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CPU作為計算機系統(tǒng)的核心和大腦，在國內(nèi)已經(jīng)形成了多元化的技術(shù)路徑，包括Arm、x86、LoongArch、SW64和RISC-V等不同的指令集架構(gòu)，背后是華為、飛騰、海光、兆芯、龍芯、申威、平頭哥等眾多致力于CPU研發(fā)的企業(yè)。
多年來，國內(nèi)CPU產(chǎn)業(yè)一直將自主可控作為發(fā)展的核心，隨著國際政治格局的變化和數(shù)字經(jīng)濟的迅猛增長，下一步，國產(chǎn)CPU產(chǎn)業(yè)如何發(fā)展？2024快要過去了，國產(chǎn)CPU，過得好嗎？
2024年，國產(chǎn)CPU逆境中沖擊高端
在地緣政治挑戰(zhàn)下，國產(chǎn)CPU如何在先進工藝受阻等挑戰(zhàn)下持續(xù)創(chuàng)新是關(guān)注焦點。并且，隨著國產(chǎn)CPU走入新階段，沖擊高端顯然是必經(jīng)之路。
2024年3月，在飛騰第一大股東中國長城的公告中，公布了新一代服務(wù)器CPU騰云S5000C開發(fā)成功、并已對部分重點客戶進行送樣測試的消息。隨后4月，飛騰正式發(fā)布了騰云S5000C服務(wù)器液冷解決方案，5月又發(fā)布了S5000C在金融行業(yè)反洗錢業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供算力，意味著這款產(chǎn)品在高端服務(wù)器和關(guān)鍵行業(yè)中已經(jīng)打開了市場應(yīng)用。
飛騰騰云S5000C是飛騰新一代高性能服務(wù)器CPU，相比上一代產(chǎn)品，該產(chǎn)品單核計算性能大幅提升，擁有64核、32核、16核3種產(chǎn)品形態(tài)，兼容ARMv8指令集，支持硬件虛擬化，產(chǎn)品支持商業(yè)和工業(yè)分級，主要面向計算服務(wù)器、存儲服務(wù)器、AI服務(wù)器、高端網(wǎng)安、行業(yè)級業(yè)務(wù)主機服務(wù)器系統(tǒng)、大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心等場景。
龍芯中科方面，繼2023年年末發(fā)布龍芯3A6000后，前不久在投資者互動平臺表示：目前在研主芯片是3B6600，為8核桌面處理器，集成GPGPU及PCIE接口，設(shè)計性能達到市場主流產(chǎn)品先進水平，計劃明年交付流片。
根據(jù)官方測試，該產(chǎn)品上一代3A6000在2.5GHz頻率下，SPEC CPU 2006 base單線程整數(shù)、浮點性能分別為43.1分、54.6分，多線程可達155分、140分?？傮w性能與英特爾2020年上市的第10代酷睿四核處理器相當。在此基礎(chǔ)上，3B6600的性能值得期待。
要指出的是，在地緣政治影響下，國產(chǎn)CPU面臨著供應(yīng)鏈重組和技術(shù)發(fā)展受阻等挑戰(zhàn)。目前，飛騰、龍芯、兆芯等國產(chǎn)CPU廠商，普遍采取的策略是通過使用成熟工藝，并基于Chiplet技術(shù)實現(xiàn)多核構(gòu)建。由于Chiplet技術(shù)能集成多核、滿足高效能運算處理器的需求，且相較于更先進的工藝制程，Chiplet綜合成本更低，在當前情況下，不失為是延續(xù)產(chǎn)品路線圖、迅速推出新產(chǎn)品的有效策略。
業(yè)務(wù)進入轉(zhuǎn)型期，高性能、多元布局是關(guān)鍵
2024年，國產(chǎn)CPU發(fā)展正呈現(xiàn)出新的趨勢。一方面，積極拓展開放型市場已經(jīng)成為推動發(fā)展的關(guān)鍵因素；另一方面，行業(yè)正快速步入調(diào)整期，這一點在海光和龍芯的財報中表現(xiàn)得尤為明顯。為了適應(yīng)市場變化和需求，國產(chǎn)CPU企業(yè)正致力于構(gòu)建多元化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提供全棧式的產(chǎn)品解決方案，這不僅有助于提升競爭力，也為開拓更廣闊的市場空間提供了有力支持。
