云端CPU賽道火藥味十足 數(shù)據(jù)中心芯片競賽持續(xù)升溫

在21世紀第二個十年的開端，云端CPU賽道已然火藥味十足。

國外，這廂英特爾AMD公布最新業(yè)績，全年營收雙雙見漲，那廂高通宣布14億美元收購一家CPU設計公司NUVIA，大有在處理器賽道加碼之勢。

國內(nèi)，國產(chǎn)CPU也迎來拐點，天津飛騰2020年交付150萬片芯片，營收實現(xiàn)13億元，兩大代表玩家中科龍芯、海光微電子紛紛啟動上市輔導。

云端CPU競賽正在加速較量，雖然洗牌尚需時日，但從近期各路主要玩家的一系列變動來看，接下來的數(shù)據(jù)中心處理器市場，將度過不平凡的一年。

一、7nm：垂直分工模式走向勝利

過去一年圍繞CPU的博弈中，“7nm”絕對是最受關注的關鍵詞之一。

英特爾的雙手似乎被捆綁在“7nm”上。去年自宣布7nm延遲消息后，英特爾股價一路下滑，直至今年釋放出7nm進展順利的新訊，股價漲勢又將此前的下滑幅度重新抹平。

▲英特爾從去年7月公布7nm延期到今年1月的股價變化（圖源：彭博社）

與此同時，從去年下半年開始，英特爾高管在選擇芯片生產(chǎn)方式上屢屢松口，透露出考慮將一部分芯片生產(chǎn)分包給第三方代工商的期望，而全球第一大晶圓代工廠臺積電被外界判斷是英特爾最有可能的選擇對象。

去年年中，有外媒報道稱英特爾向臺積電預定了2021年18萬片6nm芯片的產(chǎn)能來生產(chǎn)GPU，也有外媒稱英特爾GPU不是采用臺積電6nm工藝，而是同時采用臺積電的5nm和7nm工藝制造。近期又有外媒爆料英特爾正在評估使用臺積電7nm工藝生產(chǎn)Xe-HPG架構GPU的可能性，還有傳言稱英特爾已與臺積電簽訂協(xié)議，將使用臺積電3nm工藝生產(chǎn)處理器，預計2022年下半年量產(chǎn)。

還有消息人士稱，臺積電正準備為英特爾提供4nm工藝，計劃2021年試產(chǎn)，2022年量產(chǎn)，但預計最早要到2023年，英特爾才會推出由臺積電代工的產(chǎn)品。相對而言，英特爾與三星的談判處在更早期的階段。

目前關于英特爾外包計劃的消息多為傳言，英特爾官方并未對這些消息作出明確表態(tài)。

與英特爾仍堅持IDM模式相比，AMD早早將晶圓代工業(yè)務剝離，主攻芯片設計，并將其7nm芯片訂單交予臺積電生產(chǎn)。隨著2020年蘋果、高通等移動芯片玩家轉戰(zhàn)5nm工藝，AMD成為臺積電7nm工藝第一大客戶。

▲供應鏈給出的2020年Q4臺積電5nm、7nm訂單情況

受近期芯片短缺潮影響，蘇姿豐在財報會議中提到，因2020年總需求超預期，至2020年底面臨部分芯片供應限制，預計2021年上半年CPU將持續(xù)短缺。

封測廠日月光、通富微電也有人證實，目前AMD訂單能見度到2021年第一季度左右，CPU/GPU主流封裝制程的FC-BGA稼動率處于80~90%的高檔，供需吃緊的關鍵更在于IC載板的交期。

另據(jù)外媒分析，AMD從臺積電新獲得的7nm產(chǎn)能，極有可能優(yōu)先向索尼、微軟等游戲機客戶傾斜。

英特爾也提到2021年第一季度的開局可能有些艱難，預測收入、營業(yè)利潤率和每股收益均將大幅下降。

▲英特爾2021年Q1業(yè)績預測

盡管英特爾仍在PC和服務器領域擁有絕對的話語權，但顯然服務器市場的版圖正在動蕩，來自AMD、Arm等廠商的壓力只會與日俱增。

二、財報：數(shù)據(jù)中心趨于周期性

2021年的第一個月，x86界的兩大代表玩家英特爾和AMD交出了2020年業(yè)界的答卷，二者營收均創(chuàng)下新高。

作為全球最大的PC和數(shù)據(jù)中心服務器CPU制造商，英特爾數(shù)據(jù)中心事業(yè)群（DCG）的2020年全年營收較上一年增長11%，包括IoT、NSG、PSG等其他數(shù)據(jù)中心業(yè)務部門的營收亦增長1%。

受疫情影響，2020年上半年居家學習、在線辦公等需求暢旺，帶動英特爾DCG營收強勁增長，Q1同比增長42.7%，Q2同比增長43%。

而到下半年，隨著超大規(guī)模企業(yè)經(jīng)歷了緊張的投資期，消化了新采購的服務器后，數(shù)據(jù)中心云業(yè)務正變得更加具有周期性，英特爾DCG營收Q3同比下降7%，Q4同比下降16%。英特爾宣布將在2021年第一季度加大新款數(shù)據(jù)中心芯片的生產(chǎn)。

