|中金公司：云计算开启国产CPU和AI芯片的腾飞之路
来源：中金公司
我们认为 ， 国产CPU和AI芯片是发展人工智能和云计算等“新基建”的核心技术之一 。 根据我们的测算 ， 2019年全球处理器芯片市场规模达到1,280亿美元 ， 占全球半导体销售额的31％ 。 随着数据中心和云服务的加速推进 ， 我们认为未来五年服务器处理器市场将是主要增长点 。 不同于桌面处理器市场通用性要求 ， 服务器任务更加专用化 ， 处理器架构选择更多元 ， 为国产CPU及AI芯片公司 ， 以及基于国产芯片的智能计算产业链提供较好的发展机会 。
未来五年计算芯片国产化市场空间超过500亿美元
根据中金测算 ， 2019年中国服务器计算芯片市场规模约60亿美金 ， 约占全球市场的24％ ， 未来五年有望保持20％ CAGR快速增长 ， 达到146亿美金 。 目前 ， 我国服务器计算芯片几乎均需从Intel/AMD/NVIDIA等企业进口 ， 是半导体国产化的主要空白点之一 。 我们预计 ， 未来五年计算芯片国产化市场空间合计超过500亿美元 ， 进口替代空间广阔 。
图表: 全球主要国家GDP与算力情况
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资料来源：国际货币基金组织 ， 华为 ， 中金公司研究部
图表: 全球服务器计算芯片市场规模预测
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资料来源：Mercury Research ， AMD财报 ， NVIDIA财报 ， Intel财报 ， 中金公司研究部
异构计算借力云计算快速发展 ， 计算芯片进口替代空间进一步打开
我们看到 ， 随着人工智能、科学计算等新兴需求的迅猛增长 ， 算力正在从满足多任务的通用芯片 ， 向单一任务的多种专用芯片发展 ， 异构计算成为重要趋势 。 云计算实现了算力的集中采购、集中管理、动态调配 ， 大幅提高了异构计算的投入产出比（ROI） 。 近年来 ， 在云计算蓬勃发展的同时 ， 异构计算市场也乘风得到了长足的发展 。 对芯片设计企业而言 ， 过去进入服务器计算芯片市场只有通过有竞争力的X86 CPU ， 而现在GPU/FPGA/AI芯片/各类架构CPU等多种计算芯片均在服务器中得到广泛应用 ， 服务器计算芯片市场进入壁垒大幅降低 ， 为创业企业提供了发展机遇 。
图表: 全球处理器芯片的主要应用、类型和主要竞争者
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资料来源：iHS ， Intel ， AMD ， 中金公司研究部
图表: 服务器及消费级CPU的软硬件、架构有所不同
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资料来源：中金公司研究部
国产CPU的三条替代路径：X86/ARM/RISC-V
【|中金公司：云计算开启国产CPU和AI芯片的腾飞之路】 架构是CPU设计最底层的核心技术 。 目前存在：1）以Intel/AMD产品为代表的X86架构 ， 拥有较为完善的生态 ， 可以无缝运行Windows、Linux等主流操作系统 。 国内 ， 搭载海光（AMD与曙光的合资公司）芯片的服务器已经规模性进入运营商集采 。 上海兆芯的PC处理器也得到商用 。 2）ARM架构芯片成熟 ， 但软件生态有待培育 。 华为海思和天津飞腾（中国长城控股32％）是目前主要供应商 。 3）RISC-V是较新的精简指令集 ， 适用于物联网等分散化应用 ， 阿里平头哥基于该架构推出了面向AIoT应用的玄铁IP 。
图表: 国产CPU生态链
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资料来源：中金公司研究部
图表: CPU架构发展情况及中国厂商布局
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