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微处理器芯片

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伍

伍鑫童

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行业：

制造业/计算机、通信和其他电子设备制造业/电子器件制造/集成电路制造信息科技/半导体

行业定义

微处理器芯片指由一片或几片大规模集成电路构成的中央处理器，该电路属于微型计算机的运算控制部分（微处理器芯片与存储器、外围电路芯片共同构成微型计算机），负责完成取指令、执行指令、与存储器和逻辑部件交换信息的工作。微处理器芯片具有体积小、重量轻、易模块化的特点，其基本组成部件包括寄存器堆、运算器、时序控制电路、数据和地址总线。

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行业分类

按照应用领域的不同，微处理器芯片可分为CPU、MCU和DSP。CPU指中央处理器，根据使用功能可具体分为MPU、GPU和APU。MCU指单片机，是一种集成CPU、存储器和其他接口等的芯片级计算机。DSP是专用于处理算法任务的数字信号处理芯片。

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行业特征

中国微处理器芯片具有下游应用场景丰富、周期性波动、国产微处理器芯片与国际主流产品存在差距三大特征。在应用场景方面，微处理器芯片下游应用场景丰富，以通用型微处理器芯片为例，使用通用型CPU的产品包括服务器、工作站、移动终端、和嵌入式设备等。这些产品的应用场景涵盖电信、金融、教育、税务、电力、公安、社保、物联网、工业控制系统等多个领域。在周期性方面，与其他集成电路细分领域一样，微处理器芯片行业具有周期性波动的特征，库存错配使该行业经历被动去库存、主动补库存、被动补库存和主动去库存四个阶段的周期循环。在制造工艺方面，英特尔、AMD等国际头部企业微处理器芯片在制程工艺方面领先于国产微处理器芯片。

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发展历程

微处理器芯片行业

目前已达到 3个阶段

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产业链分析

上游分析中游分析下游分析

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行业规模

微处理器芯片行业规模

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政策梳理

微处理器芯片行业

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竞争格局

中国微处理器芯片行业总体呈现紫光国微、晶晨股份、北京君正、海光信息四家企业作为龙头引领行业发展的竞争格局。在营业收入方面，10家企业营业收入呈现两级分化的现状。紫光国微、晶晨股份、北京君正、海光信息四家企业营业收入处于较高水平，营业收入分别为68亿元、55.5亿元、54亿元和50.7亿元。其他企业除国科微外营业收入均小于20亿元，其中龙芯中科、景嘉微营业收入仅为7.4亿元和2.6亿元。在研发投入方面，海光信息、紫光国微和晶晨股份处于10家企业中的较高水平，研发投入分别为20.7亿元、12.5亿元、11.9亿元。其他企业研发投入均小于10亿元，其中安路科技研发投入较少，为3.3亿元。在毛利率方面，紫光国微和海光信息盈利能力最强，毛利率分别为65.5%和52.2%。另有3家企业毛利率高于（或等于）40%，分别为景嘉微（47.3%）、龙芯中科（47.2%）、安路科技（40.0%）。剩余企业毛利率均小于40%，其中国科微盈利能力相对较弱，毛利率为18.8%。

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摘要

在行业定义方面，微处理器芯片指由一片或几片大规模集成电路构成的中央处理器，该电路属于微型计算机的运算控制部分（微处理器芯片与存储器、外围电路芯片共同构成微型计算机），负责完成取指令、执行指令、与存储器和逻辑部件交换信息的工作。微处理器芯片具有体积小、重量轻、易模块化的特点，其基本组成部件包括寄存器堆、运算器、时序控制电路、数据和地址总线。在产业链方面，微处理器芯片上游分为EDA工具、IP核授权商和晶圆代工厂。EDA工具代表企业有Synopsys、Candence、华大九天、西门子等。知名IP核授权商有ARM、Synopsys芯原微电子等。晶圆代工厂代表企业有台积电、中芯国际等。中游为微处理器芯片厂商，代表企业有紫光国微、晶晨股份、海光信息、北京君正等。下游为微处理器芯片终端应用，代表企业有联想、华为、小米等。在市场规模方面，由于AIoT市场对微处理器芯片需求的拉动，中国微处理器芯片市场从2018年的1,123.5亿元增长至2022年的2,714.3亿元，年复合增长率达24.7%。未来，智能化趋势将助力中国微处理器芯片市场规模进一步增长，预计将从2023年的3,249.0亿元增长至2027年的6,128.9亿元，年复合增长率达17.2%。在竞争格局方面，中国微处理器芯片行业总体呈现紫光国微、晶晨股份、北京君正、海光信息四家企业作为龙头引领行业发展的竞争格局。

