处理器SoC行业深度研究处理器SoC厂商综合对比

　　（报告出品方：华西证券）一、处理器SoC技术壁垒
　　什么是SoC—从功能维度来看
　　SoC称为系统级芯片，也称 片上系统，是一个有专有 目标的集成电路，其中包 含完整系统并有嵌入软件 的全部内容。通俗理解， 就是将目标系统运转涉及 的多种功能通过一颗芯片 来实现，因此既要有硬件 组成，又要有软件写入， 一般包含了完整的系统、 软件及算法。 从终端应用场景来看，不 同场景需要的功能不同， 对于软硬件和算法的需求 也有差异，这构成了SoC在 不同场景下的区别。
　　什么是SoC—从对比维度来看
　　将多功能集成的实现方式一般包括两种：SoC和SiP（系统级封装）。 从架构上来讲，SiP是将多种不同功能的单独的芯片，包括处理器、 存储器等，通过并排或叠加的封装方式集成在一个封装内，从而实现 一个基本完整的功能。而SOC则是高度集成的一颗单独的芯片产品。 SoC有着更高的集成度、更小的面积、更低功耗等多方面的优势，目 前还在沿着摩尔定律方向演进，但是多功能的集成会受到材料和IC工 艺的限制；SiP可以将各种工艺的器件进行集成，开发周期较短，是 未来超越摩尔定律的必然选择路径。
　　处理器SoC，围绕着CPU扩展
　　中央处理器（CPU）作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。应用处理器SoC是在中央处 理器的基础上扩展音视频功能和专用接口的超大规模集成电路，是智能设备的＂大脑＂，在智能设备中起着运算及调用其他 各功能构件的作用。 CPU内部主要由运算器、控制器、寄存器三大部分组成。运算器负责算术运算（+、-、*、/基本运算和附加运算）和逻辑运算 （包括移位、逻辑测试或比较两个值等）；控制器负责应对所有的信息情况，调度运算器把计算做好；寄存器它们可用来暂 存指令、数据和地址。既要对接控制器的命令，传达命令给运算器；还要帮运算器记录处理完或者将要处理的数据。
　　Wintel和AA两大生态体系主导
　　计算机指令（Instruction）是计算机硬件直接能识别的命令，以其复杂性可被分类为复杂指令集架构（CISC）和精简指令集 架构（RISC）两大类。X86架构是目前唯一的主流复杂指令集；ARM架构作为目前最成功RISC架构。 CPU行业目前由两大生态体系主导：一是基于X86指令系统和Windows操作系统的Wintel体系，垄断个人计算机和服务器处理器 市场；二是基于ARM指令系统和Android 操作系统的AA体系，主导了智能手机和物联网芯片处理器市场。前者生态相对封闭， 后者生态相对开放，芯片厂商需要获得ARM的授权。ARM授权分三种，架构层级授权可深度定制，投入规模大，玩家少；内核 层级授权是处理器SoC厂商主要采用的；使用层级授权是最低的授权等级，只能使用封装好的ARM芯片，而不能进行任何修改。 RISC-V 架构同属于RISC架构，以开源为最大特色，起步相对较晚，但发展很快，有望成为第三大主流架构。
　　CPU的发展离不开先进制程支持
　　更强大算力和性能的提升离不开ARM内核的支持，更先进制程则可以 带来性能与功耗的平衡，比如采用7nm（纳米）技术制作的CPU肯定 比14nm（纳米）技术制作的CPU在晶体管数量、处理速度、功耗以及 温升等方各面都会高出一个数量级。跨越到10nm以下，越进一步， 难度越大，研发、流片等投入也呈几何指数增长。二、市场空间与竞争格局
　　处理器SoC市场总括（存量替代与增量成长并存）
　　整体来看，处理器芯片下游应用广泛，既包括消费电子如手机、平板、扫地机器人、无人机等，又包括各种类 型的行业应用如安防、商显、工业等。对于处理器芯片需求的增长有两个维度，一方面是出货量增长带来的， 一方面是性能持续升级带来的。而对于国内芯片厂商来说出货量的增长又可细分为两个维度，一方面是国产替 代带来的，另一方面是下游需求增量带动的。
　　智能手机：产业巨头必争之地
　　智能手机在全球目前仍然拥有近14亿部的出货量，是当下处理器需求最大的一块市场，也是技术更新迭代最快 的赛道。智能手机前期对于算力的需求不断提升，一般也是当下最先进制程的核心消费者，因此目前可以看到 全球仅有少数的几家芯片大厂和终端大厂在研发手机处理器芯片，是产业巨头必争之地。对于智能手机来说，通信是基本需求，这也要求处理器厂商有BP自研能力或能获得产业链供应保证，因此从各 个维度来看都是门槛最高的一个赛道。
　　汽车：从座舱到自动驾驶，智能化浪潮下的又一高峰
　　随着消费者需求层次的不断提升，其对汽车的需求亦从单一的出行工具逐步转变为生活中的＂第三空间＂。从广义上来看，当下的智 能座舱一般由中控台、全液晶仪表盘、HUD（抬显）、后排座椅娱乐系统、智能音频、车载信息模块、流媒体后视镜、车载信息系统等 组成。其中，硬件部分是由域控制器和芯片组成；软件部分是指由操作系统、管理程序、中间件和支持工具构建的软件平台。 在智能座舱兴起之时，高通抓住机会通过消费端先进制程的优势抢占市场，成为目前行业的主力供应商。瑞芯微、晶晨、全志等为代 表的国内厂商正在积极切入市场。
