国产CPU的再进一阶

按照Counterpoint 的数据显示，2022年全球服务器芯片市场中，X86占了91%的份额，ARM占6%，其它芯片大约占了3%。

不过，在中国的服务器市场中，采用ARM架构以及其他架构的国产CPU，正越来越受大家欢迎。ARM有40%的市场份额在中国，同时美国投行Bernstein表示，目前在中国市场，ARM份额中大约15%为服务器市场份额，而其它架构的国产CPU，比如龙芯、海光、兆芯、申威等，在服务器市场也占了约10%的份额，这意味着在中国服务器市场，国产CPU已经拿下了约25%左右的市场份额了。

(资料图)

中国是全球最大的芯片消耗国，在最近几年需求迫切以及供应环境动荡等背景的推动下，中国正涌现不少优秀的CPU处理器芯片后备军。截至目前，国产CPU已经形成多条路线发展的模式，包括走X86技术授权路线的海光和兆芯，ARM指令集授权路线的华为鲲鹏和飞腾，自研指令集路线的龙芯和申威。

下面看一下六家CPU公司的具体实力。

01

龙芯：顶住质疑，迎来成长

8月1日，龙芯中科宣布，基于龙架构（LoongArch）的新一代4核心8线程处理器龙芯3A6000流片成功，代表了中国自主桌面CPU设计领域的最新里程碑成果。

龙芯架构是龙芯中科基于二十年的CPU研制和生态积累所推出的，包括基础架构部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分，近2000条指令。完全自主、技术先进、兼容生态是龙芯架构的三大特点。

可以说，龙芯中科是目前中国CPU企业中自主程度最高的企业之一，现已构建了面向嵌入式专门应用的龙芯1号、面向工控和终端类应用的龙芯2号、面向桌面/服务器类应用的龙芯3号系列处理器及配套桥片的完整产品矩阵。

主要应用：在信息化领域，国内数十家整机品牌推出了基于龙芯CPU的台式机、笔记本、一体机与服务器设备，已经广泛应用于电子政务办公信息化系统，并在金融、教育等应用中展开批量应用试点。在工控领域，国内上百家主要工控和网络安全设备厂商推出了基于龙芯CPU的工控和网安产品，包括工业PC、工业服务器、工业存储设备、DCS（分布式控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）、交换机、路由器、防火墙、网闸、网络监测设备、数据加密通信设备等。

根据龙芯2022年底透露的消息，该公司的竞争优势目前还是在工控业务领域。与此同时，龙芯也在布局服务器CPU。该公司透露，16核的芯片产品3C5000已经推出，32核3D5000也已研制成功。龙芯中科董事长胡伟武表示，“服务器市场是公司的增量市场，在未来会有比较大的机会。”

性能对标：近日发布的龙芯3A6000处理器是龙芯第四代微架构的首款产品，较上一代龙芯3A5000桌面CPU，龙芯3A6000在相同工艺下单线程性能提升60%以上。龙芯称综合相关测试结果，龙芯3A6000处理器总体性能与Intel公司2020年上市的第10代酷睿四核处理器相当。

龙芯的优势与劣势

龙芯最突出的优势便是其完全自主的龙架构，在一众国产CPU中，龙芯也以“自主化程度最高”著称，这使其有着不被任何架构所约束与限制的底气。其次兼容是龙架构的另一个亮点。LoongArch架构遵循了RISC的基本设计思想，在设计时充分考虑兼容生态需求，融合了各国际主流指令系统的主要功能特性，同时依托龙芯团队在二进制翻译方面十余年的技术积累创新，能够实现多种国际主流指令系统的高效二进制翻译。

不过，龙芯的商业化落地难度同样极高，因此生态体系的建设也是龙芯的一大劣势。“将自主进行到底”的龙芯可以说进入了一个“生态孤岛”，要想打破生态壁垒，龙芯一方面要反向适配其他软硬件，解决兼容性问题，另一方面还要做到“自主”，构建基于LoongArch的软件生态。

对于软件生态来说，只有用户基数增长到一定程度，软件开发商才会正视用户的需求，自主的生态建设才能够越来越完善。如今对于普通用户来说，LoongArch的软件生态已经能够满足普通办公和影音娱乐，但是专业应用和游戏软件还有欠缺。未来龙芯的发展会越来越好，中国也需要龙芯这般走自主创新之路的企业，希望那些对于应用没有强需求的用户能够多给龙芯一些机会。

胡伟武表示，2023年将是非常关键的一年，龙芯将继续完善性价比和软件生态，争取CPU产品性能整体逼近或达到主流水平，希望Linux桌面生态能全面超过X86和ARM，并会开始打造自己的应用生态环境。对于生态体系的建设，胡伟武也给出明确的实现路径：“到2025年龙芯的生态体系初步建成，2030年要更加完善，2035年争取做到和Wintel、AA（ARM-Andriod）三足鼎立。”

