國產服務器芯片要燃了
近年來,隨著中國加快建設新基建,云計算、邊緣計算等新興技術滲透率逐漸提高,推動服務器市場出貨量穩步增長。
01
中國強勢領漲
據中國互聯網數據中心(IDC)統計:
2019年全球服務器出貨量達1174萬臺,同比輕微下降0.9%,全球服務器出貨金額為873億美元,同比下滑1.7%。中國服務器市場出貨量達到318.6萬臺 同比下滑3.7%,市場規模達到182.0億美元,同比增長2.9%。中國服務器市場規模在全球占比20.8%。
2020年全球服務器出貨量達1220萬臺,同比增長3.92%,全球服務器出貨金額為910.1億美元,同比增長4.26%;中國服務器市場出貨量為350萬臺,同比增長9.8%,市場規模達到216.49億美元,同比增長19.0%。中國服務器市場規模在全球占比23.8%。
2021年全球服務器市場出貨量1353.9萬臺,同比增長6.9%,全球服務器出貨金額為992.2 億美元,同比增長 6.4%,中國服務器市場出貨量為391.1萬臺,同比增長8.4%,市場規模達到250.9億美元,同比增長12.7%。中國服務器市場規模在全球占比25.3%。
根據 Counterpoint 的全球服務器銷售跟蹤報告,2022年全球服務器出貨量達1380萬臺,同比增長6%,出貨金額為1117 億美元,同比增長 17%。此外,根據IDC 發布的《2022 年中國服務器市場跟蹤報告》,2022 年中國服務器市場規模為 273.4 億美元,同比增長 9.1%。中國服務器市場規模在全球占比24.5%。
從以上數據可以看到,中國正成為全球最主要的服務器增長市場,市場規模由2019年的182億美元增長至2022年的273.4億美元,復合年均增長率達14.5%。
根據IDC、中商產業研究院數據顯示,預計2023年中國服務器市場規模將增至308億美元。未來中國服務器市場還會迎來新一輪的井噴式發展。
面對如此廣闊的市場空間,中國芯片公司如何把握?
02
抓住這一好時機!
一方面,服務器的獨立自主性可以確保其在運行過程中的安全性,尤其對于一些高新科技企業,核心的技術數據等同于生命。過于依賴進口就等同于將自己生命的主動權全權托出。比如:今年伊始,戴爾目標2024年全面停止使用中國產芯片的消息一傳出就引起了軒然大波,要知道就在兩年前,戴爾大中華區董事長還說要扎根中國,“不要把自己當外人”。
可見,服務器國產化的重要性不言而喻。
另一方面,從上游服務器核心的芯片領域來看,X86依然是服務器CPU的主流架構,市場長期被英特爾和AMD為代表的廠商壟斷。按照2021年統計數據,X86架構市場占比高達97%。ARM架構市場占比2.07%,剩下的其他架構僅剩0.93%。
根據 IDC 在2018年服務器成本結構數據顯示,芯片成本在基礎型服務器中約占總成本的 32%,而在高性能或更強性能的服務器中,芯片成本占比高達 50%~83%。隨著ChatGPT 爆火,致使全球高性能服務器競賽升溫,服務器芯片市場將會很快迎來爆發式增長。
那么市場增長產生的直接價值是什么?
是紅彤彤的鈔票!中國作為最主要的服務器增長市場,對應的服務器芯片公司必然不會放過這樣一個好時機。
如今,國產服務器CPU正處于奮力追趕的關鍵時期,主流的廠商包括海光、兆芯、飛騰、華為鯤鵬、龍芯、申威六家領軍企業。
03
國產服務器芯片實力如何?
