國產 PC 及伺服器 CPU，突圍可能性有多大？

▌CPU發展速度放緩

全球PC出貨量已經開始負增長

1981年，IBM推出革命性的個人電腦產品Model5150，人類開始進入PC時代。

此後的三十多年裡，PC逐漸走進普通人家庭，推動了PC網際網路的大發展。

2011年，全球PC銷量達到創紀錄的3.65億台。

在隨後的幾年中，隨著移動網際網路的興趣，手機和平板銷量的提升，PC銷量開始下滑。

從2012開始，全球PC銷量呈現逐漸下滑態勢，全球PC產業已經處於衰退期。

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在PC產業下滑的背景下，作為PC及伺服器CPU行業的龍頭，英特爾首當其衝。

2016年4月，英特爾宣布裁員1.2萬人，占員工總數的11%，成為英特爾有史以來波及員工人數最多的一次裁員。

CPU單核性能提升速度放緩

近幾年，儘管英特爾公司不承認摩爾定律失效，但CPU性能的增長速度放緩已經是不爭的事實。

電腦硬體評測團隊LinusTechTips選取了2006-2016年期間英特爾的旗艦CPU進行對比。

為了使不同年代的CPU性能具有可比性，測試過程中選取了同樣的顯卡和Win7作業系統，由於不同年份的CPU管腳及接口存在差別，在測試過程中為不同CPU配置了對應年代的主流高端主板和內存。

在多線程CPUMark跑分中，越新的CPU展現出越強的性能，畢竟CPU的內核越來越多。

2006年的PENTIUM955僅有2個內核，而2016年的6950X達到了十個內核。

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但從單線程的測試來看，2016年的6950X的單線程跑分居然輸給了2011年的幾款CPU，表明單核性能的提升速度明顯放緩。

測試結果顯示，雖然每一代晶片的性能都比上一代強，但性能提升的速度在逐步下降。

即CPU整體性能的提升，主要靠的是內核的增多。

在價格上，2006-2016年，旗艦CPU的價格基本穩定在1,000美金左右，但2016年6950X定價卻高達1,723美金，2017年的旗艦機7980XE售價甚至達到1,999美金。

定價的變化在一定程度上表明成本的下降也遇到瓶頸。

LinusTechTips的實驗結果顯示，英特爾旗艦CPU性能的增長已經由單核性能提升轉向內核數量的提升，單核性能的提升速度逐步放緩。

這意味著CPU的製造過程中，進一步縮小工藝製程變得越來越難，成本也越來越高。

▌專利網和軟硬體生態構築高壁壘，中國廠商參與競爭機會渺茫

CPU發展歷史悠久，技術壁壘極高

提起CPU，不得不提到英特爾。

1971年,英特爾推出世界上第一款商用計算機微處理器4004，作為劃時代的產品，4004集成了2250個電晶體，電晶體之間的距離是10微米，能夠處理4bit的數據，每秒運算6萬次，主頻0.74MHz，運行的頻率為108KHz。

「摩爾定律」的提出者、英特爾創始人之一戈登·摩爾將4004稱之為「人類歷史上最具革新性的產品之一」。

1978年，英特爾發布的第一款16位微處理器8086，同時也是x86架構的鼻祖。

隨後於1979年，又推出了Intel8088。

IBMPC採用了8088微處理器，帶領人類進入PC時代。

1993年，英特爾開始推出奔騰系列處理器，極大地提升了CPU的新能。

2006年，英特爾推出雙核酷睿處理器，英特爾的CPU開始進入酷睿時代。

自第一代處理器4004推出至今，CPU的複雜度越來越高，製造工藝越來越先進，行業的技術壁壘一直在提升。

2017年5月，英特爾發布旗艦處理器酷睿i9-7980XE。

酷睿i9-7980XE核心代號Skylake-X，採用14nm工藝製造，TDP功耗達165W，18核36線程設計，基礎頻率為2.6GHz，TurboBoostMax3.0技術可以讓單核心頻率最高達到4.4GHz。

