國產CPU發展的底層邏輯是什麼？

最近幾個月，國產CPU中兩大企業相繼上市。8月12日，海光信息正式登錄科創板，如今市值已經接近1500億元，作為一家去年剛實現盈利的公司，海光信息獲得了二級市場的認可。海光之前，龍芯中科已於今年6月份登錄科創板，市值在300多億。兩家企業紛紛上市的背後，是國產CPU正在悄然發生變化。

三大流派

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指令集是CPU核心中的核心，當前的指令集主要分為複雜指令集（CISC）和精簡指令集兩種（RISC）兩大類，x86就是經典的複雜指令集（CISC），而常見的ARM、RISC-V、MIPS則是精簡指令集（RISC）。

嚴格意義上來講，兩大指令集並沒有高下之分，主要是在不同領域與方向有着不同的優勢。CISC的優勢在於指令豐富，功能強大，尋址靈活，缺點則是指令使用頻率不均衡，不利於VLSI（超大規模集成電路）實現。RISC的優勢在於指令精簡、使用頻率均衡，結構簡單易設計、程序執行效率高，但指令數較少，尋址不靈活。

在CPU領域，X86和ARM兩種架構佔據主流市場，其中X86以其強大的性能，在PC與服務器領域佔據絕對市場，ARM架構的優勢在於移動端，由於蘋果M1芯片的問世，滲透率才在PC領域有所增長。

回歸到國產CPU產業中來看，當前國產CPU主要有三大路線：

• 一條是基於x86內核授權，代表廠商是兆芯和海光；
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• 第二條是基於ARM指令集授權，代表廠商有飛騰和華為；
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• 第三條則是自研指令集，代表廠商有龍芯中科和申威。

X86授權

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長期以來，基於X86架構的CPU市場一直被Intel與AMD所佔據，支撐兩家企業壟斷的原因，一方面是其出色的芯片設計能力，另一方面也得益於X86陣營長期以來與微軟組成的Wintel聯盟，Intel自1980s就開始與微軟合作，長達四十年的時間裏形成了全球個人電腦產業中雙寡頭壟斷格局。

目前國內的兩家基於X86內核授權的企業，其授權方式都是通過合作形式獲得，其中兆芯是由上海聯投和中國台灣威盛電子合資成立，當時前者持有80%股份，後者持股20%。兆芯獲得了X86的授權。海光信息則是在2016年與AMD成立兩家合資公司，獲得AMD高端處理器Zen1架構授權，並在此基礎上開發和設計了第一代產品。

獲得X86授權就意味着國產CPU企業可以直接加入Wintel陣營，能夠設計出性能卓越的CPU，並順利進入消費市場。但也存在被斷供的風險。

根據海光信息在招股書中所述，2019年6月，海光信息被美國商務部工業與安全局將公司列入到美國《出口管制條例》 「實體清單」中，公司採購、銷售含有美國受限技術比例較高的「管制物品」將會受到限制。這意味着被列入「實體清單」之後，AMD無法提供後續的技術服務，海光也無法得到AMD後續架構的升級。

與X86類似，飛騰與華為的CPU也是由ARM授權而來，雖然授權能快速設計出合格甚至優秀的CPU產品，但也會面臨如同華為一樣，被限制使用後續架構。

國產CPU發展主線

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海光信息之外，華為、申威與飛騰也在過去幾年裡，相繼被美國列入「實體清單」、無法獲得相關設備與技術等，這對國產CPU來說十分不利，尤其是華為被美國限制之後，海思的麒麟芯片無法繼續迭代更新，面向服務器的鯤鵬處理器也同樣被迫按下暫停鍵。

在當前國際關係越發複雜的大環境下，供應鏈變得愈發脆弱，自主可控也成為全球主要半導體國家和地區的核心。

目前國產CPU的發展，一方面基於X86與ARM架構體系的推動，另一方面也在積極扶持本土CPU產業自主可控。根據相關人士透露，在政府與銀行等的相關部門，目前國產CPU正在替換國外CPU，這種浪潮已從兩年前開始，預計未來幾年在政企辦公電腦領域，國產CPU滲透率會持續增加。

從今年上半年國家稅務總局的電腦的採購名單中，也可以側面印證該說法。根據全球半導體觀察的統計，國家稅務總局採購的電腦中，CPU供應方有飛騰、海光信息、兆芯等四家，供應商全部為國產CPU企業。

另一方面，服務器產業的發展對於國產CPU企業來說也是一個機會，尤其是在東數西算的大背景下，國產CPU產業在服務器領域可以獲得更大的發展空間。以近期上市的海光信息為例，其大股東中科曙光承建西部（重慶）科學城先進數據中心，天府和重慶數據中心集群，是全國一體化算力網絡國家八大樞紐節點之一，成為東數西算重要的服務商將有益於海光信息後續的發展。

挑戰

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從政策與機遇上而言，國產CPU正在迎來一個良好的發展環境，但一些挑戰也需要正視。

其一，無論是指令集還是微架構的設計能力，都需要長期的技術積累，以及濃厚的工程師文化，硅谷龍頭們在這方面有很長的歷史沉澱與技術氛圍。整體而言，國產CPU在技術積累與龍頭們依然存在不小差距。

另一方面，對於自研指令集的企業來說，生態體系的建立非一時之功，除技術原因之外，用戶是否接納，是否有更多的開發者參與其中，共同完成生態系統的迭代出新，才是重中之重。有相關人士表示，國產操作系統目前與windows等有巨大差距，時常會出現一周之內頻繁更新升級的現象，影響用戶體驗。

此外，從營收情況來看，國產CPU企業與龍頭之間的體量懸殊。出貨量巨大的龍頭更具有規模優勢，能夠降低單顆芯片的研發與製造成本，CPU作為一種面向消費市場的商品，在拼性能與服務的同時，也拼價格，這是國產CPU企業需要努力的方向。

從海光信息與龍芯中科過去的營收來看，2021年海光信息營收23.10億元，龍芯中科營收約為12億元，與之相對的是Intel的營收為790.24億美元，AMD營收為164.34億美元，國內企業與國際龍頭之間營收差距依然巨大。

總 結

總體而言，與此前相比，國產CPU正在快速發展，路線既有基於授權研發，也有自研指令集，但在全球半導體供應鏈越來越脆弱的今天，獨立自主是國產CPU發展的底層邏輯。