國產(chǎn)CPU芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

1、三十余載 CPU 巨頭競爭史指引國產(chǎn)芯片發(fā)展之路國產(chǎn)CPU芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析投資要點(diǎn)：5CAVE 洞見研究體系下跟蹤發(fā)現(xiàn)，2017 年半導(dǎo)體行業(yè)由于下游智能手機(jī)拉動不在，但服務(wù)器市場卻出現(xiàn)回暖，Intel 個人計算部門前三季度 ASP 同比顯著提升。中短期內(nèi)云數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的需求和長期 AI 的算力需求都離不開 CPU 處理器。2017Q3 AMD 扭虧為盈，新產(chǎn)品對 Intel 發(fā)起挑戰(zhàn)。AMD 在今年第三季度終于實(shí)現(xiàn)扭虧為盈，錄得凈利潤 7100 萬美元。AMD Q3 季度能有這樣的表現(xiàn)，主要功勞應(yīng)該還是Ryzen 處理器的。此外 AMD Epyc 服務(wù)器處理器爭搶 Intel 盤踞多年龍頭獨(dú)

2、占地位的服務(wù)器處理器市場競爭態(tài)勢將逐步升溫。Epyc 產(chǎn)品線為 AMD 帶來了龐大的成長潛能，并正對英特爾形成新的挑戰(zhàn)。Intel 和 AMD 兩家公司的發(fā)展歷史就是整個 CPU 發(fā)展的歷史。指令集競爭的關(guān)鍵不是靠技術(shù)，而是依靠市場。雖然 Intel 加大研發(fā)使得復(fù)雜指令集處理器在性能上后來居上，但是重要的是 Intel 堅持產(chǎn)品兼容性，長久以來積累了能夠在此處理器上運(yùn)行的軟件，減小客戶的更換成本，使得客戶追隨 Intel 的產(chǎn)品（安卓和塞班手機(jī)操作系統(tǒng)的競爭也類似）。2017 重磅事件之一莫過于 Intel 和 AMD 再次合作。這次合作不是授權(quán)代工，而是采用CPU+GPU 打造最強(qiáng)移動平臺

3、處理器。Intel 在 2017 年 11 月 7 日發(fā)布第八代酷睿高性能處理器 Kaby Lake-G，其中 G 代表“Graphics”，Intel 的 CPU 將和 AMD 的 GPU 集成在同一基板上。Intel 第一次采用 EMIB 技術(shù)，將 CPU 和 GPU 封裝在同一基板上，利用PCI-E 3.0 高速總線連接，可以使不同工藝的模板高速互通。AMD 可能通過此次合作有望重返高端筆記本領(lǐng)域，甚至兩家公司可能會繼續(xù)合作推出新產(chǎn)品。參照處理器的發(fā)展歷史，國產(chǎn)服務(wù)器廠商有望通過合作切入核心芯片市場。2016 年 AMD 和天津海光設(shè)立合資公司共同生產(chǎn) x86 處理器，AMD 將提供 x

4、86 芯片技術(shù)許可和必要的技術(shù)支持。作為回報，AMD 未來幾年預(yù)計可獲得 2.93 億美元許可費(fèi)和版稅收入。而根據(jù)美國媒體報道，AMD 發(fā)言人稱，中國的協(xié)議不違反交叉許可協(xié)議，因?yàn)楹腺Y公司所有權(quán)結(jié)構(gòu)不同，而且轉(zhuǎn)讓給中國的所有信息都符合美國出口法規(guī)。目前 X86 由 Intel 擁有，和AMD 和 VIA 有交叉授權(quán)，考慮到 AMD 無法授權(quán) X86 指令集技術(shù)，此次授權(quán)的應(yīng)該是AMD 自主設(shè)計的 X86 CPU 架構(gòu)。目 錄TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _TOC_250009 AMD 扭虧為盈，再掀 CPU 行業(yè)三十余載競爭史4 HYPERLINK l _TOC_25

5、0008 1968-1984：同根同源，IBM 促使 Intel 和 AMD 的發(fā)展5 HYPERLINK l _TOC_250007 1985-1996：Intel 統(tǒng)領(lǐng) CPU 市場，AMD 由合作到模仿頑強(qiáng)生存6 HYPERLINK l _TOC_250006 1997- 2006：Intel 策略失誤，AMD 反超崛起7 HYPERLINK l _TOC_250005 2006-2016：Intel 霸主地位無人撼動9 HYPERLINK l _TOC_250004 2017：Intel 和 AMD 的新征程、新合作11 HYPERLINK l _TOC_250003 國產(chǎn)芯片啟示13

