云端 CPU 开年之战

在 21 世纪第二个十年的开端，云端 CPU 赛道已然火药味十足。

国外，这厢英特尔 AMD 公布最新业绩，全年营收双双见涨，那厢高通宣布 14 亿美元收购一家 CPU 设计公司 NUVIA，大有在处理器赛道加码之势。

国内，国产 CPU 也迎来拐点，天津飞腾 2020 年交付 150 万片芯片，营收实现 13 亿元，两大代表玩家中科龙芯、海光微电子纷纷启动上市辅导。

云端 CPU 竞赛正在加速较量，虽然洗牌尚需时日，但从近期各路主要玩家的一系列变动来看，接下来的数据中心处理器市场，将度过不平凡的一年。

一、7nm：垂直分工模式走向胜利

过去一年围绕 CPU 的博弈中，“7nm”绝对是最受关注的关键词之一。

英特尔的双手似乎被捆绑在 “7nm”上。去年自宣布 7nm 延迟消息后，英特尔股价一路下滑，直至今年释放出 7nm 进展顺利的新讯，股价涨势又将此前的下滑幅度重新抹平。

▲英特尔从去年 7 月公布 7nm 延期到今年 1 月的股价变化（图源：彭博社）

与此同时，从去年下半年开始，英特尔高管在选择芯片生产方式上屡屡松口，透露出考虑将一部分芯片生产分包给第三方代工商的期望，而全球第一大晶圆代工厂台积电被外界判断是英特尔最有可能的选择对象。

去年年中，有外媒报道称英特尔向台积电预定了 2021 年 18 万片 6nm 芯片的产能来生产 GPU，也有外媒称英特尔 GPU 不是采用台积电 6nm 工艺，而是同时采用台积电的 5nm 和 7nm 工艺制造。近期又有外媒爆料英特尔正在评估使用台积电 7nm 工艺生产 Xe-HPG 架构 GPU 的可能性，还有传言称英特尔已与台积电签订协议，将使用台积电 3nm 工艺生产处理器，预计 2022 年下半年量产。

还有消息人士称，台积电正准备为英特尔提供 4nm 工艺，计划 2021 年试产，2022 年量产，但预计最早要到 2023 年，英特尔才会推出由台积电代工的产品。相对而言，英特尔与三星的谈判处在更早期的阶段。

目前关于英特尔外包计划的消息多为传言，英特尔官方并未对这些消息作出明确表态。

与英特尔仍坚持 IDM 模式相比，AMD 早早将晶圆代工业务剥离，主攻芯片设计，并将其 7nm 芯片订单交予台积电生产。随着 2020 年苹果、高通等移动芯片玩家转战 5nm 工艺，AMD 成为台积电 7nm 工艺第一大客户。

▲供应链给出的 2020 年 Q4 台积电 5nm、7nm 订单情况

受近期芯片短缺潮影响，苏姿丰在财报会议中提到，因 2020 年总需求超预期，至 2020 年底面临部分芯片供应限制，预计 2021 年上半年 CPU 将持续短缺。

封测厂日月光、通富微电也有人证实，目前 AMD 订单能见度到 2021 年第一季度左右，CPU/GPU 主流封装制程的 FC-BGA 稼动率处于 80~90% 的高档，供需吃紧的关键更在于 IC 载板的交期。

另据外媒分析，AMD 从台积电新获得的 7nm 产能，极有可能优先向索尼、微软等游戏机客户倾斜。

英特尔也提到 2021 年第一季度的开局可能有些艰难，预测收入、营业利润率和每股收益均将大幅下降。

▲英特尔 2021 年 Q1 业绩预测

尽管英特尔仍在 PC 和服务器领域拥有绝对的话语权，但显然服务器市场的版图正在动荡，来自 AMD、Arm 等厂商的压力只会与日俱增。

二、财报：数据中心趋于周期性

2021 年的第一个月，x86 界的两大代表玩家英特尔和 AMD 交出了 2020 年业界的答卷，二者营收均创下新高。

作为全球最大的 PC 和数据中心服务器 CPU 制造商，英特尔数据中心事业群（DCG）的 2020 年全年营收较上一年增长 11%，包括 IoT、NSG、PSG 等其他数据中心业务部门的营收亦增长 1%。

受疫情影响，2020 年上半年居家学习、在线办公等需求畅旺，带动英特尔 DCG 营收强劲增长，Q1 同比增长 42.7%，Q2 同比增长 43%。

而到下半年，随着超大规模企业经历了紧张的投资期，消化了新采购的服务器后，数据中心云业务正变得更加具有周期性，英特尔 DCG 营收 Q3 同比下降 7%，Q4 同比下降 16%。英特尔宣布将在 2021 年第一季度加大新款数据中心芯片的生产。

