一、服务器芯片逆疫情求生

　　月底以前趋缓，但在疫苗发明前的各种民间及商业活动还是要靠着各种如雨后春笋般冒出的线上服务来帮忙控制，在

　　本期的智能内参，我们推荐国金证券的报告《服务器芯片逆疫情求生》，揭秘疫情背景下的服务器市场现状、各供应商的运行状态和2020年服务器芯片的增长逻辑。如果想收藏本文的报告（服务器芯片逆疫情求生），可以在智东西（公众号：zhidxcom）回复关键词“nc453”获取。

　　2019年12月开始，湖北武汉区现多例新型冠状肺炎(COVID-19)感染案例，春节期间武汉乃至全国各省市疫情进一步加重。为了控制疫情扩散，中国大陆政府对大陆超过90个城市进行全封城，半封城，这其中包括北京，上海，广州，深圳四大一线城市。封城，半封城，地方政府延期复工要求的严格管制所造成的员工人流中断，某些零器件生产中断都对创新技术科技产品如4G/5G智能手机，服务器，笔电，游戏机，还有很多消费性电子产品的生产造成不顺，但在到了四月，我们预估整体中国大陆的组装供给已经超过产业链需求，产能利用率应该都已经超过80%,国内科技行业如封测，设备，显示面板，电子零器件，组装等部分公司在疫情趋缓后的营收及获利反弹也会最可观。

　　而在需求方面，线G智能手机因欧美各国相继执行封城及锁国造成消费者外出大量减少而需求大降，我们因此进一步将全球2020年5G手机出货量从1.7-2.0亿台下修到1.5-1.7亿台，全球2020年智能手机出货量预估将下滑超过10%到12亿台，国金创新数据中心资料显示国内手机激活数一季度环比衰退达26% (季节性环比衰退10-15%)，而全球手机销货数量一季度环比衰退超过15%，但家庭用消费性电子产品及软件需求将暴增，如线上，线下游戏机，线上串流影音视频，电话／视频会议软件服务，远程办公、在线教育及医疗的流量大幅增加，因而驱动笔电，云端服务数据中心及通讯运营商在固态网络资本投资的力道加大，这多少弥补一些智能手机需求不佳对创新技术及全球半导体行业2020年营收的影响。

　　Netflix, YouTube在欧洲调降影片高清画质，以免流量负荷太大造成欧洲网络瘫痪。美国威瑞森电信（Verizon）最新调查发现，美国网络流量在3月16-20这一周內增加20％，同一期间线％，虚拟私人网络（VPN）流量增加30％，线％。▲

　　Netflix, YouTube,Facebook, Twitter, Instagram），电话／视频会议软件服务，远程办公、在线教育及医疗的流量大幅增加，国金证券研究所因此上修全球计算机半导体（服务器，桌上型计算机，笔电x86 CPU, GPU, AI） 市场将在2020/2021年同比增长7-9%（从之前预测的6%／6%）,但预期整个市场应该是由AMD的7纳米Rome及7纳米＋Milan服务器CPU, Intel 38核心的10纳米服务器CPU Ice Lake，华为7nm鲲鹏服务器ARMCPU,中国长城16nm的 四核飞腾FT-2000/4,信骅及的服务器远端控制芯片BMC(baseboard Management Controller)，AI ASIC/GPU, 澜起的内存接口芯片，三星、海力士、镁光所设计及生产的服务器用 DRAM，这些芯片市场以超过 10%以上同比营收的增长所带动, 这远比以智能手机芯片为主体的全球逻辑半导体 2020 年营收 1-3%同比增长来得好很多（因为全球新冠肺炎扩大，将之前 8%同比增长预测下修）。▲

　　：在服务器市场于2019年衰退近5个点之后，2020年服务器半导体市场增长可期，英特尔之前公布其去年服务器x86 CPU出货量在1Q/2Q/3Q19同比衰退了8%/12%/6%,但四季度同比增长了12%， 而云服务器客户于四季度同比大幅成长了48%，而在三季度 同比 需求拐 点出 现后 ，估计全球 服务器 市场出货量在2020/2021年有10%（从之前的8%上修）／22%的同比增长机会。而统计彭博及Wind

