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作者：趙豐寧
按照Counterpoint 的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球服務器芯片市場中，X86占了91%的份額，ARM占6%，其它芯片大約占了3%。
不過，在中國的服務器市場中，采用ARM架構以及其他架構的國產(chǎn)CPU，正越來越受大家歡迎。ARM有40%的市場份額在中國，同時美國投行Bernstein表示，目前在中國市場，ARM份額中大約15%為服務器市場份額，而其它架構的國產(chǎn)CPU，比如龍芯、海光、兆芯、申威等，在服務器市場也占了約10%的份額，這意味著在中國服務器市場，國產(chǎn)CPU已經(jīng)拿下了約25%左右的市場份額了。
中國是全球最大的芯片消耗國，在最近幾年需求迫切以及供應環(huán)境動蕩等背景的推動下，中國正涌現(xiàn)不少優(yōu)秀的CPU處理器芯片后備軍。截至目前，國產(chǎn)CPU已經(jīng)形成多條路線發(fā)展的模式，包括走X86技術授權路線的海光和兆芯，ARM指令集授權路線的華為鯤鵬和飛騰，自研指令集路線的龍芯和申威。
下面看一下六家CPU公司的具體實力。
?01龍芯：頂住質(zhì)疑，迎來成長
8月1日，龍芯中科宣布，基于龍架構（LoongArch）的新一代4核心8線程處理器龍芯3A6000流片成功，代表了中國自主桌面CPU設計領域的最新里程碑成果。
龍芯架構是龍芯中科基于二十年的CPU研制和生態(tài)積累所推出的，包括基礎架構部分和向量指令、虛擬化、二進制翻譯等擴展部分，近2000條指令。完全自主、技術先進、兼容生態(tài)是龍芯架構的三大特點。
可以說，龍芯中科是目前中國CPU企業(yè)中自主程度最高的企業(yè)之一，現(xiàn)已構建了面向嵌入式專門應用的龍芯1號、面向工控和終端類應用的龍芯2號、面向桌面/服務器類應用的龍芯3號系列處理器及配套橋片的完整產(chǎn)品矩陣。
主要應用：在信息化領域，國內(nèi)數(shù)十家整機品牌推出了基于龍芯CPU的臺式機、筆記本、一體機與服務器設備，已經(jīng)廣泛應用于電子政務辦公信息化系統(tǒng)，并在金融、教育等應用中展開批量應用試點。在工控領域，國內(nèi)上百家主要工控和網(wǎng)絡安全設備廠商推出了基于龍芯CPU的工控和網(wǎng)安產(chǎn)品，包括工業(yè)PC、工業(yè)服務器、工業(yè)存儲設備、DCS（分布式控制系統(tǒng)）、PLC（可編程邏輯控制器）、交換機、路由器、防火墻、網(wǎng)閘、網(wǎng)絡監(jiān)測設備、數(shù)據(jù)加密通信設備等。
根據(jù)龍芯2022年底透露的消息，該公司的競爭優(yōu)勢目前還是在工控業(yè)務領域。與此同時，龍芯也在布局服務器CPU。該公司透露，16核的芯片產(chǎn)品3C5000已經(jīng)推出，32核3D5000也已研制成功。龍芯中科董事長胡偉武表示，“服務器市場是公司的增量市場，在未來會有比較大的機會?！?/p>
性能對標：近日發(fā)布的龍芯3A6000處理器是龍芯第四代微架構的首款產(chǎn)品，較上一代龍芯3A5000桌面CPU，龍芯3A6000在相同工藝下單線程性能提升60%以上。龍芯稱綜合相關測試結果，龍芯3A6000處理器總體性能與Intel公司2020年上市的第10代酷睿四核處理器相當。
龍芯的優(yōu)勢與劣勢
龍芯最突出的優(yōu)勢便是其完全自主的龍架構，在一眾國產(chǎn)CPU中，龍芯也以“自主化程度最高”著稱，這使其有著不被任何架構所約束與限制的底氣。其次兼容是龍架構的另一個亮點。LoongArch架構遵循了RISC的基本設計思想，在設計時充分考慮兼容生態(tài)需求，融合了各國際主流指令系統(tǒng)的主要功能特性，同時依托龍芯團隊在二進制翻譯方面十余年的技術積累創(chuàng)新，能夠?qū)崿F(xiàn)多種國際主流指令系統(tǒng)的高效二進制翻譯。
不過，龍芯的商業(yè)化落地難度同樣極高，因此生態(tài)體系的建設也是龍芯的一大劣勢。“將自主進行到底”的龍芯可以說進入了一個“生態(tài)孤島”，要想打破生態(tài)壁壘，龍芯一方面要反向適配其他軟硬件，解決兼容性問題，另一方面還要做到“自主”，構建基于LoongArch的軟件生態(tài)。