单就 2020 年 Q4 来看，英特尔 DCG 部门营收 61 亿美元，同比下降 16%，营收利润下降 40%，而出货量下降 9%，由此可推测英特尔对其数据中心产品给出了更高折扣。

▲英特尔 2020 年 Q4 DCG 业绩

尽管 PC 需求稳增，但近年 PC、移动技术的吸引力正变小，以数据为中心的云、边缘等相关业务已成为越来越多芯片公司押注的未来。

相比英特尔的大落大起，AMD 去年发展地似乎更为风调雨顺，不仅顺利发售 7nm 处理器，在 PC、游戏和数据中心市场的业务均保持增长，2020 年全年净收入较前一年翻倍。

根据财报，由于游戏机芯片等半定制产品和 EPYC 服务器处理器的销量增长，AMD 企业、嵌入式和半定制事业群 Q4 营收同比增长 176%，达 12.8 亿美元，不过并不清楚 EPYC 处理器具体贡献多少。

AMD 首席执行官苏姿丰提到，公司 2021 年的增长重点会放在云业务上，AMD 副总裁兼 CFO Devinder Kumar 称 2021 年 AMD 营收保守估计将增长 37%。

当然，从体量上来看，AMD 服务器芯片销售情况仍难以与英特尔抗衡。但随着亚马逊、谷歌、微软、腾讯、IBM、甲骨文等更多厂商扩大采用 AMD 服务器处理器 EPYC 系列产品的范围，芯片产品本身的性能和性价比将成为竞争的关键所在。

三、收购：高通或重返数据中心，多玩家剑指异构计算

2021 年 1 月 13 日，高通宣布将以约 14 亿美元收购 CPU 创企 NUVIA。这一收购消息受到全球科技圈的关注，被认为可能影响到高通面向智能手机、PC、数据中心、自动驾驶等应用的产品线。

NUVIA 联合创始人杰拉德 · 威廉姆斯（Gerard Williams）曾在苹果芯片部门任架构总监将近 10 年，负责领衔苹果所有 CPU 设计，直至 A13 芯片。他在苹果任职期间，苹果 A 系列智能手机芯片的性能超过高通骁龙系列。他与另外两位曾在在谷歌、Arm、博通、AMD 等公司任职过的半导体资深专家，于 2019 年 2 月创立 NUVIA。

▲NUVIA 联合创始人 Gerard Williams

NUVIA 起初聚焦高性能计算和企业市场，研发集成到新一代服务器 SoC 的 CPU 核心，声称在性能和能效方面能大大超过其他知名对手。

高通首席技术官 Jim Thompson 称希望 “引入 NUVIA 对高性能产品设计的深刻理解，集成 CPU 与骁龙，再加上高通已有的业界领先的图形处理和 AI 技术，我们将把计算性能提升至全新水平。”

谷歌、微软、三星、荣耀、小米、OPPO、宏碁、华硕、博世、大陆集团、通用汽车、惠普、联想、LG、松下、索尼等高通生态合作伙伴均公开表达了对这一收购的支持。比如，谷歌平台与生态系统高级副总裁 Hiroshi Lockheimer 说，NUVIA 的加入扩展了高通在计算性能、连接性和能效方面的能力。

近年来，苹果 A 系列芯片的 CPU 跑分始终压高通骁龙系列芯片一头，其中一大原因在于苹果采用基于 Arm 指令集自主研发的 CPU 核，而高通骁龙芯片多年采用的是 Arm 公版 CPU 核。

如果 NUVIA 并入高通，不仅将引入一个成熟的硬件团队，而且可能通过增强高通骁龙系列移动芯片的性能，来缩短其与苹果 A 系列芯片之间的性能差距。

此外，高通曾在 2018 年退出服务器 CPU 市场。而如果 NUVIA 能带来在数据中心领域的经验，可能会使高通重拾进军服务器市场的信心。

高通是否再度服务器 CPU 赛道尚未盖棺定论，但早在去年下半年开始，多家知名芯片巨头已展露通过收购迅速壮大数据中心芯片实力的雄心。

2020 年 9 月，全球第一大 GPU 厂商英伟达宣布拟以约 400 亿美元收购英国芯片设计公司 Arm；10 月，AMD 宣布将以 350 亿美元收购全球第一大 FPGA 厂商赛灵思。这两起轰动业界的巨额收购案，都剑指以 CPU 为核心的数据中心异构计算布局。

同样在 10 月，英特尔宣布将 NAND 闪存及存储器业务以 90 亿美元出售给 SK 海力士，将交易资金投入到具备长期成长潜力的重点业务中，而数据中心显然是英特尔长期发展的重中之重。

