到了较大波及。为避免美国对中国的科技掣肘，CPU产业的自主可控势在必行。全球市场：总规模稳步增长，行业双寡头垄断
　　2020年全球微处理器市场恢复明显，同比增速高达12。1。从IC产业细分环节来看，在新冠疫情笼罩全球的背景下，出于访问互联网与云计算的需要，人们对便捷式电脑与大屏智能手机的需求大幅提升，进而拉动了全球微处理器市场的销售增长。据ICSights统计，2020年全球微处理器行业的市场规模为877亿美元，同比增长12。1，创下历史新高。预计2023年市场规模将达到1083亿美元，20202023年均增速为7。3，整体保持稳步增长。
　　量价齐升驱动全球微处理器市场持续成长。从出货量来看，据ICSights统计，2020年全球微处理器出货量为21。75亿台，2023年有望增长至24。29亿台，持续保持增长态势。从平均价格来看，随着下游应用的不断拓展，全球微处理器的平均价格也将保持上升态势，2020年平均价格为40。31美元台，2023年预计将达到44。60美元台。全球微处理器行业的量价齐升有望为市场规模的稳步增长提供有力支撑。
　　CPU贡献规模438亿美元，在微处理器市场占比最大。分产品来看，据ICSights统计，2020年CPU产品的市场规模为438亿美元，占比50，对微处理器市场贡献最大，20152020年CAGR为3。8；嵌入式处理器产品贡献规模172亿美元，占比20，20152020年CAGR为16。3，市场增速最快；手机APP处理器贡献规模266亿美元，占比30，20152020年CAGR仅为2。8。
　　驱动因素：服务器PC共同驱动，CPU亦同步增长
　　高端通用CPU主要应用于服务器、桌面等终端产品。其中，服务器装载的CPU数量不定，桌面端通常只装一颗CPU。据IDC统计，CPU在基础型、高性能型、推理型以及机器学习型服务器中的成本占比分别为32。0、23。3、25。0、9。8。随着服务器、桌面出货量的逐步回暖，CPU行业的出货量也将稳步提升。
　　全球服务器市场回暖明显。据IDC统计，20152020年，全球服务器行业的出货量整体保持稳健增长，年均复合增速为4。67。2020年，受新冠疫情与全球互联网行业资本投入收缩等因素的影响，全球服务器出货量为1220万台，同比增速仅为3。92，低于前期平均水平。进入2021年，随着在线办公、游戏等线上应用的增加，数据的产生规模也在不断扩大，叠加全球经济的快速复苏，全球服务器市场回暖明显，出货量达到1354万台，同比增长10。98。
　　2020年以来全球桌面出货量较前5年回升显著。据IDC统计，由于智能手机的迅速普及对桌面电脑产生了一定的替代效应，20152018年，全球桌面电脑的出货量从2。76亿台降至2。59亿台，呈现缓慢下降态势。到2019年，全球桌面出货量为2。67亿台，同比增长3。1，出现小幅回升。20202021年，在疫情宅经济等因素的驱动下，全球桌面出货量回升显著，2021年高达3。49亿台，同比增长15。1。
　　主要场景竞争格局：服务器PC双雄垄断，智能手机多点开花
　　竞争格局层面，Intel是全球CPU市场领军企业，AMD持续追赶，二者差距不断缩小。据MercuryResearch统计，全球X86CPU市场中，2022年Q1Intel占比72。3，领先优势明显。近年来，AMD处于持续追赶状态，市占率从2020Q1的14。8提升至2022Q1的27。7，与Intel的差距不断缩小。除Intel、AMD以外，其他CPU厂商的市占率相对较低，行业呈现双寡头垄断格局。
　　桌面、便捷式电脑以及服务器CPU市场均以X86架构为主，由Intel、AMD主导。桌面市场中，2022年Q1Intel与AMD分别占比81。7、18。3，近两年AMD的份额提升幅度并不明显。便捷式电脑市场中，2022年Q1Intel占比77。5，AMD的市占率则从2020Q1的17。1提升至2022Q1的22。5，份额提升幅度较大。服务器市场中，Intel与AMD分别占比88。4、11。6，近年来AMD的市场份额虽持续提升，但相较其他细分市场，其整体市占率仍相对较低。从市场集中度来看，桌面、便捷式电脑以及服务器市场均由Intel、AMD占据主要市场份额，寡头垄断特征明显。
