你觉得CPU未来的发展的前景如何

行业主要上市公司：中国长城(000066)、中科曙光(603019)、英特尔公司(INTC)、高通(QCOM)、超威半导体(AMD)、国际商业机器公司(IBM)等。

本文核心数据：CPU专利申请数量、CPU专利区域分布、CPU申请人排名、专利市场价值

全文统计口径说明：1)搜索关键词：CPU及与之相近似或相关关键词;2)搜索范围：标题、摘要和权利说明;3)筛选条件：简单同族申请去重、法律状态为实质审查、授权、PCT国际公布、PCT进入指定国(指定期)，简单同族申请去重是按照受理局进行统计。4)统计截止日期：2021年9月17日。5)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

1、全球CPU行业专利申请概况

(1)技术周期：处于成长期

2011-2019年，全球CPU行业专利申请人数量及专利申请量均呈现增长态势。虽然2020年全球CPU行业专利申请人数量及专利申请量有所下降，但是这两大指标数量仍较多。整体来看，全球CPU技术处于成长期。

注：当前技术领域生命周期所处阶段通过专利申请量与专利申请人数量随时间的推移而变化来分析。

(2)专利申请量及专利授权量：2020年专利申请量及授权量均有所下降

2011-2019年全球CPU行业专利申请数量呈现逐年增长态势，2020年全球CPU行业专利申请数量有所下降，为28424项。

在专利授权方面，2011-2017年全球CPU行业专利授权数量逐年增长，2019年开始出现下降趋势，2020年全球CPU行业专利授权数量为13744万项，授权比重仅为4835%。

2021年1-9月，全球CPU行业专利申请数量和专利授权数量分别为5657项和776项，授权比重为1372%。截止2021年9月17日，全球CPU行业专利申请数量为2104万项。

注：①专利授权率表明申请的有效率以及最终获得授权的提交申请成功率。

②统计说明：如果2012年专利申请在2014年获得授权，授予的专利将在2012年专利申请中显示。

(3)专利法律状态：“有效”数量占比超75%

目前，全球CPU大多数专利处于“审中”和“有效”状态，两者CPU专利总量分别为511万项和1578万项，占全球CPU专利总量的243%和7501%。PCT制定期内的CPU专利数量为1452项，占全球CPU专利总量的069%左右。

(4)专利市场价值：总价值高达百亿美元，3万美元以下专利数量较多

目前，全球CPU行业专利总价值为28254亿美元。其中，3万美元以下的CPU专利申请数量最多，为1233万项;其次是3万-30万美元的CPU专利，合计专利申请量为577万项。大于3百万美元的CPU专利申请数量最少，为1399项。

统计口径：按每组简单同族一个专利代表的去重规则进行统计，并选择同族中有专利价值的任意一件专利进行显示。

2、全球CPU行业专利技术类型

(1)专利类型：发明专利占比高达6927%

在专利类型方面，目前全球有1447万项CPU专利为发明专利，占全球CPU专利申请数量最多，为6927%。实用新型CPU专利和外观设计型CPU专利数量分别为637万项和521项，分别占全球CPU专利申请数量的3048%和025%。

(2)技术构成：第一大技术占比超过20%

从技术构成来看，目前“G06F9 程序控制装置，例如，控制单元(用于外部设备的程序控制入G06F13/10)[201801]”的专利申请数量最多，为13028项，占总申请量的1534%。其次是“H04L29 H04L1/00至H04L27/00单个组中不包含的装置、设备、电路和系统〔5〕[200601]”，专利申请量为11215项，占总申请量的1321%。

(3)技术焦点：十大热门

全球CPU前十大热门技术词包括输出端、便携式、终端设备、电子设备、散热器、计算系统、中央处理模块、检测系统、机器人、输入端。进一步细分来看，CPU技术热门词包括传感器、服务器、控制器、CPU、存储器等。具体情况如下：

注：旭日图内层关键词是从最近5000条专利中提取。外层的关键词是内层关键词的进一步分解。

(4)被引用次数TOP专利：甲骨文公司专利被引用超过千次

甲骨文公司申请的“用于管理虚拟服务器的系统和方法”(专利号：US20050120160A1)是被引用次数最多的CPU专利，被引用次数超过1000次。其它被引用次数前十大专利如下所示：

3、全球CPU行业专利竞争情况

(1)技术来源国分布：中国占比最高

目前，全球CPU第一大技术来源国为中国，中国CPU专利申请量占全球CPU专利总申请量的5832%;其次是美国，美国CPU专利申请量占全球CPU专利总申请量的1599%。日本和韩国虽然排名第三和第四，但是与排名第一的中国专利申请量差距较大。

统计说明：①按每件申请显示一个公开文本的去重规则进行统计，并选择公开日最新的文本计算。②按照专利优先权国家进行统计，若无优先权，则按照受理局国家计算。如果有多个优先权国家，则按照最早优先权国家计算。