　　2020年营收的预期，全球服务器制造商及半导体市场（浪潮36% Y/Y，中科曙光11%Y/Y，纬颖20% Y/Y，信骅22% Y/Y,澜起42% Y/Y）于2020年同比增长应该可以轻易超过10%，因为我们认为服务器需求将被各种线上游戏，视频，会议、办公、教学、医疗所带动，高速，低功耗需求让半导体芯片朝向更先进制程（Intel 10nm, 10nm+, AMD使用台积电的7nm, 7nm+, 5nm制程）,更多的核芯运算，更多的PCI Express接口,及更多内存通道方向迈进，加上良率不佳，产能短缺，所以不排除单价的提升会让2020年全球服务器半导体市场同比增长轻易地超过10%。▲

　　128条PCIe通道上占有极大优势外，在比较使用台积电7nm制程的AMDRome CPU与英特尔的10nm制程的Ice Lake-SP CPU后，在执行速度，晶体管增加数就略逊一筹。这就是为什么有些测试机构（GeeBench）发现英特尔Ice Lake-SP CPU以不到一半的核心,提供近80%更快的执行速度打败AMD Rome CPU。而英特尔将在明年推出的10nm EUV服务器CPU是建立在Eagle Stream平台的Sapphire Rapids， 将采取小芯片架构来改善良率，成本，及耗能，并用DDR5存储器及PCIe 5.0通道来加快系统速度。这就是为什么AMD不能用台积电的7nm EUV制程工艺产出的Milan CPU来竞争，而要用台积电5nm EUV制程产出的GenoaCPU来竞争。▲

　　2Q20拿下10%的服务器份额，但我们认为AMD是用2000万颗服务器CPU市场来作为分母，而英特尔在计算服务器CPU份额是包括了通讯基地站所用的服务器CPU,总计约3000万颗， 所以就英特尔的标准而言，超威AMD要拿下广义的服务器CPU市场近10%的全年份额，可能要等到2021年才有机会达到。▲

　　:在服务器远端控制芯片（BMC, baseboard Management Controller）龙头大厂（60-70%全球份额）信骅公布环比增长1%，同比增长33%的一季度营收后，估计信骅二季度营收有 15%以上环比及 60%以上同比增长, 我们认为信骅主要受惠于其白牌客户拿下华为 (华为自行设计其服务器远端控制芯片)部分 x86服务器市场份额, 当然也受惠于大量服务器的建制，为了增加线上游戏，线上会议，线上教学，远程办公等。除了 Dell 主要使用（4919 TT）的控制芯片，HPE 使用自己设计的芯片外，信骅的芯片似乎占领各种 x86(Intel, AMD), ARM, RISC V 服务器平台。▲

　　AI服务器市场：除了Intel及AMD的x86 CPU在服务器中扮演心脏的角色，Aspeed扮演管理的角色外，英伟达安装在服务器的AI GPU加速器就像扮演训练人工智能增强推理能力的角色， 而其中的Volta GPU芯片架构，具有210亿个晶体管，使用第二代高频宽存储器(High Bandwidth Memory , HBM)， 加入新的Tensor核心， 每颗用Volta GPU架构的V100芯片模组提供125 Teraflops (每秒125兆次浮点运算)的运算速度，通过NVlink一般在一个服务器中，可连接安装8个V100 GPU，可使用近500个应用软件并相容于目前市场上大多数的深度学习架构。因为具有AI GPU加速器的服务器比重会从现在不到10%持续提高，所以英伟达未来在服务器AI GPU加速器的增长动力可期。目前初步估计英伟达服务器AI GPU加速器芯片2020年同比增长25%以上,比起2019年的2%好很多。▲

　　CPU到内存的高速通道更顺畅，我们初估于2022年1+10内存接口芯片（初估价格为US$20-25 vs. 1x DDR5 RCD为US$4-5）在DDR5模组的比重将会达到10%或更高，这种变化将会明显提升每片内存模组的平均内存接口芯片单价未来三年达到7%复合增长率。而因为5G在5年后所带来的数据爆炸对服务器总体新增量将达近1000万台，或在10年后达到2000万台的总体新增总量。这表示光靠5G基础建设的建制对每年的服务器总体新增量就有超过10%。因为澜起建立了DDR4