根據(jù)公開的財報信息，海光2024年的營收和凈利潤顯著增長，這與其產(chǎn)品線的多樣性、市場定位、成本控制等因素密不可分。而龍芯則正處在關(guān)鍵調(diào)整期，營收和利潤情況并不樂觀，下文會進一步說明。
數(shù)據(jù)來源：公司財報，<與非研究院>整理
數(shù)據(jù)來源：公司財報，<與非研究院>整理
對比飛騰、海光和龍芯2019-2023年的營收和利潤來看：飛騰、龍芯的營收和利潤，在2021年達到空前高點后，之后有所波動，飛騰在2022年經(jīng)歷下滑后，2023年實現(xiàn)了營收增長（2023年利潤未公布）。而龍芯是連年下滑的狀態(tài)，并在2023年虧損3.28億元。海光則呈現(xiàn)顯著增長趨勢，尤其在2022年和2023年增長迅速，到2023年達到營收60.12億元。
數(shù)據(jù)來源：公司財報，<與非研究院>整理
數(shù)據(jù)來源：公司財報，<與非研究院>整理
分析海光近幾年的顯著增長，主要歸因于幾個關(guān)鍵因素：首先，服務(wù)器領(lǐng)域?qū)a(chǎn)CPU的需求增加，這直接推動了銷售收入的大幅增長。其次，海光的產(chǎn)品線得到了豐富和加強，海光二號、深算二號等新產(chǎn)品的推出，滿足了市場對高性能處理器的需求。
而龍芯的虧損，也反映了國產(chǎn)CPU在轉(zhuǎn)型期間面臨的一部分困境。龍芯在公告中解釋：受宏觀經(jīng)濟環(huán)境、行業(yè)周期變化以及電子政務(wù)市場調(diào)整期的影響，導致采購量減少，同時傳統(tǒng)優(yōu)勢工控領(lǐng)域因客戶內(nèi)部管理事宜采購暫時停滯，加之市場競爭加劇，共同導致了營業(yè)收入的較大幅度下滑。并且，信息化領(lǐng)域產(chǎn)品銷量下降，導致了單顆產(chǎn)品固定成本分攤增高，同時為了拓展市場份額，部分產(chǎn)品銷售價格承壓，雙重因素導致毛利率較上年同期有較大下降。此外，所獲政府補助低于往年同期也帶來了一定影響。
與營收、利潤的波動相比，三家CPU企業(yè)在的研發(fā)投入都在穩(wěn)定增長，這也反映了高端處理器作為典型的技術(shù)密集型領(lǐng)域的一大特征。特別是海光，近幾年的研發(fā)支出基本都處于高投入水平，從2019年的3億元，增長到2023年的19.92億元；飛騰研發(fā)投入從2019年的2.62億元，增長到2023年的10億元；龍芯研發(fā)投入從2019年的0.71億元增長到2023年的4.25億元。
數(shù)據(jù)來源：公司財報，<與非研究院>整理
持續(xù)加大的研發(fā)投入，有助于CPU企業(yè)在技術(shù)上保持領(lǐng)先，快速響應(yīng)前沿應(yīng)用需求。此外，多元的產(chǎn)品線布局，也是國產(chǎn)CPU企業(yè)呈現(xiàn)出的一大特點。海光以GPGPU架構(gòu)為基礎(chǔ)、采用“類CUDA”通用并行計算架構(gòu)的DCU深算系列是其布局重點，公開信息顯示，海光2023年在研項目投入中，DCU相關(guān)的投入占比達到40.39%，而2022年為21.41%。
龍芯方面，也傳出在加大突破GPGPU技術(shù)、多線程技術(shù)、片間互連技術(shù)、基礎(chǔ)軟件技術(shù)等，以期總體提升市場競爭力，為后續(xù)可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。
這也反映了AIGC持續(xù)快速發(fā)展的時代背景下，國產(chǎn)CPU廠商在已有技術(shù)路徑中，積極打開市場空間上限、加速尋求多元發(fā)展的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略。下一步，國產(chǎn)CPU企業(yè)與大模型的適配、產(chǎn)品生態(tài)方面進行綜合提升將會是主要著力點。
國產(chǎn)CPU技術(shù)水平和應(yīng)用前景
對比國產(chǎn)六大CPU當前的產(chǎn)品情況，在制程工藝、架構(gòu)、主頻與核心數(shù)量、緩存等方面，展現(xiàn)出了不同的技術(shù)水平和應(yīng)用方向。
