US Semiconductor Industry Research: The rise of intelligent entities raises the market size of server CPUs to $170 billion

核心观点与关键数据

• CPU 市场规模预测：受自主 AI 驱动，预计到 2030 年，服务器 CPU 市场规模将达到 1700 亿美元，较 2025 年增长近 5 倍，年复合增长率 (CAGR) 为 37%，远高于之前的 29% 预测。
• 市场格局：预计英特尔和 AMD 各占服务器 CPU 市场价值的 25%，ARM 商业 CPU 占 35%，ARM 定制 CPU 占 15%。
• CPU 在 AI 系统中的角色：自主 AI 将 CPU 的角色从传统的通用处理器扩展到 AI 集群中的头节点/计算节点以及自主 AI 独立节点，CPU 在 AI 推理和自主 AI 工作负载中的重要性日益凸显。
• 关键公司分析：
  • AMD：被视为最具优势的 CPU 供应商，凭借高频和核心数优势，预计其 CPU/GPU 业务将取得显著市场份额增长，目标价上调至 560 美元。
  • 英特尔：从“未评级”上调至“买入”，目标价 135 美元，预计其服务器 CPU 和外部晶圆厂业务将带来增长机会，预计到 2030 年每股收益将达到 6 美元以上。
  • ARM：维持“中性”评级，目标价 335 美元，预计其服务器 CPU 市场份额将快速增长，通过商业 CPU 和定制 CPU 实现。
  • 英伟达：维持“买入”评级，目标价 350 美元，被视为 AI 领域的首选，凭借全栈 AI 领导地位和生态系统优势，预计其 CPU 业务将快速增长，Vera Rubin 平台全面量产，CPU 单元需求可能超过 GPU。
  • 高通：维持“跑输”评级，预计其 AI CPU 业务面临激烈竞争，市场份额增长动力不足。

市场细分与工作负载

• CPU 市场细分：将 CPU 市场分为传统/私有云/多租户云 CPU（约 300 亿美元）、AI 集群计算/头节点 CPU（约 700 亿美元）和 AI 自主独立节点 CPU（约 700 亿美元）。
• 工作负载分析：
  • 传统/IaaS：包括企业私有云和公有云中最传统的 CPU 应用场景，预计未来五年将保持 11-12% 的销售 CAGR。
  • AI 计算节点/头节点：作为 GPU/XPUs 的辅助角色，支持 AI 集群的扩展，预计未来将向自主 AI 独立 CPU 机架转变。
  • AI 自主独立 CPU 节点/机架：专为自主 AI 工作负载设计，支持 RAG、工具执行、小/中型模型推理等，为 CPU 市场带来新的增长机会。

AI 推理过程

• AI 推理三阶段：加载阶段、预填充阶段和解码阶段。
• CPU 在各阶段的作用：
  • 加载阶段：CPU 负责将模型从磁盘加载到内存，性能受磁盘 I/O 和 CPU 速度影响。
  • 预填充阶段：CPU 负责标记化、路由和批处理。
  • 解码阶段：CPU 负责调度、标记控制流、采样、逻辑处理、内存管理和 KV 缓存路由。

自主 AI 与系统重要性

• 自主 AI 特点：自主 AI 不再是简单的单轮提示-响应工作流程，而是多步骤系统，需要规划、推理、检索信息、使用工具、执行代码等。
• 系统重要性：自主 AI 增加了 CPU 在 AI 推理中的重要性，但并不意味着 CPU 将取代 GPU，而是需要 CPU 和加速器协同工作，系统瓶颈将扩展到调度、内存管理、数据移动、检索、工具延迟、网络和并发等方面。

研究结论

• CPU 市场前景广阔：自主 AI 将推动 CPU 市场规模快速增长，CPU 在 AI 系统中的重要性日益凸显，为 CPU 供应商带来新的增长机会。
• AMD 和英伟达优势明显：AMD 凭借高频和核心数优势，英伟达凭借全栈 AI 领导地位和生态系统优势，预计将在 CPU 市场中占据重要地位。
• 英特尔和 ARM 机遇与挑战并存：英特尔凭借其 IDM 模式和外部晶圆厂业务，ARM 凭借其生态系统优势，预计将受益于 CPU 市场增长，但也面临激烈竞争。
• 高通面临挑战：高通在 AI CPU 领域面临激烈竞争，市场份额增长动力不足，需要进一步的投资和执行才能在数据中心市场取得成功。