　　全球智能手机处理器行业的CR5高达99，市场份额较为集中。据Counterpoint统计，全球智能手机处理器市场中，2022年Q1前五大厂商分别为联发科、高通、苹果、紫光展锐与三星，分别占比38、30、15、11、5，合计99，市场集中度较高。国外厂商中，近年来联发科的市占率相对稳定，高通的市场份额提升明显，而苹果的市场份额有所下降。本土厂商中，紫光展锐通过在低端品牌手机加强布局，并获得中兴、TECNO与三星等厂商的认可，不断扩展自身的客户规模，其市场份额从2020Q4的4提升至2022Q1的11；华为海思由于美国的贸易制裁，其芯片代工受到严重影响，近年来市场份额持续下降。
　　中国市场：空间份额双提升，国产化前景可期
　　国内规模：市场规模千亿量级，现已迈入提速阶段
　　结合WSTS与ICSights的统计数据，2020年全球集成电路与CPU行业的市场规模分别为3612、438亿美元，CPU在全球集成电路产业中占比12。13。假定中国CPU行业在集成电路产业中的占比也为12。13，已知2020年中国集成电路产业的市场规模为8848亿元，估测中国CPU行业的市场规模约为1073亿元。
　　据IDC统计，2021年中国服务器与PC电脑的出货量分别为391。1万台和5720万台。PC电脑通常只装一颗CPU，而服务器装载的CPU数量不定，国内X86服务器市场以2路为主，假定服务器的装载量为2颗台。对于CPU的产品价格，根据海光信息的招股说明书，2021年，面向高端服务器的海光7200系列平均售价为1。12万元颗，面向中低端服务器的海光5200系列平均售价为0。70万元颗，因而测算时可将服务器CPU的平均价格保守假设为0。8万元颗。此外，天津飞腾在官网上披露了腾锐D2000（2020年发布）、FT20004（2019年发布）的价格信息，分别报价2500元颗和1800元颗，我们将桌面CPU的平均价格保守假设为2000元颗。综合以上信息，从出货量出发，估测2021年中国服务器CPU、PCCPU的市场规模分别为626、1144亿元。
　　上世纪50年代以来，我国CPU产业先后经历起步、转折以及提速阶段，相关产品也逐步从不可用转变为可用，最终向好用迈进。上世纪5070年代：起步阶段。1956年，半导体科技被列为国家新技术四大紧急措施之一。此后，中科院计算所、109厂、半导体所先后成立，相继突破锗晶体管、硅平面晶体管、集成电路等半导体器件，分别为109乙机、109丙机、156机的诞生提供了基础。1975年，随着大规模集成电路技术的兴起，我国第一台集成电路百万次计算机013机研制成功。在起步阶段，独立自主的产业发展为我国CPU事业奠定了坚实基础。
　　上世纪8090年代：转折阶段。1985年，对中科院计算所、半导体所中有关研制大规模集成电路的单位与109厂进行合并，成立中科微电子中心。在这一时期，由于政策支持力度减弱等因素，CPU产业出现完全市场化但自主性不足的问题。
　　21世纪初至今：提速阶段。从十五开始，国产CPU的自主性问题再度提上议程，支持政策不断加码。泰山计划、863计划等催生了一批国产CPU品牌，2002年我国首款通用CPU龙芯1号流片成功。2006年，核高基重大专项推出，其中高即为高端通用CPU。2014年，我国发布《国家集成电路产业发展推动纲要》，国家集成电路产业投资基金第1期成立，主要投资集成电路制造企业，2019年国家大基金第2期再度成立，主要投资应用端。进入2018年，美中贸易摩擦升级，美国陆续对中兴、华为、海光信息、天津飞腾等科技公司实施制裁措施，为避免CPU等关键产业环节受制于人，我国进一步加大信创产业的支持力度。
　　驱动因素：数字化驱动总需求，国产化助力提份额
　　服务器、PC电脑的出货量是决定CPU行业需求的重要因素。2020年以来，中国服务器、PC电脑市场开始回暖，整机出货量增速恢复迅速，CPU产业有望充分受益。20202021年，中国服务器行业恢复明显，出货量增速分别为9。9、11。7。2019年，由于全球经济压力、互联网厂商资本开支减少以及中美贸易摩擦等因素，服务器出货量仅有318。6万台，同比减少3。6，多年来首次下滑。进入2020年以后，随着新冠疫情的爆发，疫情在对限制企业日常经营活动的同时，也极大地促进了企业的数字化转型进程。
