一颗芯片单价超1万元！“芯片刺客”服务器大芯片发展现状及行业竞争格局
近期，高通计划重返服务器芯片市场消息传出，重新引起了大家对这个被英特尔、AMD联合瓜分的市场的好奇心，笔者希望从产业现状及头部厂商的发展情况，进一步为大家分享关于该行业的一些研究及思考。
另外，近年来服务器行业的快速发展愈发引起业界的重视，具体的发展情况在此前芯八哥《芯片成本占比高达83%！全球服务器市场规模、竞争格局及发展潜力》一文中有详细的分析，感兴趣的可以前去了解，此处不做过多的赘述。
服务器芯片的发展现状及趋势
根据不完全统计，不同类型的服务器成本构成也有所不相同，通常基础型服务器单价略低，高性能型服务器价格有所提升，机器学习型因为要增加价格较高的 GPU 所以价格会更高些。
如芯片成本在基础型服务器中约占总成本的32%，而在高性能或更强性能的服务器中，芯片成本占比高达50%~83%。和PC一样，服务器核心芯片主要包括CPU、GPU，随着大数据催生多元算力新计算架构，DPU（数据处理器，Data Processing Unit）逐渐成为数据中心的第三颗主力芯片。
服务器成本构成
从服务器主流底层架构来看，X86架构依旧占据主导，其他如ARM、Power等非X86架构也占据一定份额。整体来看，x86处理器起步早、生态环境好，是目前服务器芯片的主流类型，未来随需求增加及服务器市场不断增长，x86服务器芯片增速有望持续增长。
指令集技术路径分类及代表企业
从市场规模来看，随着近年来全球服务器整体空间增长趋势明显，芯片作为底层算力支撑环节，市场规模快速扩容。截至2021年底，全球服务器芯片市场规模约2326亿元，其中中国市场规模约589亿元，占全球市场比重超过27%，已逐渐成为全球最主要的服务器芯片增量市场。
2017-2022年全球服务器芯片市场规模情况
随着移动互联网飞速发展，远程教育、高清视频、大型游戏、大型电商等一大批应用推动了互联网行业的高速发展，也积累了诸如云计算、大数据、物联网和人工智能等一批基础能力。未来随着 5G、自动驾驶、元宇宙等应用的深入，将对服务器芯片行业产生深远的变革，为未来提供更大的想象空间。
那些做的比较好的服务器芯片厂商
接上文所说，在从目前主流服务器CPU中X86架构仍旧占据主导地位，截至2021年底X86架构占比高达97%；Power、Alpha及MIPS为代表的部分服务器芯片日渐式微；ARM、RISC-V为代表的RISC架构近年来增长最为迅猛，这也是近期高通打算重返服务器芯片市场是背景之一。
服务器CPU市场份额X86架构占主导
资料来源：Wind
X86服务器芯片方面，市场长期被Intel和AMD为代表的厂商垄断。国产X86架构服务器CPU以中科曙光旗下的海光信息为代表，其X86架构授权来自AMD，CPU产品分为7000、5000、3000三个系列，分别面向高、中、低端算力需求，2021年出货量分别达到17万片、2.9万片、36万片，部分产品参数与英特尔前几年的主流产品相差不大。
X86服务器芯片厂商份额情况
资料来源：Wind
海光信息和英特尔X86服务器芯片对比
ARM服务器芯片方面，其因具备较低的成本和功耗优势，近年来发展迅猛。目前国内外包括Ampere、谷歌、亚马逊、高通及华为、阿里、飞腾等均积极进行布局。其中，Ampere已经在ARM服务器芯片市场坐稳了一席之地，且正在马不停蹄的向5nm的AmpereOne芯片目标迈进；国内以飞腾、华为海思及阿里平头哥为代表的ARM服务器芯片产品布局和生态都还不错。如今ARM体系性能正在持续提升，生态环境也在逐渐改善，还需要相关产品、软硬件的协同创新。
其他如Power、Alpha及MIPS为代表的小众服务器芯片目前均专注于与细分市场，如IBM公司Power芯片在传统的银行等金融机构占据较大市场份额，国内申威和龙芯中科在军工、政府等领域具备较大的应用空间等。
