cpu芯片行业属于什么供应市场类型

集成电路市场。（1）产业链

集成电路产业链相应划分为上游产业支撑环节、中游设计制造环节、下游应用环节，具体如下：

其中，中游设计制造环节主要分为集成电路设计、集成电路制造和封装测试等三个主要部分，每个部分配套不同的制造设备与生产原材料等辅助环节。龙芯中科属于集成电路设计行业，主要从事处理器及配套芯片的设计工作。

（2）商业模式

集成电路行业经过多年发展，在产业分工不断细化的背景下，行业的商业模式逐渐从原有的单一 IDM 模式转变为 IDM 模式与 Fabless 模式并存的局面。龙芯中科采用 Fabless 模式，该模式可有效降低大规模固定资产投资所带来的财务风险，同时，该模式下集成电路设计企业能够根据市场行情及时调整生产采购计划，进一步提升生产运营的灵活性。

（3）行业发展现状

集成电路设计行业位于集成电路产业链上游，属于技术密集型产业，对技术研发实力要求极高，具有技术门槛高、产品附加值高、细分门类众多等特点，集成电路设计能力是一个国家在集成电路领域能力、地位的集中体现。

按地域来看，目前全球集成电路设计仍以美国为主导，中国大陆是重要参与者之一。根据 CICPC 和芯途研究院的数据统计，2019 年全球集成电路设计领域，美国公司依然处于主导地位，全球市场占有率达到 55%，其次韩国公司为 21%，欧洲公司为 7%，中国台湾地区公司为 6%，日本公司为 6%，中国大陆地区公司仅为 5%。2020 年全球前十大集成电路设计公司营收排名中有 6 家美国公司， 前三名分别是高通、博通以及英伟达，均为美国企业。中国台湾地区的联发科技、联咏科技和瑞昱半导体分别排名第四、第八和第九位。欧洲戴乐格半导体排在第十位。

我国集成电路设计企业的数量自 2012 年以来逐年增加，并逐步进入到全球市场的主流竞争格局中，截至 2020 年底，我国集成电路设计企业达到 2,218 家， 出现良好的发展势头。

   虽然我国集成电路设计业发展迅速，但仍然存在两方面问题。一是我国在核心通用芯片设计领域，如 CPU、存储器及高性能模拟芯片基础较为薄弱，国内对于国外公司在核心芯片领域的依赖程度较高。二是行业整体实力不强，行业集中度较低。

数据来源：中国半导体行业协会

2、CPU 行业

（1）行业概述

CPU 是计算机的运算和控制核心，是对计算机的所有硬件资源（如存储器、输入输出单元）进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元；同时，计算机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令系统映射为 CPU 的操作。从硬件层面，CPU 中的硬件系统主要是为了实现每一条指令的功能，解决指令之间的连接关系，因此指令系统是计算机硬件的语言系统，其决定了计算机的基本功能。而指令系统需要通过处理器核进行实现，最终形成芯片产品。

从软件层面，软件是由按一定规则组织起来的许多条指令组成，完成一定的数据运算或者事务处理功能。而操作系统是管理电脑硬件与软件资源的程序，能够在硬件管理中处于支配地位；应用软件是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，需要依赖于操作系统的支持才能运行；只有具备操作系统等关键基础软件的开发能力，才能为搭建全新的基于该指令系统的应用软件生态提供支撑。

综上，CPU 生态包含软硬件两个方面，从指令系统出发，硬件上通过 IP 核形成芯片，并最终用于板卡、整机厂商等不同领域的应用终端；软件上形成包括操作系统、编译器、Java、.NET 等基础软件，最终实现应用于政企、教育、能源、交通等不同领域的应用软件。CPU 生态体系是硬件和软件的结合，是产业上下游交互的产物， 因此生态壁垒一旦建立便是长期稳定牢固的。

指令系统属于计算机中硬件与软件的接口，指令系统的设计十分重要，是构建 CPU 生态的重中之重。目前 CPU 行业由两大生态体系主导：一是基于 X86 指令系统和 Windows 操作系统的 Wintel 体系；二是基于 ARM 指令系统和Android 操作系统的 AA 体系。Intel 于上世纪 80 年代自研 X86 指令系统架构， 凭借先发优势迅速扩大市场份额并构建生态优势，并通过与 Windows 联盟形成“Wintel”联盟逐步占领桌面 CPU 市场；ARM 则在苹果、高通、三星、华为、英伟达等方面的努力下，凭借其指令系统开源、异构运算、可定制化等一系列优势，立足于低功耗的移动市场。Wintel 体系与 AA 体系正是凭借对操作系统和CPU 芯片的垄断，设定了一系列技术规范与标准，构建了庞大的软件生态体系， 从而主导着主流 CPU 市场。

