國產(chǎn) CPU 的發(fā)展現(xiàn)狀論述

中國自 2001 年開始啟動處理器設(shè)計項目n，至今將近 20 年，產(chǎn)生了以中科龍芯、天津飛騰、海光信息、上海申威、上海兆芯等為代表的國產(chǎn) CPU，并且產(chǎn)品的性能逐年提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，使中國長期以來無“芯”可用的局面得到了極大扭轉(zhuǎn)，為構(gòu)建安全、自主、可控的國產(chǎn)化計算平臺奠定了基礎(chǔ)。目前，國產(chǎn)主要 CPU廠家有六家。

n 對指令集的掌控程度決定了國產(chǎn)化的程度。對指令集的消化吸收和創(chuàng)新程度決定了 CPU 的創(chuàng)新可信的程度，通常自主研發(fā)國產(chǎn) CPU 可以通過授權(quán)或者完全自研的方式，授權(quán)方式主要有兩種：指令集架構(gòu)授權(quán)、IP 內(nèi)核授權(quán)。

 國產(chǎn)芯片種類繁多n，基于 ARM 架構(gòu)授權(quán)的芯片廠商最有可能形成自主可控指令集。由于指令集的復(fù)雜性和重要性，自主研發(fā)一套全新的指令集難度較大且效益不高。國產(chǎn) CPU廠家大多選擇購買國外授權(quán)，以實現(xiàn)不同程度的自主可控。目前，國產(chǎn) CPU架構(gòu)大體可以分為三類：第一類，是以龍芯為代表的 MIPS 指令集架構(gòu)和以申威為代表的 Alpha 架構(gòu)，申威已基本實現(xiàn)完全自主可控（申威 64 已經(jīng)完全形成了自己的架構(gòu)），龍芯部分關(guān)鍵技術(shù)需付專利費。第二類，是以飛騰和華為鯤鵬為代表基于 ARM 指令集授權(quán)的國產(chǎn)芯片。ARM 主要有三種授權(quán)等級：使用層級授權(quán)、內(nèi)核層級授權(quán)和架構(gòu)/指令集層級授權(quán)，其中指令集層級授權(quán)等級最高，企業(yè)可以對ARM 指令集進(jìn)行改造以實現(xiàn)自行設(shè)計處理器，如蘋果在 ARM v7-A 架構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)出蘋果 Swift 架構(gòu)，其他如高通 Krait、Marvell 等都是基于 ARM指令集或微架構(gòu)進(jìn)行的改造。因此，已經(jīng)獲得 ARM V8 永久授權(quán)的海思、飛騰等廠家憑借自身的研發(fā)能力，亦有可能發(fā)展出一套自己的指令集架構(gòu)。第三類，是以海光、兆芯為代表的獲得 x86 的授權(quán)（僅內(nèi)核層級的授權(quán)），未來擴(kuò)充指令集形成自主可控指令集難度較大。因此，可以看出，在自主可控程度上申威、龍芯>飛騰、鯤鵬>海光、兆芯，但未來鯤鵬和飛騰如果基于 ARM V8 發(fā)展出自己的指令集，則創(chuàng)新可信程度將顯著提升。同時在未來 ARM V9 V10 等新架構(gòu)拿不到授權(quán)的情況下，依然可以維持先進(jìn)性。

 綜合對比六大國產(chǎn) CPU 廠商n，我們認(rèn)為目前市場競爭格局進(jìn)一步明晰，飛騰有望在黨政信創(chuàng)和行業(yè)端市場均提升份額。

n 在黨政信創(chuàng)領(lǐng)域，申威由于過去主要市場在軍隊，且其產(chǎn)品偏向底層應(yīng)用及超算領(lǐng)域，Alpha 生態(tài)應(yīng)用較少，預(yù)計其可獲得的市場份額有限。海光、兆芯受制于 x86 內(nèi)核層級授權(quán)，自主性較弱，且海光僅獲得 AMD 服務(wù)器授權(quán)，暫未獲得桌面應(yīng)用授權(quán)，兆芯由于使用臺灣威盛電子的 x86 早期授權(quán)，產(chǎn)品性能相對落后，且兆芯早期市場開拓不佳。因此，在黨政信創(chuàng)市場，我們預(yù)計飛騰、鯤鵬和龍芯三家將成為主導(dǎo)。龍芯研發(fā)起步最早，黨政市場原始份額較大（約占 70%以上），國產(chǎn)整機(jī)及應(yīng)用適配廠商較多，但 MIPS 整體生態(tài)、性能是劣勢，商用前景較一般，隨著鯤鵬進(jìn)入市場及飛騰逐步成熟，ARM 體系的生態(tài)和性能優(yōu)勢逐步體現(xiàn)，另一方面，在黨政信創(chuàng)市場，通過投資給當(dāng)?shù)貛矶愂占熬蜆I(yè)機(jī)會是獲得份額的一大途徑，鯤鵬和中國長城均在多地成立了子公司，預(yù)計龍芯未來在黨政信創(chuàng)領(lǐng)域的市占率會有所下降。鯤鵬當(dāng)前因為海思受到美國制裁，未來存在一定不確定性，預(yù)計其在黨政信創(chuàng)市場拓展會有所取舍。綜合而言，我們判斷飛騰在黨政信創(chuàng)市場將逐步獲得最大份額。