對于軟件生態(tài)來說，只有用戶基數(shù)增長到一定程度，軟件開發(fā)商才會正視用戶的需求，自主的生態(tài)建設才能夠越來越完善。如今對于普通用戶來說，LoongArch的軟件生態(tài)已經(jīng)能夠滿足普通辦公和影音娛樂，但是專業(yè)應用和游戲軟件還有欠缺。未來龍芯的發(fā)展會越來越好，中國也需要龍芯這般走自主創(chuàng)新之路的企業(yè)，希望那些對于應用沒有強需求的用戶能夠多給龍芯一些機會。
胡偉武表示，2023年將是非常關鍵的一年，龍芯將繼續(xù)完善性價比和軟件生態(tài)，爭取CPU產(chǎn)品性能整體逼近或達到主流水平，希望Linux桌面生態(tài)能全面超過X86和ARM，并會開始打造自己的應用生態(tài)環(huán)境。對于生態(tài)體系的建設，胡偉武也給出明確的實現(xiàn)路徑：“到2025年龍芯的生態(tài)體系初步建成，2030年要更加完善，2035年爭取做到和Wintel、AA（ARM-Andriod）三足鼎立?！?/p>
?02申威：為超算而生
再看另一家走自研指令集路線的申威。
相比站在輿論風口的龍芯，申威的曝光率要低得多。申威早期采用Alpha指令集（來源于美國DEC公司），并基于此架構研制出首顆芯片SW-1；后續(xù)出于安全可控考慮，公司設計出完全自主可控的指令集SW_64，完全區(qū)別于原有Alpha指令集，主要面向軍用等對安全性要求極高的特種領域，為其提供CPU處理器及其相關解決方案。目前在神威、太湖之光中使用的就是SW26010芯片。
主力產(chǎn)品：申威現(xiàn)已形成多線程處理器、單核處理器、多核處理器三大產(chǎn)品線。多線程處理器方面，
公司產(chǎn)品為申威 26010，主要用于超算。單核處理器方面，公司產(chǎn)品為申威111，產(chǎn)品已達到國軍標 B 級標準，可以面向軍工、工控等領域應用。多核處理器方面，公司具有 221、411、421/421M 等一系列產(chǎn)品，滿足桌面和服務器領域需求。
性能對標：在服務器領域，浮點運算算力相比于同期國外處理器毫不遜色。申威在研的 432、443 將分別采用第四代、第五代申威核心，綜合性能將分別達到同期國際主流桌面 CPU 的 60%和 80%。此外，申威在研的 3232 為 32 核 CPU，主要面向云計算、
大數(shù)據(jù)領域，綜合性能預計為同期英特爾主流服務器 CPU 的 60%-70%。
申威的優(yōu)勢和劣勢
由于申威自身的應用背景，申威的路相比龍芯要平坦得多。首先申威是軍方項目，不僅不用面對IC設計公司最頭痛的技術人才流失問題，還能在人力物力財力得到軍方充足保障。其次，申威專注于超算領域，超算領域不像PC領域那樣存在軟件生態(tài)的掣肘。最后，申威是軍方項目，而神威超算更是國家級工程，申威的軟件和硬件產(chǎn)品完全可以在體制內(nèi)完成內(nèi)部循環(huán)，競爭環(huán)境要溫和得多。
基于信創(chuàng)的應用，申威也一直積極布局軟硬件生態(tài)建設，并聯(lián)合業(yè)內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，不過，申威本就更側(cè)重于軍用設備的應用場景，市場化能力較弱，應用生態(tài)構建可能會存在更多困難。還有一個遺憾就是預計申威后續(xù)仍將專注深耕原有領域，在民用PC市場，可能看不到申威的身影。
?03海光：國產(chǎn)服務器CPU芯片龍頭
海光的CPU主要面向數(shù)據(jù)中心的服務器。
2016年，海光獲得AMD的x86授權，此后海光基于永久授權的x86架構不斷進行自我研發(fā)，迭代升級。
目前，海光CPU系列產(chǎn)品海光一號、海光二號、海光三號已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化應用，海光四號、海光五號處于研發(fā)階段。
海光一號是第一代的CPU，產(chǎn)品型號有31xx、51xx和71xx系列。海光二號是第二代CPU產(chǎn)品，產(chǎn)品型號包括有32xx、52xx和72xx系列。根據(jù)產(chǎn)品分類，海光CPU產(chǎn)品可以分成海光7000系列，海光5000系列，還有海光3000系列。
