???本文來自“2023微處理器芯片技術詞條報告”。微處理器芯片指由一片或幾片大規模集成電路構成的中央處理器，該電路屬于微型計算機的運算控制部分（微處理器芯片與存儲器、外圍電路芯片共同構成微型計算機），負責完成取指令、執行指令、與存儲器和邏輯部件交換信息的工作。

在產業鏈方面，微處理器芯片上游分為EDA工具、IP核授權商和晶圓代工廠。EDA工具代表企業有Synopsys、Candence、華大九天、西門子等。知名IP核授權商有ARM、Synopsys芯原微電子等。晶圓代工廠代表企業有臺積電、中芯國際等。

在市場規模方面，由于AIoT市場對微處理器芯片需求的拉動，中國微處理器芯片市場從2018年的1,123.5億元增長至2022年的2,714.3億元，年復合增長率達24.7%。未來，智能化趨勢將助力中國微處理器芯片市場規模進一步增長，預計將從2023年的3,249.0億元增長至2027年的6,128.9億元，年復合增長率達17.2%。

微處理器芯片行業定義

微處理器芯片指由一片或幾片大規模集成電路構成的中央處理器，該電路屬于微型計算機的運算控制部分（微處理器芯片與存儲器、外圍電路芯片共同構成微型計算機），負責完成取指令、執行指令、與存儲器和邏輯部件交換信息的工作。微處理器芯片具有體積小、重量輕、易模塊化的特點，其基本組成部件包括寄存器堆、運算器、時序控制電路、數據和地址總線。

微處理器芯片行業分類

按照應用領域的不同，微處理器芯片可分為CPU、MCU和DSP。CPU指中央處理器，根據使用功能可具體分為MPU、GPU和APU。MCU指單片機，是一種集成CPU、存儲器和其他接口等的芯片級計算機。DSP是專用于處理算法任務的數字信號處理芯片。

微處理器芯片行業特征

中國微處理器芯片具有下游應用場景豐富、周期性波動、國產微處理器芯片與國際主流產品存在差距三大特征。

在應用場景方面，微處理器芯片下游應用場景豐富，以通用型微處理器芯片為例，使用通用型CPU的產品包括服務器、工作站、移動終端、和嵌入式設備等。這些產品的應用場景涵蓋電信、金融、教育、稅務、電力、公安、社保、物聯網、工業控制系統等多個領域。

在周期性方面，與其他集成電路細分領域一樣，微處理器芯片行業具有周期性波動的特征，庫存錯配使該行業經歷被動去庫存、主動補庫存、被動補庫存和主動去庫存四個階段的周期循環。

在制造工藝方面，英特爾、AMD等國際頭部企業微處理器芯片在制程工藝方面領先于國產微處理器芯片。

微處理器芯片應用場景豐富

通用型微處理器芯片、專用型微處理器芯片和微控制器均有較為廣泛的應用場景，下游市場龐大。

以通用型微處理器芯片為例，CPU/MPU可應用于服務器、工作站、個人計算機、移動終端和嵌入式設備等多個領域。服務器一般使用20核以上的CPU處理器，服務器的關鍵應用場景有電信、金融、教育、稅務、電力、公安、社保等。

工作站一般使用10核以下的處理器（工作站是高檔次專用電腦的總稱），工作站的關鍵應用場景包括圖形工作站和計算工作站。個人計算機一般使用10核以下的處理器，具體應用場景包括臺式PC電腦、筆記本電腦等。移動終端一般使用10核以下的處理器（4核、8核居多），具體應用場景包括手機、平板電腦、智能電視、POS機等。嵌入式設備針對不同的應用場景使用不同規格的處理器，如智能汽車、物聯網設備、工業控制系統等。

微處理器芯片呈現周期性波動的特征

微處理器芯片行業具有高低波動循環的庫存周期特征。庫存錯配是微處理器芯片行業周期性波動的主要原因。一個完整的庫存周期包括被動去庫存、主動補庫存、被動補庫存和主動去庫存四個階段。在被動去庫存階段，微處理器芯片需求量增大導致產品供不應求，庫存持續減少，微處理器芯片價格開始上升。

在主動補庫存階段，產能供給增加，供不應求的局面開始改變但需求仍大于供給，微處理器芯片價格增速放緩。在被動補庫存階段，供大于求，新增產能逐漸形成庫存，微處理器芯片價格開始下跌。在主動去庫存階段，供給廠商由于微處理器芯片價格下跌盈利能力持續惡化，部分產能退出市場導致整體供應量減少，庫存開始下降。

