CPU是國產(chǎn)算力生態(tài)關(guān)鍵一環(huán)。
最近，國內(nèi)大廠發(fā)布的財(cái)報(bào)中“AI算力含量”越來越高。
中國移動(dòng)近兩年公司AI投資規(guī)模超120億元，并計(jì)劃2025年在算力領(lǐng)域投資373億元，且對(duì)推理資源投資“不設(shè)上限”。中國聯(lián)通2024年算力投資同比上升19%，并計(jì)劃2025年固定資產(chǎn)投資達(dá)550億元，算力投資同比增長(zhǎng)28%；騰訊2024年四季度資本開支達(dá)365.78億元，同比增長(zhǎng)113.98%，主要用于GPU采購。
算力即國力的在今年得以充分印證。 3月17日，工業(yè)和信息化部公布的數(shù)據(jù)也顯示，2024年我國數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施量質(zhì)齊升。 截至2024年末，全國在用算力中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)超過880萬，算力總規(guī)模較上年末增長(zhǎng)16.5%。
在這場(chǎng)AI算力熱潮之中，算力需求的高速增長(zhǎng)，GPU作為人工智能領(lǐng)域的核心計(jì)算引擎被置于極高的市場(chǎng)地位，而CPU作為曾經(jīng)PC端的核心零部件，在AI大模型系統(tǒng)及軟硬件的整體調(diào)度與協(xié)同優(yōu)化中，CPU也已成為算力產(chǎn)業(yè)鏈中硬件層面的關(guān)鍵一環(huán)，在國產(chǎn)算力中扮演的角色愈發(fā)重要。
近期，國產(chǎn)CPU廠商也紛紛掘金算力，例如：飛騰正加速布局“CPU+XPU”組合拳，新一代服務(wù)器芯片飛騰騰云S5000C和桌面芯片飛騰騰銳D3000，已實(shí)現(xiàn)對(duì)DeepSeek全系列大模型的端到端支持，兆芯宣布基于其高性能通用處理器的PC終端、工作站以及服務(wù)器成功實(shí)現(xiàn)DeepSeek-R1-Distill模型的本地部署。
縱觀國產(chǎn)CPU競(jìng)爭(zhēng)格局，x86和ARM便是對(duì)弈多年的兩大棋手。如今，中國玩家?guī)е白匝小被I碼入場(chǎng)，海光信息、兆芯執(zhí)x86之矛，華為鯤鵬、飛騰舞ARM之盾，龍芯另辟蹊徑以“LoongArch”自立門派，而RISC-V開源指令集的追隨者正開啟破局之旅——這場(chǎng)“芯戰(zhàn)”不僅是技術(shù)路線的較量，更是一場(chǎng)生態(tài)、資本與時(shí)間的較量。
如何理解當(dāng)前國產(chǎn)CPU的競(jìng)爭(zhēng)格局？在x86與ARM架構(gòu)的主流技術(shù)中，哪些優(yōu)勢(shì)和不足決定了它們?cè)谑袌?chǎng)上的地位？在這一場(chǎng)技術(shù)和市場(chǎng)的角逐中，MIPS架構(gòu)和Alpha架構(gòu)又扮演了怎樣的角色？
芯光閃耀資本賽道
形成四大路線六大廠商割據(jù)
圍繞中國數(shù)字主權(quán)的芯片技術(shù)路線探索，已在資本市場(chǎng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
2022年6月，龍芯中科（SH：688047）以60.06元/股的發(fā)行價(jià)登陸科創(chuàng)板，成為國內(nèi)CPU第一股。上市首日，龍芯中科大漲，市值超過350億元。截至3月25日收盤，龍芯中科每股125元左右，總市值已經(jīng)超過了500億元。
緊接著，同年8月，海光信息（SH：688041）在上交所科創(chuàng)板敲鐘上市，截至上市當(dāng)天股市收盤，海光信息每股股價(jià)60.1元，較發(fā)行價(jià)大漲67%，市值近1400億元。截至目前，海光信息總市值超過3000億元，僅次于中芯國際，半導(dǎo)體板塊中位列第二。
目前來看，龍芯中科、海光信息已成為資本市場(chǎng)的CPU雙雄，都贏得了資本的青睞。在資本市場(chǎng)之外，上海兆芯集成電路股份有限公司（簡(jiǎn)稱“兆芯”）已啟動(dòng)上市輔導(dǎo)，背靠中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的飛騰信息技術(shù)有限公司?（簡(jiǎn)稱“飛騰”）、背靠華為的鯤鵬，以及成都申威科技有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“申威”）均在各自堅(jiān)守的路線下建立了核心競(jìng)爭(zhēng)力。
