一顆芯片單價超1萬元！“芯片刺客”服務(wù)器大芯片發(fā)展現(xiàn)狀及行業(yè)競爭格局
近期，高通計劃重返服務(wù)器芯片市場消息傳出，重新引起了大家對這個被英特爾、AMD聯(lián)合瓜分的市場的好奇心，筆者希望從產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及頭部廠商的發(fā)展情況，進(jìn)一步為大家分享關(guān)于該行業(yè)的一些研究及思考。
另外，近年來服務(wù)器行業(yè)的快速發(fā)展愈發(fā)引起業(yè)界的重視，具體的發(fā)展情況在此前芯八哥《芯片成本占比高達(dá)83%！全球服務(wù)器市場規(guī)模、競爭格局及發(fā)展?jié)摿Α芬晃闹杏性敿?xì)的分析，感興趣的可以前去了解，此處不做過多的贅述。
服務(wù)器芯片的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
根據(jù)不完全統(tǒng)計，不同類型的服務(wù)器成本構(gòu)成也有所不相同，通常基礎(chǔ)型服務(wù)器單價略低，高性能型服務(wù)器價格有所提升，機(jī)器學(xué)習(xí)型因為要增加價格較高的 GPU 所以價格會更高些。
如芯片成本在基礎(chǔ)型服務(wù)器中約占總成本的32%，而在高性能或更強(qiáng)性能的服務(wù)器中，芯片成本占比高達(dá)50%~83%。和PC一樣，服務(wù)器核心芯片主要包括CPU、GPU，隨著大數(shù)據(jù)催生多元算力新計算架構(gòu)，DPU（數(shù)據(jù)處理器，Data Processing Unit）逐漸成為數(shù)據(jù)中心的第三顆主力芯片。
服務(wù)器成本構(gòu)成
從服務(wù)器主流底層架構(gòu)來看，X86架構(gòu)依舊占據(jù)主導(dǎo)，其他如ARM、Power等非X86架構(gòu)也占據(jù)一定份額。整體來看，x86處理器起步早、生態(tài)環(huán)境好，是目前服務(wù)器芯片的主流類型，未來隨需求增加及服務(wù)器市場不斷增長，x86服務(wù)器芯片增速有望持續(xù)增長。
指令集技術(shù)路徑分類及代表企業(yè)
從市場規(guī)模來看，隨著近年來全球服務(wù)器整體空間增長趨勢明顯，芯片作為底層算力支撐環(huán)節(jié)，市場規(guī)模快速擴(kuò)容。截至2021年底，全球服務(wù)器芯片市場規(guī)模約2326億元，其中中國市場規(guī)模約589億元，占全球市場比重超過27%，已逐漸成為全球最主要的服務(wù)器芯片增量市場。
2017-2022年全球服務(wù)器芯片市場規(guī)模情況
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程教育、高清視頻、大型游戲、大型電商等一大批應(yīng)用推動了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高速發(fā)展，也積累了諸如云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等一批基礎(chǔ)能力。未來隨著 5G、自動駕駛、元宇宙等應(yīng)用的深入，將對服務(wù)器芯片行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的變革，為未來提供更大的想象空間。
那些做的比較好的服務(wù)器芯片廠商
接上文所說，在從目前主流服務(wù)器CPU中X86架構(gòu)仍舊占據(jù)主導(dǎo)地位，截至2021年底X86架構(gòu)占比高達(dá)97%；Power、Alpha及MIPS為代表的部分服務(wù)器芯片日漸式微；ARM、RISC-V為代表的RISC架構(gòu)近年來增長最為迅猛，這也是近期高通打算重返服務(wù)器芯片市場是背景之一。
服務(wù)器CPU市場份額X86架構(gòu)占主導(dǎo)
資料來源：Wind
X86服務(wù)器芯片方面，市場長期被Intel和AMD為代表的廠商壟斷。國產(chǎn)X86架構(gòu)服務(wù)器CPU以中科曙光旗下的海光信息為代表，其X86架構(gòu)授權(quán)來自AMD，CPU產(chǎn)品分為7000、5000、3000三個系列，分別面向高、中、低端算力需求，2021年出貨量分別達(dá)到17萬片、2.9萬片、36萬片，部分產(chǎn)品參數(shù)與英特爾前幾年的主流產(chǎn)品相差不大。
X86服務(wù)器芯片廠商份額情況
資料來源：Wind
海光信息和英特爾X86服務(wù)器芯片對比
ARM服務(wù)器芯片方面，其因具備較低的成本和功耗優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅猛。目前國內(nèi)外包括Ampere、谷歌、亞馬遜、高通及華為、阿里、飛騰等均積極進(jìn)行布局。其中，Ampere已經(jīng)在ARM服務(wù)器芯片市場坐穩(wěn)了一席之地，且正在馬不停蹄的向5nm的AmpereOne芯片目標(biāo)邁進(jìn)；國內(nèi)以飛騰、華為海思及阿里平頭哥為代表的ARM服務(wù)器芯片產(chǎn)品布局和生態(tài)都還不錯。如今ARM體系性能正在持續(xù)提升，生態(tài)環(huán)境也在逐漸改善，還需要相關(guān)產(chǎn)品、軟硬件的協(xié)同創(chuàng)新。
其他如Power、Alpha及MIPS為代表的小眾服務(wù)器芯片目前均專注于與細(xì)分市場，如IBM公司Power芯片在傳統(tǒng)的銀行等金融機(jī)構(gòu)占據(jù)較大市場份額，國內(nèi)申威和龍芯中科在軍工、政府等領(lǐng)域具備較大的應(yīng)用空間等。
