芯片产业分析,芯片产业图谱,芯片产业概述,芯片行业概况

来源：智东西

最近几年， 半导体产业风起云涌。 一方面， 中国半导体异军突起， 另一方面， 全球产业面临超级周期，加上人工智能等新兴应用的崛起，中美科技摩擦频发，全球半导体现状如何？全球半导体的机会又将如何？

芯片是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

自从 1958 年德州仪器发明出世界上第一块集成电路以来，集成电路迅猛发展，历史上大致从西从东形成转移。 从上世纪 50 年代发展至今，集成电路大体经历了三次产业变迁， 分别是： 在美国发明起源――在日本加速发展――在韩国*分化发展。

▲全球半导体产业三次变迁历程

纵贯全球半导体产业发展的时间轴，可以划分出七大时间节点： 20 世纪 40-50 年代晶体管时代及 IC的诞生； 60 年代集成电路制造进入量产阶段， IC 进入了商用阶段； 70 年代个人计算机出现，大规模集成电路进入民用领域； 80 年代 PC 普及， 整个行业基本都在围绕 PC 发展； 90 年代 PC 进入成熟阶段； 21 世纪前 10 年互联网大范围推广， 网络泡沫和移动通讯时代来临， 消费电子取代 PC 成为半导体产业新驱动因素； 2010 年至今大数据时代到来，半导体产业经历了增速放缓逐步进入成熟。

▲ 全球半导体产业发展历程

半导体是许多工业整机设备的核心， 普遍应用于计算机、 消费类电子、 网络通信、 汽车电子等核心领域。 半导体主要分为四部分： 集成电路、 分立器件、 光电子器件、 微型传感器，其中集成电路按其功能可分为微处理器、逻辑 IC、存储器、模拟电路。 其中集成电路占到整个市场的 80%以上， 可按其功能分为计算类、 储存类和模拟类集成电路。

把整个半导体生产流程简化了看，我们可得出下图，芯片在出厂前主要经历了设计、制造阶段、封测，最后流向终端产品领域。

▲半导体生产流程

半导体产业链庞大而复杂，可以分为上游支撑产业链，包括半导体设备、材料、生产环境；中游核心产业链，包括 IC 设计、 IC 制造、 IC 封装测试；下游需求产业链，覆盖汽车电子、消费电子、通信、计算机。从产业链分布的公司来看：美国、日本、欧洲、*公司形成对上中游核心产业全覆盖，依靠技术自主可控垄断半导体产业。

▲半导体产业链全景图

从全球集成电路市场看，随着 PC 应用市场萎缩， 4G 手机市场逐渐饱和，全球集成电路市场的增长步伐放缓，但 2018 年全球集成电路销售额仍保持了 15.94%的增长，达到 4779.36 亿美元。从 1999 年到2018 年，全球半导体销售额从 1494 亿美元增长至了 4779.36 亿美元，年复合增长率为 6.31%。

据 Gartner 公司的数据显示，三星电子和苹果仍然是 2018 年两大半导体芯片买家，占全球市场总量的17.9%，与上一年相比下降了 1.6%。受出货量和平均销售价格增长的推动，英特尔去年的半导体营收较 2017年增长了 13.8%。此外，其他主要内存芯片厂商去年的表现也较为强劲，包括 SK 海力士和美光。

计算类芯片也称逻辑电路，是一种离散信号的传递和处理，以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路, 它们在计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面中被大量运用。逻辑电路可以分为标准化和非标准化两大类。

纵观全球半导体，作为资金与技术高度密集行业，半导体目前形成深化的专业分工、细分领域高度集中的特点，逻辑 IC 作为半导体行业的核心，自上世纪末开始，近 20 年来持续保持增长态势， CAGR 达到8.51%， 2018 年逻辑 IC 市场规模达到新高 1093 亿美金，约占全球半导体市场总值的四分之一。?