6、 HYPERLINK l _TOC_250002 指令集是國產(chǎn)處理器發(fā)展的一大掣肘13 HYPERLINK l _TOC_250001 參照 Intel 和 AMD，合作是第一步14 HYPERLINK l _TOC_250000 附錄：Intel 和 AMD 的股價走勢回顧17圖表目錄圖 1：2017Q3 AMD 扭虧為盈（單位：百萬美元）4圖 2：Intel 和 AMD 的發(fā)展就是 CPU 的發(fā)展歷史4圖 3：在 IBM 的要求下 Intel 和 AMD 合作生產(chǎn) 80286 處理器5圖 4：Intel 放棄兼容性接口 Socket7 改用 Slot17圖 5：Intel 和 AMD 的“

7、真假雙核”之爭8圖 6：2006 年 AMD 市占率達(dá)到 50%，為歷史最高9圖 7：2006 年 AMD 股價也達(dá)到輝煌期（單位：美元）9圖 8：AMD 提出異構(gòu)運(yùn)算10圖 9：Intel 和 AMD 的競爭愈加激烈12圖 10：Intel 和 AMD 合作開發(fā) CPU+GPU 移動給平臺處理器13圖 11：AMD 與天津海光合資企業(yè)股權(quán)結(jié)構(gòu)15圖 12：AMD 歷史股價與產(chǎn)品對應(yīng)節(jié)點(diǎn)17圖 13：Intel 歷史股價與產(chǎn)品對應(yīng)節(jié)點(diǎn)17表 1：1971-1978 年間 Intel 產(chǎn)品5表 2：1982-1993 年間 Intel 產(chǎn)品6表 3：1982-1993 年間 AMD 產(chǎn)品6表 4

8、：1993-2000 年間 Intel 產(chǎn)品7表 5：1995-2006 年間 AMD 產(chǎn)品8表 6：AMD APU 發(fā)展歷程10表 7：Intel 核顯發(fā)展歷程10表 8：2006-2015 年間 Intel 產(chǎn)品11表 9：2007-2017 年間 AMD 產(chǎn)品12表 10：國產(chǎn)處理器架構(gòu)/指令集及其技術(shù)來源14表 11：行業(yè)重點(diǎn)公司估值表16AMD 扭虧為盈，再掀 CPU 行業(yè)三十余載競爭史經(jīng)歷多年長期虧損的處理器芯片公司 AMD 在今年第三季度終于實(shí)現(xiàn)扭虧為盈，錄得凈利潤 7100 萬美元。AMD Q3 季度能有這樣的表現(xiàn)，主要功勞應(yīng)該還是 Ryzen 處理器的。此外 AMD Epyc

9、 服務(wù)器處理器爭搶 Intel 盤踞多年龍頭獨(dú)占地位的服務(wù)器處理器市場競爭態(tài)勢將逐步升溫。Epyc 產(chǎn)品線為 AMD 帶來了龐大的成長潛能，并正對英特爾形成新的挑戰(zhàn)。圖 1：2017Q3 AMD 扭虧為盈（單位：百萬美元）2001000-100-200-300-400-500-600-700資料來源：公司季報，申萬宏源研究回顧歷史，AMD 和 Intel 兩家公司的發(fā)展史其實(shí)就是整個 CPU 發(fā)展的歷史。Intel 成立于 1968 年，一年之后 AMD 成立。兩家公司的創(chuàng)始人均出自仙童半導(dǎo)體，Intel 的創(chuàng)始人諾伊斯和摩爾分別是集成電路的發(fā)明人和“摩爾定律”的提出者，而 AMD 創(chuàng)始人桑德

10、斯是仙童半導(dǎo)體的銷售員。圖 2：Intel 和 AMD 的發(fā)展就是 CPU 的發(fā)展歷史資料來源：Display Search，申萬宏源研究1968-1984：同根同源，IBM 促使 Intel 和 AMD 的發(fā)展Intel 在 1970 年推出世界上第一塊 DRAM，1971 年 Intel 成功上市并發(fā)布了世界上第一塊個人微型處理器 4004，雖然處理能力有限，但在 IT 界具有里程碑的意義；次年發(fā)布的 8008 處理器，性能得到了翻倍的提升，最重要的是獲得了處理器的指令技術(shù)，這套指令集奠定了今天 Intel X86 系列微處理器指令集的基礎(chǔ)。表 1：1971-1978 年間 Intel 產(chǎn)