　　与此同时，政府也在大力推动数字经济产业的发展，并先后出台了《十四五软件和信息技术服务业发展规划》、《十四五数字经济发展规划》等多项支持政策。2022年2月，政府进一步启动东数西算工程，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等8地建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群，有望大幅拉动服务器需求。据IDC统计，2020年中国服务器出货量为350万台，同比增长9。9，2021年出货量达到391。1万台，同比增长11。7，行业景气度恢复明显。在数字经济、东数西算工程等因素的推动下，预计中国服务器行业未来将继续保持景气上行。
　　2020年以来中国PC电脑的出货量恢复稳步增长态势。智能手机快速普及以后，人们可以直接用手机来处理生活与工作方面的事情，PC电脑的使用时间大幅缩短。据IDC统计，20142019年，中国PC电脑的出货量从6152万台降至4830万台，年均增速为4。7，始终保持下滑态势。进入2020年，受疫情影响，在线教育、居家办公以及应对企业升级等需求推动了PC电脑市场的恢复，2020年出货量为4930万台，同比增长2。1，实现了多年来的首次增长。2021年出货量为5720万台，同比高增16。受益于数字化浪潮、人口效益等因素，2025年出货量预计将达到6970万台，20202025年均增速为7。2，持续保持稳步增长态势。
　　中美科技博弈持续升级，关键环节的国产替代势在必行。多年来，我国IT产业主要聚焦于社交、电商、在线视频等上层应用领域，而在CPU、GPU、服务器、操作系统、数据库等底层IT领域主要奉行造不如买的发展模式，产业基础相对薄弱，Intel、AMD、Nvidia、Apple、Microsoft等国际巨头在我国占据了主要的市场份额。然而，2017年以来，美国持续加大对中国科技产业的制裁力度，具体包括：建立实体清单，先后将华为、海光信息、天津飞腾、新华三等科技企业列入其中；严格审查中国企业对美企技术的并购活动，比如在半导体和信息通信领域封杀9个并购项目，包括华芯收购美国半导体测试公司等。随着中美科技博弈的持续升级，造不如买的发展模式显然难以为继，CPU、GPU、服务器、操作系统、数据库等关键产业环节亟需实现国产替代。
　　国家政策有序出台，产业支持力度加码。2006年，核高基重大专项推出，其中高即为高端通用CPU。在此之后，以CPU为代表的集成电路产业一直是国家政策支持的重要方向，我国也先后颁布了《十三五国家科技创新规划》、《关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》、《关于新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》等多项政策文件，从财税、资金、人才、知识产权、市场应用等多方面对集成电路产业予以支持。进入2021年，十四五规划和2035远景目标纲要更是提出，要把科技自立自强作为国家发展的战略支撑，在事关国家安全和发展全局的基础核心领域（涵盖集成电路、人工智能、量子信息等），加快制定战略科学计划和科学工程。
　　替代测算：党政叠加关键行业，国产替代空间广阔
　　一般而言，信创市场空间主要包括存量替代市场和新增增量市场。我们分别从存量替换和新增市场国产化两种趋势下进行市场空间测算。
　　存量替代：根据国家统计局的统计资料，2020年我国国有单位从业人员为5563万人。该指标的统计口径包括：公共管理和社会组织国有单位（1957万人）；教育业国有单位（1637万人）；卫生、社会保障和社会福利业国有单位（894万人）；交通运输、仓储及邮电通信业国有单位（108万人）；以及电力、燃气及水的生产和供应业国有单位（102万人）等19个细分领域。信创市场中，起步最早、推进最快的党政部门属于公共管理和社会组织国有单位
　　根据亿欧智库资料，我们假定国有单位人员与PC配比为1：1，PC整机与CPU配比为1：1，PC整机与服务器整机的配比为10：1。与前文一致，保守假定服务器与CPU的配比为1：2。渗透率方面，我们假定包括党政机关在内的公共管理社会组织的渗透率为80，教育业、卫生社会保障社会福利等其他国有单位的渗透率为70。对于CPU的产品价格，我们与前文保持一致，服务器CPU、PCCPU分别为8000元颗和2000元颗。综合以上假定与数据，经过测算，仅从CPU产业的存量替代来看，国有单位（包含党政机关、教育以及医疗等）有望贡献约1472亿元的替换空间。