單就2020年Q4來看，英特爾DCG部門營收61億美元，同比下降16%，營收利潤下降40%，而出貨量下降9%，由此可推測英特爾對其數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品給出了更高折扣。

▲英特爾2020年Q4 DCG業(yè)績

盡管PC需求穩(wěn)增，但近年PC、移動技術的吸引力正變小，以數(shù)據(jù)為中心的云、邊緣等相關業(yè)務已成為越來越多芯片公司押注的未來。

相比英特爾的大落大起，AMD去年發(fā)展地似乎更為風調(diào)雨順，不僅順利發(fā)售7nm處理器，在PC、游戲和數(shù)據(jù)中心市場的業(yè)務均保持增長，2020年全年凈收入較前一年翻倍。

根據(jù)財報，由于游戲機芯片等半定制產(chǎn)品和EPYC服務器處理器的銷量增長，AMD企業(yè)、嵌入式和半定制事業(yè)群Q4營收同比增長176％，達12.8億美元，不過并不清楚EPYC處理器具體貢獻多少。

AMD首席執(zhí)行官蘇姿豐提到，公司2021年的增長重點會放在云業(yè)務上，AMD副總裁兼CFO Devinder Kumar稱2021年AMD營收保守估計將增長37%。

當然，從體量上來看，AMD服務器芯片銷售情況仍難以與英特爾抗衡。但隨著亞馬遜、谷歌、微軟、騰訊、IBM、甲骨文等更多廠商擴大采用AMD服務器處理器EPYC系列產(chǎn)品的范圍，芯片產(chǎn)品本身的性能和性價比將成為競爭的關鍵所在。

三、收購：高通或重返數(shù)據(jù)中心，多玩家劍指異構計算

2021年1月13日，高通宣布將以約14億美元收購CPU創(chuàng)企NUVIA。這一收購消息受到全球科技圈的關注，被認為可能影響到高通面向智能手機、PC、數(shù)據(jù)中心、自動駕駛等應用的產(chǎn)品線。

NUVIA聯(lián)合創(chuàng)始人杰拉德威廉姆斯（Gerard Williams）曾在蘋果芯片部門任架構總監(jiān)將近10年，負責領銜蘋果所有CPU設計，直至A13芯片。他在蘋果任職期間，蘋果A系列智能手機芯片的性能超過高通驍龍系列。他與另外兩位曾在在谷歌、Arm、博通、AMD等公司任職過的半導體資深專家，于2019年2月創(chuàng)立NUVIA。

NUVIA起初聚焦高性能計算和企業(yè)市場，研發(fā)集成到新一代服務器SoC的CPU核心，聲稱在性能和能效方面能大大超過其他知名對手。

高通首席技術官Jim Thompson稱希望“引入NUVIA對高性能產(chǎn)品設計的深刻理解，集成CPU與驍龍，再加上高通已有的業(yè)界領先的圖形處理和AI技術，我們將把計算性能提升至全新水平。”

谷歌、微軟、三星、榮耀、小米、OPPO、宏碁、華碩、博世、大陸集團、通用汽車、惠普、聯(lián)想、LG、松下、索尼等高通生態(tài)合作伙伴均公開表達了對這一收購的支持。比如，谷歌平臺與生態(tài)系統(tǒng)高級副總裁Hiroshi Lockheimer說，NUVIA的加入擴展了高通在計算性能、連接性和能效方面的能力。

近年來，蘋果A系列芯片的CPU跑分始終壓高通驍龍系列芯片一頭，其中一大原因在于蘋果采用基于Arm指令集自主研發(fā)的CPU核，而高通驍龍芯片多年采用的是Arm公版CPU核。

如果NUVIA并入高通，不僅將引入一個成熟的硬件團隊，而且可能通過增強高通驍龍系列移動芯片的性能，來縮短其與蘋果A系列芯片之間的性能差距。

此外，高通曾在2018年退出服務器CPU市場。而如果NUVIA能帶來在數(shù)據(jù)中心領域的經(jīng)驗，可能會使高通重拾進軍服務器市場的信心。

高通是否再度服務器CPU賽道尚未蓋棺定論，但早在去年下半年開始，多家知名芯片巨頭已展露通過收購迅速壯大數(shù)據(jù)中心芯片實力的雄心。

2020年9月，全球第一大GPU廠商英偉達宣布擬以約400億美元收購英國芯片設計公司Arm；10月，AMD宣布將以350億美元收購全球第一大FPGA廠商賽靈思。這兩起轟動業(yè)界的巨額收購案，都劍指以CPU為核心的數(shù)據(jù)中心異構計算布局。

同樣在10月，英特爾宣布將NAND閃存及存儲器業(yè)務以90億美元出售給SK海力士，將交易資金投入到具備長期成長潛力的重點業(yè)務中，而數(shù)據(jù)中心顯然是英特爾長期發(fā)展的重中之重。

