???本文來(lái)自“2023微處理器芯片技術(shù)詞條報(bào)告”。微處理器芯片指由一片或幾片大規(guī)模集成電路構(gòu)成的中央處理器，該電路屬于微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算控制部分（微處理器芯片與存儲(chǔ)器、外圍電路芯片共同構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)），負(fù)責(zé)完成取指令、執(zhí)行指令、與存儲(chǔ)器和邏輯部件交換信息的工作。

在產(chǎn)業(yè)鏈方面，微處理器芯片上游分為EDA工具、IP核授權(quán)商和晶圓代工廠。EDA工具代表企業(yè)有Synopsys、Candence、華大九天、西門(mén)子等。知名IP核授權(quán)商有ARM、Synopsys芯原微電子等。晶圓代工廠代表企業(yè)有臺(tái)積電、中芯國(guó)際等。

在市場(chǎng)規(guī)模方面，由于AIoT市場(chǎng)對(duì)微處理器芯片需求的拉動(dòng)，中國(guó)微處理器芯片市場(chǎng)從2018年的1,123.5億元增長(zhǎng)至2022年的2,714.3億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)24.7%。未來(lái)，智能化趨勢(shì)將助力中國(guó)微處理器芯片市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)將從2023年的3,249.0億元增長(zhǎng)至2027年的6,128.9億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)17.2%。

微處理器芯片行業(yè)定義

微處理器芯片指由一片或幾片大規(guī)模集成電路構(gòu)成的中央處理器，該電路屬于微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算控制部分（微處理器芯片與存儲(chǔ)器、外圍電路芯片共同構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)），負(fù)責(zé)完成取指令、執(zhí)行指令、與存儲(chǔ)器和邏輯部件交換信息的工作。微處理器芯片具有體積小、重量輕、易模塊化的特點(diǎn)，其基本組成部件包括寄存器堆、運(yùn)算器、時(shí)序控制電路、數(shù)據(jù)和地址總線。

微處理器芯片行業(yè)分類

按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，微處理器芯片可分為CPU、MCU和DSP。CPU指中央處理器，根據(jù)使用功能可具體分為MPU、GPU和APU。MCU指單片機(jī)，是一種集成CPU、存儲(chǔ)器和其他接口等的芯片級(jí)計(jì)算機(jī)。DSP是專用于處理算法任務(wù)的數(shù)字信號(hào)處理芯片。

微處理器芯片行業(yè)特征

中國(guó)微處理器芯片具有下游應(yīng)用場(chǎng)景豐富、周期性波動(dòng)、國(guó)產(chǎn)微處理器芯片與國(guó)際主流產(chǎn)品存在差距三大特征。

在應(yīng)用場(chǎng)景方面，微處理器芯片下游應(yīng)用場(chǎng)景豐富，以通用型微處理器芯片為例，使用通用型CPU的產(chǎn)品包括服務(wù)器、工作站、移動(dòng)終端、和嵌入式設(shè)備等。這些產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋電信、金融、教育、稅務(wù)、電力、公安、社保、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域。

在周期性方面，與其他集成電路細(xì)分領(lǐng)域一樣，微處理器芯片行業(yè)具有周期性波動(dòng)的特征，庫(kù)存錯(cuò)配使該行業(yè)經(jīng)歷被動(dòng)去庫(kù)存、主動(dòng)補(bǔ)庫(kù)存、被動(dòng)補(bǔ)庫(kù)存和主動(dòng)去庫(kù)存四個(gè)階段的周期循環(huán)。

在制造工藝方面，英特爾、AMD等國(guó)際頭部企業(yè)微處理器芯片在制程工藝方面領(lǐng)先于國(guó)產(chǎn)微處理器芯片。

微處理器芯片應(yīng)用場(chǎng)景豐富

通用型微處理器芯片、專用型微處理器芯片和微控制器均有較為廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，下游市場(chǎng)龐大。

以通用型微處理器芯片為例，CPU/MPU可應(yīng)用于服務(wù)器、工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)終端和嵌入式設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。服務(wù)器一般使用20核以上的CPU處理器，服務(wù)器的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景有電信、金融、教育、稅務(wù)、電力、公安、社保等。