02

申威：为超算而生

再看另一家走自研指令集路线的申威。

相比站在舆论风口的龙芯，申威的曝光率要低得多。申威早期采用Alpha指令集（来源于美国DEC公司），并基于此架构研制出首颗芯片SW-1；后续出于安全可控考虑，公司设计出完全自主可控的指令集SW_64，完全区别于原有Alpha指令集，主要面向军用等对安全性要求极高的特种领域，为其提供CPU处理器及其相关解决方案。目前在神威、太湖之光中使用的就是SW26010芯片。

主力产品：申威现已形成多线程处理器、单核处理器、多核处理器三大产品线。多线程处理器方面， 公司产品为申威 26010，主要用于超算。单核处理器方面，公司产品为申威111，产品已达到国军标 B 级标准，可以面向军工、工控等领域应用。多核处理器方面，公司具有 221、411、421/421M 等一系列产品，满足桌面和服务器领域需求。

性能对标：在服务器领域，浮点运算算力相比于同期国外处理器毫不逊色。申威在研的 432、443 将分别采用第四代、第五代申威核心，综合性能将分别达到同期国际主流桌面 CPU 的 60%和 80%。此外，申威在研的 3232 为 32 核 CPU，主要面向云计算、 大数据领域，综合性能预计为同期英特尔主流服务器 CPU 的 60%-70%。

申威的优势和劣势

由于申威自身的应用背景，申威的路相比龙芯要平坦得多。首先申威是军方项目，不仅不用面对IC设计公司最头痛的技术人才流失问题，还能在人力物力财力得到军方充足保障。其次，申威专注于超算领域，超算领域不像PC领域那样存在软件生态的掣肘。最后，申威是军方项目，而神威超算更是国家级工程，申威的软件和硬件产品完全可以在体制内完成内部循环，竞争环境要温和得多。

基于信创的应用，申威也一直积极布局软硬件生态建设，并联合业内优秀企业成立产业联盟，不过，申威本就更侧重于军用设备的应用场景，市场化能力较弱，应用生态构建可能会存在更多困难。还有一个遗憾就是预计申威后续仍将专注深耕原有领域，在民用PC市场，可能看不到申威的身影。

03

海光：国产服务器CPU芯片龙头

海光的CPU主要面向数据中心的服务器。

2016年，海光获得AMD的x86授权，此后海光基于永久授权的x86架构不断进行自我研发，迭代升级。

目前，海光CPU系列产品海光一号、海光二号、海光三号已经实现商业化应用，海光四号、海光五号处于研发阶段。

海光一号是第一代的CPU，产品型号有31xx、51xx和71xx系列。海光二号是第二代CPU产品，产品型号包括有32xx、52xx和72xx系列。根据产品分类，海光CPU产品可以分成海光7000系列，海光5000系列，还有海光3000系列。

海光7000系列产品最多集成32个处理器核心，最大支持8个内存通道和128个PCIe接口，主要应用于高端服务器，主要面向数据中心、云计算等复杂应用领域。

海光5000系列产品最多集成16个处理器核心，最大支持4个内存通道和64个PCIe接口，主要面向政务、企业和教育领域的信息化建设中的中低端服务器需求，并发处理能力和单核心处理器性能较为均衡。

海光3000系列产品最多集成8个处理器核心，最大支持2个内存通道和32个PCIe接口，主要应用于工作站和边缘计算服务器，面向入门级计算领域。

主力产品：2022年，海光二号为主力销售产品，海光三号已经实现小批量销售。

出货情况：根据中国电信发布的2021-2022年服务器集中采购项目集中资格预审公告，国产化服务器占总招标的26.7%，其中海光服务器在国产化服务器中的占比为72%。中国移动2021-2022年PC服务器第1批集采及补采项目中，国产化服务器占招标的41.65%，其中海光服务器在国产化服务器中的占比达到47.4%。

性能对标：海光7285 CPU的SPECCPU2017的实测性能与 Intel在2020年（与海光7285同期）发布的6款至强铂金系列产品的实测性能总体相当。

海光的优势和劣势：首先看优势，海光拥有性能和生态两大优势。在性能优势上，海光第一代、第二代CPU和第一代DCU产品的性能均达到了国际同类型主流高端处理器的水平，在国内处于领先地位。在生态优势中，海光CPU兼容X86指令集，处理器性能参数与国际同类型主流处理器产品相当，支持国内外主流操作系统、数据库、虚拟化平台或云计算平台，能够有效兼容目前存在的数百万款基于X86指令集的系统软件和应用软件，具有优异的生态系统优势。

再看劣势，海光的劣势在于海光信息虽然拿到AMD授权，但该架构局限于Zen1，且AMD首席执行官苏姿丰已证实不再向其中国合资公司授权新的x86 IP产品，即Zen2架构，这也意味着海光的自主化程度相对较低。还有一点，海光未获得桌面产品授权，根据海光官网介绍，其处理器产品支持服务器和工作站，没提及桌面系统；支持国内外主流操作系统，但没提到微软公司，也没有支持Windows的驱动下载链接。

04

兆芯：合资CPU的探路者

作为国产6大CPU中的兆芯，备受关注。这主要是因为兆芯与海光一样使用的是X86架构，不同的是海光的X86架构来源于AMD，兆芯的X86授权主要来自与VIA合资，VIA（中国台湾威盛公司）在上世纪90年代收购了美国拥有X86专利的公司 Cyrix和具有高性能x86微架构设计能力的centaur 这两家公司。获得了高性能X86芯片的合法生产权利和能力。