海光7000系列產(chǎn)品最多集成32個處理器核心，最大支持8個內(nèi)存通道和128個PCIe接口，主要應用于高端服務器，主要面向數(shù)據(jù)中心、云計算等復雜應用領域。
海光5000系列產(chǎn)品最多集成16個處理器核心，最大支持4個內(nèi)存通道和64個PCIe接口，主要面向政務、企業(yè)和教育領域的信息化建設中的中低端服務器需求，并發(fā)處理能力和單核心處理器性能較為均衡。
海光3000系列產(chǎn)品最多集成8個處理器核心，最大支持2個內(nèi)存通道和32個PCIe接口，主要應用于工作站和邊緣計算服務器，面向入門級計算領域。
主力產(chǎn)品：2022年，海光二號為主力銷售產(chǎn)品，海光三號已經(jīng)實現(xiàn)小批量銷售。
出貨情況：根據(jù)中國電信發(fā)布的2021-2022年服務器集中采購項目集中資格預審公告，國產(chǎn)化服務器占總招標的26.7%，其中海光服務器在國產(chǎn)化服務器中的占比為72%。中國移動2021-2022年PC服務器第1批集采及補采項目中，國產(chǎn)化服務器占招標的41.65%，其中海光服務器在國產(chǎn)化服務器中的占比達到47.4%。
性能對標：海光7285 CPU的SPECCPU2017的實測性能與 Intel在2020年（與海光7285同期）發(fā)布的6款至強鉑金系列產(chǎn)品的實測性能總體相當。
海光的優(yōu)勢和劣勢：首先看優(yōu)勢，海光擁有性能和生態(tài)兩大優(yōu)勢。在性能優(yōu)勢上，海光第一代、第二代CPU和第一代DCU產(chǎn)品的性能均達到了國際同類型主流高端處理器的水平，在國內(nèi)處于領先地位。在生態(tài)優(yōu)勢中，海光CPU兼容X86指令集，處理器性能參數(shù)與國際同類型主流處理器產(chǎn)品相當，支持國內(nèi)外主流操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、虛擬化平臺或云計算平臺，能夠有效兼容目前存在的數(shù)百萬款基于X86指令集的系統(tǒng)軟件和應用軟件，具有優(yōu)異的生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)勢。
再看劣勢，海光的劣勢在于海光信息雖然拿到AMD授權，但該架構局限于Zen1，且AMD首席執(zhí)行官蘇姿豐已證實不再向其中國合資公司授權新的x86 IP產(chǎn)品，即Zen2架構，這也意味著海光的自主化程度相對較低。還有一點，海光未獲得桌面產(chǎn)品授權，根據(jù)海光官網(wǎng)介紹，其處理器產(chǎn)品支持服務器和工作站，沒提及桌面系統(tǒng)；支持國內(nèi)外主流操作系統(tǒng)，但沒提到微軟公司，也沒有支持Windows的驅(qū)動下載鏈接。
?04兆芯：合資CPU的探路者
作為國產(chǎn)6大CPU中的兆芯，備受關注。這主要是因為兆芯與海光一樣使用的是X86架構，不同的是海光的X86架構來源于AMD，兆芯的X86授權主要來自與VIA合資，VIA（中國臺灣威盛公司）在上世紀90年代收購了美國擁有X86專利的公司 Cyrix和具有高性能x86微架構設計能力的centaur 這兩家公司。獲得了高性能X86芯片的合法生產(chǎn)權利和能力。
架構來源的不同給海光和兆芯這兩家的應用導向也帶來了一定影響，因為海光未獲得桌面產(chǎn)品授權，而兆芯可以做到安裝Windows。自主信息化建設“迫切”需要能滿足桌面/服務器應用需求的CPU產(chǎn)品。兆芯就是完成這一使命的“寵兒”。
兆芯已成功研發(fā)并量產(chǎn)多代通用CPU，形成“開先”、“開勝”兩大產(chǎn)品系列，實現(xiàn)“從雙核心到八核心”、“從1.6GHz到3.0GHz”、“從處理器+芯片組方案到SoC單芯片方案”等多方面的發(fā)展與創(chuàng)新，具備自主演進發(fā)展的能力和條件。
