cpu芯片行业属于什么供应市场类型

cpu芯片行业属于什么供应市场类型,第1张

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 *** 作,最终都将通过指令系统映射为 CPU 的 *** 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 *** 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 *** 作系统的支持才能运行;只有具备 *** 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 *** 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 *** 作系统的 Wintel 体系;二是基于 ARM 指令系统和Android *** 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 *** 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 *** 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, *** 作系统厂商提供 *** 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, *** 作系统厂商提供基础版 *** 作系统,由整机厂商定制专用芯片和发行版 *** 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 *** 作系统 Loongnix 以及面向工控应用的基础版 *** 作系统 LoongOS,支持 *** 作系统厂商及整机厂商研制发行版 *** 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 26 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392%。
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 05 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 980%。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、 *** 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 *** 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。

行业主要公司:目前国内CPU行业主要公司有天津海光、华为鲲鹏、天津飞腾、上海兆芯、龙芯中科等。

1、中国CPU第一股诞生

2022年1月6日,嵌入式CPU设计公司苏州国芯科技股份有限公司于科创板上市,股票代码(688262)发行价为每股4198元。标志着我国嵌入式CPU第一股的正式诞生。国芯科技是一家聚焦于国产自主可控嵌入式 CPU 技术研发和产业化应用的芯片设计公司。致力提供 IP 授权、芯片定制服务和自主芯片及模组产品,主要应用于信息安全、汽车电子和工业控制、边缘计算和网络通信三大关键领域。2009年,国芯科技主要聚焦汽车电子、工控和信息安全领域,2017年,公司开发开源RISC-V指令集架构处理器,同时进军边缘计算与网络通信领域。

国芯科技的技术研发经历了三个重要发展阶段:1、MCore阶段:2002年4月,国芯科技与摩托罗拉签署MCore处理器核心授权,协议未约定履行期限,属于长期有效的框架协议。2008-2009年,国芯科技基于MCore指令集推出C200/C300/C400处理器设计平台。

2、PowerPC阶段:2010年9月,国芯科技与IBM签署Power ISA微架构授权协议,授权费用44580万美元,2017年签订补充协议,费用12000万美元。国芯科技2010年至今基于PowerPC指令集推出C2000/C8000/C9000处理器设计平台。

3、RISC-V阶段:2017年,国芯科技基于开源RISC-V指令集推出CRV0/CRV4处理器设计平台。

2、国产CPU指令集呈现多元化,制程迎头追赶

从目前我国国产CPU产品来看,国产CPU采用的指令集也呈现多元化状态,且制程多集中于28-14nm制程节点,而全球CPU巨头如英特尔、AMD、IBM多采用7nm以下高端制程,差距较大。目前,上海兆芯与龙芯中科推出了消费级CPU及相关产品,其中兆芯拥有x86指令集授权,有较好的兼容性,龙芯在其3A5000/3B5000产品中放弃MIPS指令集架构,采用自研指令,实现了我国处理器市场指令集的新突破。除此之外,天津海光、华为鲲鹏则用于服务器。国芯科技CPU基于MCore、PowerPC及RISC-V指令集,面向工业控制、信息安全、金融电子等多种领域。

3、国芯科技嵌入式CPU IP授权业务达到国际主流水准

国芯科技嵌入式CPU IP授权业务已达到主流水准。从产品方面来看,国芯科技拥有8种40余款嵌入式CPU内核,虽然不及ARM的领域广泛,但已经具有面向信息安全、物联网、汽车电子、工业控制、信息安全、边缘计算、网络通信等关键领域。从制程上看,国芯科技支持先进14/7nm工艺节点实现,已达到国际主流水准。

4、我国CPU行业发展策略——走自研道路

国芯科技作为国产CPU开发商,无论是市场份额还是技术水平上都难以与国际龙头企业匹敌,但其自研CPU填补了信息安全、工业控制等关键领域的空白,实现了从“0”到“1”的突破。国产CPU发展,需要走自研道路,完善全产业链,防止国外“卡脖子”。同时还要注重生态搭建,做好软硬件结合。最后,要警惕国外倾销,保证国产CPU的可持续发展。

无论是当前的信息化 社会 还是即将到来的数字化 社会 ,互联网技术的发展颠覆了人们工作生活的方方面面,其给我们带来的便利也毋庸置疑。

另一方面,在日常工作生活中,我们也经常听到服务器这个词,但这个熟悉的名词却像个陌生人一样,从未在视野中出现过,这也使得不少朋友疑惑道,服务器究竟是什么东东?它又起到什么作用?