11、品時間型號時鐘頻率（HZ）晶體管數(shù)目工藝備注19714004108K2300世界上第一塊個人微型處理器，4 位，45 條10 微米指令，每秒僅能執(zhí)行 5 萬條指令。受限于處理能力，業(yè)界反映平淡。19728008500-800K350010 微米獲得指令集197480802M45006 微米性能是 8008 的 10 倍，每秒執(zhí)行 29 萬條指令1978808680875M8M29000290003 微米第一款 x86 處理器，16 位，可尋址 1MB 內(nèi)存，808810M290008088 用于 IBM 首批 PC資料來源：Intel 公司官網(wǎng)，申萬宏源研究指令集之爭的關(guān)鍵不是靠技術(shù)，而是依靠

12、市場選擇兼容性勝出。指令集分為復(fù)雜指令集（CISC）和精簡指令集（RISC）兩種，指令集的重要性在于計算機(jī)的程序最終轉(zhuǎn)化 為指令才能在處理器上運(yùn)行，所以在處理器設(shè)計時就需要考慮采用的指令集。在當(dāng)時，Intel 的 8086 是基于復(fù)雜指令集研制的，然而以摩托羅拉為首的大型工作站公司相繼開發(fā)基于精簡指令集的處理器，Intel 的后期產(chǎn)品為了保持兼容性繼續(xù)使用了復(fù)雜指令集。長久以來積累了能夠在此處理器上運(yùn)行的軟件，減小客戶的更換成本，使得客戶追隨 Intel 的產(chǎn)品。最終經(jīng)過長達(dá) 10 年的鏖戰(zhàn)，Intel 的復(fù)雜指令集最終占據(jù)了市場。AMD 無資金和技術(shù)優(yōu)勢，以優(yōu)質(zhì)低價的產(chǎn)品策略力爭各類產(chǎn)品的第

13、二供應(yīng)商。1982 年-1985 年期間，由于 IBM 的采購原則是必須兩家以上的公司參與競標(biāo)，Intel 開放技術(shù)， 全面授權(quán) AMD 生產(chǎn) x86 系列處理器，AMD 成為 8086 和 8088 處理器的第二供應(yīng)商。這是歷史上兩家公司唯一合作同時打上雙方 logo 的時期。圖 3：在 IBM 的要求下 Intel 和 AMD 合作生產(chǎn) 80286 處理器資料來源：太平洋電腦，申萬宏源研究1982 年 Intel 發(fā)布的 80286 處理器，市場反應(yīng)強(qiáng)烈，該處理器發(fā)布后的 6 年內(nèi)，全世界基于 286 處理器的個人計算機(jī)便達(dá)到了大約 1500 萬臺。1985-1996：Intel 統(tǒng)領(lǐng) C

14、PU 市場，AMD 由合作到模仿頑強(qiáng)生存Intel 停止合作， AMD 失去了 CPU 發(fā)展的黃金時期。AMD 在獲得 286 處理器的授權(quán)后便開始生產(chǎn)自己的 286 芯片，制造了克隆體“Am286”。Intel 在意識到威脅后于 1985年單方面中止了合作協(xié)議，獨(dú)家生產(chǎn) 386 處理器。AMD 于 1989 年自主研發(fā)了性能與 386 相似的 AM386 處理器，通過不斷生產(chǎn)兼容 Intel 的處理器，以低廉的價格打入市場，使得AMD 頑強(qiáng)的生存著。Intel 推出 Pentium 處理器后達(dá)到工作站水平。其實(shí)在 20 世紀(jì) 80 年代之前，幾乎所有如 IBM 的計算機(jī)公司都會自己研制處理器