英特爾恰恰在異構計算布局方面處于優(yōu)勢地位。過去幾年，早早定下“以數(shù)據(jù)為中心”轉型戰(zhàn)略的英特爾，并通過多起并購不斷豐富其XPU布局，成為目前唯一能提供跨CPU、GPU、FPGA、ASIC等這四大計算類型芯片的解決方案供應商。

無論是體量還是研發(fā)投入，英特爾均遠超其他芯片公司。盡管近年來英特爾陷入了產(chǎn)能不足、生產(chǎn)工藝延遲等困境，但短期來看，AMD和以Arm為中心的生態(tài)，都無法真正對英特爾這樣的“巨無霸”構成威脅。

四、上市：國產(chǎn)玩家闖關科創(chuàng)板

國外巨頭忙收購，國內(nèi)玩家則迎來上市潮。

當前面向商用市場的國產(chǎn)服務器CPU玩家發(fā)展出三大指令集陣營，包括以龍芯中科為代表的MIPS陣營，以海光信息、兆芯為代表的x86陣營，以天津飛騰、華為鯤鵬為代表的Arm陣營。

其中有兩家已確定開始沖刺科創(chuàng)板。從去年12月到今年1月，龍芯中科、海光信息先后啟動上市輔導。這兩家公司的研發(fā)領域均覆蓋了高性能服務器處理器賽道。

其中，龍芯中科脫胎于中科院計算機所，2010年在中科院和北京市政府的共同牽頭出資下成立，是最早從事國產(chǎn)CPU研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的代表玩家。

龍芯中科團隊在2002年研發(fā)和流片成功的首款32位通用CPU龍芯1號，結束了國內(nèi)計算機產(chǎn)業(yè)沒有CPU的歷史，在2009年買斷了MIPS 32位和MIPS 64位的永久專利授權，并于2020年推出完全自主設計的指令集Loongarch。

據(jù)公開訊息，2019年龍芯中科CPU出貨量超50萬顆，2019年收入達到前一年的2.2倍，凈利潤首次突破1億元，2020年第一季度營收同比增長逾30%。

相比龍芯中科拿到MIPS授權并具備自主研制指令集的能力，天津海光信息只拿到x86指令集架構授權，在自主化程度方面沒龍芯那么高，但x86生態(tài)要比MIPS更為主流。

天津海光信息成立于2014年10月，可獨立自主設計基于x86架構的高中低端CPU，目前有7000系列、5000系列和3000系列的處理器。根據(jù)其第一大股東中科曙光的半年報，海光信息2020年上半年營收為2.68億元，凈利潤6078.25萬元。

海光信息通過與AMD成立成都海光微電子、成都海光集成電路獲得AMD官方授權。其中，海光微電子由AMD主要控股51%，擁有AMD的IP授權并負責芯片生產(chǎn)，海光集成電路由海光信息主要控股70%，負責芯片設計與銷售。

Arm陣營的國產(chǎn)CPU代表玩家天津飛騰同樣在近期曬出相當可期的成績單。天津飛騰產(chǎn)品包括高性能服務器CPU、高效能桌面CPU和高端嵌入式CPU三個系列，計劃在2021年推出7nm高性能服務器CPU，2022年推出5nm服務器CPU。

在去年12月底舉辦的2020飛騰生態(tài)伙伴大會，天津飛騰宣布其2020年營收從2019年的2.1億元增至13億元，芯片交付從20萬片增至150萬片，研發(fā)投入從2.6億元增至4.0億元，預計2021年收入或突破20億元，出貨超過200萬片芯片，研發(fā)投入大幅增至7億元。

根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2019年國內(nèi)PC出貨量約5060萬臺，其中商用PC出貨量約3000萬臺，服務器出貨量318萬臺。在疫情刺激上，2020年出貨量應該會繼續(xù)增長。

當然，現(xiàn)階段國產(chǎn)CPU廠商還無法與國際CPU巨頭抗衡，考慮到自主研發(fā)和生態(tài)壁壘都是難越的關山，他們能堅持至今從零到有已相當不易。

隨著獲得更多融資和走向上市，國產(chǎn)CPU玩家們既將接受來自資本市場的審視，也將為接下來的研發(fā)和商用落地籌得更充沛的資金。

結語：數(shù)據(jù)中心芯片競賽持續(xù)升溫

從前文所述可以看到，國內(nèi)外芯片代表玩家都在卯足了勁兒發(fā)力服務器CPU賽道。在全球范圍內(nèi)，守著CPU霸主之位的英特爾，正面臨來自各路芯片英豪發(fā)起的挑戰(zhàn)。

在愈發(fā)激烈的數(shù)據(jù)中心芯片競賽中，異構計算已是被公認的未來方向，英特爾仍擁有難以匹敵的強大實力，AMD和Arm生態(tài)的攻勢也不容小覷。

國內(nèi)CPU玩家已經(jīng)在技術方面取得許多進展，如今國產(chǎn)化替代已經(jīng)成為共識，自主可控的需求成為推動國產(chǎn)CPU發(fā)展的主要動力之一，但其落地和生態(tài)依然面臨重重挑戰(zhàn)，到真正商用普及之日，方是國產(chǎn)CPU崛起之時。

責任編輯：PSY