▲1999―2018 全球逻辑 IC 销量及增速（亿美元， %）

目前世界范围内主流标准化逻辑电路有四种： CPU、 GPU、 ASIC、 FPGA。由于西方国家电子信息化拥有先发优势，形成了对革命性产品的垄断，逻辑 IC 行业形成了较高市场准入门槛，四个主流领域多被欧美发达国家的电子巨头所控制。

▲全球大型逻辑 IC 公司分类

ai服务器出货率全球第一 全球ai服务器市场破千亿元

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受AI（人工智能）大模型发展热潮影响，市场算力需求大增，AI服务器作为算力基础设施之一，由于具备图形渲染和海量数据的并行运算等优势，能够快速准确地处理大量数据，市场价值逐渐凸显，近来市场需求大增，外加AI服务器核心零部件GPU（图像处理器、加速芯片）芯片持续紧缺、GPU价格不断上涨等，近期AI服务器价格大涨。

有企业向证券时报・e公司记者透露，其去年6月购买的AI服务器不足一年价格涨了近20倍。同期，GPU价格也不断上涨，例如A100GPU市场单价已达15万元，两个月前为10万元，涨幅50%，而A800价格涨幅相对更小，价格在9.5万元左右，上月价格为8.9万元左右。

“AI服务器价格这几年一直变化较大，主要因其配置在不断提升，同时其核心零部件GPU全球主要厂家英伟达、AMD在GPU方面的产能有限，市场GPU供应持续紧缺，预计未来AI服务器价格仍将保持上涨趋势。”IDC中国研究经理索引对证券时报・e公司记者表示。

值得一提的是，上游高端GPU芯片持续缺货等，一定程度上还影响了企业AI服务器出货量，进而影响到相关服务器上市公司短期业绩。不过，长远来看，AI服务器获业界一致看好，相关上市公司也正加码布局。

AI大模型大热

“去年6月我们公司购买了8台AI服务器，它的基础配置为8颗英伟达A100GPU，存储是80G，当时购买价格为8万元/台，今年3月已经涨到130万元/台，现在大约160万元/台，不到一年涨了近20倍。”近日，东莞松山湖一家检测企业相关负责人告诉证券时报・e公司记者。

“不仅是这款AI服务器涨价，基本上所有与英伟达相关的AI服务器都在涨价，后悔买少了。”前述负责人说。

无独有偶，某服务器ODM企业相关人士告诉记者，从5月份开始该公司A100卡也有15%涨幅，整体AI服务器为10%左右的涨幅。

事实上，今年以来，市场频传AI服务器价格大涨。

前不久，一个关于服务器大幅涨价的“小作文”也广泛流传。据说，某厂家3月的AI服务器售价大概是75万~85万元，4月均价直接上修到了85万~100万元。

究其原因，市场需求大增是AI服务器价格大涨的主因。

据了解，ChatGPT火热后，全球各大科技企业都在积极拥抱AIGC（生成式AI），纷纷发力AI大模型。据不完全统计，自3月16日百度率先公布“文心一言”以来，国内已有超过30项大模型产品亮相。

然而，AI大模型的实现，需要海量数据和强大算力来支撑训练和推理过程，华为预估2030年相比2020年，AI爆发带来的算力需求将增长500倍。

AI服务器作为算力基础设施单元服务器的一种类型，由于普遍采用CPU（中央处理器）、GPU等组合的异构式架构，相较通用服务器具备图形渲染和海量数据的并行运算等优势，能够快速准确地处理大量数据，可以满足大模型所需强大的算力需求，广泛应用于深度学习、高性能计算、搜索引擎、游戏等行业，其价值逐渐凸显。

“AI应用增加，推升算力需求，GPU服务器会增加，预期未来含有GPU的AI服务器需求将会持续增加，看好云端服务供应商（CSP）或AI服务器的成长性。”在近日举行的电话会议上，富士康集团董事长刘扬伟表示。