　　2016年的31%,逐年拉高到2018年的47%及2019年的49%，要是澜起能领先IDT及Rambus推出速度快，耗电低的DDR5 1+10内存接口芯片,澜起就能有每年2-3个点的市场份额增加。从今年开始，服务器将从6通道的Intel 14nm转到8通道的Intel10nm或8通道的AMD的7nm+ CPU，这样对服务器内存模组及接口芯片组有10%年化的同比增长(三年共有33%（8/6）的同比增量)。而且估计英特尔从明后年开始将陆续推动4/6颗CPU的服务器,这多少会带动服务器内存模组及接口芯片的额外需求，我们估计未来五年同比增长应该会超过25%。▲

　　DRAM内存市场而言，服务器约占34%的2020年全球DRAM内存用量，在预估2020年全球服务器市场同比增长超过10%（DRAMeXchange仅预估3.8%同比增长），2021年同比增长22%，及2019-2024年的13%复合增长率CAGR，每台服务器插满内存模组的云端服务器客户增长大幅超过企业端及政府端客户（英特尔公布4Q19云端服务器客户同比增长48%，但企业端及政府端客户同比衰退7%），加上每台服务器因CPU及DRAM的速度加快，CPU跟内存DRAM的数据通道将于英特尔在今年推出56核心14nm++ Cooper Lake及38核心10nm+ Ice Lake后，从6通道改成8通道，这三个原因将驱动每台服务器DRAM的使用容量增加，因此预估服务器用DRAM内存用量将在2020年同比增长25-30%，2021年同比增长近40%， 并于2024年超过整体DRAM用量的一半以上。跟DRAM

　　NAND闪存市场而言，服务器及笔电／桌上型电脑，持续用SSDNAND来取代硬碟，约占46%的2020年全球NAND闪存用量，加上每台服务器因CPU的速度及存取速度加快，各种新AI应用对于数据量的爆增，这几个原因将驱动每台服务器SSD NAND的使用容量增加，因此预估服务器用NAND闪存用量将在2020－2022年同比复合增长35-40%。相关受惠厂商当然是韩国的三星，海力士，及美国的镁光。▲

　　）、飞腾（ARM）、龙芯（MIPS）、海光（X86）、兆芯（X86）、宏芯（POWER）、申威。从性能、生态兼容性、应用迁移成本和市场能力四个方面来看，华为鲲鹏、飞腾、海光整体表现居于前列。但自从海光被美国政府列入实体清单后，海光将无法拿到超威7nm Rome,7nm EUV Milan, 5nm EUV Genoa的设计授权，这样海光的x86设计技术将停留在14nm。▲

　　:自从美国Trump政府利用各种国家安全的理由限制华为采购美国的半导体芯片产品，软件，作业系统，华为为了摆脱美国技术，已经陆续推出自己研发的手机鸿蒙作业系统来取代谷歌的Android，用高速通讯ASIC来取代Xilinx, Altera/Intel的FPGA,用SSD闪存主控芯片来取代群联，Silicon Motion的SSD主控芯片，用Ascend推理及训练AI芯片取代英伟达Nvidia的推理及训练AI及Xilinx的推理AI芯片，用使用在Linux作业系统ARMv8 CPU（泰山核）架构下的鲲鹏处理器取代Intel英特尔及AMD超威的x86 CPU。虽然华为有很强的芯片设计能力，SPECint Benchmark

　　930，超出业界标杆25%，但ARM的CPU架构本身单核心运算速度就比英特尔X86的CPU来得差，如鲲鹏920主频只有2.6Ghz,也只能靠着64颗ARMCortex A76核心，8个DDR4通道来竞争，但是华为是硬件及半导体公司，要整合自己的开源生态圈，需要很多系统，硬件，系统，应用软件公司的认证与支持，目前华为除了自行研发各种开源软件，作业系统并与超过150家（MSP云服务、服务器PC整机制造、中间件、操作系统、上层各类应用软件等产业）非美国的合作厂商携手推动鲲鹏计算产业，打造完整的产业生态链，这些公司是否担心华为本身的竞争将是一个问题。但在中国政府的支持下，要求数家重点国营企业及多家民间企业如百度腾讯提高采用鲲鹏及其他国产芯片生态圈的产品比例，以2022