工作站一般使用10核以下的處理器（工作站是高檔次專用電腦的總稱），工作站的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景包括圖形工作站和計(jì)算工作站。個(gè)人計(jì)算機(jī)一般使用10核以下的處理器，具體應(yīng)用場(chǎng)景包括臺(tái)式PC電腦、筆記本電腦等。移動(dòng)終端一般使用10核以下的處理器（4核、8核居多），具體應(yīng)用場(chǎng)景包括手機(jī)、平板電腦、智能電視、POS機(jī)等。嵌入式設(shè)備針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景使用不同規(guī)格的處理器，如智能汽車、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等。

微處理器芯片呈現(xiàn)周期性波動(dòng)的特征

微處理器芯片行業(yè)具有高低波動(dòng)循環(huán)的庫(kù)存周期特征。庫(kù)存錯(cuò)配是微處理器芯片行業(yè)周期性波動(dòng)的主要原因。一個(gè)完整的庫(kù)存周期包括被動(dòng)去庫(kù)存、主動(dòng)補(bǔ)庫(kù)存、被動(dòng)補(bǔ)庫(kù)存和主動(dòng)去庫(kù)存四個(gè)階段。在被動(dòng)去庫(kù)存階段，微處理器芯片需求量增大導(dǎo)致產(chǎn)品供不應(yīng)求，庫(kù)存持續(xù)減少，微處理器芯片價(jià)格開(kāi)始上升。

在主動(dòng)補(bǔ)庫(kù)存階段，產(chǎn)能供給增加，供不應(yīng)求的局面開(kāi)始改變但需求仍大于供給，微處理器芯片價(jià)格增速放緩。在被動(dòng)補(bǔ)庫(kù)存階段，供大于求，新增產(chǎn)能逐漸形成庫(kù)存，微處理器芯片價(jià)格開(kāi)始下跌。在主動(dòng)去庫(kù)存階段，供給廠商由于微處理器芯片價(jià)格下跌盈利能力持續(xù)惡化，部分產(chǎn)能退出市場(chǎng)導(dǎo)致整體供應(yīng)量減少，庫(kù)存開(kāi)始下降。

國(guó)產(chǎn)微處理器芯片與國(guó)際主流產(chǎn)品存在差距

英特爾、AMD等國(guó)際頭部企業(yè)微處理器芯片在制程工藝方面領(lǐng)先于國(guó)產(chǎn)微處理器芯片。以國(guó)內(nèi)外廠商近幾年代表性微處理器芯片產(chǎn)品為例，Intel在2020年發(fā)布的Xeon6354處理器芯片制程節(jié)點(diǎn)為10nm，AMD在2020年發(fā)布的EPYC7542處理器芯片制程節(jié)點(diǎn)為7nm，而海光、兆芯、飛騰、申威等中國(guó)公司近幾年生產(chǎn)的CPU制程節(jié)點(diǎn)在12nm以上。制程節(jié)點(diǎn)的差異意味著國(guó)產(chǎn)CPU仍無(wú)法與英特爾、AMD等海外巨頭在高端芯片領(lǐng)域直接展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

微處理器芯片發(fā)展歷程

1956年至1976年是中國(guó)微處理器芯片行業(yè)萌芽期。在萌芽期，世界第一塊微處理器芯片誕生，微處理器芯片的概念逐步傳入中國(guó)。1977年至2013年是中國(guó)微處理器芯片行業(yè)啟動(dòng)期。在啟動(dòng)期，中國(guó)成功研制首枚微處理器芯片樣機(jī)，并逐步掌握通用高性能處理器設(shè)計(jì)技術(shù)。

2014年至今是中國(guó)微處理器芯片高速發(fā)展期。2014年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，芯片設(shè)計(jì)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。國(guó)家“芯片大基金”正式設(shè)立，各大基金公司通過(guò)控股形式投資芯片行業(yè)。微處理器芯片行業(yè)發(fā)展得到國(guó)家大力推動(dòng)。