15、，他們的產(chǎn)品代表了高端市場的水平，Intel 的產(chǎn)品只是補(bǔ)充低端市場。8086 和 80286 的大熱也是因?yàn)楸姸?PC 廠商為了滿足 IBM 的兼容性而采用 Intel 的產(chǎn)品。Intel 在 1993 年推出的 Pentium 產(chǎn)品則達(dá)到了工作站的水平，所以最早生產(chǎn)工作站的 SUN 公司、IBM、以及蘋果都開始使用 Intel 的產(chǎn)品。表 2：1982-1993 年間 Intel 產(chǎn)品時間型號時鐘頻率（HZ）晶體管數(shù)目工藝備注1982802866M、8M、10M、12.5M1340001.5 微米16 位，第一款具有完全兼容性的處理器19858038616M2750001.5 微米第一代

16、32 位處理器，每秒可以處理 500 萬條指令19898048625M、33M、40M、50M、12000001 微米100M1993Pentium66M32000000.60 微米增強(qiáng)了浮點(diǎn)運(yùn)算功能資料來源：Intel 公司官網(wǎng)，申萬宏源研究表 3：1982-1993 年間 AMD 產(chǎn)品時間型號時鐘頻率（Hz） 晶體管數(shù)目工藝備注198280865-10M290003 微米應(yīng) IBM 要求，Intel 授權(quán)出處理器技術(shù)，達(dá)到其至少有兩家CPU 供應(yīng)商的要求。AMD 首款處理器。1983Am2868-20M1340001.5 微米Intel 產(chǎn)品的兼容品，但時鐘頻率較之更高1991Am3861

17、2-40M2750001.5-1 微米1993Am48616-120M11850001-0.8 微米最后一款 Intel 處理器的兼容品資料來源：AMD 公司官網(wǎng)，申萬宏源研究1997- 2006：Intel 策略失誤，AMD 反超崛起Intel 放棄兼容性接口統(tǒng)一市場，卻給了 AMD 反超機(jī)會。AMD 一直以兼容 Intel 的處理器來獲取市場，硬件的兼容性是基于開放的 Socket 接口。在 1997 年 Intel 推出Pentium MMX 后，退出 Socket7 市場，轉(zhuǎn)向使用 Slot1，徹底斷開兼容性，借此大舉統(tǒng)一市場。而 AMD 迅速反應(yīng)，堅決地在 Socket7 架構(gòu)上推出

18、 K6，并提出 Super Socket7 架構(gòu)（向下兼容 Socket7），獲得了眾多廠商的支持。最關(guān)鍵的是，AMD 基于 Socket 接口先于 Intel 提出了 100MHz 外頻的產(chǎn)品，性能上也更優(yōu)異（綜合性能比在 66MHz 下要高出 6.8%15%左右，Slot1 架構(gòu)卻只有 2%5%的提升，數(shù)據(jù)來源于太平洋電腦網(wǎng)）。1999 年 AMD 搶先發(fā)布了 1GHz 的處理器，進(jìn)一步提升了競爭力。從 1999-2003 年間， Intel 發(fā)布了多款 Pentium III，并向 Pentium 4 過渡，AMD 也不甘落后，發(fā)布 Athlon、Athlon XP 等多款總量級 K7

19、產(chǎn)品。這個階段雙方的產(chǎn)品在性能上旗鼓相當(dāng)，是競爭最激烈的一段時間，AMD 還具有廉價的特點(diǎn)，積累了大量用戶。圖 4：Intel 放棄兼容性接口 Socket7 改用 Slot1資料來源：太平洋電腦，申萬宏源研究表 4：1993-2000 年間 Intel 產(chǎn)品時間型號時鐘頻率（HZ）晶體管數(shù)目工藝備注1993Pentium66M32000000.60 微米增強(qiáng)了浮點(diǎn)運(yùn)算功能1995120M、130M、150M、166M、32000000.60/0.35 微米180M、200M1997PentiumII300M75000000.25 微米1999Pentium III500M95000000.1

20、8 微米2000Pentium 41.5G、3.2G420000000.18 微米資料來源：Intel 公司官網(wǎng)，申萬宏源研究不再每一兩年就推出全新命名的中央處理器芯片，P4 家族延續(xù)了五年2003 年 AMD 發(fā)布 K8 的 Athlon 64，在歷史上首次領(lǐng)先對手。在高端處理器上， AMD 相繼發(fā)布 Athlon 64 FX（FX-53、FX-55、FX-57、FX-60）多款產(chǎn)品，同期 Intel 第三代 P4 設(shè)計失敗，性能沒進(jìn)步、發(fā)熱量大，使得 AMD 取得領(lǐng)先優(yōu)勢。2005 年 AMD 發(fā)布雙核 Athlon 64 X2，挑戰(zhàn) Intel 的“假”雙核 Pentium D（由兩顆