專利網構成很難逾越的障礙

1978年6月8日，英特爾推出第一代x86架構微處理器8086，至今已經接近40年。

在過去的幾十年里，英特爾投入了巨額的研發費用。

以2017年為例，英特爾的研發投入高達130.98億美金。

在多年的持續投入中，英特爾申請了大量專利。

截止2015年，英特爾在x86指令集上的專利超過1,600個。

在歷史上，每當競爭對手站出來挑戰英特爾的技術或者市場地位時，英特爾往往採用專利武器進行打壓。

Cyrix、VIA等曾經輝煌一時的挑戰者，均倒在英特爾的專利大棒和市場地位下。

AMD雖然憑藉其較強的技術實力在與英特爾的專利戰中不落下風，但由於受英特爾的排擠，曾長期處於虧損狀態。

Wintel聯盟主導的軟硬體生態形成很深的護城河英特爾和微軟的合作被稱為Wintel聯盟，兩家公司在新產品的發布上緊密合作，以發揮硬體和軟體的最大性能。

Wintel聯盟主導著全球PC市場，在全球PC產業形成了雙寡頭壟斷的格局，打造了PC及伺服器市場的生態系統。

Wintel聯盟在一定程度上推動了PC產業的高速發展，使得新產品的推出日新月異。

但另一方面，Wintel聯盟接近壟斷了CPU和作業系統市場，提升了CPU和作業系統的進入門檻，阻礙了這兩個領域的創新。

▌正面追趕雖難，但實現部分CPU自主可控的機會已來臨

ARM的開放生態降低了CPU細節不透明的風險

在PC及伺服器領域，英特爾的CPU占據統治地位。

英特爾的x86架構CPU雖然性能強，但功耗和成本較高。

ARM處理器憑藉著體積小、低功耗、低成本、高性能在嵌入式系統、移動設備中取得了巨大的成功。

目前，使用ARM架構的晶片無處不在。

智慧型手機、智能電視、可穿戴設備、移動基站、醫療器械、智能駕駛以及物聯網等其他科技領域，ARM均有涉獵。

在智慧型手機市場，幾乎所有的品牌，其手機處理器晶片均採用ARM架構或者支持ARM指令集。

英特爾是以IDM(IntegratedDeviceManufacture，集成器件製造)模式運營。

即從設計，到製造、封裝測試以及投向消費市場一條龍服務。

因此，英特爾對外出售CPU晶片不提供其底層技術細節，類似於一個不透明的黑箱子，客戶無法看到底層設計原始碼。

而ARM只設計晶片架構,再將技術授權給其他半導體製造商，本身並不生產晶片。

ARM有多種授權方式，其中軟核層面的授權被廣泛採用。

在該授權模式下，客戶可以基於ARM處理器的原始碼進行進一步的配置與開發。

這一點與英特爾提供的不透明的黑箱子完全不同。

國內SoC晶片研發人員雖然不可以修改ARM處理的內核架構，但可以看到ARM處理器的底層設計細節，並在此基礎上進行配置和整合;此外，由於ARM架構的先進性，中國的自主CPU架構設計人員也可以進行參考借鑑，在一定程度上少走彎路。

因此，ARM的生態大大降低了處理器不透明的風險，並且為國內CPU技術的發展培養和積累了人才隊伍。

行業弱勢廠商迫於競爭及盈利壓力對外授權部分核心技術

AMD向海光授權x86CPU技術。

在PC處理器市場，AMD長期處於行業老二的位置。

AMD在二十一世紀初曾一度輝煌，但此後的十多年中，CPU市場被Intel逐漸蠶食。

在與Intel長期的市場爭奪戰中，AMD節節敗退，曾連續多年虧損，處境日益艱難，因此有動力通過技術轉讓獲得新的收入來源。

2016年Q1，AMD與天津海光先進技術投資有限公司(現更名為海光信息)達成成立合資公司協議，AMD向合資公司提供裁剪後的伺服器晶片技術授權，合資公司利用該技術開發的產品僅限於中國市場的伺服器晶片，AMD可獲得2.93億美元許可費。