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微处理器芯片是一种集成电路，它包含了中央处理器（CPU）、内存、输入输出接口和其他辅助电路。它是计算机系统的核心部件，用于控制和执行计算机程序。微处理器芯片行业最常用的定义是指那些基于CMOS工艺制造的集成电路，其功能主要是实现计算机的数据处理和控制。在微处理器芯片行业中，还有一些相关的定义，如微控制器、数字信号处理器（DSP）和嵌入式处理器等。微控制器是一种集成了CPU、内存、输入输出接口和其他辅助电路的单芯片微型计算机，主要用于控制和监测各种设备。DSP是一种专门用于数字信号处理的微处理器芯片，它具有高速运算和优秀的信号处理能力。嵌入式处理器是一种专门用于嵌入式系统的微处理器芯片，它具有低功耗、小尺寸和高可靠性等特点。这些定义之间的区别和差异主要在于其应用领域和功能特点。微处理器芯片是一种通用的计算机芯片，主要用于桌面计算机、服务器和工作站等计算机系统。微控制器则主要用于各种控制和监测设备，如家电、汽车、医疗设备等。DSP则主要用于音频、视频、图像等数字信号处理领域。嵌入式处理器则主要用于嵌入式系统，如智能手机、平板电脑、智能家居等。此外，这些定义之间还存在一些交叉和重叠的情况。例如，某些微处理器芯片也可以用于嵌入式系统，某些嵌入式处理器也可以用于数字信号处理等。因此，在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的芯片类型。

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1：令如电子科技

行业分类

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微处理器芯片行业的分类标准有很多，但最主流的分类标准是根据处理器架构和应用领域进行分类。根据处理器架构，可以将微处理器芯片分为CISC（复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）两类；根据应用领域，可以将微处理器芯片分为通用型和专用型两类。 1. CISC和RISC CISC处理器架构是指复杂指令集计算机，其指令集非常丰富，每个指令可以完成多个操作，因此执行速度较快。CISC处理器广泛应用于个人电脑、服务器、工作站等领域。典型的CISC处理器包括英特尔的x86系列和AMD的Athlon系列。 RISC处理器架构是指精简指令集计算机，其指令集非常简单，每个指令只能完成一个操作，因此执行速度相对较慢。RISC处理器广泛应用于嵌入式系统、移动设备、网络设备等领域。典型的RISC处理器包括ARM的Cortex系列和MIPS的R系列。 2. 通用型和专用型通用型微处理器芯片是指适用于多种应用领域的处理器，其性能和功能比较全面，可以满足不同领域的需求。通用型微处理器芯片广泛应用于个人电脑、服务器、工作站等领域。典型的通用型微处理器芯片包括英特尔的Core系列和AMD的Ryzen系列。专用型微处理器芯片是指针对某一特定领域或应用而设计的处理器，其性能和功能比较专一，可以满足特定领域的需求。专用型微处理器芯片广泛应用于嵌入式系统、移动设备、网络设备等领域。典型的专用型微处理器芯片包括ARM的Cortex-M系列和高通的Snapdragon系列。总体来说，CISC和RISC处理器架构的差异在于指令集的复杂度和执行速度的快慢，通用型和专用型微处理器芯片的差异在于应用领域的广泛性和专一性。选择合适的微处理器芯片需要根据具体的应用场景和需求来进行评估和选择。

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按照应用领域分类

微处理器芯片分类

CPU

CPU（Central Processing Unit）指中央处理器，是计算机系统的运算和控制核心，是信息处理的最终执行单元。在微处理器芯片领域，根据不同的使用功能，CPU可分为MPU、GPU和APU。MPU（Micro Processing Unit）指通用高性能微处理单元，该单元能够产生控制信号并对相应的部件进行控制。MPU包括三个部分，分别是运算器、控制器和寄存器，这三部分分别起到算术运算、指挥控制、存放数据的作用。GPU（Graphics Processing Unit）指图形处理单元，别名显示核心、视觉处理器，是一种专用于PC、游戏机和移动设备等的图像运算芯片。APU（Application Processor Unit）指应用处理器芯片，是指在低功耗中央处理器基础上扩展音视频功能和专用接口的超大规模集成电路，在智能设备中起到运算和调用其他功能构建的作用。

MCU

MCU（Micro Controller Unit）指微控制单元，别名单片机，是把中央处理器的频率和规格做适当缩减，并将CPU、RAM、ROM、定时计数器和包括USB、A/D转换在内的多种I/O接口集成于单一芯片的微处理器。MCU的I/O接口根据具体应用场合不同而有所变化。按照位数分类，MCU可分为4位、8位、16位、32位和64位，位数越高，MCU芯片的运算能力越强。

DSP

DSP（Digital Signal Processor）指数字信号处理芯片，该类芯片专用于数字信号处理任务，可即时处理资料。DSP芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，可快速实现各种数字信号处理算法。DSP芯片是通信、计算机、消费电子等领域的基础器件之一。

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1：维科网电子工程，公正之声，IC学习，电子工程世界，华虹半导体公告，乐晴智库精选，旺材芯片

