淺談國(guó)產(chǎn)CPU的三種路線(xiàn)：X86、ARM、自主架構(gòu)

發(fā)展自主可控的CPU是一件重要的事。

作者：六千

2022年8月12日，海光信息技術(shù)股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：“海光”或“海光信息”）在科創(chuàng)板上市。發(fā)行價(jià)36元/股，最高價(jià)格達(dá)到73.8元/股，最終收漲66.94%報(bào)60.1元/股，總市值達(dá)到1396.93億元。上市當(dāng)日，海光的市值排名科創(chuàng)板第三，市值高于中芯國(guó)際（827.9億），成為當(dāng)日芯片第一股。

芯片界再出高市值，此次海光的上市讓人們將目光對(duì)準(zhǔn)了國(guó)產(chǎn)CPU賽道。

海光市值超千億的關(guān)鍵詞：生態(tài)

海光是基于X86架構(gòu)的國(guó)產(chǎn)CPU代表廠(chǎng)商，也是商用化較好的國(guó)產(chǎn)CPU代表。海光上市后，高漲的市值得益于海光的CPU產(chǎn)品在商業(yè)化應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。海光已經(jīng)研發(fā)出的第一代、第二代 CPU 和第一代 DCU 產(chǎn)品的性能均達(dá)到了國(guó)際上同類(lèi)型主流高端處理器的水平。

提到上市的CPU企業(yè)，今年中科龍芯也同樣登陸了科創(chuàng)板，8月12日，中科龍芯股價(jià)為90.22元/股，總市值為361.78億。

2021年兩家CPU公司經(jīng)營(yíng)情況對(duì)比，單位萬(wàn)元

從兩者的業(yè)績(jī)規(guī)模來(lái)看。無(wú)論是營(yíng)收還是利潤(rùn)，海光的規(guī)模都相對(duì)更大。兩者收入差距的重要原因之一是龍芯的高度自主。眾所周知，龍芯的CPU產(chǎn)品的最大突破就是采用龍芯自主指令系統(tǒng)LoongArch。目前龍芯系統(tǒng)的處理器和配套芯片已經(jīng)可以適應(yīng)一部分系統(tǒng)內(nèi)核、編譯器、Java、視頻播放等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了支持。但高度自主讓龍芯的CPU在運(yùn)行那些尚未適配的二進(jìn)制應(yīng)用程序時(shí)，不得不使用LoongArch+二進(jìn)制翻譯的方式。這就為龍芯的CPU產(chǎn)品帶來(lái)了兩個(gè)挑戰(zhàn)：使用門(mén)檻高、使用成本高。

相對(duì)之下，海光采用了生態(tài)相對(duì)成熟的X86架構(gòu)。到目前為止服務(wù)器市場(chǎng)仍是被X86架構(gòu)壟斷。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)服務(wù)器市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到250.9億美元，同比增長(zhǎng)12.7%，增速全球領(lǐng)先。中國(guó)市場(chǎng)出貨量達(dá)到391.1萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)8.4%，其中x86服務(wù)器出貨量為375.1萬(wàn)臺(tái)，占比達(dá)95.9%。

因?yàn)榧嫒?x86 指令集以及國(guó)際上主流操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，海光的CPU已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等重要行業(yè)或領(lǐng)域。此前中國(guó)移動(dòng)服務(wù)器集采中報(bào)公告發(fā)布，國(guó)產(chǎn)化標(biāo)包分別為海光芯片、鯤鵬芯片服務(wù)器。

X86成熟的生態(tài)給了海光更多紅利，相對(duì)龍芯，海光可以適配更多的軟件。但X86對(duì)于海光來(lái)說(shuō)更像是一把雙刃劍，因?yàn)楹９獾腃PU需要從AMD獲得技術(shù)授權(quán)及相關(guān)技術(shù)制程，在海光被列入“實(shí)體清單”后，AMD不再提供相關(guān)服務(wù)，這意味著海光在X86的產(chǎn)品進(jìn)展受阻，其內(nèi)核的性能與AMD Zen1相仿。

國(guó)產(chǎn)CPU的三種路線(xiàn)：X86、ARM、自主架構(gòu)

在這樣的背景下，除了海光、龍芯，還有其他的國(guó)產(chǎn)CPU也走上了臺(tái)前，從架構(gòu)來(lái)看，國(guó)產(chǎn)CPU分成了三種路線(xiàn)：X86、ARM以及自研架構(gòu)。

整體來(lái)看，X86仍是服務(wù)器市場(chǎng)的大玩家，主要被英特爾壟斷，隨著AMD的發(fā)展，X86服務(wù)器市場(chǎng)的格局略有變動(dòng)。

中國(guó)的X86廠(chǎng)商除了8月12日上市的海光，還有上海兆芯。兆芯是成立于2013年的國(guó)資控股公司，不同于海光專(zhuān)注于服務(wù)器，兆芯的產(chǎn)品也包含臺(tái)式機(jī)的產(chǎn)品。前文已經(jīng)說(shuō)過(guò)，X86架構(gòu)是被英特爾壟斷的指令集，即使是AMD的X86也需要英特爾的授權(quán)。兆芯的X86架構(gòu)則是來(lái)自于中國(guó)臺(tái)灣廠(chǎng)商威盛。