　　100%的比例完成服务器国产化的目标，这对于华为鲲鹏生态圈而言是一大利好。就今年2020年而言，我们目前估计华为鲲鹏将出货150-200万颗服务器CPU,明年2021年估计达250万颗服务器CPU，以每台服务器配置4-8颗鲲鹏ARM CPU来计算，估计于2021年将会看到42万台鲲鹏服务器市场，相当于全球3%的市场份额。虽然华为之前流失了部分ARM v8泰山核设计团队的干部到阿里巴巴，但我们认为华为还是会持续对ARM v8泰山核进行设计优化及制程工艺微缩。▲

　　8月上旬，飞腾发布《从端到云—基于飞腾平台的全栈解决方案白皮书暨飞腾生态图谱》，飞腾希望能从系统建设对芯片的需求角度去思考什么样的芯片和生态才能满足用户对于终端的更高需求，什么样的芯片和生态才能满足云计算和大数据时代的要求。飞腾也希望站在全系统集成角度，为集成商和最终用户梳理飞腾生态图谱并提供一套从端到云的全栈解决方案，给出集成模式和建议，提供已被验证的、有说服力的实际案例，去分析目前技术架构的收敛趋势，协助各行业信息化建设逐步向更先进的部署模式转变。在基础设施服务方面，国内主流的云平台包括阿里云腾讯云、紫光云、中兴云、浪潮云、 金山云、Ucloud等云厂商均已与飞腾平台进行适配。国内20多家主流的OEM、ODM厂商已推出基于FT-1500A/16和FT-2000+/64芯片的服务器整机，其中基于飞腾新一代FT-2000+/64芯片的服务器产品群已于2019年5月在福州数字中国峰会上发。就今年2020年而言，我们目前估计飞腾将出货80-90万桌机CPU, 10-15万服务器CPU,虽然有比之前预期下修，但还是有不错的国内份额。▲

　　CPU)是服务器的核心构成之一，其功能主要是解释计算机指令以及处理服务器中的数据。CPU的主要运作原理是执行储存“程序”里的一系列指令。程序以一系列数字的形式存储在存储器中。指令集架构（Instruction Set Architecture

　　I/O。指令集架构包含一系列的opcode即操作码（机器语言），以及由特定处理器执行的基本命令。简单地来说，指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中，属于计算机中硬件与软件的接口，它向操作系统定义了CPU的基本功能。CPU按 指 令 集 的 架 构区 分 ， 分为

　　（Complex Instruction Set Computing， 复 杂 指 令 集 ） 型 和RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集）型两类。CISC的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、程序运行速度更快，其架构中每个指令可执行若干低端操作，诸如从存储器读取、存储、和计算操作，全部集于单一指令之中；与之相反，RISC架构中只包含使用频率高的少量简单指令，并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言。CISC阵营以

　　RISC执行的是等长精简指令集，在并行处理方面RISC明显优于CISC。由于RISC执行的是精简指令集，相比CISC在硬件层面需要更少的晶体管，所以它的硬件制造工艺更简单且成本更低廉。RISC型CPU与CISC的CPU在软件和硬件上都不兼容，这是由指令集的特性而决定的。从性能角度来说，CISC

　　RISC并无绝对的孰优孰劣之分。但在发展过程中，CISC阵营的Intel和AMD在提升芯片性能上做出了持续的努力，芯片的功耗被放在了性能后的第二位；而RISC本身出现时间较CISC晚十年左右（ARM诞生于1985年，X86诞生于1978年），ARM、MIPS在创始初期缺乏与Intel产品对抗的实力，专注于以低功耗为前提的高性能芯片。RISC阵营的Power PC架构最初是为个人计算机产品而设计，但其出现时已是1992年，此时Intel旗下的80386和80486占据了大部分PC市场。次年，Intel赫赫有名的奔腾系列发布并助力Intel占领了绝大部分PC市场，这是第五代基于CISC的X86架构微处理器，Intel将其命名为“Pentium”。在整个1990年代中期，PowerPC处理器均达到或超过了最快的x86 CPU的基准测试成绩。但由于PowerPC

