國產CPU破局之戰(zhàn)打響！六顆芯，三條路，誰能殺出重圍？

去年8月，美國歷史性的“芯片法案”正式落地。而在3月11日，該國政府再次放話稱，即將再次收緊半導體制造設備的出口限制，進一步阻止中國發(fā)展先進芯片產業(yè)。

現(xiàn)在，留給***實現(xiàn)自主可控的時間，可能已經不多了。尤其是對于計算設備的核心中央處理器（CPU）來說，更是如此。

國產CPU的六顆“芯”

在這一領域，業(yè)界普遍的觀點是，只有具備獨立的微架構設計和自主迭代能力，才算是具備了CPU的研發(fā)能力。

目前，國內主流的CPU廠商有六家：龍芯中科、申威科技、天津飛騰、華為鯤鵬、海光信息及上海兆芯。

雖然同為CPU的設計和制造，但在具體的路線上，這幾家卻各不相同。

指令集的三條路

對于CPU來說，最終實現(xiàn)系統(tǒng)控制和計算的核心便是“指令集”。而指令集的先進與否，也關系到CPU的性能發(fā)揮。

目前，常見的指令集有兩種，即復雜指令集（CISC）與精簡指令集（RISC）。其中，x86是復雜指令集的代表，而ARM、MIPS、ALPHA和RISC-V等是精簡指令集的代表。

六家大廠間的競爭，也要從這“三大路線”上說起。

?ARM指令集（華為、飛騰）

ARM架構具有低功耗小體積的特點，主要聚焦移動終端市場，在消費類電子產品中被普遍采用。

國內廠商中，ARM路線代表有華為鯤鵬和飛騰，根據公開資料，兩家都獲得了ARM v8架構版本的永久授權，產品也圍繞該版本研發(fā)和生產。

然而，ARM公司僅對外授權某一具體版本的指令集（比如ARM v8），大版本更新后(如ARMv9)需要重新購買授權，并且要求獲得授權的企業(yè)不得隨意修改和擴展指令集，否則就會造成侵權。

目前，鯤鵬和飛騰均沒有取得ARM v9的授權，將來大概率也不會拿到授權，這樣一來，不僅無法擴展專用型指令集和特定算法，而且還可能遭受依托新指令的執(zhí)行單元在性能上帶來的降維打擊。長期來看，在技術生態(tài)上也有被脫鉤的可能。

圖為ARM的IP授權模式

?自研指令集（申威Alpha/SW-64，龍芯MIPS/LoongArch）

主要代表是龍芯和申威。其中，龍芯早期獲得了MIPS有限授權，并在后續(xù)研發(fā)了LoongArch指令集，但受限于生態(tài)羸弱，市場空間有限。

申威早期采用的是Alpha架構，更新的資料顯示，其64位服務器上搭載的CPU是基于自研的SW-64指令集（兼容Alpha指令集）。其中，Alpha結構簡單，易于實現(xiàn)超標量和高主頻計算。雖然也有生態(tài)局限，但申威目前也只服務于特定的專用領域，所以還好。

?x86指令集（海光、兆芯）

在x86方面，根據AMD和Intel的交叉授權協(xié)議，雙方及獲得授權的企業(yè)，不會在指令集上出現(xiàn)知識產權問題。也就是說，無論哪一方都可以基于新發(fā)布的指令集來進行CPU的設計。

除此之外，x86架構兼容性強，配套軟件及開發(fā)工具相對成熟，且x86架構功能強大，高效使用主存儲器，在處理復雜指令和商業(yè)計算的運用方面有較大優(yōu)勢。

國內X86陣營主要有海光和兆芯兩家廠商，但走的道路也不相同。

兆芯通過收購威盛電子而獲得英特爾階段性授權，但是據說后期還需要不斷購買威盛的技術和IP研發(fā)產品，實力堪憂，同時還面臨授權有效期結束，且無法？續(xù)訂的困境。

海光則從AMD拿到了ZEN1架構和X86指令集的永久授權，不僅可以自行設計CPU內核和SOC，也可以自行安全擴充指令集，目前發(fā)展空間和潛力最大。根據公開資料，海光目前已經實現(xiàn)了自主迭代，自主研發(fā)的海光3號處理器性能超越了Zen 2，并接近Zen 3的水平。

國產CPU如何破局？

整體來看，國產CPU陣容不容小覷，也已取得了不小的進展，但獨立自主依然是最重要的底層邏輯?；诋斍暗膬韧猸h(huán)境，采用x86指令集及授權+自研的企業(yè)，在自主迭代上更有保障。

不過，這也只是開始，芯片架構的后續(xù)迭代發(fā)展，依然只能靠企業(yè)進行自主研發(fā)。因此，持續(xù)的資金和人才投入也非常重要。

此外，***想要破局，勢必需要走上商業(yè)化的路子，這就必須依托于成熟而完整的軟硬件生態(tài)，類似于蘋果的封閉式生態(tài)路線并不適合所有廠商，除了龐大的資金投入，尤其需要大把的時間和寬松的環(huán)境。這些都是國內企業(yè)最缺少的。

如今，整個國產CPU陣營都面臨著巨大的壓力，破局固然不是朝夕之功，但可以找到一個突破口，優(yōu)先發(fā)力，進而帶動整個產業(yè)。

審核編輯黃宇