　　云计算、边缘计算：全球数字经济发展的基石
　　云计算是全球数字经济发展的基石，Gartner 2020 IT关键指标的数据报告显示，全球云计算尚处于发展的早期，在总体的IT 支出中，云上支出只占4%，这意味着市场盘子还很大。Canalys公司3月最新发布的2021年中国云计算市场报告显示，中国的 云基础设施市场规模已达274亿美元。 边缘计算具备两大优势，降低决策时延、处理压缩数据减轻传输和存储压力。根据IDC发布了2021年度中国边缘服务器市场报 告数据显示，2021年中国边缘计算服务器市场规模增长了266.3%。IDC预计，边缘算力的投资增长将远远快于核心位置，到 2025年，全球边缘服务器的支出金额占总体服务器比重，将从14.4%增长至24.9%。
　　机顶盒、智能电视：格局优化，国产份额持续提升
　　机顶盒与智能电视加起来全球接近6亿颗处理器芯片的需求 量，两个赛道对于处理器芯片的要求既有共同之处又有差 异的地方。前者对于全格式视频解码、运营商客户的准入 等有较高要求，后者对于数字标准的解调、图像后处理等 有较高要求。 目前以晶晨为代表的国内芯片厂商的无论是产品布局还是 高端料号性能均具备全球竞争力，全球市场份额在快速提 升。三、处理器芯片厂商对比
　　高通：起于通信，成于手机，走向移动算力全平台
　　高通成立于1985年，依靠着CDMA技术切入手机市场，并在推出骁龙系统芯片后逐步发展成高端处理器SoC的最有 力竞争者。在《财富》2019＂改变世界的公司＂榜单中，Qualcomm 因其对无线技术发展的巨大贡献和对5G的推 动，位列第一。 经过多年发展，高通的产品类型覆盖了蓝牙、调制解调器-射频系统、处理器、WiFi，下游应用已经不仅仅局限 在手机赛道，在汽车、可穿戴设备、XR/VR/AR等多个领域都是最强有力的竞争者，也是高端芯片的提供者。 2021年，公司推出自动驾驶平台Snapdragon Ride平台，成长之路还在继续。
　　联发科：从多媒体走向手机，起于山寨机，不断冲击高端
　　联发科于1997年5月份成 立，成立初期主要是一家 研发光盘存储技术和DVD 芯片的厂商，核心竞争力 是将DVD内分别承担的视 频和数字解码功能的两颗 芯片整合到一颗芯片上， 经过几年的发展，2001年 公司已经占据了超过50% 的DVD市场份额。公司后 将研发重心转入手机芯片， 并于2003年发布了首颗手 机芯片。公司2000年起投 入无线通讯基频与射频晶 片研发，2003年投入数位 电视与液晶电视控制晶片 研发。
　　英伟达：GPU架构每两年升级一次，建立软硬件一体化生态
　　英伟达创立于1993年1月，是一家以设计和销售图形处理器为主的无厂半导体公司。NVIDIA最出名的产品线是为个人与游戏 玩家所设计的GeForce系列，为专业CGI工作站而设计的Quadro系列，以及为服务器和高效运算而设计的Tesla系列，虽然起 家于PC电脑的显卡业务，英伟达也曾涉及移动芯片Tegra的设计，但智慧机市场对此响应不大，不过近年却利用这些研发经 验，目前朝向人工智慧和机器视觉的市场发展，也是图形处理器上重要的开发工具CUDA的发明者。
　　处理器SoC厂商对比：按产品定义
　　按厂商产品定义可分为：通用与专用。与视频数据处理相关的赛道涉及面广，既包括手机、机顶盒、智能电视等这样的大宗或类大宗市场，也 包括读写笔、扫地机等这样的相对碎片化、规模还没有那么大的市场，不同处理器SoC厂商由于战略规划、技术积淀、客户结构等多方面的不同， 需要做好产品定义来实现战略规划的落地，针对大宗、类大宗市场由于市场容量足够大，需要厂商以更具针对性的产品来去获取更大市场份额， 而针对碎片化市场，单一细分市场无法达到足够的销量来摊销公司前期研发、流片等各项费用，因此需要用通用类产品来尽可能面向更多市场。
　　上市公司对比：主要财务指标
　　从营收和利润体量来看：扣除掉北京君正、国科微存储芯片收入部分，单看处理器芯片收入，体量最大的是晶晨，然后是瑞 芯微，全志、富瀚微、北京君正、国科微的处理器芯片收入区间都在10~20亿区间。 从销售毛利率、销售净利率来看：晶晨、瑞芯微、全志、富瀚微去年均处于40%左右的综合毛利率水平，北京君正、国科微综 合毛利率均低于这个水平，主要是受到存储类产品的拖累，2021年北京君正存储芯片毛利率30.40%，国科微固态存储系列芯 片产品毛利率只有12.98%。 从近三年增速来看：北京君正由于2020年完成了对北京矽成的收购事项，业务并表，因此收入和利润复合增速最高，富瀚微、 国科微由于前期基数较低，近三年增速较高，整体来看这几家公司近三年的净利润复合增速均超过40%。报告节选：
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　　精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站