索引对记者表示，过去几年，加速计算服务器（加速计算服务器中90%为AI服务器）是拉动服务器市场增长的主要驱动力，2019年~2022年，整个服务器市场增量为100亿美元，其中50亿美元来自加速计算服务器市场增量，随着人工智能应用进入大模型时代，加速计算服务器市场预计仍将保持活力，其增速也预计大于通用服务器市场。

据IDC数据，2021年，全球AI服务器市场规模达156亿美元，同比增长39.1%，超过全球AI整体市场增长率22.5%。IDC预测，2025年全球AI服务器市场规模将达317.9亿美元，年复合增长率为19%。2021年中国AI服务器市场规模为53.9 亿美元，同比增长高达68.6%，预计2025年达到103.4亿美元，2021~2025年年复合增长率达17.7%。

市场格局方面，2021年上半年全球AI服务器市场中，浪潮信息以20%的市场份额位居第一，戴尔、惠普、联想、华为分别以14%、10%、6%、5%紧随其后，当前中国AI服务器企业在全球处于前列位置。

GPU持续紧缺

核心零部件GPU持续紧缺与价格大涨，也是导致AI服务器价格大涨的重要原因之一。

据了解，不同于高性能服务器、通用服务器，AI服务器除了2颗CPU外，一般还要配备4~8颗GPU，部分高配服务器甚至可以搭配16颗GPU，目前市场上主流的AI服务器一般配置2颗CPU加8颗GPU，因此AI服务器需求的提升，将直接成倍增加市场对GPU的需求，同时也提升了GPU、CPU等零部件在AI服务器中的成本占比。

有机构数据显示，AI服务器（训练）芯片组（CPU+GPU）成本占比达83%、AI服务器（推理）芯片组占比为50%。

值得一提的是，目前GPU市场主要由英伟达和AMD两家所占据，其中英伟达占据全球约八成市场份额，且英伟达GPU产能有限，持续紧缺，价格也不断上涨。

在面向中国市场方面，2022年8月，英伟达高端显卡A100/H100被美国宣布禁售，2022年11月，英伟达表示于2022年第三季度投产面向中国客户的A800（替代A100），今年3月，英伟达表示已研发出可向中国出货的H800（替代H100），目前国内企业可购买A800、H800、V100等型号英伟达GPU。

“服务器厂商（包括国内）很少会采用国产GPU，绝大多数会选用英伟达和AMD公司的GPU，但现在根本很难买到这两家公司的GPU，哪怕是被美国禁供后A100、H100的替代品A800、H800都一直供不应求。”一位服务器行业分析师对记者表示。

5月15日，记者从一家英伟达终端商家了解到，目前英伟达A100单价为15万元，两个月前为10万元，涨幅50%，另外A800目前单价约为9.5万元，上月单价为8.9万元。

“A100都已经禁售了，以后也不会有货了，我现在的货是在禁售前买的一点尾货，卖完就没有了，别说涨价，或者是不是全新，有货就很好了。”这位商家对记者表示，“A100还会涨，8月份估计要涨到20万每颗”。

另有代理商透露，英伟达A100价格从去年12月开始上涨，截至今年4月上半月，5个月价格累计涨幅达到37.5%；同期A800价格累计涨幅达20%。

由于一个AI服务器往往搭载数颗GPU，因此AI服务器的价格涨幅往往高于零部件价格涨幅。

行业媒体集微网报道，由于算力需求的增加，即使是涨价后市场对于英伟达顶级芯片的需求并未减少，这导致英伟达GPU交货周期也被拉长，之前拿货周期大约为一个月，现在基本都需要三个月或更长，甚至部分新订单“可能要到12月才能交付”。而为了应对增加的订单量，英伟达也向台积电追加预订1万片先进封装产能，以满足AI顶级规格芯片的生产。另外，国内可用于训练AI大模型的A100大约有4万~5万个，供应相当吃紧，一些云服务厂商已严格限制内部使用这些先进芯片，以将其保留至需要强力运算的任务。