在AMD和英特爾退出俄羅斯后，俄羅斯開(kāi)始尋找相關(guān)的電子替代品。據(jù)外媒報(bào)道，基于兆芯片上系統(tǒng)的新主板，成為了兩大廠(chǎng)產(chǎn)品的替代品。

借助X86架構(gòu)的生態(tài)，兆芯和海光的應(yīng)用都已有成果。但X86架構(gòu)的終究“握在別人手中”，因此有一部分CPU廠(chǎng)商選擇了相對(duì)更開(kāi)放的ARM架構(gòu)。

相對(duì)于壟斷的X86架構(gòu)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的新處理器廠(chǎng)商都更青睞ARM架構(gòu)，尤其是在云計(jì)算領(lǐng)域。2022年第一季度Arm公司出貨了 74 億顆基于 ARM架構(gòu)的芯片，同比增長(zhǎng) 7%，Arm 發(fā)言人表示：“包括服務(wù)器市場(chǎng)在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施是 Arm 的一個(gè)關(guān)鍵增長(zhǎng)領(lǐng)域。當(dāng)我們談?wù)?Arm 的基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，它廣泛涵蓋 5G 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、云計(jì)算和 HPC（高性能計(jì)算）。谷歌云和微軟都采用基于ARM架構(gòu)的 Neoverse?！?a href="http://www.ttokpm.com/tags/英偉達(dá)/" target="_blank">英偉達(dá)也推出了基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器CPU Grace。基于英偉達(dá)對(duì)于服務(wù)器GPU的壟斷，英偉達(dá)通過(guò)與自家GPU搭配可以讓英偉達(dá)的自研CPU更快地進(jìn)入服務(wù)器市場(chǎng)。

飛騰是國(guó)內(nèi)采用ARM的CPU廠(chǎng)商。飛騰是由中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、天津市濱海新區(qū)政府和天津先進(jìn)技術(shù)研究院于2014年聯(lián)合支持成立。雖然ARM架構(gòu)沒(méi)有X86的生態(tài)成熟，但近年來(lái)發(fā)展迅速。既然在生態(tài)上落后，那么發(fā)而飛騰也十分重視生態(tài)建設(shè)，截至2022年6月底，飛騰的生態(tài)伙伴數(shù)量已經(jīng)突破4400家，包括集成商合作伙伴300余家、硬件合作伙伴930家、軟件合作伙伴3100余家。飛騰已聯(lián)合千余家國(guó)內(nèi)軟硬件廠(chǎng)商，支撐了2400多款飛騰平臺(tái)設(shè)備上市，已經(jīng)和正在適配的軟件和外設(shè)超過(guò)8300款，分布在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、安全、云產(chǎn)品、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等各個(gè)領(lǐng)域，與8200多款開(kāi)源軟件產(chǎn)品完成了適配，兼容200萬(wàn)級(jí)移動(dòng)APP應(yīng)用。

ARM領(lǐng)域還有新起之秀遇賢微。今年7月，由廣州開(kāi)發(fā)區(qū)產(chǎn)業(yè)基金投資集團(tuán)發(fā)起設(shè)立，聚焦大灣區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)投資的廣開(kāi)芯泉基金、原展訊聯(lián)合創(chuàng)始人陳大同先生、深耕硬科技的 Deep Tech VC 創(chuàng)新工場(chǎng)等一眾投資人，聯(lián)合投資了聚焦研發(fā)高性能云計(jì)算用 CPU 的芯片研發(fā)高新技術(shù)企業(yè)——遇賢微電子。陳大同還是元禾華創(chuàng)執(zhí)行合伙人、投資決策委員會(huì)主席。陳大同在1995年作為聯(lián)合創(chuàng)始人創(chuàng)辦了豪威科技，2001年作為聯(lián)合創(chuàng)始人、首席技術(shù)官創(chuàng)辦了展訊通信，均獲得極大成功。

除了強(qiáng)大的投資背景，遇賢微的創(chuàng)始人羅勇也同樣“硬核”。其創(chuàng)始人羅勇曾任職于英特爾美國(guó)總部，是Intel產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)專(zhuān)家。并且也是前兆芯副總經(jīng)理，擁有30年芯片從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。遇賢微電子核心團(tuán)隊(duì)，由來(lái)自英特爾、ARM 以及國(guó)內(nèi)頂尖芯片企業(yè)，擁有二十多年經(jīng)驗(yàn)的芯片研發(fā)專(zhuān)家聯(lián)合組成，曾端到端負(fù)責(zé)十?dāng)?shù)顆世界頂尖高性能 CPU 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及量產(chǎn)落地。公司聚焦研發(fā)面向云計(jì)算場(chǎng)景的高性能服務(wù)器 CPU，目前已在深圳、上海和西安三地設(shè)立研發(fā)中心，公司第一代產(chǎn)品即對(duì)標(biāo)世界先進(jìn)水平。

