2022年全球固件(BIOS固件)行业现状及发展前景分析,国产替代推动固件量产「图」

一、固件综述

固件(Firmware),是写入设备内部只读存储器中的设备“驱动程序”,是担任着一个系统最基础最底层工作的软件。Firmware就是BIOS的软件,但又与普通软件完全不同,它是固化在集成电路内部的程序代码,负责控制和协调集成电路的功能。

BIOS和和BMC是保障计算机稳定运行的重要基础组件。BIOS是在计算机启动时负责硬件初始化以及运行时为操作系统提供硬件控制的组件,通常是计算机启动时加载的第一个程序。BIOS的首要作用是初始化和测试硬件组件,以及从大容量存储设备(如硬盘)加载引导程序,并由引导程序加载操作系统;当加载操作系统后,BIOS提供运行时服务接口配合操作系统实现硬件配置和电源管理等功能。

BMC则用于服务器系统集群自治,负责监视服务器的物理健康特征,如温度、电压、风扇工作状态、电源状态等,其运行独立于服务器的CPU、BIOS、操作系统等组件,用户可直接通过BMC来进行服务器的远程管理、监控、安装、重启等功能。BMC应用领域包括如机架式服务器、塔式服务器、刀片式服务器等。

固件主要分类及介绍

固件主要分类及介绍

资料来源:公开资料整理

从行业发展历程来看,BIOS等固件的代际升级周期相对较长。由于Intel以及x86架构的强势地位,以及固件在计算机架构中的基础性,计算机固件的行业发展具有相对稳定性。以BIOS为例,BIOS发展历程中的最主要变革是2005-2006年UEFI论坛成立及相关标准建立,以此为分水岭可划分为Legacy BIOS(简称Legacy)和UEFI BIOS(简称UEFI)两个时代。

BIOS发展历程

BIOS发展历程

资料来源:公开资料整理

二、固件行业相关政策梳理

2022年,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发文件,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。按照全国一体化大数据中心体系布局,8个国家算力枢纽节点将作为我国算力网络的骨干连接点,发展数据中心集群,开展数据中心与网络、云计算、大数据之间的协同建设。从已披露的规划上看,部分算力枢纽节点计划在“十四五”期间实现100%以上的机架数量增长。在整体推进国产化的大趋势下,预计服务器行业的国产化程度将进一步提高,国产服务器固件也有望受益。

部分算力枢纽节点“十四五”规划目标

部分算力枢纽节点“十四五”规划目标

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2023-2028年中国BIOS固件产品市场竞争格局及投资前景展望报告报告

三、固件产业链

固件是连接计算设备软、硬件的桥梁,核心功能是硬件的初始化和操作系统启动。从产业链来看,由于CPU厂商需要将自己的接口代码开放给固件企业进行研发,因此不会选择太多厂商,也不会轻易更换,行业具有较强的进入壁垒。

固件产业链

固件产业链

资料来源:公开资料整理

具体从商业模式来看,BIOS行业采用服务与授权相结合的模式,具有二段式的收入结构。1)IBV(独立BIOS供应商)针对每款CPU进行基础版BIOS的开发和适配,向CPU厂商收取服务费,此后向设备厂提供基本的适配服务或根据具体需求进行BIOS二次开发并收取服务费,是IBV主要的成本和费用支出环节;2)IBV向设备厂交付BIOS程序后,如果设备厂因其自身出货需求而批量生产BIOS程序,则按数量向IBV支付授权费,但制作固件的人力与原材料成本一般由设备厂承担,因此IBV厂商的授权费收入具有较高的边际利润率。

BIOS固件商业模式

BIOS固件商业模式

资料来源:公开资料整理

四、固件行业现状分析

1、下游市场需求

核心固件出货量与PC(BIOS)、服务器(BIOS+BMC)等设备出货量相关。PC、服务器、IoT等云计算设备均需安装BIOS固件,服务器设备还需要安装BMC固件配合BIOS固件工作。

从服务器市场来看,据统计,2021年全球服务器出货量为1354万台,过去5年复合增速为7.4%,其中X86服务器占主流,相关调查数据显示,X86服务器架构CPU占整体服务器市场约96%。