服务器出货量受牵制

GPU的持续紧缺等，甚至已影响服务器行业出货量。

“现在英伟达GPU严重缺货，服务器厂商缺少核心零部件，一定程度上影响了相关企业的出货量。”一位券商分析师告诉记者。

相关情况从上市公司一季报也能窥见一斑。

浪潮信息今年一季度营收94亿元，同比下降45.59%，净利润2.1亿元，同比下降37%，浪潮信息表示，营业收入下滑主要系客户需求节奏较上年同期发生变化，本期发货需求减少所致。

据了解，英伟达是浪潮信息最大的供应商，浪潮信息此前几乎所有GPU芯片都从英伟达采购，2021年，英伟达占浪潮信息采购额的23.83%。

今年3月，美国将包括浪潮信息在内的中国28家企业最新列入美国实体清单，根据美国商务部规定，被列入实体清单的企业，必须取得美国政府的授权，才能获得美国产品和技术。

同行来看，工业富联一季度营收达1058.88亿元，同比增长0.79%，净利润31.28亿元，同比下降3.91%，但毛利率同比提升0.6个百分点至7.4%。

工业富联内部人士向证券时报・e公司记者表示，期内工业富联AI服务器已应用于ChatGPT，AI大模型技术的持续火热为工业富联改善毛利率提供了空间，公司还正加速提升AI服务器及高效运算（HPC）产品的占比和研发速度。

据了解，工业富联的云计算服务器出货量持续维持全球第一，2017年，工业富联联合英伟达、微软推出了全世界第一台AI服务器HGX1，ChatGPT使用的服务器就是HGX1，目前该款服务器已迭代至第四代。

富士康集团董事长刘扬伟也表示，去年富士康光是服务器的营收就达到1.1万亿新台币，其中AI服务器的营收大约占20%，ChatGPT带动的需求虽然强大，富士康会受惠于相关基础建设的需求，但也需要一段时间的沉淀才能成为稳定的业务。

值得一提的是，在芯片供应方面，工业富联深度绑定英伟达，供应不受限制。

中兴通讯总裁徐子阳也表示，在AI领域，中兴通讯未来将重点投入三个产品方向：一是新一代智算中心基础设施产品，全面支持大模型训练和推理，包括高性能AI服务器、高性能交换机、DPU等，计划今年底推出会支持大带宽的ChatGPT的GPU服务器；二是下一代数字星云解决方案，利用生成式AI技术，在办公智能化、运营智能化等领域展开研究；三是新一代AI加速芯片、模型轻量化技术，可大幅降低大模型推理成本。

此外，闻泰科技也透露，正在预研面向超大规模数据中心的训练和推理服务器，去年第四季度，闻泰科技服务器产品开始出货，当年基数相对较低。

除AI服务器外，在东数西算、数字经济等趋势下，各科技企业还一致看好整个服务器、存储相关行业。

工业富联指出，算力需求的增长不仅带动AI服务器的出货增长，也会带动整个超算系统架构的升级，包括中央处理器单元、运算加速器、高效能存储器、更高的带宽等。此外，算力的指数级增长会带来巨大的能耗，工业富联提前布局了数据中心液冷及沉浸式散热产品，HGX4就采用了水冷和气冷两种散热技术，绿色产品在算力需求增长的未来，重要性会更为凸显。

中兴通讯高级副总裁、政企业务总裁朱永涛对记者表示，新一轮数字经济浪潮带来的市场机会确定，今年中兴通讯将加强对服务器和存储的资源投入。

索引表示，2009年，中国本土供应商在全球的出货占比只有1%左右，到2022年这个数字变成了25%，如果加上*几家ODM给互联网的直接供货，这个占比已经超过60%，中国本土服务器供应商在全球正扮演越来越重要的角色。

此外，亦有券商研究员提示，我国服务器生产商面临核心零部件供应风险，同时服务器行业的经营发展状况与国家整体宏观经济发展密切相关。