英特尔恰恰在异构计算布局方面处于优势地位。过去几年，早早定下 “以数据为中心”转型战略的英特尔，并通过多起并购不断丰富其 XPU 布局，成为目前唯一能提供跨 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等这四大计算类型芯片的解决方案供应商。

无论是体量还是研发投入，英特尔均远超其他芯片公司。尽管近年来英特尔陷入了产能不足、生产工艺延迟等困境，但短期来看，AMD 和以 Arm 为中心的生态，都无法真正对英特尔这样的 “巨无霸”构成威胁。

四、上市：国产玩家闯关科创板

国外巨头忙收购，国内玩家则迎来上市潮。

当前面向商用市场的国产服务器 CPU 玩家发展出三大指令集阵营，包括以龙芯中科为代表的 MIPS 阵营，以海光信息、兆芯为代表的 x86 阵营，以天津飞腾、华为鲲鹏为代表的 Arm 阵营。

其中有两家已确定开始冲刺科创板。从去年 12 月到今年 1 月，龙芯中科、海光信息先后启动上市辅导。这两家公司的研发领域均覆盖了高性能服务器处理器赛道。

其中，龙芯中科脱胎于中科院计算机所，2010 年在中科院和北京市政府的共同牵头出资下成立，是最早从事国产 CPU 研发和产业化的代表玩家。

龙芯中科团队在 2002 年研发和流片成功的首款 32 位通用 CPU 龙芯 1 号，结束了国内计算机产业没有 CPU 的历史，在 2009 年买断了 MIPS 32 位和 MIPS 64 位的永久专利授权，并于 2020 年推出完全自主设计的指令集 Loongarch。

据公开讯息，2019 年龙芯中科 CPU 出货量超 50 万颗，2019 年收入达到前一年的 2.2 倍，净利润首次突破 1 亿元，2020 年第一季度营收同比增长逾 30%。

相比龙芯中科拿到 MIPS 授权并具备自主研制指令集的能力，天津海光信息只拿到 x86 指令集架构授权，在自主化程度方面没龙芯那么高，但 x86 生态要比 MIPS 更为主流。

天津海光信息成立于 2014 年 10 月，可独立自主设计基于 x86 架构的高中低端 CPU，目前有 7000 系列、5000 系列和 3000 系列的处理器。根据其第一大股东中科曙光的半年报，海光信息 2020 年上半年营收为 2.68 亿元，净利润 6078.25 万元。

海光信息通过与 AMD 成立成都海光微电子、成都海光集成电路获得 AMD 官方授权。其中，海光微电子由 AMD 主要控股 51%，拥有 AMD 的 IP 授权并负责芯片生产，海光集成电路由海光信息主要控股 70%，负责芯片设计与销售。

Arm 阵营的国产 CPU 代表玩家天津飞腾同样在近期晒出相当可期的成绩单。天津飞腾产品包括高性能服务器 CPU、高效能桌面 CPU 和高端嵌入式 CPU 三个系列，计划在 2021 年推出 7nm 高性能服务器 CPU，2022 年推出 5nm 服务器 CPU。

在去年 12 月底举办的 2020 飞腾生态伙伴大会，天津飞腾宣布其 2020 年营收从 2019 年的 2.1 亿元增至 13 亿元，芯片交付从 20 万片增至 150 万片，研发投入从 2.6 亿元增至 4.0 亿元，预计 2021 年收入或突破 20 亿元，出货超过 200 万片芯片，研发投入大幅增至 7 亿元。

根据 IDC 数据，2019 年国内 PC 出货量约 5060 万台，其中商用 PC 出货量约 3000 万台，服务器出货量 318 万台。在疫情刺激上，2020 年出货量应该会继续增长。

当然，现阶段国产 CPU 厂商还无法与国际 CPU 巨头抗衡，考虑到自主研发和生态壁垒都是难越的关山，他们能坚持至今从零到有已相当不易。

随着获得更多融资和走向上市，国产 CPU 玩家们既将接受来自资本市场的审视，也将为接下来的研发和商用落地筹得更充沛的资金。

结语：数据中心芯片竞赛持续升温

从前文所述可以看到，国内外芯片代表玩家都在卯足了劲儿发力服务器 CPU 赛道。在全球范围内，守着 CPU 霸主之位的英特尔，正面临来自各路芯片英豪发起的挑战。

在愈发激烈的数据中心芯片竞赛中，异构计算已是被公认的未来方向，英特尔仍拥有难以匹敌的强大实力，AMD 和 Arm 生态的攻势也不容小觑。

国内 CPU 玩家已经在技术方面取得许多进展，如今国产化替代已经成为共识，自主可控的需求成为推动国产 CPU 发展的主要动力之一，但其落地和生态依然面临重重挑战，到真正商用普及之日，方是国产 CPU 崛起之时。