1、趋势三：中美贸易战加速、产业趋势三：中美贸易战加速RISC-V生态成熟生态成熟 六、投资建议与风险提示六、投资建议与风险提示 晶晨股份晶晨股份 富瀚微富瀚微 瑞芯微瑞芯微 全志科技全志科技 北京君正北京君正 国科微国科微 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 APU（Application Processor Unit），又名应用处理器芯片又名应用处理器芯片，是在低功耗中央处理器的基础上扩展音视是在低功耗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频功能和专用接口的超大规模集成电路，在智能设备在起着运算及调用其他功能构件的作用，集成了中央 处理器、
2、图形处理器、视频编解码器、内存子系统等多个模块。 上世纪70年代，Intel研发出第一款处理器芯片CPU并成为市场领导者。随后进入智能移动时代，智能手机、 智能可穿戴等设备开始兴起，CPU逐渐向移动端发展，从注重高算力、高功耗的CISC向低功耗RISC转变， 相应诞生出了APU，主要运用于智能手机、平板、智能手表等领域。ARM作为全球最大的作为全球最大的APU IP厂商厂商， 占据了占据了APU市场市场90%以上的份额以上的份额。 1APU定义定义 图：处理器分类图：处理器分类 资料来源：RISC-V开发，国元证券研究中心 1.1APU(应用处理器应用处理器)概述概述 处理器 服务器领域PC计
3、算机领域嵌入式领域 CISC架构RISC架构 智能移动领域物联网嵌入式 传统传统CPU应用处理器应用处理器APUMCU 目前主要运用 于嵌入式领域 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 1.1APU(应用处理器应用处理器)概述概述 应用处理器芯片 智能移动领域 平板电脑智能手机 智能物联硬件 智能家居汽车电子智慧商显智能音箱智能安防 APU应用处理器的主要应用领域是智能移动领域与智能物联领域应用处理器的主要应用领域是智能移动领域与智能物联领域，包括智能手机、智能平板等。早期的应 用处理器以微缩版形式出现，随着对功耗要求的不断提高以及对小体积芯片的追求，应用处理器
4、芯片逐渐 成为便携式消费电子的首选芯片。 有更高图像处理能力的高端APU应用处理器芯片通常被使用在智能物联硬件中，包括汽车电子、智能显示 屏等。由于智能物联硬件对图像处理器的要求更高，应用处理器芯片在图像方面的技术也随之快速发展。由于智能物联硬件对图像处理器的要求更高，应用处理器芯片在图像方面的技术也随之快速发展。 资料来源：公开资料整理，国元证券研究中心 图：图：APAP应用处理器主要应用场景应用处理器主要应用场景 APU：应用领域：应用领域2 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 全球主要指令集介绍全球主要指令集介绍 指令集架构又称架构或处理器架构指令集架构
5、又称架构或处理器架构，可以使用不同的处理器硬件实现方案来设计不同性能的处理器可以使用不同的处理器硬件实现方案来设计不同性能的处理器。在不同 内核上，软件无须做任何修改便可以完全运行在任何一款遵循同一指令集架构实现的处理器上。因此指令集因此指令集 可以当做在处理器底层硬件以及其上软件之间的桥梁和接口可以当做在处理器底层硬件以及其上软件之间的桥梁和接口。 处理器指令集架构一直是以x86与ARM双巨头垄断为格局，2010年后随着RISC-V架构的诞生，指令集架构指令集架构 市场开始出现三足鼎立的发展势头市场开始出现三足鼎立的发展势头。其中x86架构主要占据传统PC市场，善于处理大数据；ARM占据移动
6、 市场，善于处理快数据；而RISC-V则依靠自己精简的优势在数据传输领域占据优势。除此之外，其他指令 集架构也占据部分市场如MIPS、Power等。 图：图：三种主流架构对比三种主流架构对比 资料来源：国元证券研究中心 图：三大指令集图：三大指令集 资料来源：SEMI，国元证券研究中心 1.2 指令集：指令集：APU生态底层核心生态底层核心 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2APU：指令集架构：指令集架构 处理器依靠指令来控制系统和完成数据运算，目前主要分为复杂指令集（CISC）及精简指令集（RISC）两种。 复杂指令集复杂指令集（Complex Instru
7、ction Set Computing）早期计算机部件昂贵、速度慢，为了扩展硬件功能而 不得不将更多更复杂的指令加入操作系统以提高计算机的处理能力，程序的各条指令按顺序串执行，每条指 令中的各个操作也按顺序串执行，主要以主要以Intel、AMD的的x86架构为代表架构为代表。 精简指令集精简指令集（Reduced Instruction Set Computing）随着半导体技术进步，80年代开始逐渐直接通过硬件 方式，而非扩充指令来实现复杂功能，指令规模逐渐缩小，指令进一步简化，主要为主要为ARM、MIPS以及以及 RISC-V等架构等架构。 表：表：CISCCISC与与RISCRISC对比