微處理器芯片產(chǎn)業(yè)鏈分析

微處理器芯片上游分為EDA工具、IP核授權(quán)商和晶圓代工廠。EDA工具代表企業(yè)有Synopsys、Candence、華大九天、西門(mén)子等。知名IP核授權(quán)商有ARM、Synopsys芯原微電子等。晶圓代工廠代表企業(yè)有臺(tái)積電、中芯國(guó)際等。中游為微處理器芯片廠商，代表企業(yè)有紫光國(guó)微、晶晨股份、海光信息、北京君正等。下游為微處理器芯片終端應(yīng)用，代表企業(yè)有聯(lián)想、華為、小米等。

產(chǎn)業(yè)鏈上游，EDA（Electronic Design Automation）指電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，是一種利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行芯片功能設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)（布局、布線、版圖、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等）等流程的設(shè)計(jì)方式。

（1）在競(jìng)爭(zhēng)格局方面，Synopsys、Cadence、Mentor Graphic為全球EDA行業(yè)三大領(lǐng)軍公司（Mentor Graphic于2016年并入西門(mén)子公司）。目前，三大國(guó)際巨頭在中國(guó)EDA工具市場(chǎng)銷售額占比超過(guò)90%，中國(guó)EDA龍頭企業(yè)華大九天市場(chǎng)份額僅6%。

（2）在周期性波動(dòng)方面，EDA處于芯片產(chǎn)業(yè)鏈的第一環(huán)，終端芯片應(yīng)用商所面臨的半導(dǎo)體行業(yè)下行壓力需要經(jīng)過(guò)芯片設(shè)計(jì)廠商、晶圓制造廠商再傳導(dǎo)到EDA公司。因此，EDA的周期性波動(dòng)滯后于整個(gè)芯片制造行業(yè)的周期性波動(dòng)，且波動(dòng)幅度較小。知識(shí)產(chǎn)權(quán)積累是EDA公司周期性波動(dòng)幅度小的主要原因。EDA廠商處于產(chǎn)業(yè)鏈最頂端，EDA巨頭憑借多年積累的知識(shí)產(chǎn)權(quán)建立算法密集的大型工業(yè)軟件系統(tǒng)，可替代性較弱，議價(jià)能力強(qiáng)。

IP核廠商主要通過(guò)IP核授權(quán)模式實(shí)現(xiàn)盈利，因此，IP核供應(yīng)商又稱為IP核授權(quán)商。

（1）在議價(jià)能力方面，IP核產(chǎn)品附加值較高，對(duì)下游芯片設(shè)計(jì)廠商議價(jià)能力較強(qiáng)。IP核是芯片產(chǎn)業(yè)鏈中毛利率較高的行業(yè)。例如，2022年芯原股份IP核授權(quán)業(yè)務(wù)收入7.9億元，毛利率88.7%。翱捷科技半導(dǎo)體IP授權(quán)業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入1.1億元，毛利率高達(dá)98.4%。IP核授權(quán)業(yè)務(wù)毛利率高的主要原因是IP核屬于軟件設(shè)計(jì)產(chǎn)品，無(wú)生產(chǎn)線、廠房等生產(chǎn)成本，IP核盈利屬于知識(shí)產(chǎn)權(quán)付費(fèi)。

（2）在市場(chǎng)結(jié)構(gòu)方面，全球IP核市場(chǎng)規(guī)模從2017年的34億美元增長(zhǎng)至2021年的54.5億美元，其中物理IP核市場(chǎng)規(guī)模從2017年的12.億美元增長(zhǎng)至2021年的22.7億美元。2017年-2021年，物理IP核市場(chǎng)規(guī)模占IP核整體市場(chǎng)規(guī)模的比例分別為36.8%、38.4%、40.9%、40%、41.6%，該比例呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)