圖表：國產(chǎn)六大CPU主要性能、特性對比，<與非研究院>匯總整理
制程工藝方面，各品牌國產(chǎn)CPU展現(xiàn)出不同的水平。華為鯤鵬920以7nm工藝率先推出，龍芯3A6000采用12nm工藝，飛騰騰銳D2000基于 14nm 工藝。海光CPU部分產(chǎn)品應(yīng)該與x86同類產(chǎn)品制程相近，以14nm為主。申威處理器多采用成熟的28nm工藝，主要面向特種領(lǐng)域應(yīng)用，今年上半年開始流片的申威8A芯片未公布具體工藝，據(jù)稱測試顯示部分性能指標表現(xiàn)優(yōu)于市場同類型產(chǎn)品。
處理器架構(gòu)方面，國產(chǎn)CPU呈現(xiàn)出多樣化的特點。龍芯基于自研的LoongArch指令集，強調(diào)自主可控；飛騰和華為鯤鵬則基于Arm架構(gòu)，兼容全球Arm生態(tài)；海光和兆芯則采用x86架構(gòu)，生態(tài)兼容性好。申威處理器則使用自研的申威64位指令集，針對特定應(yīng)用場景進行優(yōu)化。
主頻和核心數(shù)量是決定CPU性能的重要因素。此外，緩存大小、能效表現(xiàn)等也對CPU的性能有重要影響（概況可參見上方圖表）。兼容性和擴展性方面，國產(chǎn)CPU普遍表現(xiàn)較好。用戶在選擇時應(yīng)根據(jù)具體需求和場景來選擇合適的CPU型號，以充分發(fā)揮其性能和功能。
在信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)的推動下，國產(chǎn)CPU近年來迎來了前所未有的發(fā)展機遇。自2020年信創(chuàng)發(fā)展元年以來，國家政策的頂層規(guī)劃和多輪試點的推進，為國產(chǎn)CPU的規(guī)模化推廣奠定了堅實基礎(chǔ)。黨政領(lǐng)域作為信創(chuàng)落地的先行者，已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用覆蓋，落地實踐率迅速提升，截至2021年末已達到57.01%。
在電信、金融、交通等行業(yè)，國產(chǎn)CPU同樣展現(xiàn)出強大的市場潛力。電信領(lǐng)域中，國產(chǎn)CPU多次入圍大型運營商集采，為電信級關(guān)鍵應(yīng)用提供服務(wù)。金融領(lǐng)域中，國產(chǎn)CPU在銀行、證券、保險等行業(yè)均有落地應(yīng)用，推動了金融信息化轉(zhuǎn)型。能源、交通、工業(yè)、教育等領(lǐng)域，國產(chǎn)CPU也提供了全面的技術(shù)解決方案，支持了行業(yè)的數(shù)字化升級。
針對業(yè)界對于本土CPU持續(xù)提升競爭力、以及所面向應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展前景，<與非研究院>進行了幾項調(diào)研。結(jié)果顯示，持續(xù)提升產(chǎn)品性能、服務(wù)支持、實現(xiàn)技術(shù)自主可控這些因素，被認為是提升競爭力的關(guān)鍵；應(yīng)用方面，數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、AI智算、高性能計算等領(lǐng)域，被普遍看好。
來源：<與非研究院>數(shù)據(jù)調(diào)研
來源：<與非研究院>數(shù)據(jù)調(diào)研
寫在最后
面臨國際貿(mào)易環(huán)境變化、國內(nèi)政策支持和市場需求增長的多重變化下，自主創(chuàng)新成為國產(chǎn)CPU發(fā)展的唯一出路，也是走向高端化的必由之路。
我們看到，國產(chǎn)CPU在繼續(xù)加大研發(fā)投入，鞏固市場地位的同時，不斷探索新的增長點。并且，供應(yīng)鏈管理、強化生態(tài)建設(shè)始終是國產(chǎn)CPU的發(fā)展重點。此外，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，在生態(tài)上實現(xiàn)更高的效率和更垂直的深度合作等，都是需要繼續(xù)探索的路徑，從而實現(xiàn)國產(chǎn)CPU的升級和廣泛應(yīng)用。