就各家發展特點來看:
海光、兆芯都采用x86架構IP內核授權模式,可基于公版CPU核進行優化或修改,優點是性能起點高、生態壁壘低,但由于依賴海外企業授權,自主可控風險偏高。
相較x86,走Arm路線自主化程度更高。華為鯤鵬、飛騰都獲得了Armv8永久授權,可自行研發設計CPU內核和芯片,也可以擴充指令集。不過現在Arm將不再向這些國產CPU廠商提供Armv9的永久授權,因此采用Arm架構仍存長期隱患。
龍芯中科、申威分別走的是MIPS、Alpha路線,自主可控程度相對更高,但偏小眾。
就各家產品及應用來看:
華為鯤鵬:垂直生態的領導者,也被稱為國產服務器CPU的黑馬。
在通用計算處理器領域,華為鯤鵬在2014 年發布鯤鵬 912 處理器, 2016 年發布鯤鵬 916處理器。2019 年 1 月,華為正式發布鯤鵬 920 芯片。
鯤鵬 920 處理器是業內首款 7nm 數據中心 ARM 處理器,非 X86 架構芯片中鯤鵬 920 芯片在算力維度方面優勢領先。在SPEC ?(標準性能評估機構)測試中,48 核的鯤鵬 920 與 IntelXEON8180 的性能相當,而 64 核的測試性能要優于 XEON8180。
按理說,性能強悍的鯤鵬 920 本可以拿下一大塊Intel服務器芯片的市場,但是在鯤鵬 920 推出之際,正值華為開始持續遭遇美國打壓。受限于其工藝,這款處理器處于被動消耗狀態。自2020年中國電信開始招標華為鯤鵬服務器以來,受制于鯤鵬芯片短缺的影響,整體供應處于偏緊狀態。
同樣受到限制的還有飛騰和申威。2021年4月,美國商務部宣布,將國產CPU廠商飛騰、申威等7家中國機構納入“實體清單”,對其進行出口管控。兩者的共性是都在算法和模型訓練上頗具實力。不過,此次納入實體清單并不意味著完全無法使用代工服務,之前華為無法獲得臺積電供貨是因為美國出臺專門針對生產的精準打擊措施。
飛騰是PKS(飛騰P、麒麟K、安全S)生態體系主導者,其黨政市場占有率高。
飛騰生態發展迅速,為行業自主創新作出了重要貢獻。在生態建設方面,飛騰與 1600余家國內軟硬件廠商打造完整生態體系,與 6 大類 1000 余種整機產品,2600 余種軟件和外設完成了適配;基于飛騰桌面 CPU 的終端已形成了較為完整的生態圖譜,可覆蓋從整機硬件、基礎軟件到上層的應用。基于飛騰桌面 CPU 的終端產品已能夠實現海量 Android 應用的運行,基于飛騰 CPU 的軟件生態也在不斷豐富和完善。
從產品迭代上,飛騰主要包括 FT-1500 系列產品、FT-2000 系列產品以及基于 FTC663 內核的 D/S 系列產品。
申威是特種領域的領導者,為“國之重器”中國超算供應大腦。
申威采用自研的申威 64 位指令集,重點應用于特種領域,努力實現在國防和網絡安全領域芯片的自主可控。隨著其產品技術的日益成熟,其生態也不斷趨于完善。申威的主要代表產品是SW1600、SW1610、SW26010。
海光信息:國產高端CPU領軍者。
海光最新一代 CPU 已接近國際同類高端產品水平,并兼容x86?指令集,具備較高的應用兼容性和較低的遷移成本,在電信、金融、互聯網等領域優勢顯著,其與第一大股東中科曙光的高效協同為公司產品放量打下了深厚基礎。
海光CPU包括海光3000、5000以及7000系列,三個系列產品技術設計同源,處理器核心等具有相似的技術特征。其中,海光3000系列主要應用于工作站與邊緣計算服務器,海光5000系列主要應用于中低端服務器,海光7000系列主要應用于高端服務器。目前在售的海光CPU產品主要為海光7200、海光5200和海光3200系列產品。
兆芯:合資CPU的探路者。
兆芯于2013年由中國臺灣威盛與隸屬于上海市國資委的上海聯和投資公司所合資成立,威盛持股20%,上海國資委持股80%。兆芯同時掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術,具備相關IP自主設計研發的能力。其兆芯開先KX-6000系列處理器,是業內第一款完整集成CPU、GPU、芯片組的SoC單芯片國產通用處理器,這為整機系統的開發提供了較大的便利條件,同時也更利于控制成本。
與英特爾處理器橫向對比,8核心的KX-U6780A產品性能與第七代的4核心英特爾i5整體水平仍存在差距,尤其是單核性能不足7代i5一半,但整數性能方面對英特爾i5實現了反超。
龍芯中科:自主可控程度高,其主力CPU產品進入快速增長階段。
龍芯中科是中國科學院計算所自主研發的通用CPU,采用自主LoongISA指令系統,兼容MIPS指令,所有IP模塊皆為自主設計,擁有片內安全機制、可信性高。
今年4月,龍芯推出2023款HPC CPU:3D5000,擁有32核高達2 GHz和300W TDP,據稱比典型Arm芯片快4倍。龍芯3D5000 CPU通過以小芯片的方式將兩個現有的3C5000芯片融合在一起進行封裝,面向國內服務器細分市場和HPC客戶。龍芯 3D5000 的推出,進一步滿足了數據中心對性能的需求,也標志著龍芯中科在服務器 CPU 芯片領域進入國內領先行列。
不過,由于支持龍芯的整機廠商僅有5家左右,且其芯片虛擬化能力尚存不足,因此支持的云平臺廠家同樣不多。
除了以上提到的指令集架構之外,與Arm、MIPS同源的RISC-V也正在興起。因其相對精簡的指令集架構(ISA)以及開源寬松的BSD協議近年來發展較快,國內阿里平頭哥、國芯科技等企業推出了基于RISC-V架構的相關嵌入式CPU產品。
不過發展至今,國產化之路依舊走得非常艱難!
