中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一台计算机的运算和控制核心,其功能主要是完成对计算机指令的执行和对数据的处理,CPU 与内部存储器、输入/输出设备被认为是电子计算机三大核心部件。
目前几乎所有冯·诺伊曼型计算机的CPU的工作流程可大致分为:提取指令、指令编译、指令执行、访问主存并读取操作数、写回等五个阶段。 CPU的几大主要结构在过程中的作用如下:控制单元(Control Unit)作为CPU的控制中心,负责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,其一切行为均来自于指令。运算单元(Arithmetic/Logic Unit)可以执行算术运算和逻辑运算。它执行来自于控制 单元的命令。存储单元(Registers、Cache)是CPU中数据暂时存储的位置,其中寄存有待处理或者处理完的数据。寄存器(Registers)较内 存相比,能够大大减少CPU访问数据的时间,也能够大大减少CPU访问内存的次数,有助于提高CPU的工作速度。
X86架构(The X86 architecture)是微处理器执行的计算机语言指令集,指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写,也 标识一套通用的计算机指令集合。
X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的,美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的 CPU—i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令,同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的X87芯片系列数学协处理 器则另外使用X87指令,以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。虽然随着CPU技术的持续不断的发展,Intel陆续 研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium 4(以下简为P4)系列,但为了能够更好的保证电脑能继续运行以往开发的各类应 用程序以保护和继承丰富的软件资源,所以Intel公司所生产的所有CPU仍然接着使用X86指令集,所以它的CPU仍属于 X86系列。
X86架构具有性能高、速度快、兼容性好的特点。适用高主频、高功耗,覆盖高性能和通用计算场景。 X86架构主要是PC和自动化设备,也有应用手机和平板电脑上。 X86运行的主要为DOS,非ARM版Windows,旧版MacOS等 操作系统,起步早,基于Wintel联盟,生态完善。全世界有65%以上的软件开发商都为X86提供生态服务。
从整体规模来看,除2019年受全球宏观经济低迷影响集成电路行业景气度会降低外,集成电路市场近几年保持稳步增长趋势, 伴随5G建设稳步推进、可穿戴设备及云服务器市场等下游应用领域发展,预计后续全球集成电路行业将保持增长趋势。
从市场重心来看,世界集成电路市场重心已经从欧美转向亚太地区,2020年根据SIA数据和前瞻产业研究所统计,亚太地区 (除日本外)已成为全世界最大的集成电路市场,销售额占全球市场的61.96%。
从集成电路产业体系来看,制造环节占比58%,设计环节占比26%,封测环节占比16%。
从全球竞争格局角度来看,集成电路产业头部效应显著,主要由美国、韩国、日本以及中国台企占据。
在X86领域,AMD市场规模从2018年到2019年增长了1pcts,Intel小幅下滑,但仍然呈现出Intel占主导领域的态势。
在服务器领域,Intel市占率仍然高达96%以上,同时AMD公司正在努力提高个人的市场占有率,从2018年的1.8%增长到2019 年的3.9%,增长了117%。 在笔记本电脑领域中,AMD市占率大幅度上升,从2018年的10%增长到2019年的14.6%,Intel则下降了5.1%。
在非x86领域,主流cpu架构为ARM,RISC-V,MIPS以及Power。其中ARM以低耗、高效、发展时间长的优势牢牢把握手机等移动终端的市场,目前也 是非X86架构中应用最广泛、发展最成熟的架构,市占率达到43.2%;RISC-V发展时间短且灵活性更好,在物联网领域非常关注,近几年以其开源性 质被着重关注发展;MIPS主要使用在在网关、机顶盒等网络设备中,市占率达到9%;Power所代表的小型机是企业IT基础设施的核心。
