集微咨詢（JW Insights）認為：

-國內(nèi)CPU廠商近年來奮楫前行，在工藝、性能、生態(tài)建設(shè)等多個層面不斷取得突破，為CPU的自主可控、安全可信構(gòu)筑了新的堡壘。

-國內(nèi)CPU廠商在IP和指令集架構(gòu)授權(quán)層面或存在被卡脖子或難以升級的風險，而自主研制指令集又面臨生態(tài)壁壘，成為制約國產(chǎn)CPU發(fā)展的兩大屏障。

-國內(nèi)CPU廠商要在重圍中殺出一條“芯”路，需要打持久戰(zhàn)，在CPU性能、生態(tài)、先進工藝層面久久為功，同時加強云管端和算力融合，加快垂直或橫向整合，才能持續(xù)突破。

近日，愛集微重磅發(fā)布《中國半導(dǎo)體企業(yè) 100 強（2021）》排行榜，在此次榜單上欣喜地看到國內(nèi)四家CPU廠商飛騰（第36位）、海光（第52位）、龍芯中科（第53位）和兆芯（第58位）上榜，可說是國內(nèi)CPU取得突破性進步的一大標志。

我國對CPU的高度依賴已成為數(shù)字化經(jīng)濟的巨大軟肋。在大國博弈和科技強國背景之下，自主可控已然形成共識，CPU作為數(shù)字化時代的基石，國產(chǎn)化之路是自由之路。在多重因素交織促進之下，國內(nèi)CPU主要廠商龍芯、兆芯中科、飛騰、海光、申威和華為等迎來了廣闊的發(fā)展空間。此次海光和龍芯中科登榜即是明證。

作為撐起信息安全和網(wǎng)絡(luò)安全的“主力”，本報告將主要圍繞服務(wù)器及PC領(lǐng)域的國產(chǎn)CPU進行解析。

持續(xù)攀高

從PC端和服務(wù)器市場需求來看，仍呈現(xiàn)出強勁的增長勢頭。

最新IDC調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，到2025年，中國PC市場出貨量規(guī)模將達到約6766萬臺。但要指出的是，這一成熟市場或?qū)⒚媾R產(chǎn)品形態(tài)、客戶群以及架構(gòu)的顛覆。

而得益于數(shù)據(jù)中心的快速增長，織就成一個數(shù)字化世界，服務(wù)器需求量也水漲船高。IDC預(yù)計，2022年我國服務(wù)器市場規(guī)模預(yù)計將達到257.31億美元，2025年將達410.29億美元，復(fù)合增長率在12.5%。

從Gartner數(shù)據(jù)顯示來看，2021年CPU出貨比2020年的下降了不少。但未來在AIoT、云計算、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等的帶動下，CPU將走出短暫的下滑。

因研發(fā)門檻高、生態(tài)構(gòu)建難，CPU歷來被稱作IC業(yè)的“珠穆朗瑪峰”。而英特爾經(jīng)過多年的鏖戰(zhàn)，先后擊敗了MIPS、SPARC、PA-RISC、Alpha、Power等RISC處理器陣營，以技術(shù)優(yōu)勢和專利壁壘構(gòu)筑護城河，在桌面和服務(wù)器CPU居于統(tǒng)治地位，占據(jù)全球80%左右的桌面CPU市場和90%以上的服務(wù)器CPU市場。

長期來看，國內(nèi)仍將是全球最大的CPU消費市場。作為電子信息終端制造大國，我國若是在CPU這種關(guān)鍵器件上缺乏有效的應(yīng)對和準備，將會對國民經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生極具破壞性的影響。目前中美在科技領(lǐng)域的博弈具有長期性，美國的科技制裁導(dǎo)致國際供應(yīng)鏈斷裂和信息安全風險加劇，出于戰(zhàn)略安全、產(chǎn)業(yè)升級角度考慮，我國正持續(xù)加大對國產(chǎn)CPU研發(fā)、應(yīng)用等領(lǐng)域的支持力度，國產(chǎn)CPU大有可為。

特別是為促進國產(chǎn)CPU發(fā)展，我國設(shè)立了“信創(chuàng)市場”。隨著各地信創(chuàng)項目大面積鋪開，信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)也隨之出現(xiàn)了一個現(xiàn)象級的風口，將創(chuàng)造一個萬億玩級別的市場，也將極大地帶動國內(nèi)CPU、基礎(chǔ)軟件以及信息安全等的大發(fā)展。