　　根据IDC与Avast的研究资料，我们分别假定PC电脑、服务器的生命周期分别为6、5年。据IDC统计，2019年我国金融行业市场PC年出货量将达到208。1万台，与2018年持平。按照PC电脑6年的替换周期，我们估测金融行业PC电脑的存量规模约为1250万台。此外，2021年中国服务器市场的总出货量为391。1万台，其中X86服务器的出货量为382万台，占比97。7。分行业来看，金融行业的X86服务器出货量为37。7万台。因此，不妨假定金融行业的服务器总出货量为38。6万台（包括X86与非X86），按照服务器5年的替换周期，估测服务器存量约为193万台。在此，我们依然假定PC整机与CPU配比为1：1，服务器与CPU的配比为1：2。同时，假定金融信创最终的渗透率为70。对于各类产品价格，我们也与国有单位的测算口径保持一致。
　　目前，电信行业的国产替代主要以服务器端为主，PC端的替代节奏相对较慢。因此，我们对电信行业的规模测算将主要以服务器CPU为主。据IDC统计，2021年电信行业的X86服务器出货量为40。4万台。假定电信行业的服务器总出货量为41。4万台（包括X86与非X86），按照5年的替换周期，估测服务器存量约为207万台。对于各类产品的数量配比、渗透率以及产品价格，我们与金融行业的测算口径保持一致。综合以上信息，电信行业有望贡献约232亿元的替换空间（存量替代）。
　　在信创行业的细分赛道中，国有单位、金融以及电信行业的国产替代处在信创行业前列。经过我们的测算，上述赛道的存量替代空间合计2095亿元。由于PC电脑、服务器的替换周期分别为6、5年，可以得到，上述存量替代空间年化后约为386亿元。如果将电力、交通、石油、航空航天等行业考虑在内，CPU的国产替代规模将会更大，有望为海光、飞腾、华为、龙芯等本土CPU厂商提供广阔的市场空间。
　　据IDC统计，在中国X86服务器市场中，2021年党政、金融、电信三大重点领域的出货量占比分别为9。0、9。9、10。6，其他领域教育、交通、公用事业、医疗分别占比2。9、2。3、2。0、1。6，合计占比38。3。假定上述信创重点行业的出货量在服务器整体市场中也占比38。3，并于20212025年保持不变。此外，20222025年X86服务器的出货量增速分别为6。4、10。4、8。5、8。7，假定服务器整体市场的出货量增速与X86市场保持一致。
　　渗透率方面，从三大运营商的招标情况来看，2020年中国电信、中国移动、中国联通采购服务器时的国产化率分别为20、21、40，2021年中国电信为35，2022年中国电信、中国移动分别为26。7、41。6。相较于电信行业，金融、电力、教育等领域的替代节奏则相对较慢。综合各行业情况，基于谨慎性原则保守假定2021年信创重点行业的渗透率为10，20212025年的递增幅度相同，每年增长5。对于CPU的产品价格，我们与前文保持一致，服务器CPU、PCCPU分别为8000元颗和2000元颗。
　　据IDC统计，2017年教育、政府、电信、铁路交通、其他交通、电力、医疗行业的PC出货量分别为510、360、37。79、14。07、9。48、26。16、66。96万台，合计1024。46万台，在商用PC总出货量中占比32。9。2019年金融行业的PC出货量为208。1万台，占比7。8。在此，我们假定上述信创重点行业的出货量在商用PC市场中合计占比40。7，并于20212025年保持不变。据IDC估测，20212025年商用PC出货量分别为3120、3320、3490、3620、3750万台。渗透率方面，我们继续沿用上述服务器市场的测算假定。综合以上信息，仅考虑商用PC市场，估测20212025年PCCPU市场有望分别贡献25、41、57、74、92亿元；服务器与PCCPU市场将合计贡献49、79、113、150、191亿元（增量替代）。
　　竞争态势：多条路线并举赛马，本土厂商各具特色