04
國產化依舊走得很難!
自浪潮在1993年研發出國內首臺小型服務器開始,國產服務器已經走過了整整30年。如今,這個成熟市場的特點非常明顯:不怎么賺錢但又非常關鍵。
一方面在英特爾X86架構的技術壁壘和成熟生態面前,ARM這條路徑本身就沒那么容易。TrendForce也曾預測,至2023年前,以ARM架構為代表的服務器芯片仍難與X86抗衡。
另一方面,開發ARM架構的服務器芯片難關重重,不止設計復雜,對性能、功耗要求極高,無疑是一場重投入、長周期的戰役。而且,開發之后能否批量銷售、客戶用起來不出問題等更是無形的挑戰。
中國服務器能取得今天的成績除了國產廠商的砥礪前行之外,還得益于國家的大力扶持。
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三大運營商已做表率,中國市場快燃了
自2007年以來,中國政府部門開始重視網絡信息安全保護,鼓勵銀行、國有企業和政府機構等使用本土廠商的IT設備,包括網絡交換機、服務器、存儲等,疊加信創市場的推動,國產服務器采購比例不斷提高。
最近幾年中國電信、中國移動服務器招標的大部分名額就給了國產服務器廠商。
中國移動2021—2022年PC服務器集中采購第一批次及補采共采購204696臺服務器,國產芯片服務器占比41.65%,其中海光占比19.74%,華為鯤鵬占比21.90%。
中國移動2021—2022年PC服務器集中采購第二批次(標包1-6)采購47845臺服務器,國產芯片服務器占比26.41%,其中海光占比11.36%,華為鯤鵬占比15.05%。
中國移動2021—2022年PC服務器集中采購第二批次(標包7-9)采購34400臺服務器,其中標包7為采用海光芯片的PC服務器,合計14133臺,占比41.08%;標包9為采用鯤鵬芯片的PC服務器,合計6864臺,占比19.95%,本次集中采購整體國產化率為61.04%。
綜合來看,中國移動PC服務器在2021—2022年集中采購中,采用海光芯片的服務器達59982臺,占比20.90%,采用鯤鵬芯片的服務器達58901臺,占比20.53%,整體國產服務器占比高達41.43%。
值得注意的是,根據中國移動發布的2020年PC服務器集中采購項目結果顯示,采購規模共計13.8萬臺,訂單大頭被英特爾芯片拿走,占比高達77%,鯤鵬芯片占比只有14%,海光芯片占比7%,AMD芯片占比2%。
中國移動大規模采購國產芯片的服務器也并非孤例。
中國電信2020年服務器集中采購56314臺服務器,國產服務器預估采購數量達11185臺,占總數的19.9%;英特爾服務器占79.4%,AMD服務器占0.7%。
中國電信2021—2022年服務器集中采購20萬臺,國產處理器芯片的采購規模為53401臺,整體國產服務器(包括華為鯤鵬、海光、飛騰)占比26.7%。英特爾處理器占70.9%,AMD服務器占2.4%。
在2022年中國聯通人工智能服務器集中采購項目中,標包二全部采用華為昇騰系列,臺數占比為33.3%,預算占比為30.7%。
前不久,中國建行進行的6億元的服務器招標,國產CPU得到全勝。根據建行的招標結果顯示,這次中標的服務器,均采用的是飛騰芯片、鯤鵬芯片、海光芯片架構。從具體的份額來看,鯤鵬芯片的服務器高達3.64億元,占所有金額的61%,接近三分之二。而海光芯片的服務器拿下了1.58億元,占所有金額的26%。飛騰芯片的服務器拿下7411萬元,占所有金額的12%。
06
服務器國產化不能只靠信創
整體來看,伴隨著云計算時代的到來,中國專業的服務器廠商加速技術創新,逐漸實現了向高端市場的滲透,不斷擠壓海外服務器廠商在服務器市場的份額及發展空間。但是,我們應該注意到,中國服務器市場依舊在絕大部分環節受制于國外尤其是美資廠商。中國縱然有政府的鼓勵與支持,但是就整個市場而言,企業級依舊占據著更多的市場份額,在此基礎上,希望市場愿意多給國產服務器一些機會。
最起碼不應該是“一只手掐住你脖子,另一只手伸進你錢包”的現狀。