晶圓代工廠負(fù)責(zé)根據(jù)微處理器芯片設(shè)計(jì)方案進(jìn)行芯片制造。

（1）在競(jìng)爭(zhēng)格局方面，芯片制造行業(yè)總體呈現(xiàn)較明顯的頭部效應(yīng)。臺(tái)積電作為世界最大芯片制造代工廠，其全球市場(chǎng)份額超過(guò)50%。在先進(jìn)制程芯片制造領(lǐng)域，臺(tái)積電占據(jù)全球80%以上的市場(chǎng)份額。

2021年，全球前十大代工廠占據(jù)全球93.4%的市場(chǎng)份額，其中除三星、格羅方德、高塔半導(dǎo)體外均為中國(guó)企業(yè)，這些中國(guó)企業(yè)占全球市場(chǎng)份額合計(jì)68.9%。

（2）在產(chǎn)能區(qū)域分布方面，中國(guó)大陸純晶圓代工廠占全球市場(chǎng)份額從2014年的6.9%增長(zhǎng)至2021年的8.5%。在市場(chǎng)需求、國(guó)家政策、資本投入的驅(qū)動(dòng)下，全球晶圓代工產(chǎn)業(yè)逐漸向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，中國(guó)大陸成為全球最大且增速最快的晶圓代工市場(chǎng)之一，2016年至2020年，全球新增投產(chǎn)的晶圓廠為62座，其中有26座建設(shè)于中國(guó)大陸，占全球總數(shù)的42%。

產(chǎn)業(yè)鏈中游，微處理器芯片廠商負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)。在晶圓代工廠完成微處理器芯片制造后，將芯片成品出售給下游終端應(yīng)用企業(yè)。

（1）在市場(chǎng)結(jié)構(gòu)方面，微處理器芯片作為微型元件在全球集成電路市場(chǎng)的占比維持在20%左右。微處理器芯片又稱微型元件，是數(shù)字芯片的細(xì)分種類之一。2021年，微處理器芯片市場(chǎng)銷售額占集成電路銷售額比例為17.1%，模擬芯片在集成電路銷售額占比為15.8%。僅微處理器芯片市場(chǎng)這一數(shù)字芯片的細(xì)分領(lǐng)域就超過(guò)整體模擬市場(chǎng)的銷售額，因此，微處理器芯片在集成電路產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要的地位。

（2）在制程工藝方面，國(guó)產(chǎn)微處理器芯片與國(guó)際主流微處理器芯片仍存在一定差距。以通用型微處理器芯片為例，Intel在2020年發(fā)布的Xeon6354處理器芯片制程節(jié)點(diǎn)為10nm，AMD在2020年發(fā)布的EPYC7542處理器芯片制程節(jié)點(diǎn)為7nm，而海光、兆芯、飛騰、申威等中國(guó)公司生產(chǎn)的CPU制程節(jié)點(diǎn)在12nm以上。制程節(jié)點(diǎn)的差異意味著國(guó)產(chǎn)CPU仍無(wú)法與英特爾、AMD等海外巨頭在高端芯片領(lǐng)域直接展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

產(chǎn)業(yè)鏈下游，微處理器芯片應(yīng)用范圍較為廣泛，覆蓋汽車電子、消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、通信、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。

（1）在應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模方面，微處理器芯片撬動(dòng)的應(yīng)用市場(chǎng)龐大。以CPU為例，筆記本電腦是CPU的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。2020年全球筆記本電腦出貨量達(dá)2.0億臺(tái)，同比增長(zhǎng)17.1%。2021年全球筆記本電腦出貨量達(dá)2.5億臺(tái)，同比增長(zhǎng)22.9%，超過(guò)2011年的出貨量峰值成為歷史新高。目前，筆記本電腦市場(chǎng)已基本轉(zhuǎn)入存量市場(chǎng)，但市場(chǎng)規(guī)模依然龐大。

（2）在采購(gòu)成本方面，不同領(lǐng)域使用的微處理器采購(gòu)價(jià)格有所差異。在筆記本電腦領(lǐng)域，通用型處理器AMD R9 5900x銷售價(jià)格為2,800元，而使用這一芯片的筆記本電腦如聯(lián)想筆記本電腦ThinkBook 16p售價(jià)9,800元。這意味著該電腦的CPU采購(gòu)成本占銷售價(jià)比例高達(dá)28.6%。在服務(wù)器領(lǐng)域，華為FusionServer Pro售價(jià)為24,788元，而該服務(wù)器使用的CPU Intel Xeon Silver 4210采購(gòu)成本為4,150元，CPU采購(gòu)成本占銷售價(jià)比例為16.7%。