　　国产CPU厂商或品牌主要有龙芯、申威、鲲鹏、飞腾、海光、兆芯等。按技术路线可大致分为三类：第一类是龙芯与申威，早期分别采用MIPS、Alpha指令集架构，目前均已自主研发指令系统，自主化程度相对最高。第二类是鲲鹏与飞腾，二者均采用ARM指令系统，企业可以基于指令集架构授权自主设计CPU核心，自主化程度较高。第三类是海光与兆芯，采用X86指令系统（仅为内核层级的授权），未来扩充指令集的难度相对较大，自主化程度三类中排名靠后。目前，国产CPU厂商主要耕耘于信创市场，在纯商业化市场与Intel、AMD竞争依然劣势明显，但差距逐渐缩小。据前瞻产业研究院估测，2020年CPU的国产化率仅有0。5，远低于信创产业其他细分行业，近来年随着国产政策的支持和国产CPU厂商的崛起，国产化率实现突破。
　　本土厂商中，海光、鲲鹏、飞腾综合竞争力较强，龙芯、申威等相对较弱。海光通过IP内核授权的方式引入了AMD的相对先进的Zen1架构，站在巨人肩膀上，在性能上具备先天的起步优势。华为凭借强大的研发能力，推出了业界领先的鲲鹏920处理器。飞腾在信创桌面市场具备综合比较优势，在推出最新一代S2500后，各项参数表现良好，也呈现追该态势，成功跻身国产厂商的第一梯队。相比之下，兆芯、龙芯、申威等厂商在芯片性能、生态、商业拓展上综合来看与上述三家厂商存在一定的差距。
　　相较Intel、AMD，本土厂商在处理器性能上仍有差距。从工艺制程来看，当前在售的主要芯片型号中，Intel、AMD分别为10、7nm，海光、鲲鹏、飞腾分别为14、7、16nm，双方差距并不明显，其中鲲鹏更是达到了7nm的国际领先水平，国内较多国产CPU下一代产品也有望逐步切换至7nm。而在主频、超线程、内存通道、内存主频、PCIe通道等参数中，Intel、AMD的表现明显优于海光、鲲鹏、飞腾。综合来看，本土厂商与Intel、AMD在处理器性能上仍有差距，并且该差距主要源自处理器的单核设计能力，而非核心数量、工艺制程等因素。总体上，国产CPU厂商芯片性能不断迭代更新，呈现快速进步态势，逐步向好用过渡，甚至可部分参与到市场化竞争。
　　在信创市场中，国产CPU厂商的优势产品、优势行业各不相同。申威的芯片产品主要应用于特种行业和超算领域，在党政及行业信创占比较小。相较其他CPU厂商，申威是已基本实现完全自主可控的企业，作为特种行业CPU的主要供应商，承接了特种行业大部分机密设备的CPU需求。基于持续稳定服务特种行业的需要，申威在研发出第一代基于申威64位指令集的CPU后，便用SW64替代了原先的Alpha指令集，可控程度最高。同时，申威在高性能计算领域，尤其是服务器领域，技术优势明显，浮点运算算力相比同期外国处理器毫不逊色。
　　在党政信创桌面终端领域，飞腾市占率最高，其次为龙芯等厂商。分厂商来看，海光、兆芯的技术路线为X86内核层级授权，自主化程度在国产厂商中排名相对靠后。目前海光仅获得了AMD的服务器授权，并未获得PC端授权，2019年被美国政府列入实体清单后，AMD不再授权最新架构，海光需自主迭代升级；兆芯采用的是威盛电子的X86授权，叠加兆芯在信创市场拓展也表现不佳，最终二者在党政领域尤其是PC端的占比较小。
　　龙芯最早开始芯片研发，积累了较多的国产整机与应用适配厂商，所以早期在党政PC领域占据了较高的份额，然而，由于MIPS架构和自研的LoongArch指令集本身的生态兼容性及芯片性能的相对劣势，随着飞腾与鲲鹏的入场，龙芯的市场份额有所下滑。当前，飞腾与鲲鹏虽然均采用的ARMV8架构，产品性能与生态相近，但桌面端并非华为海思重点布局方向，且华为海思由于近年来受到美国的重点制裁，产品供应链受到较大的影响，最终在桌面端市场份额上落后于飞腾。
　　在行业信创领域，尤其是在服务器端，鲲鹏与海光领先优势明显，飞腾持续追赶。相较党政信创，行业信创对产品性能、生态和兼容性等方面的要求更高。过去几年里，飞腾主要布局于性能、生态要求相对较低的党政部门，同时推出的芯片产品也主要面向桌面端，服务器端起步较晚，所以在性能要求更高的行业信创领域落后于鲲鹏、海光，目前处于追赶状态。鲲鹏作为华为面向鲲鹏计算产业生态的数字底座，在高性能、高吞吐、高集成及高效能上均表现突出，同时ARM生态也在持续完善；而海光起步于AMDZen1架构，兼具性能与生态优势，因此，二者近年在行业信创招标中获得了较多订单。以电信行业为例，在三大运营商近两年的服务器采购项目中，鲲鹏与海光同处第一梯队，基本垄断了采招项目释放的国产化订单，竞争优势较为明显。
　　（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
　　精选报告来源：【未来智库】未来智库官方网站