21、Pentium 4 共享FSB 組成）。2003-2006 年是 AMD 最輝煌的時候，這也是 Intel 最難熬的幾年。圖 5：Intel 和 AMD 的“真假雙核”之爭資料來源：太平洋電腦網(wǎng)，申萬宏源研究表 5：1995-2006 年間 AMD 產(chǎn)品時間型號時鐘頻率（Hz）晶體管數(shù)目工藝備注19955x86133MAm486 的加強(qiáng)版本，采用AMD微碼，同時時鐘頻率更高。0.35 微米通過調(diào)整電壓，幾乎兼容所有 486 主板。采用RISC 內(nèi)部架構(gòu),時鐘頻19965k86（K5）75-133M43000000.5-0.35 微米率不理想0.35-0.25 微1997K6166-300M88

22、00000米Socket7(Pentium)腳座主1998K6-2300-550M93000000.25 微米板兼容1999K6-III400-450M213000000.25 微米1999K7（Athlon）500-700M220000000.25 微米FPU 大幅改進(jìn)1999K75（Athlon）550-1000M220000000.18 微米CPU 主頻首次達(dá)到 1GHz0.13/0.09 微架構(gòu)優(yōu)勢，兼容 64 位尋址2003-2006K8（Athlon 64）1800-2400M/1800-2600M105900000/81100000米的第一款 x86 處理器雙核處理器，2005-

23、2006K8（Athlon 64 X2）2200-2400M/1900-3100M233200000m/65nmHyperTransport 接口資料來源：AMD 公司官網(wǎng)，申萬宏源研究從市場份額和股價來看 AMD 的巔峰期。從市場份額來看，Intel 一直霸占 CPU 市場， 但在 2003-2006 年間出現(xiàn)市場份額下滑，甚至到 2006 年，AMD 已占據(jù)一半的市場份額。同時我們從公司股價來看 2006 年也是公司歷史上市值的另一個巔峰期（除去互聯(lián)網(wǎng)泡沫時期）。圖 6：2006 年 AMD 市占率達(dá)到 50%，為歷史最高資料來源：passmark，申萬宏源研究圖

24、 7：2006 年 AMD 股價也達(dá)到輝煌期（單位：美元）50454035302520151050資料來源：彭博，申萬宏源研究2006-2016：Intel 霸主地位無人撼動Intel 提出 Tick-Tock 戰(zhàn)略，即 2 年一次的工藝制程進(jìn)步，正式基于這個策略 2006 年后 Intel 逆轉(zhuǎn)了局面。Intel 在 2006 年發(fā)布 Core 2，采用的是 65nm 工藝，使得效能增長 40%，同時功耗減少 40%。這讓 AMD 的 Athlon 優(yōu)勢全無，性能上的競爭力重新回到Intel（直到今天），高端雙核市場由 Intel 重新主導(dǎo)。雖然 AMD 發(fā)布了四核 Phenom，但是因?yàn)樾?/p>

25、能不足，敵不過 Intel。同時，在 2006 年 AMD 以 54 億美元收購顯卡巨頭 ATI， CPU 和顯卡雙雙不給力使得 AMD 在 2007 年進(jìn)入低迷。Core 2 在高端市場無人能敵，AMD 主打異構(gòu)運(yùn)算向平臺發(fā)力。GPU 的市場被 intel、ATI、NVIDIA 瓜分，收購 ATI 后 AMD 擁有 CPU+芯片組+集顯的產(chǎn)品線，可以和 Intel 抗?fàn)帯５?，原?NVIDIA 為 AMD CPU 提整合芯片組，因?yàn)?GPU 的競爭關(guān)系而成為敵人不再合作。原本 ATI 為 Intel 提供整合芯片組，也因?yàn)?CPU 的競爭關(guān)系而成為敵人。AMD 終于走過磨難時期，進(jìn)入 45