CPU作為一個(gè)龐大的家族，按照指令集，CPU可分為CISC（復(fù)雜指令集）和 RISC（精簡(jiǎn)指令集）兩大 類，CISC 型 CPU 目前主要是 x86 架構(gòu)，RISC 型 CPU 主要包括ARM、RISC-V、MIPS、POWER、Alpha 架構(gòu)等。
在中國CPU版圖里，刻著四個(gè)技術(shù)路線的深深裂痕。x86與Arm占據(jù)主流市場(chǎng)，MIPS、Alpha固守細(xì)分領(lǐng)域，RISC-V則從邊緣領(lǐng)域嶄露頭角，在技術(shù)路線與市場(chǎng)版圖中各自劃定勢(shì)力范圍。
具體來看，海光信息、兆芯依托x86架構(gòu)開疆拓土，其中，海光信息的CPU產(chǎn)品在信創(chuàng)服務(wù)器招標(biāo)中占據(jù)了超40%的份額，且其營收中約70%來自黨政及重點(diǎn)行業(yè)客戶?。2024年更是收獲一份極為亮眼的成績(jī)單，全年實(shí)現(xiàn)總營業(yè)收入91.62億元，同比增長(zhǎng)52.4%；利潤(rùn)總額達(dá)到27.84億元，同比增長(zhǎng)65.72%。
鯤鵬、飛騰以Arm架構(gòu)攻城略地。鯤鵬通過硬件開放，構(gòu)筑了整個(gè)鯤鵬的產(chǎn)業(yè)，已有13家整機(jī)伙伴，超17000家伙伴已經(jīng)完成了鯤鵬的適配。飛騰的市場(chǎng)表現(xiàn)也不容小覷，?截至2024年底，飛騰CPU的總銷量突破了1000萬顆?。
龍芯中科、申威通過自研架構(gòu)蹚出一條血路。龍芯通過自研LoongArch架構(gòu)，在政務(wù)市場(chǎng)的表現(xiàn)較為突出。?在北京市的終端設(shè)備集采中，龍芯中科的產(chǎn)品占比達(dá)到63%。申威在超算領(lǐng)域一騎絕塵，“神威·太湖之光”曾蟬聯(lián)全球超算四連冠。
需要指出的是，當(dāng)x86、ARM架構(gòu)陷入技術(shù)封鎖的旋渦時(shí)，開源指令集RISC-V正成為破局關(guān)鍵的第四條路線。例如：阿里巴巴達(dá)摩院自主研發(fā)的玄鐵RISC-V高性能處理器C930即將在完成交付。中科院計(jì)算所已基于RISC-V開發(fā)出支持張量運(yùn)算的“香山”架構(gòu)，AI推理性能提升400%。
x86路線：商業(yè)化落地之王
在CPU的世界里，指令集簡(jiǎn)直是繞不開的關(guān)鍵詞。現(xiàn)在全球主流的芯片基本都在用兩大封閉指令集——英特爾主導(dǎo)的X86架構(gòu)和ARM的ARM架構(gòu)，分別代表了PC和移動(dòng)設(shè)備的“霸主”。
ARM架構(gòu)因其開放授權(quán)和超強(qiáng)靈活性，已經(jīng)在全球算力市場(chǎng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，尤其在手機(jī)領(lǐng)域，幾乎所有智能手機(jī)都搭載了ARM架構(gòu)。ARM的授權(quán)策略就像“土地開發(fā)”，給合作伙伴大把空間進(jìn)行自主創(chuàng)新，最終形成了一個(gè)豐富的生態(tài)圈。在服務(wù)器市場(chǎng)，ARM的開放性更是讓更多廠商得以進(jìn)入，并在云計(jì)算領(lǐng)域大放異彩，比如AWS已經(jīng)把60%的算力轉(zhuǎn)向了ARM架構(gòu)。
而x86架構(gòu)則是由英特爾和AMD“二人組”主導(dǎo)，授權(quán)體系高度封閉，只有這兩家公司能授權(quán)其他廠商使用x86指令集。其他廠商想用x86架構(gòu)，只能通過二者的交叉授權(quán)。這種封閉的體系讓x86架構(gòu)在靈活性上顯得捉襟見肘，未來可能在面對(duì)開放技術(shù)生態(tài)和創(chuàng)新需求時(shí)，難免遭遇瓶頸。
x86架構(gòu)下的高端處理器設(shè)計(jì)復(fù)雜，其核心技術(shù)此前僅掌握在幾家國際領(lǐng)先企業(yè)手中，x86路線也被外界稱為戴著鐐銬跳舞的“拿來主義者”，這就意味著采用x86架構(gòu)的海光信息與兆芯兩家廠商會(huì)依賴海外企業(yè)授權(quán)，自主可控存在不確定性。