(2)中国区域专利申请分布：广东申请最多

中国方面，广东为中国当前申请CPU专利数量最多的省份，累计当前CPU专利申请数量高达28800项。江苏、北京、浙江当前申请CPU专利数量均超过1万项。中国当前申请省(市、自治区)CPU专利数量排名前十的省份还有上海、山东、四川、河南、湖北和安徽。

统计口径说明：按照专利申请人提交的地址统计。

(3)专利申请人竞争：国家电网公司夺得桂冠

全球CPU行业专利申请数量TOP10申请人分别是国家电网公司、NEWGIN KK、佳能株式会社、国际商业机器公司、华为技术有限公司、英特尔公司、卡西欧计算机株式会社、三星电子株式会社、苏州浪潮智能科技有限公司和株式会社三共。

其中，国家电网公司CPU专利申请数量最多，为2471项。NEWGIN KK排名第二，其CPU专利申请数量为1722项。

注：未剔除联合申请数量。

当下服务器信创国产化正在加速中，电力、金融、电信等领域大单频出。从近期的订单中可以看出，行业信创整体推进正在加快。电力、金融、电信等领域均有搭载国产CPU和 *** 作系统的国产服务器采购。相应的，随着底层国产化加大渗透，上层应用国产化需求亦有望快速放量。预计国产服务器销量这种双位数增长势头还会持续多年。

在信创和数字化转型的双重推动下，国产服务器出货量和出货金额稳步提升，并在多个行业投入使用，同时随着党政和八大行业信创项目的落地，国产服务器与国产服务器芯片的性能与可用性不断被验证，集采项目成为服务器芯片国产渗透率提高的重要推手之一。如中国电信的服务器集采中，标包8指定为全国产服务器，充分说明了行业头部对国产服务器性能和稳定性的认可。

另外从近日推出的“东数西算”政策来看，国产服务器厂商将会在算力资源服务、数据流通融合、数据安全防护等多维度积极参与进来。相信随着时间的推移，实现100%国产化率就变成了一个商业化决策，而不是一个能与不能的问题了，商业化一定需要多货源策略，通过市场竞争，实现每类部件的最高性价比，也确保供应链的可持续性，我们可以有理由相信，到2035年，国产服务器能占到绝大部分市场份额，数字可达70%以上，并且国产服务器应该也已经远销“一带一路”沿线国家了。

参考链接：国产信创服务器会有怎样的发展？

当前，为推进IT支撑系统集约化建设和运营，进一步发挥集中化能力优势，IT云成为运营商IT支撑系统建设的基础架构。但在IT云资源池部署过程中，服务器技术面临多个新挑战，主要体现在以下3个方面。

在性能方面，人工智能（AI）应用快速扩张，要求IT云采用高性能GPU服务器。AI已在电信业网络覆盖优化、批量投诉定界、异常检测/诊断、业务识别、用户定位等场景规模化应用。AI应用需求的大量出现，要求数据中心部署的服务器具有更好的计算效能、吞吐能力和延迟性能，以传统通用x86服务器为核心的计算平台显得力不从心，GPU服务器因此登上运营商IT建设的历史舞台。

在效率成本方面，IT云部署通用服务器存在弊端，催生定制化整机柜服务器应用需求。在IT云建设过程中，由于业务需求增长快速，IT云资源池扩容压力较大，云资源池中的服务器数量快速递增，上线效率亟需提高。同时，传统通用服务器部署模式周期长、部署密度低的劣势，给数据中心空间、电力、建设成本和高效维护管理都带来了较大的挑战。整机柜服务器成为IT云建设的另一可选方案。

在节能方面，AI等高密度应用场景的快速发展，驱动液冷服务器成为热点。随着AI高密度业务应用的发展，未来数据中心服务器功率将从3kW~5kW向20kW甚至100kW以上规模发展，传统的风冷式服务器制冷系统解决方案已经无法满足制冷需求，液冷服务器成为AI应用场景下的有效解决方案。

GPU服务器技术发展态势及在电信业的应用

GPU服务器技术发展态势

GPU服务器是单指令、多数据处理架构，通过与CPU协同进行工作。从CPU和GPU之间的互联架构进行划分，GPU服务器又可分为基于传统PCIe架构的GPU服务器和基于NVLink架构的GPU服务器两类。GPU服务器具有通用性强、生态系统完善的显著优势，因此牢牢占据了AI基础架构市场的主导地位，国内外主流厂商均推出不同规格的GPU服务器。

GPU服务器在运营商IT云建设中的应用

当前，电信业开始推动GPU服务器在IT云资源池中的应用，省公司现网中已经部署了部分GPU服务器。同时，考虑到GPU成本较高，集团公司层面通过建设统一AI平台，集中化部署一批GPU服务器，形成AI资源优化配置。从技术选型来看，目前运营商IT云资源池采用英伟达、英特尔等厂商相关产品居多。