26、nm 時代，發(fā)布了新一代的 Phenom II 和 Athlon II，開始走多核路線。雖然 Phenom II 和 Athlon II 性能不足以打敗 Intel 的產(chǎn)品，但具有多核心、性價比、整合平臺等優(yōu)勢。2011 年，AMD 發(fā)布“推土機(jī)”，核顯部分異常強(qiáng)大，正是 Intel 的軟肋。自此，AMD 把重點(diǎn)放在 GPU 部分，強(qiáng)調(diào)異構(gòu)運(yùn)算，與 Intel 走上截然不同的道路。AMD 認(rèn)為 GPU 擁有優(yōu)異的計算能力，異構(gòu)能大力提升 CPU 的性能。圖 8：AMD 提出異構(gòu)運(yùn)算資料來源：太平洋電腦，申萬宏源研究表 6：AMDAPU 發(fā)展歷程時間代號制程接口CPU 核心/線程熱設(shè)計功耗（W）

27、備注2011Llano32nmFM12/2 或 4/465 或 100支持 DX112012Trinity32nmFM22/2 或 4/465 或 100支持 Turbo CORE 3.02013Richland32nmFM2 或 FM2+2/2 或 4/465 或 100過渡產(chǎn)品2014Kaveri28nmFM2+全面支持 HSA 異構(gòu)體系2015Carrizo28nm（僅移動平臺）2015Godavari28nmFM2+2/2 或 4/445 或 65 或 952016Bristol Ridge28nmAM42/2 或 4/435 或 65挖掘機(jī)架構(gòu)+Radeon R72017Raven

28、RidgeSense MI 技術(shù)，Zen+Vega資料來源：AMD 官網(wǎng)，申萬宏源研究表 7：Intel 核顯發(fā)展歷程時間CPU 代號CPU 制程GPU 型號GPU 制程接口備注2010Clarkdale32nmHD Graphics45nmLGA 1156整合差，性能較低2011Sandy Bridge32nmHD Graphics32nmLGA 1155CPU、GPU、內(nèi)存控制器、PCI-E2000/3000HD控制器整合于一個核心Graphics 2500-42012Ivy Bridge22nm00022nmLGA 1155HD Graphics / 銳2013Haswell22nm炬2

29、2nmLGA 1150Iris 被稱為“最強(qiáng)核顯”Intel Iris Pro2015Broadwell14nm620014nmLGA 1150鋪貨很少HD Graphics 5002015Sky lake14nm系LGA 1151HD Graphics 6002016Kaby Lake14nm+系LGA 1151核顯提升較大2017CoffeeLake受到 AMD 壓力推出資料來源：Intel 官網(wǎng)，申萬宏源研究2017：Intel 和 AMD 的新征程、新合作Intel 發(fā)布第八代 Core 處理器和 i9。Intel 之前的低中高端產(chǎn)品型號分別為 i3、i5、i7， 而在 2017 年發(fā)

30、布了 i9，i9 將最高的核心線程數(shù)推至 18 核 36 線程。第八代 Core 處理器仍采用 14nm，但性能相比于前一代提高了 30%。2017 年 AMD 發(fā)布 Ryzen 處理器，性能出色，價格大幅低于 Intel。Ryzen 處理器實(shí)際提升幅度高達(dá) 52，Ryzen 在游戲行業(yè)和新興的加密貨幣市場上均出現(xiàn)了穩(wěn)定的需求， Intel 全線降價應(yīng)對。正是借助于 Ryzen，AMD 在 CPU 的市場份額從 2006 年以來首次出現(xiàn)連續(xù)幾個季度增長，股價也開始上揚(yáng)。同時 AMD 將在 2018 年第一季度末發(fā)布 Ryzen 2 代，采用 12nm 工藝，具體規(guī)格將在 18 年 1 月的 C

31、ES 上公布，Ryzen 2 代將直接挑戰(zhàn) Intel 9 代酷睿。表 8：2006-2015 年間 Intel 產(chǎn)品時間型號時鐘頻率（HZ）晶體管數(shù)目工藝備注2006CORE 2291000000雙核處理器2011CORE i3 i5 i732nmi3 主攻低端市場，i5 主流市場，i7 高端市場2012i7 97022nm2014I7-5960X3.5G22nm桌面級 8 核心 16 線程處理器2015第五代 Core 系列14nm最低功耗僅有 15W第六代 Core 系列（skylake）14nm2017第七代 Core 系列14+nm對 14nm 工藝進(jìn)行改良升級、號稱 14nm+第八