GPU方面，其一般视为CPU服务器的主要协处理器芯片，目前英伟达在服务器芯片市场占比超过96%，其中厂商主要包括英特尔及AMD等占比约4%。国内如景嘉微、壁仞科技等在该领域取得一定进展，但产品与英伟达等一线大厂相比差距较大。
服务器GPU芯片厂商份额情况
DPU方面，早在2020年，英伟达创始人黄仁勋就将DPU与CPU、GPU并列称为“未来计算三大支柱”，虽然DPU此后才逐渐成为芯片投资的热门赛道，但实际上，巨头们的角逐早已开始。整体来看，英伟达是全球DPU产业的先行者，其他如英特尔、AMD、Marvell及国内华为、阿里、腾讯等一批厂商均加速布局该领域。
国内外服务器芯片主要代表厂商情况一览
随着政府将发展数字经济上升至国家战略层面，东数西算大幕布局拉开，高端服务器芯片的国产化替代是信息技术应用创新工作的重点，行业国产替代将迎来新的发展机遇。
以电信行业为例，2020-2022年国产CPU占比提升不断提升，其中海光和鲲鹏占据较大的市场份额。
具体来看，从2020年开始，中国电信运营商集采开始像国产CPU倾斜，根据不完全数据统计：（1）中国电信：2021-2022年服务器集采总量达20万台，采购量同比明显增长，其中，国产CPU达5.3万台，同比增长一倍以上，占比达26.7%，海光和鲲鹏占国产CPU部分的比例分别为72%和28%。（2）中国移动：2021-2022年PC服务器第一期（合计）采购中，国产服务器占比达到41.65%，其补充采购部分均为国产服务器，海光和鲲鹏的比例分别为56.7%和43.3%。
大数据时代，DPU为何有望成为第三颗主力芯片？
据统计，全球算力需求平均每3.5个月翻一倍。DPU的出现首先要解决的就是网络数据包处理的问题。简单点来讲，目前随着核心网、汇聚网朝着100G、200G发展，接入网也达到50G、100G时，CPU无法提供足够的算力来处理数据包了。
大数据时代算力已经逐渐供不应求，DPU应运而生，并逐渐成为芯片投资的热门赛道。
国外厂商方面，早在2015年，英特尔通过收购Altera（阿尔特拉），并于2021年发布IPU类DPU产品；
2018年Marvell从开始陆续收购了Cavium、Avera Semiconductor和芯片初创公司Innovium；
2019年赛灵思宣布收购Solarflare，2020年发布Alveo系列加速卡产品，2022年自身又被AMD收购，2022年AMD又以约19亿美元收购云服务提供商Pensando，完成涵盖 CPU、GPU、FPGA和DPU整个云端布局。
2020年，英伟达69亿美元收购以色列网络芯片商Mellanox，并将BlueField产品线更名为Nvidia DPU，后又以400亿美元收购芯片设计公司ARM。
国内厂商方面，云计算龙头呈现追赶和超越之势，包括华为、腾讯及阿里云先后发布了其DPU产品。此外，包括北中网芯、芯启源、云豹智能、星云智联、大禹智芯、中科驭数等新兴厂商也纷纷入局，先后获得多轮融资。
国内DPU新兴厂商融资情况
目前全球DPU市场潜在规模超过30亿美元，其中中国市场超过5亿美元。在可预见的未来，DPU将主要应用于数据中心/云计算、智能驾驶、数据通信等领域，同时可能提升在网络安全、信创、国防军工等细分市场的渗透率。预计2022-2030年DPU芯片年复合增长率将超过30%，DPU也将成为名副其实的服务器“第三颗主力芯片”。
写在最后
从产业发展的趋势来看，在国内服务器已逐渐占据一定市场份额的大背景下，加速实现服务器芯片的自主可控已是大势所趋。从产业发展现状来看，X86服务器领域国内厂商差距较为明显，ARM、RISC-V为代表的新兴服务器芯片及DPU为代表的新应用产品未来有望在云端市场占据一定空间，国产占据先发优势的厂商有望持续分享行业红利。
编辑：ZQY 最后修改时间：2022-09-14