由于x86架構(gòu)處理器起步較早，x86架構(gòu)憑借著Intel+Windows數(shù)十年的經(jīng)營，打造了牢固的成熟的生態(tài)體系壁壘，而海光CPU兼容x86指令集，處理器性能參數(shù)優(yōu)異，支持國內(nèi)外主流操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、虛擬化平臺(tái)或云計(jì)算平臺(tái)，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(yīng)用軟件，具有一定的生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。
不過，海光則依賴于AMD的Zen架構(gòu)的授權(quán)，其授權(quán)模式存在較大的局限性。海光僅獲得了AMD第一代Zen架構(gòu)的IP授權(quán)，且此授權(quán)限制了其在服務(wù)器和PC領(lǐng)域的應(yīng)用，其技術(shù)路徑較為封閉。
與此同時(shí)，技術(shù)授權(quán)牢牢掌握在AMD控股的合資公司海光微電子手中。公開信息顯示，海光信息通過與AMD成立成都海光微電子、成都海光集成電路得到AMD官方授權(quán)，獲得x86處理器設(shè)計(jì)核心技術(shù)。其中，海光微電子由AMD主要控股51%，擁有AMD的IP授權(quán)并負(fù)責(zé)芯片生產(chǎn)，這就意味著海光沒有技術(shù)控制權(quán)。此外，上述授權(quán)嚴(yán)格禁止C86相關(guān)產(chǎn)品解決方案在中國以外市場(chǎng)銷售，限制了其在國際市場(chǎng)的擴(kuò)展。
再看兆芯，成立于2013年，是由中國臺(tái)灣威盛和上海市國資委旗下的上海聯(lián)和投資公司合資創(chuàng)建的，威盛持有20%的股份，上海國資委占80%。自成立以來，公司已成功研發(fā)并量產(chǎn)多款通用處理器產(chǎn)品，并形成“開先”、“開勝”兩大產(chǎn)品系列，達(dá)到國際主流同等水平。
公開資料顯示，威盛與英特爾有交叉授權(quán)協(xié)議，這意味著兆芯可以設(shè)計(jì)和生產(chǎn)x86芯片，技術(shù)授權(quán)則來自威盛。2020年10月26日，威盛以2.57億美元的價(jià)格將部分x86技術(shù)轉(zhuǎn)讓給兆芯，后者因此獲得了部分x86技術(shù)的所有權(quán)。
總的來看，通過技術(shù)引進(jìn)策略，兆芯與海光實(shí)現(xiàn)了跨越式突破。兆芯以收購?fù)①Y產(chǎn)為契機(jī)，一舉整合了成熟的芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)、x86架構(gòu)專利授權(quán)及完整的芯片組技術(shù)體系，展現(xiàn)出多重戰(zhàn)略價(jià)值；而海光依托中科曙光的產(chǎn)業(yè)資源，在消化吸收AMD技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性融入國產(chǎn)安全算法，迅速打開商業(yè)服務(wù)器市場(chǎng)。
然而這種“借梯登高”的發(fā)展模式面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)：美國對(duì)海光的技術(shù)封鎖導(dǎo)致其無法獲取AMD新一代架構(gòu)授權(quán)，兆芯的x86架構(gòu)授權(quán)能否長(zhǎng)遠(yuǎn)也是一個(gè)未知數(shù)，事實(shí)證明，技術(shù)引進(jìn)雖能快速填補(bǔ)性能鴻溝，卻難以構(gòu)建真正的技術(shù)護(hù)城河，一旦遭遇國際供應(yīng)鏈波動(dòng)，核心技術(shù)的“空心化”危機(jī)便暴露無遺。
ARM架構(gòu)：“國產(chǎn)替代”路上再縱深
飛騰與鯤鵬的崛起，在“國產(chǎn)替代”路上又縱深了一步。 自2001年進(jìn)入中國以來，ARM架構(gòu)的授權(quán)方式允許企業(yè)在指令集層面永久買斷，不僅能提高可控性，還能加速研發(fā)。 因此， 基于ARM架構(gòu)的第二條技術(shù)路線由此進(jìn)入國產(chǎn)CPU廠商的視野。