中國(guó)集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)葉甜春先生曾評(píng)價(jià)遇賢微：“在國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家產(chǎn)業(yè)基金、相關(guān)政策的支持下，集成電路開(kāi)始建立起技術(shù)創(chuàng)新體系以及產(chǎn)業(yè)體系。遇賢微電子作為對(duì)標(biāo)世界先進(jìn)水平，瞄準(zhǔn)下一代先進(jìn)架構(gòu)通用處理器（CPU）研發(fā)及商業(yè)應(yīng)用的集成電路創(chuàng)新企業(yè)，其團(tuán)隊(duì)具有極其豐富CPU大芯片研發(fā)和交付經(jīng)驗(yàn)?！?/p>

此外，一些國(guó)內(nèi)的云廠(chǎng)商也基于ARM架構(gòu)發(fā)布了云處理器，例如，華為也基于ARM架構(gòu)發(fā)布了鯤鵬系列CPU；阿里平頭哥的倚天在SPEC2017整數(shù)性能測(cè)試中跑贏了AMD的EPYC 777X處理器，目前在SPEC2017_int中位列第一。

除了X86、ARM兩個(gè)陣營(yíng)，也有如龍芯一樣選擇自主指令集的CPU公司。申威的核心技術(shù)則是來(lái)源于DEC的Alpha 21164。申威最著名的成果之一是搭載了40960塊“申威26010”高性能處理器的超算中心“神威·太湖之光”是世界上首臺(tái)運(yùn)算速度超過(guò)十億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

國(guó)產(chǎn)服務(wù)器CPU的意義

數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，讓承載著算力增長(zhǎng)的服務(wù)器市場(chǎng)穩(wěn)健增長(zhǎng)。英偉達(dá)、英特爾和AMD都表示個(gè)人電腦的需求急劇下降，但也都肯定了服務(wù)器市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

從服務(wù)器市場(chǎng)上看，中國(guó)已經(jīng)建成了全球規(guī)模最大、技術(shù)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，截至今年6月底，中國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過(guò)590萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，服務(wù)器規(guī)模約2000萬(wàn)臺(tái)，算力總規(guī)模排名全球第二。

此外國(guó)內(nèi)的政策也在推動(dòng)服務(wù)器市場(chǎng)的發(fā)展。東數(shù)西算啟動(dòng)，國(guó)家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等 8 地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了 10 個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群。國(guó)家信息中心信息化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展部主任單志廣表示，全國(guó)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群建設(shè)中，2022年新開(kāi)工項(xiàng)目25個(gè)，投資超過(guò)1900億元。在消費(fèi)電子市場(chǎng)下行期間，數(shù)據(jù)中心與汽車(chē)領(lǐng)域成為少有增長(zhǎng)依舊的領(lǐng)域。

國(guó)產(chǎn)服務(wù)器CPU芯片也讓中國(guó)服務(wù)器制造商擁有更多的話(huà)語(yǔ)權(quán)。中國(guó)是巨大的市場(chǎng)，沒(méi)有廠(chǎng)商會(huì)選擇放棄這個(gè)市場(chǎng)。但如果沒(méi)有國(guó)產(chǎn)服務(wù)器CPU的出現(xiàn)，中國(guó)的服務(wù)器市場(chǎng)的議價(jià)權(quán)將很大程度地受制于人。

從自主可控來(lái)說(shuō)，服務(wù)器最大的應(yīng)用市場(chǎng)之一是信創(chuàng)領(lǐng)域。這一領(lǐng)域?qū)π酒陌踩砸蟾撸@也是國(guó)產(chǎn)CPU更深層次的意義。俄烏沖突中，包括英特爾、AMD在內(nèi)的多家科技公司都對(duì)俄羅斯采取了制裁。隨著美國(guó)對(duì)中國(guó)科技明目張膽地壓制，中國(guó)CPU的發(fā)展已是必走之路。

中國(guó)電信發(fā)布 2021-2022 年服務(wù)器集中采購(gòu)項(xiàng)目集中資格預(yù)審公告，其中 I 系列（搭載英特爾芯片）141799 臺(tái)、A系列（搭載AMD芯片）4800 臺(tái)、G系列（搭載鯤鵬或海光或飛騰芯片）53401臺(tái)，共計(jì)20 萬(wàn)臺(tái)，由此計(jì)算，國(guó)產(chǎn)服務(wù)器數(shù)量占比約為 26%。可以看到國(guó)產(chǎn)CPU芯片在一些領(lǐng)域已經(jīng)有了一定的市場(chǎng)。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)服務(wù)器CPU仍處于追趕階段，但放眼世界，中國(guó)也是CPU廠(chǎng)商最多的國(guó)家之一。有嘗試才能有希望，無(wú)論是上市的還是未上市，這些廠(chǎng)商都是國(guó)產(chǎn)CPU的希望之星。
編輯：黃飛

?