围绕 CPU 芯片和操作系统两个基点，CPU 行业内存在 Wintel 体系和 AA 体系的两种模式：（1）在 Wintel 体系中，CPU 厂商生产芯片，操作系统厂商提供操作系统；（2）在 AA 体系中，CPU 厂商对芯片或系统厂商进行指令系统或CPU IP 核授权，操作系统厂商提供基础版操作系统，由整机厂商定制专用芯片和发行版操作系统。龙芯中科充分吸收上述两类模式的优点，以 CPU 销售为主业，并开发与龙芯 CPU 相配套的面向信息化应用的基础版操作系统 Loongnix 以及面向工控应用的基础版操作系统 LoongOS，支持操作系统厂商及整机厂商研制发行版操作系统。

CPU 是信息产业中最基础的核心部件，设计技术门槛高、研发周期长，且具有极高的生态壁垒。Wintel 体系起步较早，目前在桌面和服务器市场中占主导地位；AA 生态体系则主要应用于移动平台，在移动芯片市场占主导地位。目前， 国内 CPU 产品大多数是基于 X86 和 ARM 指令系统。近些年，随着国内处理器设计和基础软件研发水平提升，独立于 Wintel 和 AA 的其他生态体系开始出现， 如龙芯中科推出的基于 LoongArch 指令系统的生态体系。支持 LoongArch 的CPU 市场占有率目前尚低，但随着相关CPU 产品性能的提升和生态的不断完善， 其竞争力正不断增强。

国产 CPU 企业目前主要有 6 家，分别是龙芯中科、电科申泰、华为海思、飞腾信息、海光信息、上海兆芯。按采用的指令系统类型可大致分为三类：第一类，是龙芯中科和电科申泰，早期曾分别采用 MIPS 兼容的指令系统和类 Alpha指令系统，现已分别自主研发指令系统；第二类，是华为海思和飞腾信息，采用ARM 指令系统；第三类，是海光信息和上海兆芯，采用 X86 指令系统。

（2）市场情况

1）全球市场情况

CPU 的重要应用领域包括桌面和服务器，每台桌面通常只有一颗 CPU，而每台服务器的 CPU 数量不定。桌面领域，2015 年至 2018 年全球出货量增速呈现缓慢下降的趋势，但是整体出货量依然保持在 2.6 亿台/年左右。2019 年开始， 全球桌面出货量出现回升，2020 年全球桌面出货量较前 5 年有较大增长。服务器领域，根据IDC 数据，2020 年全球服务器出货量达1,220 万台，同比增长3.92%。

2）国产 CPU 市场情况

国内桌面领域，近年来出货量同样呈现缓慢下降的趋势，但是整体出货量依然保持在 0.5 亿台/年左右。国内服务器领域，根据 IDC 数据，2020 年中国服务器出货量为 350 万台，同比增长 9.80%。近两年采用国产 CPU 的桌面和服务器产品发展迅速，但市场份额仍不足 5%，增长空间巨大。

（3）行业壁垒

集成电路行业属于技术与资本密集型相结合的行业，而 CPU 作为集成电路行业的明珠具有更高的进入壁垒。具体如下：

1）技术壁垒

CPU 作为计算机的运算与控制核心，对通用计算处理能力等性能指标有较高的要求，属于集成电路设计中的最高端产品。掌握 CPU 核心设计能力需要长期积累，需要一批从业经验丰富的高素质工程人员长期持续的研发投入和持续迭代演进，即使引进国外 CPU IP 核，如果没有足够的工程实践和时间积累也很难做到引进消化吸收，技术储备需要较长周期。

2）生态壁垒

CPU 产品需要研发配套的基础软件，包括如 BIOS、编译系统、操作系统、虚拟机等的配套软件支持。这些基础软件需要高端人才以及长期的技术积累才能形成高水平成果。不同 CPU 指令系统的操作系统、应用软件之间形成了独立的生态体系，不同生态体系承载的软件生态的应用数量、类型和丰富程度迥异，从而构成软件生态壁垒。

3）资金和规模壁垒

集成电路企业的产品必须达到一定的资金规模与业务规模，才能通过规模效应获得生存和发展的空间。由于 CPU 产品设计研发周期长及成功的不确定性大， 而电子产品市场变化又十分迅速，经常会出现产品设计尚未完成而企业已面临倒闭，或产品设计完成而已不满足目标市场的要求等局面。因此，资金和规模是行业的重要壁垒。

4）人才壁垒

CPU 及其配套基础软件需要高端人才以及长期的研发投入才能形成高水平成果。而行业内具有丰富经验的高端技术人才相对稀缺，且较多集中在少数领先厂商，因此，人才聚集和储备成为新兴企业的重要壁垒。

目前全球芯片产业正加速向中国大陆转移，中国部分产品技术标准已经达到全球一流水平，仅在CPU、GPU、射频前端芯片和其他模拟IC上和国外大厂有较大差距。不过这是差距，也是挑战，未来这些领域国产替代蕴藏着巨大的机会。除了存量市场外，李湖先生认为，新能源汽车、储能、服务器、通信等增量市场有望成为国内芯片厂商新的业务增长点。