全方位進階

回望國產(chǎn)CPU的飛騰之路，這是長時間耕耘的饋贈。

十五期間，國家啟動發(fā)展國產(chǎn)CPU的泰山計劃，863計劃也提出自主研發(fā)CPU。2006年核高基專項啟動，國產(chǎn)CPU迎來了新一輪的國家支持，以中科龍芯、天津飛騰、海光信息、上海申威、上海兆芯、華為海思等為代表的國產(chǎn)CPU廠商崛起，征戰(zhàn)四方。

通過多年的耕耘，在國際環(huán)境、產(chǎn)業(yè)政策、市場需求的聯(lián)合驅(qū)動下，上述國產(chǎn)CPU廠商奮楫前行，在工藝、性能、生態(tài)建設(shè)等多個層面不斷取得突破，為CPU的自主可控、安全可信構(gòu)筑了堡壘。

在產(chǎn)品迭代和升級層面，龍芯中科已于去年推出了自主指令系統(tǒng) LoongArch（龍芯架構(gòu)），發(fā)布了基于此架構(gòu)的3A5000，性能大幅跨越，實現(xiàn)了從可用到好用。新一代服務(wù)器處理器龍芯3C5000L則可滿足云計算、數(shù)據(jù)中心對國產(chǎn)CPU的性能需求。而基于x86的海光CPU系列產(chǎn)品海光一號、海光二號已實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，海光三號處于驗證階段，海光四號處于研發(fā)階段。兆芯x86 CPU兩大系列KX（開先）和KH（開勝）分別面向PC市場和服務(wù)器市場開勝，基于全新自主架構(gòu)設(shè)計的開勝和開先處理器樣品已成功，即將大規(guī)模量產(chǎn)。飛騰持續(xù)迭代基于Arm的高性能服務(wù)器CPU騰云S系列。不走尋常路、采用“申威 64”指令集的申威威焱 831 處理器，指標均達到國內(nèi)先進水平。

而生態(tài)層面涉及硬件生態(tài)和軟件生態(tài)，國內(nèi)CPU廠商也在著力擴大“朋友圈”。龍芯中科從2020年開始牽頭成立了龍芯生態(tài)適配服務(wù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，目前已有近百家廠商推出了數(shù)百款基于LoongArch的龍芯桌面、服務(wù)器、網(wǎng)安、密碼等產(chǎn)品，在核心的操作系統(tǒng)方面也形成了面向桌面和服務(wù)器應(yīng)用的 Loongnix，獨立于Wintel和AA體系。飛騰通過生態(tài)圈建設(shè)、軟硬件適配、軟硬件兼容認證、解決方案定制等舉措積極完善生態(tài)，截至2021年6月底，飛騰軟硬件合作伙伴已經(jīng)超過2300家，飛騰CPU已經(jīng)與1627家軟件廠商完成了4439款軟件的適配和優(yōu)化。不走尋常路的申威，統(tǒng)一操作系統(tǒng)UOS申威版已適用申威421系列、申威1621系列機型。

從應(yīng)用角度來評價亦可圈可點。2021年至今，飛騰CPU產(chǎn)品銷售量超過200萬片，廣泛應(yīng)用于信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施、創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域，位居政務(wù)信創(chuàng)市場占比第一。龍芯中科系列產(chǎn)品在電子政務(wù)、能源、交通、金融、電信、教育等行業(yè)領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用。此外，海光CPU系列產(chǎn)品兼容x86指令集以及國際上主流操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，廣泛應(yīng)用于電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)、教育、交通等重要行業(yè)或領(lǐng)域。華為2019年推出鯤鵬920，以及基于鯤鵬920的TaiShan服務(wù)器和華為云服務(wù)，雖受禁令影響，但生態(tài)亦蓬勃發(fā)展。

更值得一提的是，龍芯中科和海光則更率先登陸科創(chuàng)板。

2021年11月，海光科創(chuàng)板IPO申請已獲得受理。12月17日，龍芯中科科創(chuàng)板IPO成功過會，上市在即。據(jù)悉，海光計劃募資91.48億元，用于新一代海光通用處理器研發(fā)、協(xié)處理器研發(fā)、先進處理器技術(shù)研發(fā)中心建設(shè)等。龍芯中科也計劃募資35.12億元，用于先進制程芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目等。