2015年夏季，在全球半導(dǎo)體行業(yè)權(quán)威峰會(huì)HotChips的演講臺(tái)上，飛騰副總經(jīng)理張承義帶著獨(dú)特的中式口音，向世界揭開了飛騰“火星”服務(wù)器的面紗，成為了世界上第一款基于ARM架構(gòu)研發(fā)的64核CPU，打響基于ARM架構(gòu)研發(fā)的第一槍。
此后數(shù)年間，飛騰持續(xù)拓寬產(chǎn)品矩陣，相繼推出覆蓋入門級(jí)服務(wù)器、桌面終端、嵌入式系統(tǒng)等多元場(chǎng)景的解決方案。 2019年，中國長(zhǎng)城通過戰(zhàn)略投資獲得飛騰35%控股權(quán)，使其在信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)浪潮中加速駛?cè)氚l(fā)展快車道。
截至2024年12月底，飛騰的生態(tài)伙伴已超過7100家，共聯(lián)合軟硬件廠商支撐了5500多款飛騰平臺(tái)設(shè)備上市，已經(jīng)和正在適配的軟件超過70000種，飛騰系列CPU芯片累計(jì)在國家重點(diǎn)工程和關(guān)鍵行業(yè)部署應(yīng)用超過1000萬片。 公開數(shù)據(jù)顯示，飛騰2024全年收入超過20億元，同比增長(zhǎng)5%，研發(fā)投入超過11億元，同比增長(zhǎng)10%。
就在飛騰在ARM架構(gòu)下開疆拓土的同時(shí)，華為高舉高打迅速切入戰(zhàn)場(chǎng)。2019年初，華為推出了自家的首款A(yù)RM架構(gòu)服務(wù)器CPU“鯤鵬”，并迅速在全國范圍內(nèi)與各地省市建立了鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，向地方輸送標(biāo)準(zhǔn)、人才，甚至在各地打造硬件生產(chǎn)基地。
? 鯤鵬不僅涵蓋了CPU核心的自主研發(fā)，還包括了網(wǎng)卡、RAID卡、SSD、DPU等關(guān)鍵部件，構(gòu)建了一個(gè)從處理器到整機(jī)的全產(chǎn)業(yè)鏈。 更為重要的是，鯤鵬在獲得指令集授權(quán)后，能夠進(jìn)行自主演進(jìn)。
鯤鵬在硬件層面自主研發(fā)之外，開源和開放讓鯤鵬生態(tài)不斷擴(kuò)容。隨著在操作系統(tǒng)（openEuler）和數(shù)據(jù)庫（openGauss）等軟件層面的開源推進(jìn)，例如： 操作系統(tǒng)openEuler的開源，使得鯤鵬能夠迅速吸引大量開發(fā)者和廠商的參與，形成了一個(gè)完善的軟件生態(tài)。 到2024年，openEuler在中國服務(wù)器操作系統(tǒng)市場(chǎng)的份額已經(jīng)突破50%，而openGauss在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域也占據(jù)了30%以上的市場(chǎng)份額。
飛騰作為PKS體系領(lǐng)導(dǎo)者，在安全方面具備較強(qiáng)的實(shí)力。 所謂PKS 體系，最早由飛騰 CPU（Phytium）和麒麟操作系統(tǒng)（Kylin）的“PK 體系”發(fā)展而來。 依托飛騰全新的硬件級(jí)安全機(jī)制，以相關(guān)可信技術(shù)為支撐，PK 體系融合“S-Security”的立體防護(hù)安全鏈，升級(jí)為 PKS 體系，并全球首創(chuàng)將“可信計(jì)算 3.0”技術(shù)融入到 CPU、操作系統(tǒng)和存儲(chǔ)控制器中， 實(shí)現(xiàn)底層架構(gòu)的本質(zhì)安全，并成為國內(nèi)首個(gè)計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)體系標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)比鯤鵬與飛騰的生態(tài)構(gòu)建可以發(fā)現(xiàn)，鯤鵬技術(shù)路線比PKS體系 有較明顯的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，PKS技術(shù)路線比鯤鵬技術(shù)路線有較明顯的安全優(yōu)勢(shì)。 鯤鵬在硬件終端、云平 臺(tái)、人工智能、中間件等方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但在安全方面略遜一籌。 PKS體系 的一個(gè)非常顯著的特點(diǎn)是“注入安全”，即“PKS”體系中的“S”，PKS 路線將安全貫穿于從CPU、OS底層，到產(chǎn)品服務(wù)應(yīng)用，一直到供應(yīng)鏈安全保障的全過程，為信創(chuàng)工程提供內(nèi)生安全、過程安全和供應(yīng)鏈安全的全流程服務(wù)。
