2022年CPU行业发展情况和市场分析

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2024年7月22日发(作者：)

2022年CPU行业发展情况和市场分析

1、集成电路行业

（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。

本文标签： 设计软件行业生态芯片