層層隱憂

盡管國內(nèi)CPU整體取得了不小的突破，但在地緣政治及產(chǎn)業(yè)巨變之際，國內(nèi)CPU發(fā)展的隱憂亦浮出水面

集微咨詢（JW Insights）認為，國產(chǎn)CPU面臨的隱憂主要在三大層面。

一是CPU核心，這是實現(xiàn)自主可控的“基石”。國內(nèi)CPU廠商采用核心不同，卻各有各的“難處”。

國內(nèi)CPU廠商主要有三大路線：一是以龍芯中科和申威為代表的指令集+自研的架構(gòu)；二是以飛騰和華為鯤鵬為代表基于Arm指令集授權(quán)的架構(gòu)。Arm主要有三種授權(quán)等級，而海思、飛騰已經(jīng)獲得Arm V8永久授權(quán)；三是以海光、兆芯為代表獲得x86的授權(quán)（僅內(nèi)核層級的授權(quán)），未來擴充指令集形成自主可控指令集難度較大。

總的來說，IP核授權(quán)和指令集架構(gòu)授權(quán)都存在被卡脖子的風險，而自主研制指令集又面臨應(yīng)用生態(tài)問題，這是制約國產(chǎn)CPU發(fā)展的兩大屏障。Arm授權(quán)是采用Arm架構(gòu)CPU廠商頭頂?shù)倪_摩克里斯之劍。從x86內(nèi)核授權(quán)來看，雖然生態(tài)完善，但存在安全可控和技術(shù)授權(quán)壁壘，比如天津海光自被美國列入實體清單后，AMD表示最新的架構(gòu)將不再進行授權(quán)。龍芯中科和申威授權(quán)+自主研制指令集來開路，雖然自主可控程度最高，但其最大的瓶頸在于生態(tài)壁壘。

二是CPU需要先進制程的配合。伴隨CPU持續(xù)追求更高性能，必然會在多核設(shè)計、高速接口、先進制程與封裝工藝方向演進，而國內(nèi)在代工先進工藝進軍已然受阻，從設(shè)備、材料等諸多方面實現(xiàn)突圍還需較長的一段時間。

三是生態(tài)層面的突破亦難關(guān)重重。目前國內(nèi)CPU大多集中在黨政機關(guān)、國企事業(yè)單位以及特定行業(yè)有一定的推廣和應(yīng)用，在商業(yè)市場上的突破仍待時日。

變局從生

在上述涇渭分明的格局之外，如今的行業(yè)面臨諸多變局，加之大國博弈的影響，不同企業(yè)為長遠計，也在嘗試各種布局、突破、合縱等，讓行業(yè)格局發(fā)生微妙的變化，并對未來的發(fā)展產(chǎn)生長遠影響。

一方面，在嵌入式領(lǐng)域橫掃的Arm架構(gòu)陣營正集結(jié)了新的集團軍，向x86優(yōu)勢領(lǐng)域發(fā)起新的沖鋒。蘋果率先在Mac電腦應(yīng)用基于Arm架構(gòu)的M系列處理器，并已取得不俗戰(zhàn)績，而谷歌、高通等也將加一陣營。在服務(wù)器CPU領(lǐng)域，亞馬遜、谷歌、Marvell、富士通、阿里巴巴、中興等諸多實力排選手也在競相打造基于Arm的CPU，性能不斷提升、生態(tài)不斷完善，與x86架構(gòu)正面競爭，蠶食之勢不容小覷。

但在英特爾x86架構(gòu)的技術(shù)壁壘和成熟生態(tài)面前，Arm這條路徑更顯不易。一方面，開發(fā)Arm架構(gòu)的服務(wù)器芯片難關(guān)重重，不止設(shè)計復(fù)雜，對性能、功耗要求極高，無疑是一場重投入、長周期的戰(zhàn)役。而且，開發(fā)之后能否批量銷售、客戶用起來不出問題等更是無形的挑戰(zhàn)。另一方面，顯然也不能忽視x86架構(gòu)護城河的力量。據(jù)TrendForce預(yù)測，至2023年前以Arm架構(gòu)為代表的服務(wù)器芯片仍難與x86抗衡。