对此,本文也将以科普形式,向各位读者阐述服务器的基本概念、结构组成及市场现状,达到去”小白“目的。

服务器基本概念

按照百度百科解释,所谓服务器 ,指的是一种管理资源并为用户提供服务的计算机设备。从广义上来讲,服务器是指网络中能为其它机器提供某些服务的计算机系统;从狭义上来说,服务器特指某些高性能计算机,通过网络对外提供服务。

可能这个说法过于官方,简单来说,服务器就是在我们在上网时,对用户的每一次搜索、访问分析处理后,再回传给用户的这样一个平台。所以说,整个互联网,最离不开的,就是服务器。

同时,我们之所以不常见到服务器,是因为服务器大多在专门的机房或者数据中心托管,有严格的使用和散热规范。

在分类上,若按照体系架构来分的话,服务器主要可分为x86服务器和非x86服务器。其中,x86服务器凭借价格、扩展优势,成为中小企业和大型企业非核心应用的主要选择,同时,x86服务器也是当前市面的主流服务器。

非x86服务器指的是采用RISC或EPIC架构,采用UNIX和其它专用 *** 作系统的服务器,其代表产品便是IBM的大型机、小型机,该类型服务器性能强劲、稳定性好,同时较封闭,是金融、电信等大行业核心系统的首选。

从形态上,服务器可分为塔式服务器、机架式服务器和刀片服务器。其中,塔式服务器个头与电脑主机接近,但比电脑主机稍大;机架式服务器采用统一标准生产,形态与交换机接近,刀片服务器形态则如其名字一样,可像刀子一样“插”入标准高度的服务器机箱内,每个机箱可以接入多个刀片单元。

服务器组成

若还觉得服务器比较抽象的话,可将其理解为超强的电脑。之所以这样比喻,是因为在硬件上,服务器的各组成部件与电脑几乎相同,都需要处理模块、内存模块、存储模块及网络模块。

不同于普通电脑,服务器的这几个模块的性能都远远高于电脑。以处理器为例,服务器所使用的处理器主要为英特尔的至强及至强可拓展系列,同时和AMD的EPYC系列,对应的电脑处理器则为酷睿、锐龙等。简单对比性能的话,从其核心数和售价便可大致感受下,以英特尔的处理器为例,电脑所用的酷睿X系列,最高达到18核心,而服务器所用的二代至强可拓展,核心数可达到56个,售价嘛,可自行对比。

同样,在内存上,配备32GB、64GB DDR4内存的电脑已经可以算是佼佼者,而服务器,动辄128GB、256GB起步,同时支持24个、48个DIMM插槽扩展,最大支持几个T的内存容量。

服务器市场现状

如同智能手机市场存在苹果、三星、华为、小米、OPPO、VIVO几个巨头一样,服务器市场也诞生了几个巨头。

根据IDC研究报告,全球服务器出货量前几的厂商分别为戴尔易安信、HPE/新华三,浪潮/浪潮商用机器、华为、联想、曙光及ODM厂商。

其中,戴尔易安信的PowerEdge系列服务器无论从出货量还是销售额上,都长期处于服务器市场前列;而HPE(惠普企业)的服务器主要由紫光与惠普子公司华三成立的合资公司新华三来运营。

浪潮/浪潮商用集团中,浪潮负责x86服务器的运营,其GPU服务器在中国市场占据半壁江山,浪潮商用集团为浪潮与IBM成立的合资公司,以研发、生产、销售支持POWER处理器、安腾处理器的浪潮K1高端UNIX服务器系统和基于开放Power技术的Linux服务器为主要业务;华为、联想则以基于x86架构的塔式、机架式服务器销售为主,曙光则聚焦于高性能计算领域。

在笔者看来,由于服务器为全网提供着计算资源,是整个IT的核心基础设施,未来,随着大数据、云计算、人工智能等技术发展,服务器市场仍大有可为。


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