微處理器芯片行業(yè)規(guī)模

由于AIoT市場(chǎng)對(duì)微處理器芯片需求的拉動(dòng)，中國(guó)微處理器芯片市場(chǎng)從2018年的1,123.5億元增長(zhǎng)至2022年的2,714.3億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)24.7%。未來(lái)，智能化趨勢(shì)將助力中國(guó)微處理器芯片市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)將從2023年的3,249.0億元增長(zhǎng)至2027年的6,128.9億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)17.2%。

過(guò)去五年，AIoT市場(chǎng)在中國(guó)的爆發(fā)式增長(zhǎng)是拉動(dòng)微處理器芯片需求增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿ΓˋIoT技術(shù)指人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合）。2022年，中國(guó)新能源汽車銷售量688.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)93.4%。新能源車對(duì)傳統(tǒng)汽車的替代使汽車市場(chǎng)對(duì)MCU芯片的需求量不斷提升。除AIoT技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用外，智能家居、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域的智聯(lián)化都拉動(dòng)微處理器芯片需求的增長(zhǎng)。因此，過(guò)去五年AIoT技術(shù)的普及是中國(guó)微處理器芯片增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?/p>

未來(lái)五年，AI微處理器芯片將成為微處理器芯片市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)之一。AI微處理器芯片指為人工智能相關(guān)工作而專門(mén)設(shè)計(jì)的微處理器芯片，該類芯片“存算一體”的設(shè)計(jì)架構(gòu)可以更好地適應(yīng)人工智能的復(fù)雜數(shù)據(jù)處理方式。邊緣計(jì)算市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)將促進(jìn)AI MCU芯片需求的增長(zhǎng)。除AI MCU芯片外，其他智能微處理器芯片可適應(yīng)智慧農(nóng)業(yè)、智能服務(wù)器等多種人工智能領(lǐng)域。因此，智能微處理器芯片將是未來(lái)微處理器芯片市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。

微處理器芯片競(jìng)爭(zhēng)格局

中國(guó)微處理器芯片行業(yè)總體呈現(xiàn)紫光國(guó)微、晶晨股份、北京君正、海光信息四家企業(yè)作為龍頭引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)格局。在營(yíng)業(yè)收入方面，10家企業(yè)營(yíng)業(yè)收入呈現(xiàn)兩級(jí)分化的現(xiàn)狀。紫光國(guó)微、晶晨股份、北京君正、海光信息四家企業(yè)營(yíng)業(yè)收入處于較高水平，營(yíng)業(yè)收入分別為68億元、55.5億元、54億元和50.7億元。其他企業(yè)除國(guó)科微外營(yíng)業(yè)收入均小于20億元，其中龍芯中科、景嘉微營(yíng)業(yè)收入僅為7.4億元和2.6億元。

在研發(fā)投入方面，海光信息、紫光國(guó)微和晶晨股份處于10家企業(yè)中的較高水平，研發(fā)投入分別為20.7億元、12.5億元、11.9億元。

未來(lái)，中國(guó)微處理器芯片行業(yè)集中度將逐步提升，頭部企業(yè)將依靠其技術(shù)優(yōu)勢(shì)繼續(xù)保持頭部地位。微處理器芯片廠商的研發(fā)投入與營(yíng)業(yè)收入基本呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，海光信息、紫光國(guó)微和晶晨股份研發(fā)投入均大于10億元，當(dāng)下的研發(fā)投入反映企業(yè)獲得技術(shù)突破的潛力。相比于經(jīng)營(yíng)規(guī)模較小的企業(yè)，頭部企業(yè)與國(guó)際廠商技術(shù)水平差距更小。依靠強(qiáng)于小企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力，頭部廠商更有可能在國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)中搶占先機(jī)。 編輯：黃飛

?