8、对比 资料来源：计算机组成原理，国元证券研究中心 CISC（复杂指令集计算机）CISC（复杂指令集计算机）RISC（精简指令集计算机）RISC（精简指令集计算机） 1.指令数量多，长度多变1.指令数量少，长度一般固定 2.指令功能复杂、全面2.精简、高效 3.各指令使用频率差距大3.各指令均被高频率使用 4.不同指令的执行时间差异大4.大部分的指令都可以在一个时钟周期内完成 存储结构对CPU内寄存器数量要求少，需较频繁读写内存对寄存器数量要求较多，大量指令只对CPU内部寄存器进行操作 1.单元电路多，结构复杂1.单元电路少 2.CPU面积和功耗大，性能强2.功耗低，升温小，性能相比较弱 3.稳
9、定性较差，对使用环境要求高3.电子元器件稳定性高 控制方式微程序控制硬布线控制 系统设计设计时间和成本高，设计周期长设计成本低，设计周期短 典型例子x86架构ARM、MIPS、RISC-V 终端产品笔记本、服务器、超级计算机主要为移动终端，如手机、电玩、PC周边 指令系统 CPU特点 1.2 指令集：指令集：APU生态底层核心生态底层核心 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 处理器 x86 ARM RISC-V Intel Sunny Cove 微架构 小米 黄山系列 AMD Zen2 微架构 指令集架构微架构CPU芯片 ARM 授权IP 自主研 发架构 ARM
10、Cortex系列 十代酷睿 苹果 Swift微架构 三代锐龙 麒麟920 苹果A7 高通 Krait微架构 骁龙800 玄铁系列 MIPS龙芯、君正 复杂 指令集 精简 指令集 主流分类 Power IBM Power 系列 1.2 指令集：指令集：APU生态底层核心生态底层核心 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3ARM指令集指令集 目前目前APU处理器主要使用精简指令集处理器主要使用精简指令集（RISC），其中其中ARM占据了大部分市场占据了大部分市场。ARM体系架构具有RISC体 系架构的一般特点：指令格式长度固定；使用单周期指令流水线操作执行；使用大量寄
11、存器，数据处理指 令只对寄存器进行操作；只有存储指令访问存储器等，提高指令的执行效率。 早期ARM处理器所支持的指令集较简单，低功耗、低成本，适用于移动设备等，因此被广泛的应用于嵌入 式领域。在ARMv7之前，由于性能的局限性只能专注于功耗比较敏感的移动设备，而从ARMv7开始，在 Cortex-A9之后，ARM处理性能得到很大提升处理性能得到很大提升，逐渐进入企业设备逐渐进入企业设备、服务器等领域服务器等领域，目前最新ARMv8架构 在内存、虚拟化以及安全性方面均有突破。 图：图：ARM架构发展情况架构发展情况 资料来源：ARM，国元证券研究中心 图：图：处理器架构分类处理器架构分类 资料来
12、源：国元证券研究中心 处理器应用 领域 服务器领域 PC计算机领域 嵌入式领域 CISC架构 RISC架构 1.2 指令集：指令集：APU生态底层核心生态底层核心 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 从应用领域划分从应用领域划分，ARM产品主要分为三个系列：产品主要分为三个系列：Cortex-A、Cortex-R以及以及Cortex-M，分别针对应用操分别针对应用操 作系统作系统（Application）、实时实时（Real-Time）和嵌入式和嵌入式（Embedded）。Cortex-A系列，被广泛应用于 移动设备、网络基础设施、家庭和消费设备、车载信息娱乐和自
13、动化系统，以及嵌入式设计等领域； Cortex-R系列具有高可靠性、高安全性等特点，主要应用于医疗及航空航天等领域；Cortex-M系列是为 物联网应用而开发的可扩展、高效率、易于使用的智能嵌入式应用处理器系列，可以帮助开发人员在短 时间内，以较低的成本，通过代码复用，标准安全机制和高效率的开放平台开发出各种满足市场要求的 产品。 ARM指令集指令集4 架构名称架构名称技术特征技术特征应用场合应用场合处理器案例处理器案例 单核设计Cortex-A8 14核设计Cortex-A5/A7/A9/A15/A17 ARMv7-R32位高性能应用Cortex-R4/R5/R7 ARMv7-M32位低功耗场合Cortex-M0/M0+/M3/M4/M7 ARMv8-A32位，64位智能手机Cortex呖岀谀谰N豎谰N瑎豞唀礀艶腩礀礀喋礀礀礀礀镶礀礀斑遧礀偧礀喋鵒湏齒癸腎乾聭豻礀遒乾啓艜絖晬梏啓遒絖晬梏啓譜遒礀蒋澀豦腟礀澀礀腟遒蹒絖晬梏啓葜v膗聓斏綍晬梏葔v膗敎火鸠敢絖晬梏豓联獬葞v膗襺魎獬蹒罎敢啓葜v膗鸀卒啓葜v膗礀遒噥耀