在移动终端方面,ARM占据非常大的优势,通过授权占据移动电子设备端90%以上的市场,构成市场上的标准架构。联发科是世界上最大的ARM手机芯片供应 商,苹果、三星、高通等行业领头羊均在最近几年使用ARM架构,逐步实现基于ARM的全生态链。
在服务器方面,非x86目前参与者华为、飞腾、高通、亚马逊等,华为的鲲鹏服务器是ARM服务器的重要参与者,尽管据华为称,鲲鹏出货量已占 据市场50%,ARM架构有望发挥其在移动市场的优势,借力云端协同,抢占服务器市场更多份额。国产龙芯是基于MIPS的服务器重要厂商。
在桌面PC市场,ARM正逐渐被跟多企业应用,2011年微软开始采用ARM的Windows系统,ARM开始步入X86的传统优势领域,如今苹果MacOS、新版 Windows等均采用了ARM。
处理器发展历史:鲲鹏处理器基于 Armv8 架构永久授权,处理器核、微架构和芯片均由华为自主研发设计,鲲鹏计算产业兼容全球 Arm 生态。除了传统的服务器 CPU 和桌面 CPU,华为围绕鲲鹏处理器打造了“算、存、传、管、智”五个子系统的芯片 族。历经 10 多年,目前已累计投入超过 2 万名工程师。
CPU产品类型:2019年,华为发布了最新的鲲鹏920处理器,该芯片支持ARMv8.2指令集,“业内性能最高”,行业内首款7nm数据中 心ARM处理器,专为大数据处理以及分布式存储等应用而设计。 在通用计算领域,鲲鹏 CPU 目前大多分布在在服务器领域。鲲鹏 920 服务器 CPU 基于 ARM V8 多核架构,最高集成 64 个物理核,主频最高 2.6GHz,通过多核来提升算力。另外,华为鲲鹏 PC 级的 CPU 也在规划中。
CPU发展历史:天津飞腾信息技术有限公司是国产自主安全主力芯片厂商。2006年,飞腾团队成功研制出两代国产CPU,分别基于X86和IA64指令集,在关键领域实现了规模化应用。“十一五”期间,第三代飞腾CPU走向了商业化应用。第三代飞腾使用的是可扩 充处理器架构(SPARC),但ECO的羸弱无法支撑起大规模商用。直到第四代飞腾2014年问世后,即兼容ARM指令集研 发的FT-1500A系列CPU,飞腾才郑重进入跨域式发展。
飞腾拥有CPU完整产品体系。天津飞腾产品有高性能服务器CPU(腾云S系列)、高效能桌面CPU(腾锐D系列)和高端嵌 入式CPU(腾珑E系列)三大系列,为从端到云的各型设备提供核心算力支撑,自2012年起,公司逐渐完备产品体系,并对 各系列产品持续迭代,2020 年推出腾云 S2500和腾锐D2000,其中S2500支持八路计算系统,最多可达512核,已与各大OEM 和合作伙伴同步推出相应整机产品,目前对应的八路服务器性能居国产服务器之最,单品性能得到实质提升。在未来的产品 规划方面,飞腾对三个系列的产品线nm工艺的腾锐D3000和14nm工 艺的腾珑E2000,2022预计发布再下一代5nm工艺腾云S6000和14nm工艺的腾珑E3000,整体性能不断提升。
发展历程:海光信息技术有限公司成立于2014年10月,公司重要股东为中科曙光,股36.68%。海光信息主营高性能处理器,业务涵盖芯片领 域的设计、制造和生产等环节,自主设计了“禅定”x86中央处理器(CPU)。2016年4月,AMD宣布将与海光信息成立合资公司, 授权其生产服务器处理器,AMD获得2.93亿美元的授权费。目前,海光资金以天津投资和曙光自有资金为主。 2018年11月26日,中科曙光分别与成都产投、成都高投签订了《产权交易合同》,取得海光信息10.92%的股权,彰显了对海光的 信任。本次股权成功转让后,中科曙光合计持有的股权占海光信息股本总数的36.44%,进一步巩固了其在海光第一大股东的地 位
上海兆芯集成电路有限公 司(简称“兆芯”)于 2013 年成立,由上海联合投资有限公司(隶属于上 海市国资委)和台 湾威盛电子共同成立,总部在上海张江,在北京、西安、武汉、深圳等地设有研发中心和分支机构。 兆芯同时掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术,具备相关IP自主设计研发的能力。兆芯坚持自主创新与兼 容主流的发展路线,凭借成熟的软硬件生态,为用户更好的提供性能卓越、兼容性优异且安全可靠的通用处理器和芯片组等产品, 推动信息产业的整体发展。
兆芯自主研发的通用处理器产品涵盖“开先”、“开胜”两大系列,性能出众,具备杰出的操作系统和软硬件兼容性, 生态体系成熟,支持构建台式机、笔记本、一体机、云终端等多种类型的桌面整机,以及服务器、存储等产品。此外, 在嵌入式领域也已经有不一样的规格基于兆芯通用处理器的工业主板、模块化电脑、工业整机、Box PC、工业级服务器、网 络安全平台等产品推出。
(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。)