　　Windows、OS / 2和Sun的客户都存在应用软件极度缺乏的问题，所以最终并未在PC市场溅起水花。但其后Apple因为PowerPC处理器的更高性能，在Macintosh个人电脑系列使用了PowerPC处理器。2005年，出于发热量和能源消耗有关的考虑，Apple宣布不再在其Apple Macintosh计算机中使用PowerPC处理器，转而支持Intel生产的处理器。此后PowerPC开始往超高性能服务器方向发展。▲

　　竞争不断，造就高性能X86。Intel具有很强的研发实力，芯片性能一直处于行业领先。在20世纪70年代至21世纪初,厂商最看重的因素之一即为处理器的性能，而RISC本身出现时间较CISC晚十年左右，ARM、MIPS在创始初期缺乏与Intel产品对抗的实力，改以专注于以低功耗为前提的高性能芯片。同时Intel X86也很早开始借鉴RISC架构优势，不断技术革新，比如“Pentium”奔腾处理器就采用了超标量架构，即有一个处理简单和通用指令的管线。Intel 最新产品十代酷睿桌面版 Comet Lake-S 系列处理器及 400 系芯片组中，最低配置的酷睿 i3-10100 四核处理器已经达到 3.6GHz 基础频率，4.3GHz 睿频，全核 4.1GHz。从单机性能上来讲，Intel 目前依旧处于强势地位。2、Wintel联盟建立四十余年，

　　软件生态完善。1981年，由于个人计算机市场不受IBM看重，IBM选取8088做个人计算机业务的CPU，并将操作系统外包给微软，Wintel联盟就此开始征程。在Wintel建立之初，微软并没有打算唯一地只支持Intel，早期，微软操作系统有两条业务线架构，另一条则支持考虑了操作系统的可移植性，可支持RISC架构的计算机。但由于RISC处理器在PC端的份额远不及X86，微软又取消了对部分RISC架构的支持。后来，X86成为了个人电脑的标准平台，也成为了历来市场上最成功的CPU架构。3、专注芯片架构研发，不碰设备生态。就Intel来讲，不与设备生产商、软件开发者或者系统开发者成为利益竞争关系是一个十分重要的致胜因素。

　　和SUM大包大揽生产多种服务器设备，但其它设备生产商可能会基于不支持竞争对手的角度不愿意选择PowerPC和SPARC架构，而选择X86架构。这确实是我们担心华为鲲鹏生态圈也会碰到的问题。4、从成本、性能、生态三方面来讲，X86都是早期数据中心的最优选。从 成 本 和 性 能 角 度 来 讲 ，

　　相 比 大 型 机 与 小 型 机 ， 在RAS(Reliability, Availability, Serviceability)有所欠缺，但具有生态系统开放、兼容性高、价格便宜的优势。且由于分布式系统成熟，X86服务器集群的性能并无较大差距。大型机和小型机价格昂贵、体系封闭，一般只在部分要求零宕机的领域使用（如银行业、电信业等）。从生态的角度来讲，由于X86在市场上占有率高，相比其它架构而言，X86有着独一无二的软件和硬件生态优势，故目前全球的数据中心大部分都是采用Intel的X86架构服务器芯片，X86生态系统也愈发强大。根据DRAMeXchange调查显示，服务器用

　　中，X86架构CPU占整体服务器市场约96%。但在国内提高服务器及服务器CPU国产替代的政策下，我们估计RISC CPU（非x86）在服务器的份额将持续逐步提高。▲X86

　　智东西认为，在 2019 年衰退近 5 个点之后，估计全球服务器市场出货量在 2020/2021 年有 10%-22%的同比增长机会，英特尔之前公布其去年服务器 x86 CPU 出货量在同比衰退了三个季度后， 四季度同比却增长了 12%， 而云端服务器 CPU 四季度更大幅成长了 48%。统计彭博及 Wind 分析师对全球服务器相关公司2020 年营收的预期，加上服务器需求将被各种线上游戏，影音串流，会议，办公，教学，医疗所带动，高速，低功耗需求让半导体芯片朝向更先进制程（Intel 10nm, 10nm+, AMD 使用台积电的 7nm,7nm+, 5nm 制程）, 更多的核芯运算，更多的 PCI Express 接口, 及更多内存通道方向迈进，预期 2020 年全球服务器芯片市场同比增长可轻易地超过10%。