值得關(guān)注的是，去年華為宣布出售x86服務(wù)器業(yè)務(wù)，表明未來將專注于繼續(xù)發(fā)展鯤鵬這條高價值路線。不過，后續(xù)華為仍要面臨如何解決制造、構(gòu)建完整的鯤鵬生態(tài)、把握市場機遇等層層考驗。

另一方面，新興的開源RISC-V架構(gòu)有望成為x86和Arm之后第三極。RISC-V開源特性吸引IBM、NXP、西部數(shù)據(jù)、英偉達、高通、三星、谷歌、華為、阿里、Red Hat 與特斯拉等數(shù)百家科技公司加盟。據(jù)Semico Research，預(yù)計到2025 年，采用 RISC-V 架構(gòu)的芯片數(shù)量將增至624 億顆，2018 年至2025 年復(fù)合增長率高達 146%。但要指出的是，x86和Arm在各自領(lǐng)域形成了強大生態(tài)體系，RISC-V 在短期內(nèi)難以替代，或從AIoT 領(lǐng)域起步逐步拓展。

在RISC-V市場層面，引發(fā)業(yè)界熱議的是，2021年3月，MIPS公司正式宣稱放棄自研架構(gòu)，轉(zhuǎn)身研發(fā)RISC-V。到了8月Imagination宣布基于RISC-V的ISA設(shè)計重新進入CPU市場。而英特爾在之前就宣稱基于7nm RISC-V架構(gòu)的Horse Creek開發(fā)平臺將于2022年登場，甚至一度要以20億美元的價格收購以開源RISC-V為基礎(chǔ)的芯片設(shè)計公司SiFive但卻被拒，一系列變化將對RISC-V格局甚至整個半導(dǎo)體業(yè)產(chǎn)生長遠影響。

集微咨詢（JW Insights）認為，未來的競爭不止涉及CPU性能與生態(tài)，而是考驗從云到端布局、以及異構(gòu)計算融合的全方位能力和多樣化算力譜系。此外，DPU已然興起，正與CPU、GPU共同組成“數(shù)據(jù)中心的三大算力支柱”，而英特爾、英偉達、AMD為代表的巨頭均全面押注，英特爾已向DPU和GPU領(lǐng)域拓展，憑借GPU而崛起的英偉達也開始涉足CPU、DPU市場，國內(nèi)CPU廠商也要應(yīng)時而動，多方布局，構(gòu)筑全新的高價值鏈。

持久戰(zhàn)

顯然在面臨上述重重挑戰(zhàn)之后，國內(nèi)CPU廠商要在重圍中殺出一條“芯”路，或許仍需要堅持持久戰(zhàn)。

集微咨詢（JW Insights）認為，在架構(gòu)層面，Arm授權(quán)受限于其是否受美禁令涉及，但反過來說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。對于龍芯、申威等自主CPU廠商而言，創(chuàng)造一個獨立于Wintel（微軟-英特爾）和AA（安卓-Arm）的第三套體系的重任，需要持續(xù)完善基礎(chǔ)軟件，開展應(yīng)用軟件生態(tài)建設(shè)，在生態(tài)層面的建設(shè)顯然需要久久為功。

同時，在市場應(yīng)用層面，也要從信創(chuàng)市場向企業(yè)級市場以及消費級市場逐級突破，尤其是消費級市場是國產(chǎn)CPU需要長期突破的目標市場，也是考驗真正實力的試驗場。

從產(chǎn)能和先進工藝的角度來看，國內(nèi)CPU廠商也需在這些方面加強供應(yīng)鏈管理和應(yīng)對，以保證未來的客戶供應(yīng)。

在國外巨頭構(gòu)筑的強大擴城河面前，集微咨詢（JW Insights）還認為，國內(nèi)CPU廠商或可群策群力，利用現(xiàn)有資源進行整合，進行一定程度上的技術(shù)路線合并，或借助資本收購一些有關(guān)聯(lián)的公司，逐漸以集團化對抗國外的集團化，或可走出一條有特色的國產(chǎn)CPU突破之路。

無疑，未來國產(chǎn)CPU發(fā)展仍道阻且艱，但在國家安全戰(zhàn)略和國產(chǎn)芯片自給率要在2025年達到70%的大目標面前，這又是一條不得不走的必經(jīng)之路。（李延）

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