國產微處理器芯片與國際主流產品存在差距

英特爾、AMD等國際頭部企業微處理器芯片在制程工藝方面領先于國產微處理器芯片。以國內外廠商近幾年代表性微處理器芯片產品為例，Intel在2020年發布的Xeon6354處理器芯片制程節點為10nm，AMD在2020年發布的EPYC7542處理器芯片制程節點為7nm，而海光、兆芯、飛騰、申威等中國公司近幾年生產的CPU制程節點在12nm以上。制程節點的差異意味著國產CPU仍無法與英特爾、AMD等海外巨頭在高端芯片領域直接展開競爭。

微處理器芯片發展歷程

1956年至1976年是中國微處理器芯片行業萌芽期。在萌芽期，世界第一塊微處理器芯片誕生，微處理器芯片的概念逐步傳入中國。1977年至2013年是中國微處理器芯片行業啟動期。在啟動期，中國成功研制首枚微處理器芯片樣機，并逐步掌握通用高性能處理器設計技術。

2014年至今是中國微處理器芯片高速發展期。2014年，國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》，芯片設計上升為國家戰略。國家“芯片大基金”正式設立，各大基金公司通過控股形式投資芯片行業。微處理器芯片行業發展得到國家大力推動。

微處理器芯片產業鏈分析

微處理器芯片上游分為EDA工具、IP核授權商和晶圓代工廠。EDA工具代表企業有Synopsys、Candence、華大九天、西門子等。知名IP核授權商有ARM、Synopsys芯原微電子等。晶圓代工廠代表企業有臺積電、中芯國際等。中游為微處理器芯片廠商，代表企業有紫光國微、晶晨股份、海光信息、北京君正等。下游為微處理器芯片終端應用，代表企業有聯想、華為、小米等。

產業鏈上游，EDA（Electronic Design Automation）指電子設計自動化技術，是一種利用計算機輔助設計軟件進行芯片功能設計、物理設計（布局、布線、版圖、設計規則檢查等）等流程的設計方式。

（1）在競爭格局方面，Synopsys、Cadence、Mentor Graphic為全球EDA行業三大領軍公司（Mentor Graphic于2016年并入西門子公司）。目前，三大國際巨頭在中國EDA工具市場銷售額占比超過90%，中國EDA龍頭企業華大九天市場份額僅6%。

（2）在周期性波動方面，EDA處于芯片產業鏈的第一環，終端芯片應用商所面臨的半導體行業下行壓力需要經過芯片設計廠商、晶圓制造廠商再傳導到EDA公司。因此，EDA的周期性波動滯后于整個芯片制造行業的周期性波動，且波動幅度較小。知識產權積累是EDA公司周期性波動幅度小的主要原因。EDA廠商處于產業鏈最頂端，EDA巨頭憑借多年積累的知識產權建立算法密集的大型工業軟件系統，可替代性較弱，議價能力強。

IP核廠商主要通過IP核授權模式實現盈利，因此，IP核供應商又稱為IP核授權商。

（1）在議價能力方面，IP核產品附加值較高，對下游芯片設計廠商議價能力較強。IP核是芯片產業鏈中毛利率較高的行業。例如，2022年芯原股份IP核授權業務收入7.9億元，毛利率88.7%。翱捷科技半導體IP授權業務營業收入1.1億元，毛利率高達98.4%。IP核授權業務毛利率高的主要原因是IP核屬于軟件設計產品，無生產線、廠房等生產成本，IP核盈利屬于知識產權付費。

（2）在市場結構方面，全球IP核市場規模從2017年的34億美元增長至2021年的54.5億美元，其中物理IP核市場規模從2017年的12.億美元增長至2021年的22.7億美元。2017年-2021年，物理IP核市場規模占IP核整體市場規模的比例分別為36.8%、38.4%、40.9%、40%、41.6%，該比例呈現逐年增長的趨勢

晶圓代工廠負責根據微處理器芯片設計方案進行芯片制造。

（1）在競爭格局方面，芯片制造行業總體呈現較明顯的頭部效應。臺積電作為世界最大芯片制造代工廠，其全球市場份額超過50%。在先進制程芯片制造領域，臺積電占據全球80%以上的市場份額。

2021年，全球前十大代工廠占據全球93.4%的市場份額，其中除三星、格羅方德、高塔半導體外均為中國企業，這些中國企業占全球市場份額合計68.9%。

（2）在產能區域分布方面，中國大陸純晶圓代工廠占全球市場份額從2014年的6.9%增長至2021年的8.5%。在市場需求、國家政策、資本投入的驅動下，全球晶圓代工產業逐漸向中國大陸轉移，中國大陸成為全球最大且增速最快的晶圓代工市場之一，2016年至2020年，全球新增投產的晶圓廠為62座，其中有26座建設于中國大陸，占全球總數的42%。