32、代 Core 系列14+nmi9i9 包含五款不同型號產(chǎn)品，物理核心數(shù)量分別為 10 核、12 核、14 核、16 核、18核，最高 18 核心 36 線程資料來源：Intel 公司官網(wǎng)，申萬宏源研究時間型號時鐘頻率（Hz）晶體管數(shù)目工藝備注表 9：2007-2017 年間 AMD 產(chǎn)品2007-2008K10（Phenom） 1800-2600M/2100-2400M45000000065nmK10（Phenom2009-2011II）45nm“開核”2011Bulldozer32nm2012Piledriver32nm2014Steamroller28nm2016Excavator28nm

33、2017Ryzen14nm模塊化設(shè)計，單核效率不及 Intel。且受限于Global Foundries 落后于 Intel 的工藝。每時鐘周期指令性能大幅提升，憑借核心數(shù)與性價比重新對 Intel 形成壓力資料來源：AMD 公司官網(wǎng)，申萬宏源研究圖 9：Intel 和 AMD 的競爭愈加激烈資料來源：太平洋電腦網(wǎng)，申萬宏源研究2017 重磅事件之一莫過于 Intel 和 AMD 再次合作，不過這次合作不是授權(quán)代工，而是采用 CPU+GPU 打造最強(qiáng)移動平臺處理器。Intel 在 2017 年 11 月 7 日發(fā)布第八代酷睿高性能處理器 Kaby Lake-G，其中 G 代表“Graphics

34、”，Intel 的 CPU 將和 AMD 的 GPU 集成在同一基板上。Intel 第一次采用 EMIB(EmbeddedMulti-die Interconnect Bridge) 技術(shù)，將 CPU 和 GPU 封裝在同一基板上，利用 PCI-E 3.0 高速總線連接，可以使不同工藝的模板高速互通。基于 Intel 之前的產(chǎn)品，筆記本的厚度最薄為 26mm，本次合作產(chǎn)品可以將厚度減小到 11-16mm。本次合作正是順應(yīng)筆記本發(fā)展的趨勢，用戶對筆記本的偏愛趨于超薄，顯卡性能已經(jīng)不是最重要的關(guān)注指標(biāo)，所以筆記本獨(dú)顯、CPU 的分離已經(jīng)不再是趨勢。AMD 可能通過此次合作有望重返高端筆記本領(lǐng)域，如

35、果本次合作順利，兩家公司可能會繼續(xù)推出新的合作產(chǎn)品。圖 10：Intel 和 AMD 合作開發(fā) CPU+GPU 移動給平臺處理器資料來源：網(wǎng)易科技，申萬宏源研究國產(chǎn)芯片啟示指令集是國產(chǎn)處理器發(fā)展的一大掣肘國產(chǎn)處理器基于不同的指令集。目前已經(jīng)有一些國產(chǎn)處理器取得了不錯的成績，但是這不是完全“自主”，因?yàn)樵谔幚砥鞯纳鷳B(tài)里，國產(chǎn)還缺乏指令集這一關(guān)鍵因素。目前國產(chǎn)處理器研發(fā)單位主要有龍芯、申威、兆芯、飛騰、宏芯以及海思、展訊等，他們所用的架構(gòu)包括 X86、ARM、MIPS、Power、SPARC、Alpha 等。自主研發(fā)指令集的一大問題是“別人不用”，可以通過 Intel 的發(fā)展史看出，市面上的計算機(jī)

36、廠商都會尋找“兼容性”。指令集的復(fù)雜程度決定了芯片架構(gòu)的適用范圍。指令集架構(gòu)包含一系列的 opcode 即操作碼(機(jī)器語言)，以及由特定處理器執(zhí)行的基本命令，指令集按復(fù)雜程度主要分為兩類：ARM/MIPS/PowerPC 均是基于精簡指令集；X86 則是基于復(fù)雜指令集。復(fù)雜指令集適用于高性能復(fù)雜環(huán)境，精簡指令集更適合于移動端。復(fù)雜指令集架構(gòu)， 具有大量的機(jī)器指令，只為了高效地完成一項(xiàng)專門任務(wù)（比如 MMX, SSE 中的指令）。這就使得硬件的邏輯很復(fù)雜，晶體管數(shù)量龐大。為了高效地進(jìn)行運(yùn)算，x86 架構(gòu)有較長的流水線以達(dá)到指令級并行(ILP)。X86 兼容型微處理器經(jīng)歷了 40 余年的開發(fā)，已經(jīng)