▌中國CPU行業發展現狀及建議

國產PC及伺服器CPU已經呈現多點開花的局面。

從產品線上可以分成幾大陣營，主要包括自主架構陣營、x86陣營和ARM陣營。

其中，自主架構主要包括龍芯與申威;x86陣營包括上海兆芯和天津海光(中科曙光參股);ARM陣營包括飛騰(中國長城擬參股)和華芯通。

值得一提的是，國內媒體廣泛報導的華為麒麟晶片是屬於ARM陣營應用在移動領域。

由於篇幅限制，本篇報告我們重點介紹PC及伺服器CPU領域的部分重點中國廠商(排名不分先後)，移動領域CPU在本報告中暫不涉及。

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自主架構CPU軟硬體生態已經初步建立。

前面我們已經提到，CPU的發展需要軟硬體生態，沒有整機廠商和軟體廠商的支持，是無法形成自主架構CPU的可持續發展。

對於x86陣營的CPU，可以較好地切入成熟的Windows/Linux等生態。

對於自主架構CPU，例如龍芯和申威，目前已經初步具備了自主架構的軟硬體生態。

例如，在申威的軟硬體生態中，申威處理器和I/O套片等作為硬體平台，中標麒麟、深度和睿思提供系統軟體;達夢、金倉、神州通用和南大通用提供資料庫支持，東方通、金蝶和中創提供中間件支撐，並完成辦公軟體、多媒體、瀏覽器等應用移植，具備了日常辦公、娛樂、專有業務和個人事務處理的能力。

在龍芯的生態中，已有國內的眾多軟體、硬體和整機廠商均參與其中，共同打造龍芯生態。

自主可控CPU的發展道路仍然漫長。

雖然中國在PC及伺服器CPU發展上已經實現多點開花，並初步建立了自主可控的軟硬體生態，但與國外巨頭相比，各個陣營的力量仍然比較單薄。

x86陣營:以海光信息為例，雖然得到AMD的授權和支持，其CPU在綜合性能上比較領先，但由於其成立時間較短，產品的穩定性有待市場檢驗，這需要較長時間的大規模應用來驗證。

更為重要的是，國內團隊對於AMD先進CPU的消化、吸收再創新需要多年時間，並且未來能否實現可持續的技術創新，能否自主擴展指令集存在一定的不確定性。

自主架構陣營:龍芯和申威雖然已經初步建立軟硬體生態，但在實力上仍然弱小，無法與國外成熟的Wintel生態相抗衡，需要政府的持續支持。

ARM伺服器陣營:ARM架構伺服器雖然有低功耗、並發優勢，但ARM單核性能相對於x86較弱。

值得一提的是，ARM伺服器的重要推動者高通計劃放棄在這個領域的進一步投入，因此ARM伺服器的前景有待進一步觀察。

2018年，中興通訊危機為國人敲響了警鐘，發展自主可控晶片對於一個企業乃至國家的重要性不言而喻。

也許在未來很長一段時間，我國的自主可控軟硬體生態尚不具備同Wintel競爭的實力，但至少在很大程度上可以保證國家的信息安全。

更重要的是，通過這些軟硬體生態的不斷發展來積累技術實力，爭取將來行業出現換道競爭機會的時候，我們有機會贏得戰略主動。

▌對於進一步發展國產CPU，我們的建議主要包含以下幾條:

1.堅持長期的、高強度的投入

過去，國家對國產CPU的支持缺乏持續性，不少項目一開始進行了投入，後來這個項目盈利能力沒跟上來，就降低投入甚至停止投入，這樣的思路被證明是錯誤的。

發展國產CPU產業需要持續的、高強度的投入。

目前，國內自主架構CPU及配套軟硬體企業的研發投入僅僅是國外巨頭的零頭，而CPU又是典型的資金和人才密集型行業，持續的高投入顯得尤為重要。

2.均衡發展自主可控軟硬體生態的各個環節

CPU是整個軟硬體生態中的一環。

根據木桶原理，一個硬體產品的性能由其最薄弱的一環來決定。

目前，我國雖然已經初步建立自主可控的軟硬體生態。

但該生態的從業人員數量、研發投入都遠遠比不上國外成熟體系。

並且自主可控軟硬體生態中，存在發展不平衡等現象，這嚴重製約了生態的健康可持續發展，因此需要對自主可控軟硬體生態的各個環節進行投入，實現均衡發展。

3.加大對國產CPU及軟硬體生態產品的採購力度

目前，重點CPU企業的產品已經在政府和部分行業中得到了應用。

雖然很多產品在性能上和進口產品相比相對偏弱，但已經能夠滿足一般的需求，下一步應該繼續加大對國產自主可控產品的應用。

2018年5月17日，中央政府採購網發布《2018-2019年中央國家機關信息類產品(硬體)和空調產品協議供貨採購項目徵求意見公告》，明確將國產伺服器CPU，包括龍芯、申威和飛騰列入採購清單，這是一個很好的開始。

4.建立公平合理的評價和競爭機制

2006年的「漢芯事件」對國產晶片行業形成了較大的打擊。

我們應該建立公平合理的評價和競爭機制，減少騙補貼的行為，防止「漢芯事件」再次發生。

(華鑫證券：徐鵬）百度搜索「樂晴智庫」獲得更多行業報告。