產業鏈中游，微處理器芯片廠商負責芯片設計。在晶圓代工廠完成微處理器芯片制造后，將芯片成品出售給下游終端應用企業。

（1）在市場結構方面，微處理器芯片作為微型元件在全球集成電路市場的占比維持在20%左右。微處理器芯片又稱微型元件，是數字芯片的細分種類之一。2021年，微處理器芯片市場銷售額占集成電路銷售額比例為17.1%，模擬芯片在集成電路銷售額占比為15.8%。僅微處理器芯片市場這一數字芯片的細分領域就超過整體模擬市場的銷售額，因此，微處理器芯片在集成電路產業中占據重要的地位。

（2）在制程工藝方面，國產微處理器芯片與國際主流微處理器芯片仍存在一定差距。以通用型微處理器芯片為例，Intel在2020年發布的Xeon6354處理器芯片制程節點為10nm，AMD在2020年發布的EPYC7542處理器芯片制程節點為7nm，而海光、兆芯、飛騰、申威等中國公司生產的CPU制程節點在12nm以上。制程節點的差異意味著國產CPU仍無法與英特爾、AMD等海外巨頭在高端芯片領域直接展開競爭。

產業鏈下游，微處理器芯片應用范圍較為廣泛，覆蓋汽車電子、消費電子、物聯網、服務器、計算機、通信、工業等多個領域。

（1）在應用市場規模方面，微處理器芯片撬動的應用市場龐大。以CPU為例，筆記本電腦是CPU的重要應用領域之一。2020年全球筆記本電腦出貨量達2.0億臺，同比增長17.1%。2021年全球筆記本電腦出貨量達2.5億臺，同比增長22.9%，超過2011年的出貨量峰值成為歷史新高。目前，筆記本電腦市場已基本轉入存量市場，但市場規模依然龐大。

（2）在采購成本方面，不同領域使用的微處理器采購價格有所差異。在筆記本電腦領域，通用型處理器AMD R9 5900x銷售價格為2,800元，而使用這一芯片的筆記本電腦如聯想筆記本電腦ThinkBook 16p售價9,800元。這意味著該電腦的CPU采購成本占銷售價比例高達28.6%。在服務器領域，華為FusionServer Pro售價為24,788元，而該服務器使用的CPU Intel Xeon Silver 4210采購成本為4,150元，CPU采購成本占銷售價比例為16.7%。

微處理器芯片行業規模

由于AIoT市場對微處理器芯片需求的拉動，中國微處理器芯片市場從2018年的1,123.5億元增長至2022年的2,714.3億元，年復合增長率達24.7%。未來，智能化趨勢將助力中國微處理器芯片市場規模進一步增長，預計將從2023年的3,249.0億元增長至2027年的6,128.9億元，年復合增長率達17.2%。

過去五年，AIoT市場在中國的爆發式增長是拉動微處理器芯片需求增長的主要動力（AIoT技術指人工智能技術和物聯網技術的融合）。2022年，中國新能源汽車銷售量688.7萬輛，同比增長93.4%。新能源車對傳統汽車的替代使汽車市場對MCU芯片的需求量不斷提升。除AIoT技術在汽車領域的應用外，智能家居、消費電子等多個領域的智聯化都拉動微處理器芯片需求的增長。因此，過去五年AIoT技術的普及是中國微處理器芯片增長的主要動力。

未來五年，AI微處理器芯片將成為微處理器芯片市場的主要增長點之一。AI微處理器芯片指為人工智能相關工作而專門設計的微處理器芯片，該類芯片“存算一體”的設計架構可以更好地適應人工智能的復雜數據處理方式。邊緣計算市場的爆發式增長將促進AI MCU芯片需求的增長。除AI MCU芯片外，其他智能微處理器芯片可適應智慧農業、智能服務器等多種人工智能領域。因此，智能微處理器芯片將是未來微處理器芯片市場的主要增長點。

微處理器芯片競爭格局

中國微處理器芯片行業總體呈現紫光國微、晶晨股份、北京君正、海光信息四家企業作為龍頭引領行業發展的競爭格局。在營業收入方面，10家企業營業收入呈現兩級分化的現狀。紫光國微、晶晨股份、北京君正、海光信息四家企業營業收入處于較高水平，營業收入分別為68億元、55.5億元、54億元和50.7億元。其他企業除國科微外營業收入均小于20億元，其中龍芯中科、景嘉微營業收入僅為7.4億元和2.6億元。

在研發投入方面，海光信息、紫光國微和晶晨股份處于10家企業中的較高水平，研發投入分別為20.7億元、12.5億元、11.9億元。

未來，中國微處理器芯片行業集中度將逐步提升，頭部企業將依靠其技術優勢繼續保持頭部地位。微處理器芯片廠商的研發投入與營業收入基本呈現正相關關系，海光信息、紫光國微和晶晨股份研發投入均大于10億元，當下的研發投入反映企業獲得技術突破的潛力。相比于經營規模較小的企業，頭部企業與國際廠商技術水平差距更小。依靠強于小企業的技術研發能力，頭部廠商更有可能在國產替代趨勢中搶占先機。 編輯：黃飛

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