2022国产服务器CPU研究框架-轻识

本文选自“2022年国产服务器CPU研究框架”，104页技术干货（目录如下）。

服务器是一种为客户机提供服务的高性能计算机。关于服务器最全分析材料请参考文章“终极版：服务器基础知识全解(182页PPT）”。

服务器的逻辑架构仍然遵循冯·诺依曼架构，主要包含：处理器（CPU、GPU、DPU等）、存储器、I/O接口，以及SSD、BMC、PCIe插槽、主板、电源、风扇和相关软件等。

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2022年国产服务器CPU研究框架

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处理器是服务器的大脑，根据IDC，以经典x86服务器E5高配为例，CPU成本在基础型服务器中约占32%，在更高高性能的服务器中，处理器相关成本占比高达50%-83%。

三大核心零部件（处理器、内存、硬盘）成本占服务器总成本比例约为服务器总硬件成本的80%。

CPU——服务器的大脑

处理器作为服务器的核心组成部分，对于服务器的整体性能发挥有着决定性的作用。此处列举中央处理器（CPU），图形处理器（GPU）以及深度学习处理器（DPU）这三大对于现今服务器行业有着长远影响的处理器。

CPU的分类——指令集

按照设计思路的不同，CPU可分为复杂指令集（CISC）架构和精简指令集（RISC）架构。

CISC（Complex Instruction Set Computer）：一条指令完成一个复杂的基本功能。单条指令集功能强，指令类型丰富完善，编译后指令数量较少，通用场景下性能具有优势。以x86架构为代表，主要用于桌面PC及服务器领域，配套软硬件丰富完善。

RISC（Reduced Instruction Set Computer）：一条指令完成一个基本动作，多条指令组合完成一个复杂的基本功能。指令集架构在不断完善，译码效率高，偏向低功耗领域优化。以ARM架构为代表，过去主要用于手机、平板等移动终端，软硬件生态逐步建设完善。

CPU的分类——x86

X86架构（The X86 architecture）是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的X87芯片系列数学协处理器则另外使用X87指令，后续就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。

虽然随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium 4(以下简为P4)系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。X86架构具有性能高、速度快、兼容性好的特点，目前占据了服务器、桌面及移动PC的主要市场份额。

CPU的分类——ARM

CPU的分类——MIPS

CPU产业链

上游包括晶体代工、设备、封装测试和内核授权四个方面，覆盖面广。上游中相关产业存在超额利润率，CPU产业市场集中，能够对上游纵向垄断，且垄断性强。

中游包括CPU设计企业、ARM授权及嵌入式处理器三部分。全球龙头包括英特尔（IDM模式）、AMD，国内厂商包括中科曙光、中国长城、华为海思等。

下游包括PC、服务器、消费电子、物联网等。下游产业在国内外都拥有巨大市场，整体利润率高，但垄断情况相对较低。

CPU市场规模

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-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3.9%。

CPU全球竞争格局

X86领域：Intel和AMD占领市场

X86架构目前占据服务器、桌面及移动PC的主要市场份额,非X86架构产品不断发起进攻。2018-2019年，在X86领域，AMD市场规模增长了1.0%，Intel市场份额小幅度下滑，但仍然呈现出主导态势。

在服务器领域，Intel市占率仍然高达96%以上，同时AMD公司正在努力提升自己的市场份额，从2018年的1.8%增长到2019年的3.9%，同比增长117.0%。