GPU方面，其一般視為CPU服務(wù)器的主要協(xié)處理器芯片，目前英偉達(dá)在服務(wù)器芯片市場占比超過96%，其中廠商主要包括英特爾及AMD等占比約4%。國內(nèi)如景嘉微、壁仞科技等在該領(lǐng)域取得一定進(jìn)展，但產(chǎn)品與英偉達(dá)等一線大廠相比差距較大。
服務(wù)器GPU芯片廠商份額情況
DPU方面，早在2020年，英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛就將DPU與CPU、GPU并列稱為“未來計算三大支柱”，雖然DPU此后才逐漸成為芯片投資的熱門賽道，但實際上，巨頭們的角逐早已開始。整體來看，英偉達(dá)是全球DPU產(chǎn)業(yè)的先行者，其他如英特爾、AMD、Marvell及國內(nèi)華為、阿里、騰訊等一批廠商均加速布局該領(lǐng)域。
國內(nèi)外服務(wù)器芯片主要代表廠商情況一覽
隨著政府將發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)上升至國家戰(zhàn)略層面，東數(shù)西算大幕布局拉開，高端服務(wù)器芯片的國產(chǎn)化替代是信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新工作的重點(diǎn)，行業(yè)國產(chǎn)替代將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。
以電信行業(yè)為例，2020-2022年國產(chǎn)CPU占比提升不斷提升，其中海光和鯤鵬占據(jù)較大的市場份額。
具體來看，從2020年開始，中國電信運(yùn)營商集采開始像國產(chǎn)CPU傾斜，根據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計：（1）中國電信：2021-2022年服務(wù)器集采總量達(dá)20萬臺，采購量同比明顯增長，其中，國產(chǎn)CPU達(dá)5.3萬臺，同比增長一倍以上，占比達(dá)26.7%，海光和鯤鵬占國產(chǎn)CPU部分的比例分別為72%和28%。（2）中國移動：2021-2022年P(guān)C服務(wù)器第一期（合計）采購中，國產(chǎn)服務(wù)器占比達(dá)到41.65%，其補(bǔ)充采購部分均為國產(chǎn)服務(wù)器，海光和鯤鵬的比例分別為56.7%和43.3%。
大數(shù)據(jù)時代，DPU為何有望成為第三顆主力芯片？
據(jù)統(tǒng)計，全球算力需求平均每3.5個月翻一倍。DPU的出現(xiàn)首先要解決的就是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包處理的問題。簡單點(diǎn)來講，目前隨著核心網(wǎng)、匯聚網(wǎng)朝著100G、200G發(fā)展，接入網(wǎng)也達(dá)到50G、100G時，CPU無法提供足夠的算力來處理數(shù)據(jù)包了。
大數(shù)據(jù)時代算力已經(jīng)逐漸供不應(yīng)求，DPU應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸成為芯片投資的熱門賽道。
國外廠商方面，早在2015年，英特爾通過收購Altera（阿爾特拉），并于2021年發(fā)布IPU類DPU產(chǎn)品；
2018年Marvell從開始陸續(xù)收購了Cavium、Avera Semiconductor和芯片初創(chuàng)公司Innovium；
2019年賽靈思宣布收購Solarflare，2020年發(fā)布Alveo系列加速卡產(chǎn)品，2022年自身又被AMD收購，2022年AMD又以約19億美元收購云服務(wù)提供商Pensando，完成涵蓋 CPU、GPU、FPGA和DPU整個云端布局。
2020年，英偉達(dá)69億美元收購以色列網(wǎng)絡(luò)芯片商Mellanox，并將BlueField產(chǎn)品線更名為Nvidia DPU，后又以400億美元收購芯片設(shè)計公司ARM。
國內(nèi)廠商方面，云計算龍頭呈現(xiàn)追趕和超越之勢，包括華為、騰訊及阿里云先后發(fā)布了其DPU產(chǎn)品。此外，包括北中網(wǎng)芯、芯啟源、云豹智能、星云智聯(lián)、大禹智芯、中科馭數(shù)等新興廠商也紛紛入局，先后獲得多輪融資。
國內(nèi)DPU新興廠商融資情況
目前全球DPU市場潛在規(guī)模超過30億美元，其中中國市場超過5億美元。在可預(yù)見的未來，DPU將主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心/云計算、智能駕駛、數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域，同時可能提升在網(wǎng)絡(luò)安全、信創(chuàng)、國防軍工等細(xì)分市場的滲透率。預(yù)計2022-2030年DPU芯片年復(fù)合增長率將超過30%，DPU也將成為名副其實的服務(wù)器“第三顆主力芯片”。
寫在最后
從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢來看，在國內(nèi)服務(wù)器已逐漸占據(jù)一定市場份額的大背景下，加速實現(xiàn)服務(wù)器芯片的自主可控已是大勢所趨。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，X86服務(wù)器領(lǐng)域國內(nèi)廠商差距較為明顯，ARM、RISC-V為代表的新興服務(wù)器芯片及DPU為代表的新應(yīng)用產(chǎn)品未來有望在云端市場占據(jù)一定空間，國產(chǎn)占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢的廠商有望持續(xù)分享行業(yè)紅利。
編輯：ZQY 最后修改時間：2022-09-14