張承義就曾在接受媒體采訪時(shí)公開表示，未來國內(nèi)的技術(shù)路線必然會(huì)在市場(chǎng)推動(dòng)下逐步收斂。 在市場(chǎng)爆發(fā)的當(dāng)下，基本上也都能看出來，現(xiàn)在市場(chǎng)最大的兩條路線其實(shí)就是ARM和x86。 他認(rèn)為對(duì)國內(nèi)的信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)，以及未來走出國門開拓市場(chǎng)，最有前景的還是這兩條路線。 但是也不否認(rèn)其他技術(shù)路線有生存空間，因?yàn)槿魏螒?yīng)用場(chǎng)景都是多種多樣的。 現(xiàn)在整個(gè)信創(chuàng)因?yàn)楦鼉A向于通用產(chǎn)品，在這種通用場(chǎng)景下對(duì)生態(tài)的規(guī)模和投入的依賴是非常大的。
需要指出的是，ARM陣營雖手握V8永久授權(quán)，但ARM架構(gòu)的“達(dá)摩克利斯之劍”始終高懸——V9指令集授權(quán)缺失導(dǎo)致技術(shù)迭代受阻，這就意味著在機(jī)密計(jì)算等前沿領(lǐng)域存在代際差距。 雖然相比x86架構(gòu)相對(duì)自主可控，但仍會(huì)受制于人。
總的來看，在國產(chǎn)CPU的突圍征程中，技術(shù)路線之爭(zhēng)早已演化為一場(chǎng)關(guān)于國家戰(zhàn)略與市場(chǎng)法則的深刻博弈。 這種矛盾在x86架構(gòu)的存廢爭(zhēng)議中體現(xiàn)得尤為尖銳——作為商業(yè)化最成功的指令集，x86占據(jù)全球90%的服務(wù)器市場(chǎng)份額，海光也在市場(chǎng)上印證了“引進(jìn)-優(yōu)化-反哺”成功閉環(huán)模式，形成了技術(shù)消化與自主創(chuàng)新的正循環(huán)，但其封閉性卻與自主可控理念形成根本沖突。 而鯤鵬與飛騰借力ARM生態(tài)快速起量，并在自主可控上更進(jìn)一步，但從頂層架構(gòu)上仍未完全擺脫國外的限制。
中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正以多元技術(shù)路線為舟，資本市場(chǎng)為帆，在數(shù)字主權(quán)的浪潮中破浪前行。從x86生態(tài)的兼容突圍到ARM架構(gòu)的自主深耕，從RISC-V的開源破局到自研指令集的創(chuàng)新攻堅(jiān)，國產(chǎn)CPU廠商已構(gòu)建起覆蓋全場(chǎng)景的技術(shù)矩陣。資本市場(chǎng)對(duì)龍芯、海光等企業(yè)的價(jià)值重估，印證了“技術(shù)+資本”雙輪驅(qū)動(dòng)的戰(zhàn)略遠(yuǎn)見；鯤鵬與飛騰在生態(tài)安全與商業(yè)落地間的平衡探索，則為自主可控開辟了可復(fù)制的實(shí)踐路徑。
盡管技術(shù)引進(jìn)的“借梯登高”仍面臨國際博弈的考驗(yàn)，但國產(chǎn)CPU已從單一替代轉(zhuǎn)向生態(tài)重構(gòu)——龍芯在政務(wù)市場(chǎng)的深耕、申威在超算領(lǐng)域的領(lǐng)跑、RISC-V在AI推理的突破，無不彰顯中國芯的差異化競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)開源生態(tài)與自主安全形成共振，當(dāng)資本市場(chǎng)與產(chǎn)業(yè)政策協(xié)同發(fā)力，這場(chǎng)關(guān)乎未來的“芯”征程，終將在持續(xù)迭代中孕育出屬于中國半導(dǎo)體的星辰大海。
采寫：李洪力
圖表：曙念
編輯：洪力
指導(dǎo)：辛文
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