產(chǎn)品應用：目前，基于兆芯新一代處理器（KX-6000/KH-30000），聯(lián)想、同方、東海、海爾、銳捷、升騰、攀升等品牌已經(jīng)推出了 20 余款不同形態(tài)的桌面 PC 及服務器產(chǎn)品，研華、研祥、盛博、威強電、信步、安勤、深惟、華北工控、漢智興、智微、芯杰英、經(jīng)緯天地、凌壹、海川智能、愛鑫微、眾新等 30 多種工業(yè)主板、工業(yè)電腦模塊和嵌入式計算平臺，此外 30 多種網(wǎng)絡安全平臺也相繼推出。
性能對標：通過 KX-6000 系列處理器橫向?qū)Ρ龋? 核心的 KX-U6780A 產(chǎn)品性能與第七代的 4 核心英特爾 i5 整體水平仍存在差距，尤其是單核性能不足 7 代 i5 一半，但整數(shù)性能方面對英特爾 i5 實現(xiàn)了反超。
兆芯的優(yōu)點與缺點
優(yōu)點：兆芯掌握自主通用處理器及其系統(tǒng)平臺芯片研發(fā)設計的核心技術，全面覆蓋其微架構等關鍵領域，構建了較為完整的知識產(chǎn)權體系，支撐國家產(chǎn)業(yè)信息安全和國家數(shù)字經(jīng)濟實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。其次，兆芯的基本要求是兼容政府PC上跑的所有通用軟件，必須使用x86的指令集架構，與此同時兆芯也可以得到國家巨額資金扶持。
缺點：市場份額較小，盡管兆芯的紙面性能優(yōu)良，但在國內(nèi)的黨政軍領域，兆芯在市場占有率上并不高。在民用市場上，兆芯沒有足夠的價格和性能優(yōu)勢。兆芯的產(chǎn)品也不夠完善，缺乏實物接口支持。另外，由于VIA與Intel協(xié)議到期的因素，兆芯只能使用2018年之前的x86指令集，無法使用2018年以后的新指令，這也意味著兆芯未來的X86產(chǎn)品升級遇阻。
?05飛騰：黨政信創(chuàng)中堅力量
作為國產(chǎn)CPU的主力軍，飛騰公司也是一支不可忽視的力量。2020年飛騰交付芯片150萬片，比2019年的20萬片大幅增長650%，營收也達到了13億元。
飛騰以ARM指令集為基礎自研內(nèi)核構架，已形成了完善的CPU產(chǎn)品線，在黨政信創(chuàng)市場占有很大優(yōu)勢。其產(chǎn)品主要包括騰云S系列、騰銳D系列和騰瓏E系列三大系列，為從端到云的各類設備提供核心算力支撐。其中“飛騰騰云S”面向高性能服務器產(chǎn)品領域，為服務器和數(shù)據(jù)中心應用提供強算力、高并發(fā)的計算能力；“飛騰騰銳D”面向高效能桌面產(chǎn)品領域，打造高性能、高安全的單用戶極致體驗；“飛騰騰瓏E”面向高端嵌入式產(chǎn)品領域，提供定制化的、契合各行各業(yè)嵌入式應用的解決方案。
主力產(chǎn)品：飛騰騰銳D系列產(chǎn)品線銷量最大，2021年出貨量超過200萬片，應用到政務、金融、電信、能源、交通等領域。
性能對標：2020年7月，飛騰發(fā)布的新一代可擴展多路服務器芯片騰云S2500，具有可擴展、高性能、高可靠等優(yōu)勢，可對標 Intel 在 2016 年發(fā)布的至強 E5。目前，長城、浪潮、清華同方、中科曙光、中興等業(yè)界領先的服務器廠商均已基于騰云S2500芯片推出2路、4路和8路服務器，并獲得了市場的認可。
出貨情況：面向各類應用場景，飛騰構建了1000多個從端到云自主可信的行業(yè)聯(lián)合解決方案，芯片交付累計超過600萬片，在國產(chǎn)CPU市場上占據(jù)了半壁江山。飛騰公司副總裁王瑞彬表示，飛騰在全國政府信創(chuàng)中標超過300萬片，市占率超過50%，有力支撐了國家信創(chuàng)工程推進，并逐步向更復雜的電子政務、智慧政府領域延伸。
飛騰的優(yōu)勢和劣勢
飛騰的優(yōu)勢有三:
其一，飛騰已獲得 ARM v8 架構層級永久授權，其技術授權的確定性和可持續(xù)性較強，目前在移動終端市場，AA體系占據(jù)統(tǒng)治地位，雖然主機和服務器端與移動端授權有所差異，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)的技術門檻、時間和資金成本。
其二，飛騰產(chǎn)品譜系不斷完善，產(chǎn)品性能大幅提升。
其三，合作廠商不斷擴展，目前，飛騰合作伙伴數(shù)量超過 1000 家、累計研制了 6 大類900 余種整機產(chǎn)品，已經(jīng)適配和正在適配的軟件和外設超過 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。