37、形成了完善的產(chǎn)業(yè)和生態(tài)環(huán)境，從各類配套芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件到大量豐富的應(yīng)用軟件應(yīng)有盡有，是整個產(chǎn)業(yè)中最龐大、最完善、應(yīng)用最廣泛的處理器架構(gòu)。表 10：國產(chǎn)處理器架構(gòu)/指令集及其技術(shù)來源龍芯申威兆芯海光飛騰宏芯SoC研發(fā)單位指令集體中科院計算機(jī)所江南計算機(jī)所上海兆芯天津海光天津飛騰中晟宏芯海思MIPSAlphaX86/ARMX86SPARC/ARMPowerARM系架構(gòu)來源授權(quán)+自研授權(quán)+自研授權(quán)授權(quán)授權(quán)授權(quán)授權(quán)2XC代表產(chǎn)品龍芯 1/2/3SW1600/SW26010PC-1080/1081FT-1000/1500CP1麒麟 950實(shí)際應(yīng)用靈瓏/福瓏/逸瓏神威藍(lán)光/太湖之光HPC天河

38、 1/天河 2 HPCRedPOWER 服務(wù)器榮耀 8、Mate 8資料來源：與非網(wǎng)，申萬宏源研究X86 架構(gòu)在操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件生態(tài)優(yōu)勢無法動搖，基于其他指令集自建生態(tài)相當(dāng)困難。X86 兼容型微處理器經(jīng)歷了 40 余年的開發(fā)，已經(jīng)形成了完善的產(chǎn)業(yè)和生態(tài)環(huán)境，從各類配套芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件到大量豐富的應(yīng)用軟件應(yīng)有盡有，是整個產(chǎn)業(yè)中最龐大、最完善、應(yīng)用最廣泛的處理器架構(gòu)。在操作系統(tǒng)領(lǐng)域，支持 Windows、Linux、Solaris 等幾乎所有操作系統(tǒng)，VMware 的 vSphere 也是依靠 X86 服務(wù)器平臺而發(fā)展起來的。對于科研院所而言自主建設(shè)軟件生態(tài)系統(tǒng)是極其困難的，所以龍

39、芯采用的是 MIPS 的指令集。申威和飛騰是軍工背景企業(yè)（申威是總參謀部第五十六研究所研發(fā)，飛騰是國防科大旗下），申威采用的是專利已經(jīng)過期的DEC ALPHA 架構(gòu)（AMD 的K7 部分基于Alpha）。中晟宏芯采用的是基于 IBM 的開放架構(gòu) Power。根據(jù)與非網(wǎng)報道，龍芯中科技術(shù)有限公司總裁兼龍芯總設(shè)計師胡偉武曾表示，“目前新一代龍芯在 CPU 最核心的技術(shù)微結(jié)構(gòu)方面，跟國外的主要廠商終于已經(jīng)基本持平了，差距方面僅差 5%、10%左右。我們可以做世界第一 CPU，而且有，但關(guān)鍵就是沒法用，用戶不用你”（來源：中國集成電路設(shè)計業(yè) 2016年會暨長沙集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇，胡偉武做此發(fā)

40、言。來源為 2016-10-16 與非網(wǎng)。）。目前，國產(chǎn) CPU 產(chǎn)業(yè)配套滯后于產(chǎn)品技術(shù)需求、生態(tài)環(huán)境薄弱且成熟緩慢，成為制約國產(chǎn)芯片大規(guī)模商業(yè)化的最大難題。參照 Intel 和 AMD，合作是第一步參照處理器的發(fā)展歷史，AMD 第一次騰飛始于和 Intel 的合作，先是合作再有了自主研發(fā)的趕超，AMD 和中科曙光的合作值得期待。2016 年 AMD 和天津海光設(shè)立合資公司共同生產(chǎn) x86 處理器，AMD 將提供 x86 芯片技術(shù)許可和必要的技術(shù)支持。作為回報，AMD 未來幾年預(yù)計可獲得 2.93 億美元許可費(fèi)和版稅收入。而根據(jù)美國媒體報道，AMD 發(fā)言人稱，中國的協(xié)議不違反交叉許可協(xié)議，因?yàn)楹腺Y公司所有權(quán)結(jié)構(gòu)不同，而且轉(zhuǎn)讓給中國的所有信