 對行業(yè)市場而言n，一方面行業(yè)市場規(guī)模是黨政信創(chuàng)市場的數(shù)倍，另一方面行業(yè)市場對 CPU 性能、生態(tài)等的要求也遠(yuǎn)高于信創(chuàng)市場。因此在此前行業(yè)國產(chǎn)招標(biāo)中，基本只有鯤鵬、海光兩家獲得訂單，鯤鵬作為華為海思旗下產(chǎn)品，性能已達(dá)到國際先進(jìn)水平，而 ARM 生態(tài)亦在不斷成熟，若不考慮美國制裁帶來的負(fù)面影響，其前景最為光明；海光因獲得四年前 AMD 最先進(jìn)產(chǎn)品授權(quán)，且經(jīng)過不斷改良加之 X86 架構(gòu)的天然生態(tài)優(yōu)勢，在行業(yè)市場亦獲得較多訂單。除此以外，此前其他幾款芯片在性能或市場能力上均有一定差距，不易獲得行業(yè)端市場訂單。以飛騰為例，此前飛騰僅可提供單路服務(wù)器芯片，性能與鯤鵬有較大差距，因而難以拓展行業(yè)市場，而目前，飛騰已退出最新一代多路服務(wù)器芯片產(chǎn)品騰云 S2500，使得多路服務(wù)器產(chǎn)品性能提升數(shù)倍，預(yù)計 Q4 可規(guī)模化推向市場，飛騰在行業(yè)端拓展市場亦成為可能。

 綜上n，我們看好飛騰在信創(chuàng)和行業(yè)端市場份額提升，未來發(fā)展可期。看好飛騰原因有三：

其一?，飛騰基于 ARM 架構(gòu)層級授權(quán)自主化程度高、ARM 應(yīng)用生態(tài)不斷豐富，市場空間廣闊。飛騰已獲得 ARM v8 架構(gòu)層級永久授權(quán)，其技術(shù)授權(quán)的確定性和可持續(xù)性較強(qiáng)，目前在移動終端市場，AA（ARM-Andriod）體系占據(jù)統(tǒng)治地位，雖然主機(jī)和服務(wù)器端與移動端授權(quán)有所差異，但不需要研發(fā)自己的編譯器，可兼容 AA 體系的軟件生態(tài)，大幅降低研發(fā)的技術(shù)門檻、時間和資金成本。同時，國際廠商不斷挑戰(zhàn)Intel、AMD 等 x86 廠商在 CPU市場的壟斷地位，如蘋果將在 2021 年初發(fā)布第一款基于 ARM 的 Mac，完成向基于 ARM 的計算芯片的過渡。飛騰走了一條創(chuàng)新可信與國際化開放生態(tài)相互兼容的路線，未來市場空間廣闊。

?其二，飛騰產(chǎn)品譜系不斷完善，產(chǎn)品性能大幅提升。目前，飛騰產(chǎn)品譜系已全面覆蓋高性能服務(wù)器、高效能桌面和高端嵌入式等領(lǐng)域，7 月發(fā)布的騰云 s2500 芯片補(bǔ)全了其在高端多路服務(wù)器領(lǐng)域的短板，基于騰云 2500S 的 8 路服務(wù)器是目前最高性能的國產(chǎn)服務(wù)器系統(tǒng)，多條產(chǎn)品線能為從端到云的各類設(shè)備提供核心算力支撐。

?其三，合作廠商不斷擴(kuò)展，中國長城信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)基地全國布局。目前，飛騰合作伙伴數(shù)量超過 1000 家、累計研制了 6 大類 900 余種整機(jī)產(chǎn)品，已經(jīng)適配和正在適配的軟件和外設(shè)超過 2400 種，并發(fā)布了四大類、80 多個行業(yè)聯(lián)合解決方案，覆蓋信創(chuàng)、電信、金融、能源、交通、醫(yī)療、數(shù)字城市、工業(yè)制造等行業(yè)。同時，2019 年以來，中國長城與各地方政府展開合作，共建信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)基地。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2020 年 8 月，中國長城自主創(chuàng)新基地已先后在長沙、太原、溫州、南通、瀘州、煙臺、合肥、鄭州、重慶、哈爾濱、大理、拉薩、韓城、遵義等共 14 個城市落地。信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)基地基于“飛騰＋麒麟＋安全”產(chǎn)業(yè)鏈全面構(gòu)建從研發(fā)、生產(chǎn)、供應(yīng)鏈及售前服務(wù)、售后服務(wù)的完整信創(chuàng)生態(tài)體系，助力飛騰快速發(fā)展。7 月 23 日，飛騰表示，預(yù)計2020 年全年芯片出貨量將達(dá) 100 萬片，營收達(dá) 10 億元。