根據(jù)自主可控原則，飛騰是存在一些瑕疵的。去年高通與Arm在美國地方法院就知識產(chǎn)權許可問題開展法律斗爭，同時也給中國ARM CPU和整機企業(yè)帶來諸多警示。ARM不僅可以終止芯片架構或IP授權，也可以改變其商業(yè)模式，即繞過芯片廠商直接施壓終端廠商，脅迫終端廠商不得使用特定品牌的ARM CPU。最近這兩年的一系列事實情況證明，基于ARM授權模式來發(fā)展國產(chǎn)芯片，也可能面臨受制于人的風險。
此外，相比同樣采用ARM架構的鯤鵬，飛騰在商業(yè)市場競爭中也存在一些劣勢。下面分析一下鯤鵬究竟具有哪些優(yōu)勢。
?06鯤鵬：國產(chǎn)CPU潛力股
華為官網(wǎng)顯示，鯤鵬系列芯片目前只有鯤鵬920一款，該處理器2019年發(fā)布，采用7nm制造工藝，基于ARM v8.2架構授權，由華為自主設計完成。
鯤鵬 920 有 64 個內(nèi)核，主頻為 2.6GHz，與 8 通道的 DDR4內(nèi)存配對，帶寬比其他競爭系統(tǒng)快 46%。其他板載配件包括兩個100G RoCE 端口，支持 PCIe Gen4 和CCIX。在 SPECint（一個基準測試套件）上，鯤鵬920 的得分超過 930 分，比行業(yè)基準高出近 25%，且功率比
“行業(yè)目前最優(yōu)者低 30%”。
性能對標：鯤鵬 920已實現(xiàn)通用計算最強算力，性能優(yōu)于其他廠商的同類型芯片。有測試結果顯示，48核心的鯤鵬 920可以與Intel至強8180媲美，64核心的鯤鵬920甚至超過Intel至強8180。
出貨情況：2022年10月的統(tǒng)計顯示，中國移動2021-2022年PC服務器集采第1批次及補采共采購204696臺服務器，國產(chǎn)芯片服務器占比41.65%，鯤鵬占21.90%。2022年4月，中國移動2021年-2022年PC服務器集采第2批次開始招標。其中，（標包1-6）采購47845臺服務器，國產(chǎn)芯片服務器占比26.41%，鯤鵬占比15.05%；（標包7-9）采購規(guī)模為34400臺，國產(chǎn)化率為61.04%，鯤鵬占比19.95%。
中國移動本輪PC服務器集采中，采用鯤鵬芯片的服務器已達58901臺（占比20.53%），整體國產(chǎn)服務器占比將達41.43%。
鯤鵬的優(yōu)勢和劣勢
鯤鵬的優(yōu)點主要有兩方面，一方面即性能突出，特別是幾乎在所有指標上都優(yōu)于國際同類產(chǎn)品。另一方面，鯤鵬是華為面向政企市場，與地方政府和合作伙伴共同打造鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)、構建具有國際競爭力的通用計算技術路線，可以得到地方政府的大力支持。2020年4月，成都市印發(fā)《關于加快培育發(fā)展鯤鵬產(chǎn)業(yè)工作方案的通知》，明確2025年成都鯤鵬產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過500億元，并成為全國領先的鯤鵬軟件生態(tài)基地、鯤鵬硬件制造基地和鯤鵬應用示范基地，該案例為鯤鵬產(chǎn)業(yè)體系的推進提供了重要模板。
其缺點也具有兩方面，一方面即ARM架構的不自主性，另一方面則為制程工藝的局限。不過，當前其鯤鵬芯片正沿著“量產(chǎn)一代、研發(fā)一代、規(guī)劃一代”的策略持續(xù)升級產(chǎn)品。作為一名國產(chǎn)CPU的潛力股，鯤鵬處理器必將為整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來新的發(fā)展機遇。
CPU是支撐數(shù)字底座生態(tài)架構發(fā)展的基礎，也是決定信創(chuàng)底層發(fā)展邏輯的關鍵所在。隨著中國產(chǎn)業(yè)鏈體系的不斷完善，在基礎軟硬件領域，國內(nèi)廠商正在實現(xiàn)從無到有，從可用到好用的發(fā)展，研發(fā)實力逐漸強大。我們有理由并且應該堅信，國產(chǎn)CPU 可以做的更好！
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