计算机行业专题研究CPU研究系列一：全球CPU市场梳理

免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 1 证券研究报告 计算机 CPU 研究系列一：全球 CPU 市场梳理 华泰研究 计算机 增持 (维持) 研究员 谢春生 SAC No. S0570519080006 SFC No. BQZ938 xiechunsheng@htsc.com +(86) 21 2987 2036 研究员 郭雅丽 SAC No. S0570515060003 SFC No. BQB164 guoyali@htsc.com +(86) 10 5679 3965 研究员 范昳蕊 SAC No. S0570521060004 fanyirui@htsc.com +(86) 10 6321 1166 联系人 彭钢 SAC No. S0570121070173 penggang@htsc.com +(86) 21 2897 2228 行业走势图 资料来源：Wind，华泰研究 2022 年 6 月 22 日│中国内地 专题研究 全球 CPU 市场：Intel、AMD 份额占优，关注中国厂商崛起 全球 CPU 发展历程基本与 Intel 和 AMD 的发展史相吻合，可分为四个阶段：性能提升阶段、应用扩展阶段、多元发展阶段和多核集成阶段。当前 CPU市场处于多核集成阶段，核心数量、频率大幅提升，以 AMD 5000 系列处理器、Intel 第十二代酷睿等芯片为代表。市场规模来看，据 IC insights 数据，2021 年全球微处理器出货量达 24.9 亿台、市场规模达 1029 亿美元。竞争格局来看，目前全球 CPU 市场呈现寡头垄断格局，海外厂商 Intel 和AMD 市场份额占优，中国 CPU 厂商正在崛起，主要国产玩家包括海光信息、龙芯中科、飞腾、申威、兆芯等。 CPU：计算机系统的运算和控制核心 CPU 是计算机的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，是计算机的核心组成部件，其本质是超大规模集成电路，用于解释计算机指令和处理计算机软件中的数据，并负责控制、调配计算机的所有软硬件资源。从 CPU 的分类来看：1）按内部结构划分，可以分为冯·诺依曼结构、哈佛结构等；2）按应用领域划分，CPU 可以分为微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、专用处理器（ASP）等；3）按下游应用场景划分，CPU 可以应用在服务器、工作站、个人计算机、移动终端和嵌入式设备等不同设备上。 驱动力之一：芯片制造工艺进步 芯片制程的进步能够推动 CPU 的发展，一方面体现在可以让芯片的集成度大大增加，另一方面，芯片制程的进步能够带来运算性能和电气性能的双方面改进。回顾历史来看，从 1971 年第一枚微型电脑处理器 Intel 4004 发布，到 2020 年芯片制程迈入 5nm，芯片制程由微米级进步至纳米级，当下仍在不断向更微观发展。伴随着芯片制程工艺的不断微缩，芯片性能提升、功耗降低，算力性能随之迭代升级。 驱动力之二：芯片设计方法迭代 复盘芯片设计方法的迭代过程来看，主要经历了三个阶段：1）阶段一：芯片设计主要以 CAD 厂商为主导，技术进步是重要的推动力；2）阶段二：ASIC 芯片、单元库、逻辑综合发展推动芯片设计进入系统级，芯片设计软件化和抽象化程度不断加深；3）阶段三：EDA 厂商逐渐成为主导公司，IP模式的发展，带来芯片设计变革。我们认为，随着芯片设计方法的迭代升级，EDA 设计工具不断更新迭代，软硬件协同逐渐成为芯片开发趋势，晶圆厂与上游 EDA 厂商的关系也变得更加紧密，生态协同发展的模式逐渐成为主流，从而推动商业模式升级。 驱动力之三：微架构&指令集共同升级 我们认为，对微架构与指令集之间关系的拆解，是理解 CPU 核心能力的关键。指令集是 CPU 中计算和控制计算机系统所有指令的集合，主要分为CISC 和 RISC，二者在发展中相互借鉴，不断拓展。微架构是在特定处理器中实现给定指令集架构的方式，其自身的迭代过程往往伴随着芯片性能的进步，未来将向更广泛的应用方向拓展。总的来说，我们认为，指令集架构是一种方法、思想和原理，而微架构则是一种方案、布局和连接方式。指令集的演化决定了 CPU 的运算方式，而微架构的升级则将设计落地，最终二者的共同迭代升级，才促使了芯片产业的进步。 风险提示：技术进步不及预期、市场竞争加剧。 (36)(26)(16)(6)4Jun-21Oct-21Feb-22Jun-22(%)计算机沪深300股票报告网 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 2 计算机 正文目录 CPU 是计算机系统的核心 ............................................................................................................................................ 3 CPU：计算机系统的运算和控制核心 .................................................................................................................... 3 运行原理：从不同指令集出发来理解 .................................................................................................................... 6 生产过程：从设计，到流片，到封测 .................................................................................................................... 8 全球 CPU 市场：Intel、AMD 份额占优，关注中国厂商崛起..................................................................................... 10 CPU 市场当前处于多核集成阶段，核心数量、频率大幅提升 ............................................................................ 10 全球 CPU 市场有望保持平稳增长 ....................................................................................................................... 11 Intel、AMD 市场份额占优，关注中国厂商崛起 ...............................................................