GPU服务器在IT云应用中取得了良好的效果。在现网部署的GPU服务器中，与训练和推理相关的深度学习应用占主要部分，占比超过70%，支撑的业务包括网络覆盖智能优化、用户智能定位、智能营销、智能稽核等，这些智能应用减少了人工投入成本，提升了工作效率。以智能稽核为例，以往无纸化业务单据的人工稽核平均耗时约48秒/单，而AI稽核平均耗时仅约5秒/单，稽核效率提升达 90%。同时，无纸化业务单据人工稽核成本约15元/单，采用GPU进行AI稽核成本约0048元/单，稽核成本降低达968%。

整机柜服务器发展态势及在电信业的应用

整机柜服务器技术发展态势

整机柜服务器是按照模块化设计思路打造的服务器解决方案，系统架构由机柜、网络、供电、服务器节点、集中散热、集中管理6个子系统组成，是对数据中心服务器设计技术的一次根本性变革。整机柜服务器将供电单元、散热单元池化，通过节约空间来提高部署密度，其部署密度通常可以翻倍。集中供电和散热的设计，使整机柜服务器仅需配置传统机柜式服务器10%的电源数量就可满足供电需要，电源效率可以提升10%以上，且单台服务器的能耗可降低5%。

整机柜服务器在运营商IT云建设中的应用

国内运营商在IT云建设中已经推进了整机柜服务器部署，经过实际应用检验，在如下方面优势明显。

一是工厂预制，交付工时大幅缩短。传统服务器交付效率低，采用整机柜服务器将原来在数据中心现场进行的服务器拆包、上架、布线等工作转移到工厂完成，部署的颗粒度从1台上升到几十台，交付效率大大提升。以一次性交付1500台服务器为例，交付工作量可减少170~210人天，按每天配10人计算，现场交付时间可节省约17~21天。

二是资源池化带来部件数量降低，故障率大幅下降。整机柜服务器通过将供电、制冷等部件资源池化，大幅减少了部件数量，带来故障率的大幅降低。图1比较了32节点整机柜服务器与传统1U、2U服务器机型各自的电源部件数量及在一年内的月度故障率情况。由于32节点整机柜服务器含10个电源部件，而32台1U通用服务器的电源部件为64个，相较而言，整机柜电源部件数减少844%。由于电源部件数量的降低，32节点整机柜服务器相对于32台1U通用服务器的月度故障率也大幅缩减。

三是运维效率提升60%以上。整机柜服务器在工厂预制机柜布线，网络线缆在工厂经过预处理，线缆长度精确匹配，理线简洁，接线方式统一规范，配合运维标签，在运维中可以更方便简洁地对节点实施维护 *** 作，有效降低运维误 *** 作，提升运维效率60%以上，并大幅减少发生故障后的故障恢复时间。

液冷服务器技术发展态势及在电信业的应用

液冷服务器技术发展态势

液冷服务器技术也称为服务器芯片液体冷却技术，采用特种或经特殊处理的液体，直接或近距离间接换热冷却芯片或者IT整体设备，具体包括冷板式冷却、浸没式冷却和喷淋式冷却3种形态。液冷服务器可以针对CPU热岛精确定点冷却，精确控制制冷分配，能真正将高密度部署带到前所未有的更高层级（例如20kW~100kW高密度数据中心），是数据中心节能技术的发展方向之一，3种液冷技术对比如表1所示。

液冷服务器在运营商IT建设中的应用

液冷服务器技术目前在我国仍处于应用初期，产业链尚不完备、设备采购成本偏高、采购渠道少、电子元器件的兼容性低、液冷服务器专用冷却液成本高等问题是液冷服务器尚未大规模推广的重要原因。从液冷服务器在运营商数据中心领域的具体应用案例来看，运营商在IT云资源池规划和建设过程中，通常会对液冷服务器的发展现状、技术成熟度等进行分析论证。

考虑到目前液冷服务器规模化应用尚处于起步阶段，需要3~5年的引入期，因此暂时未在IT云资源池建设中进行大规模落地部署，但在部分地区有小规模应用，如中国移动南方基地数据中心已经开展液冷服务器试点应用，中国联通研究院也在开展边缘数据中心服务器喷淋式液冷系统的开发。未来，随着IT云建设规模、建设密度的继续攀升，以及液冷产业生态体系的逐步成熟，液冷服务器在IT云建设中将有更大的应用空间。

总体来看，运营商IT云资源池建设对服务器计算性能、延迟、吞吐、制冷、定制化、分布式部署等方面都提出了更高要求。未来，GPU服务器、定制化整机柜服务器、液冷服务器等新兴服务器技术将快速迭代，为运营商数据中心服务器技术的发展和演进带来新的思路和路径。

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