前段时间，美哈佛大学出了一份报告，表示我国在多个尖端技术领域已经取得巨大进步。尤其是在5G、人工智能、量子计算等已取得全球领先，并开始占主导地位。

国内有专家说得很好，就是近十年来，我们跟美同时起步的技术，我们都能做到领先。现在某些方面落后的，大都是人家起步早的领域，像现在有差距的半导体方面。

不过，哈佛报告还预测，我国将成为全球成熟技术节点上最大的半导体生产国，并且未来十年我国将在半导体等核心技术上实现领先。果不其然，好消息很快传来。

第一，浙大超导量子芯片取得突破成果。 量子技术是未来 科技 竞争的一大重点，目前各国都在大力投入研发，可以说是已经展开竞赛，都希望在量子领域中占先机。

从之前的相关报道，我们也都可以看到量子计算机的优势已经非常明显，尤其是在计算速度方面更是快到惊人。而要实现稳定的量子计算机，量子芯片是其中的关键。

近日，我国在量子芯片方面又取得了突破，浙江大学发布了两款超导量子芯片。

其中，“莫干1号”采用全连通架构，包含32个超导量子比特，是目前超导量子芯片中比特数目最多的，主要是针对量子态的精确调控，以及多体物理的量子模拟。

“天目1号”芯片面向通用量子计算，采用了较易扩展的近邻连通架构，平均退相干时间为50微秒，处于世界前列。相比于“莫干1号”具备更高的编程灵活度。

浙大公布的两款量子芯片成果，充分证明我国在这方面已处于世界第一梯队水平。

第二，纯国产龙芯服务器芯片研发成功。 一直以来，在CPU上我们主要依赖国外，不管是日常工作生活用的电脑，还是服务器领域，CPU基本被英特尔和AMD垄断。

然而，随着国内对数据保密等方面的要求越来越高，对国产CPU的需求就越来越大。尤其是纯国产CPU更加期待，在这方面做得最好的就是中科院旗下龙芯中科。

在龙芯CPU首席科学家胡伟武的带领下，已推出了自主研发的三代龙芯国产CPU。

前段时间，龙芯3A5000系列通用CPU正式亮相，性能达到国际主流CPU水准。近日，中科院再次公布，面向服务器领域的纯国产CPU龙芯3C5000已经研发成功。

这款芯片有两个重要特点：其一是采用了自主架构LoongArch指令集，从内到外全纯国产设计，不再担心国外架构授权限制，之前都是使用国外X86或ARM架构。

其二是芯片性能很强大，综合性能表现不落后目前市场的主流服务器CPU，内部集成16个高性能的龙芯LA464处理器核。应用后，将大大提高我们数据的安全性。

第三，碳基芯片关键工艺课题通过验收 。 我们现在的芯片是硅基芯片，现在5nm正在量产，3nm预计明年下半年实现量产，接下来再往下发展就是2nm、1nm。

然而，由于硅基芯片技术由于受加工技术、器件物理极限等方面限制，已经接受物理极限，且成本高到已经不合适。因此，就需要寻找更加合适的下一代替代产品。

碳基芯片具有加工温度低、工作速度快、功耗低等优势，最有可能成为后摩尔时代集成电路的颠覆性技术之一。在这方面，我国也早就开始研发，并且还非常领先。

近日，好消息传来，多个部门组成的验收组，对“90 纳米碳基集成电路关键工艺研究”课题进行评审，在听取汇报、查看资料和样品实物后，一致通过了该课题研究。

并且，碳基芯片90 纳米工艺先导线正在建设中。别小看这个90纳米，根据研究成果估算，90纳米碳基芯片性能相当于28纳米硅基芯片，60纳米就相当于10纳米。

重点是，这个碳基芯片可以不用EUV光刻机，国产光刻机就可以。并且该课题开展过程，在 90 纳米材料制备、关键工艺及器件性能、应用 探索 等均取得了可喜成果，并且都处于世界领先水平。这次验收通过，表示碳基芯片距离商用又近了一大步。

以上的三个国产芯片突破，龙芯很快就可以应用，碳基芯片和量子芯片是在为未来打基础，这两种芯片将为我国未来芯片行业领先、不受限制奠定一个坚实的基础。

近日，我国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军，就芯片发展发表意见。

他表示，我国已经成为全球最为完整的芯片产品体系之一，不仅在中低端芯片领域具备较强的竞争力，在高端芯片领域也摆脱了全面依赖国外产品的被动局面。

魏少军所说的高端芯片不再全面依赖国外情况非常振奋人心，不过他主要是侧重设计方面，高端芯片设计的确已经达到全球领先，但在制造方面我们还有不小差距。

不过，从近期国内芯片行业的不断突破来看，我们在进步，问题终究会解决。

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