2013-2021年全球服务器出货量及增速情况

2013-2021年全球服务器出货量及增速情况

资料来源:公开资料整理

从PC市场来看,据统计,2021年全球PC出货量达3.49亿台,PC市场CPU也以X86架构为主。

2008-2021年全球PC出货量及增速情况

2008-2021年全球PC出货量及增速情况

资料来源:公开资料整理

2、市场规模

从固件市场规模来看,以PC、服务器和IoT设备为代表的计算设备出货量的增长,为BIOS固件和BMC固件市场规模的扩张奠定了良好的基础。根据卓易信息招股说明书,每台X86架构服务器BIOS固件及BMC固件为200-300元,每台X86架构PC的BIOS固件价格为10-15元,测算得出21年X86架构服务器固件市场规模约达39.3亿元,X86架构PC固件市场规模约达49.5亿元。

2021年全球X86服务器固件及X86PC固件市场规模

2021年全球X86服务器固件及X86PC固件市场规模

资料来源:卓易信息招股说明书,华经产业研究院整理

五、固件行业竞争格局

从全球市场竞争格局来看,目前固件市场主要由海外巨头垄断。在BIOS固件(x86架构)市场,目前全球主要有AMI(美国)、Phoenix(美国)、Insyde(中国台湾)以及公司等厂商;在BMC市场,目前全球有主要AMI、Insyde以及公司等厂商。AMI、Phoenix、Insyde为固件行业老牌厂商,积累了大量技术沉淀,根据AMI官网披露,全球70%的服务器平台应用了AMI软件,在行业具备垄断优势。

全球固件行业市场主要厂商介绍

全球固件行业市场主要厂商介绍

资料来源:卓易信息招股说明书,华经产业研究院整理

卓易信息成立于2008年,公司固件业务主要由全资子公司南京百敖软件运营,百敖软件是固件供应商及软件服务提供商,是中国大陆唯一获得英特尔商业授权的独立BIOS供应商,英特尔同时也是卓易信息第三大股东(持股2.61%)。

从卓易信息固件业务经营情况来看,2021年公司固件业务营业收入达1.34亿元,同比增长38%。对比2020年60%的增速略有下滑,主要为海外疫情影响境外固件业务销售导致。

2016-2021年卓易信息固件业务营收及毛利率情况

2016-2021年卓易信息固件业务营收及毛利率情况

资料来源:公司公告,华经产业研究院整理

六、固件行业未来发展前景

1、自主可控背景下,国产服务器采购量大增

2022年7月以来,美国前后签署“芯片法案”、断供14nm以下制程芯片制造的设备、限制GPU芯片出口,在外部环境持续刺激下,关键核心技术自主可控是必由之路。国家各部门也持续推出相关政策,着重强调突破各类关键核心技术,坚持自主可控,突破“卡脖子”问题,顶层设计为信创产业持续发展提供动力源。北京、上海、广州、深圳等多地出台自主可控相关产业政策,扶持和鼓励国产化相关产业落地发展。电信运营商陆续发布存储、服务器等国产化软硬件招标项目,国产化采购比例不断提升。

2、数字经济政策推动服务器出货量增长

2022年1月,国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》,明确数字经济发展。目标。《规划》部署了八方面重点任务,要求到2025年,数字经济核心产业增加值占GDP比重达到10%;软件和信息技术服务业规模在2025年达14万亿元(2020年为8.16万亿元),2020-2025年复合增速为11.4%;工业互联网平台应用普及率在2025年达45%(2020年为14.7%),2020-2025年年均提升6.06个百分点。

2022年2月,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发文件,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了张家口集群等10个国家数据中心集群。全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动,将促进我国云计算市场快速增长。

3、BIOS固件是信任链起点,重要性凸显

随着云计算应用的持续扩大,安全性风险越来越大,可信计算为解决信息安全问题提供了新的思路。可信计算技术强调从终端设备开始就防范攻击,以计算平台硬件安全可信为基础,从硬件层安全着手解决信息安全问题。可信计算组织(TCG,Trusted Computing Group)在可信PC计算规范中提出了可信计算信任链,其中BIOS固件是传递信任链的安全根和起点,重要性凸显。BIOS、BMC固件作为计算设备连接CPU和操作系统的桥梁,国产X86架构BIOS、BMC固件的应用一定程度上提高信息安全能力。随着国家信息安全战略的推进,使用国产BIOS、BMC固件产品的计算设备不断增加。

责任编辑:lifei_HN376
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