中央处理器(CPU),顾名思义,就是底层硬件基础设施中的核心。
从市场来看,当前CPU主流芯片架构为X86和ARM,均为国外主导,国产化率较低。至于为什么,一方面和80年代造不如买,自废武功,导致基础薄弱有关,另外还有国产CPU的起步较晚,发展较慢的原因。
一直到2006 年,核高基专项启动,国产CPU领域才迎来了新一轮的国家支持,于是一批优质国产CPU企业快速崛起。
目前在市场上,主要的国产CPU有6种,分别是鲲鹏、飞腾、龙芯、海光、兆芯、申威,初步形成六大厂商齐头并进的格局。
且有意思的是,这6大国产CPU,虽然都采用国外指令集授权,但在道路选择上,却走了三条不同的路线,每条路线恰好都是2款CPU。
第一条是x86路线,海光、兆芯就是这一种,基于X86指令集授权来开发自己的芯片;
第二条是ARM路线,鲲鹏、飞腾就是这一种,基于ARM指令集授权来开发自己的芯片;
第三条是“授权+自研”路线,主要是龙芯、申威,早期使用国外的指令集授权,后来自己再拓展开发。
由于这三种模式侧重点不同,呼应需求不同,必然会产生模式的多样化与共存关系,大家有竞争,有合作,但其实最终是殊途同归,目标都是一致,那就是提高CPU的国产化率。
先说一说第一条路线下的两款CPU,也就是采用X86指令集的海光和兆芯。这一块的优势有两点,一方面X86是复杂指令集,在性能、兼容性上有天然优势,另一块则是X86 CPU是建立在windows生态上,有着丰富的硬件和软件生态。
从市场来看,也验证了这一点,目前不管是在服务器市场,还是在个人PC市场,X86的CPU占了9成以上的份额。
所以使用X86指令集的的国产CPU,与X86、AMD算是站在同一起跑线上,生态相同,起点相同,相对而言具有更高的市场竞争力,更加容易规模化量产,也更容易被业界所接受。
不过关于X86的两大CPU,这里两者有一点点区别,大家要注意一下,海光获得的是X86永久授权,可以基于X86指令集的交叉授权模式,不受限制的研发自己的CPU,而兆芯的授权是有时间限制的,网传是2018年就到期了,但真假未知。
再谈第二条路线下的两款CPU,也就是采用ARM指令集的华为鲲鹏、飞腾。这两款CPU采用的是ARM指令集,所以能够配套比较成熟的安卓生态,在移动领域有优势。
另外再加上ARM有成熟的CPU、GPU、NPU内核等授权,所以这条路线的门槛相对较低,也是当前众多厂商比较喜欢的快速发展道路,像苹果、高通、联发科、三星等纷纷走这一条路。
不过ARM在CPU上主要还是用于移动端,在商用IT市场,多多少少还是受到生态的制约,同时ARM授权一向是版本授权,比如V8、V9版就是分开授权的,如果国产CPU厂商们,都能够顺利拿到新版授权,成功保障后续产品的迭代升级,那未来追赶国际水平就只是时间问题罢了。
最后说一说第三条路线下的两款CPU,分别是龙芯和申威。龙芯早期使用MIPS指令集,后来在借鉴MIPS的基础上,推出了自主LoongArch指令集。而申威早期基于alpha指令集,后面又推出了自主SW-64指令集。
龙芯全面向服务器、个人PC领域进发,而申威则的情况相对特殊,它属于特种领域的领导者,为“国之重器”中国超算供应大脑,这些年也开始向服务器进军,但大多还是用于党政军等领域。
两家厂商的成绩可圈可点,在积极建设生态的同时,也一直不断提升产品性能,向国际一流看齐。例如,龙芯3D5000在SPEC 2006基准测试中,单路定点性能超过425分,浮点性能超过1TFLOPS(万亿次),是典型ARM核心性能的4倍。
其实,除了当前的这三条路线之外,目前国内众多芯片厂商,还在研发RISC-V架构的芯片,比如阿里、中科院等,基于这个开源的RISC-V指令集,国产芯片厂商们,已经开发出了多种芯片,覆盖高性能、高能效、实时可靠等场景需求,已经用于服务器、PC、物联网、AI等领域。
2022年RISC-V芯片出货量超过100亿颗,而中国贡献了其中一半多,也就是50多亿颗,可见RISC-V路线,也成为了国产CPU发展中不可忽视的一股力量。
但RISC-V路线的缺点,RISC-V开源后,各大厂商自由发挥,生态更加割裂、碎片化,长期来看 RISC-V在嵌入式领域会侵蚀ARM在移动端的市场份额,但在桌面和服务器方面还任重道远。
从2018年开始,伴随着全球芯片产业链的不确定性增强,紧张局势加剧,CPU国产化成为了牵动中国社会的重要议题。从市场来看,无论是服务器还是个人PC市场,国产CPU的市场份额都在逐年提升。尤其在关乎国家安全的党政军等细分领域,实现CPU国产化的重要性日益凸显。
但个人认为,经过多年发展,六大国产CPU主流玩家,其实各具优势。考虑到产品性能和生态优势,吃透X86技术的海光在市场化道路上预计更为好走。希望国产CPU厂商们,在自主创新长期需求的驱动下,肩负起可持续的技术创新研发重任,参与到更长期的国际竞争中。