维科网电子工程，公正之声，IC学习，电子工程世界，华虹半导体公告，乐晴智库精选，旺材芯片

行业特征

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中国微处理器芯片行业特征分析中国微处理器芯片行业是一个充满活力和潜力的市场，但也面临着一些挑战。从商业模式、竞争环境、用户画像、利润成本、行业周期、供给需求、准入门槛、发展前景等多个维度中选取其中三个重要的维度进行分析。 1. 商业模式商业模式是企业运营的核心，对于微处理器芯片行业来说，商业模式的选择直接影响到企业的盈利能力和市场地位。目前，中国微处理器芯片行业主要采用两种商业模式：自主研发和代工生产。自主研发模式是指企业自主研发芯片设计，并在自己的工厂内进行生产。这种模式具有技术壁垒高、产品质量可控、品牌效应好等优点，但需要投入大量资金和人力资源，研发周期长，风险较高。代工生产模式是指企业将芯片设计交给代工厂家进行生产，自己则专注于研发和销售。这种模式具有成本低、生产效率高等优点，但缺乏技术壁垒和品牌效应，容易被代工厂家替代。数据来源：根据2019年中国半导体行业发展报告，自主研发芯片的市场份额为30%，代工生产芯片的市场份额为70%。 2. 竞争环境竞争环境是指市场中各个企业之间的竞争关系。中国微处理器芯片行业的竞争环境主要分为两个层面：国际竞争和国内竞争。国际竞争主要来自于美国、日本、韩国等发达国家的芯片企业。这些企业具有先进的技术和强大的资金实力，占据了全球芯片市场的大部分份额。国内竞争主要来自于海思、紫光展锐、华为等本土芯片企业。这些企业在技术研发、市场拓展等方面不断创新，逐渐崛起成为行业领军者。数据来源：根据2020年中国半导体行业发展报告，国际芯片企业占据全球芯片市场的70%份额，本土芯片企业占据中国芯片市场的50%份额。 3. 用户画像用户画像是指企业所服务的客户群体的特征和需求。中国微处理器芯片行业的用户画像主要分为两类：消费电子和工业应用。消费电子是指智能手机、平板电脑、智能家居等个人消费电子产品。这类产品对芯片的性能和功耗要求较高，需要具备较强的处理能力和低功耗特性。工业应用是指智能制造、物联网、人工智能等工业领域的应用。这类应用对芯片的稳定性和可靠性要求较高，需要具备较强的抗干扰能力和长期稳定性。数据来源：根据2020年中国半导体行业发展报告，消费电

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微处理器芯片应用场景丰富

通用型微处理器芯片、专用型微处理器芯片和微控制器均有较为广泛的应用场景，下游市场庞大。

以通用型微处理器芯片为例，CPU/MPU可应用于服务器、工作站、个人计算机、移动终端和嵌入式设备等多个领域。服务器一般使用20核以上的CPU处理器，服务器的关键应用场景有电信、金融、教育、税务、电力、公安、社保等。工作站一般使用10核以下的处理器（工作站是高档次专用电脑的总称），工作站的关键应用场景包括图形工作站和计算工作站。个人计算机一般使用10核以下的处理器，具体应用场景包括台式PC电脑、笔记本电脑等。移动终端一般使用10核以下的处理器（4核、8核居多），具体应用场景包括手机、平板电脑、智能电视、POS机等。嵌入式设备针对不同的应用场景使用不同规格的处理器，如智能汽车、物联网设备、工业控制系统等。

微处理器芯片呈现周期性波动的特征

微处理器芯片行业具有高低波动循环的库存周期特征。

库存错配是微处理器芯片行业周期性波动的主要原因。一个完整的库存周期包括被动去库存、主动补库存、被动补库存和主动去库存四个阶段。在被动去库存阶段，微处理器芯片需求量增大导致产品供不应求，库存持续减少，微处理器芯片价格开始上升。在主动补库存阶段，产能供给增加，供不应求的局面开始改变但需求仍大于供给，微处理器芯片价格增速放缓。在被动补库存阶段，供大于求，新增产能逐渐形成库存，微处理器芯片价格开始下跌。在主动去库存阶段，供给厂商由于微处理器芯片价格下跌盈利能力持续恶化，部分产能退出市场导致整体供应量减少，库存开始下降。

国产微处理器芯片与国际主流产品存在差距

英特尔、AMD等国际头部企业微处理器芯片在制程工艺方面领先于国产微处理器芯片。

以国内外厂商近几年代表性微处理器芯片产品为例，Intel在2020年发布的Xeon6354处理器芯片制程节点为10nm，AMD在2020年发布的EPYC7542处理器芯片制程节点为7nm，而海光、兆芯、飞腾、申威等中国公司近几年生产的CPU制程节点在12nm以上。制程节点的差异意味着国产CPU仍无法与英特尔、AMD等海外巨头在高端芯片领域直接展开竞争。

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1：大柳树防务，架构师技术联盟

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