架构来源的不同给海光和兆芯这两家的应用导向也带来了一定影响，因为海光未获得桌面产品授权，而兆芯可以做到安装Windows。自主信息化建设“迫切”需要能满足桌面/服务器应用需求的CPU产品。兆芯就是完成这一使命的“宠儿”。

兆芯已成功研发并量产多代通用CPU，形成“开先”、“开胜”两大产品系列，实现“从双核心到八核心”、“从1.6GHz到3.0GHz”、“从处理器+芯片组方案到SoC单芯片方案”等多方面的发展与创新，具备自主演进发展的能力和条件。

产品应用：目前，基于兆芯新一代处理器（KX-6000/KH-30000），联想、同方、东海、海尔、锐捷、升腾、攀升等品牌已经推出了 20 余款不同形态的桌面 PC 及服务器产品，研华、研祥、盛博、威强电、信步、安勤、深惟、华北工控、汉智兴、智微、芯杰英、经纬天地、凌壹、海川智能、爱鑫微、众新等 30 多种工业主板、工业电脑模块和嵌入式计算平台，此外 30 多种网络安全平台也相继推出。

性能对标：通过 KX-6000 系列处理器横向对比，8 核心的 KX-U6780A 产品性能与第七代的 4 核心英特尔 i5 整体水平仍存在差距，尤其是单核性能不足 7 代 i5 一半，但整数性能方面对英特尔 i5 实现了反超。

兆芯的优点与缺点

优点：兆芯掌握自主通用处理器及其系统平台芯片研发设计的核心技术，全面覆盖其微架构等关键领域，构建了较为完整的知识产权体系，支撑国家产业信息安全和国家数字经济实现高质量发展。其次，兆芯的基本要求是兼容政府PC上跑的所有通用软件，必须使用x86的指令集架构，与此同时兆芯也可以得到国家巨额资金扶持。

缺点：市场份额较小，尽管兆芯的纸面性能优良，但在国内的党政军领域，兆芯在市场占有率上并不高。在民用市场上，兆芯没有足够的价格和性能优势。兆芯的产品也不够完善，缺乏实物接口支持。另外，由于VIA与Intel协议到期的因素，兆芯只能使用2018年之前的x86指令集，无法使用2018年以后的新指令，这也意味着兆芯未来的X86产品升级遇阻。

05

飞腾：党政信创中坚力量

作为国产CPU的主力军，飞腾公司也是一支不可忽视的力量。2020年飞腾交付芯片150万片，比2019年的20万片大幅增长650%，营收也达到了13亿元。

飞腾以ARM指令集为基础自研内核构架，已形成了完善的CPU产品线，在党政信创市场占有很大优势。其产品主要包括腾云S系列、腾锐D系列和腾珑E系列三大系列，为从端到云的各类设备提供核心算力支撑。其中“飞腾腾云S”面向高性能服务器产品领域，为服务器和数据中心应用提供强算力、高并发的计算能力；“飞腾腾锐D”面向高效能桌面产品领域，打造高性能、高安全的单用户极致体验；“飞腾腾珑E”面向高端嵌入式产品领域，提供定制化的、契合各行各业嵌入式应用的解决方案。

主力产品：飞腾腾锐D系列产品线销量最大，2021年出货量超过200万片，应用到政务、金融、电信、能源、交通等领域。

性能对标：2020年7月，飞腾发布的新一代可扩展多路服务器芯片腾云S2500，具有可扩展、高性能、高可靠等优势，可对标 Intel 在 2016 年发布的至强 E5。目前，长城、浪潮、清华同方、中科曙光、中兴等业界领先的服务器厂商均已基于腾云S2500芯片推出2路、4路和8路服务器，并获得了市场的认可。

出货情况：面向各类应用场景，飞腾构建了1000多个从端到云自主可信的行业联合解决方案，芯片交付累计超过600万片，在国产CPU市场上占据了半壁江山。飞腾公司副总裁王瑞彬表示，飞腾在全国政府信创中标超过300万片，市占率超过50%，有力支撑了国家信创工程推进，并逐步向更复杂的电子政务、智慧政府领域延伸。

飞腾的优势和劣势

飞腾的优势有三:

其一，飞腾已获得 ARM v8 架构层级永久授权，其技术授权的确定性和可持续性较强，目前在移动终端市场，AA体系占据统治地位，虽然主机和服务器端与移动端授权有所差异，但不需要研发自己的编译器，可兼容 AA 体系的软件生态，大幅降低研发的技术门槛、时间和资金成本。

其二，飞腾产品谱系不断完善，产品性能大幅提升。

其三，合作厂商不断扩展，目前，飞腾合作伙伴数量超过 1000 家、累计研制了 6 大类900 余种整机产品，已经适配和正在适配的软件和外设超过 2400 种，并发布了四大类、80 多个行业联合解决方案，覆盖信创、电信、金融、能源、交通、医疗、数字城市、工业制造等行业。同时，2019 年以来，中国长城与各地方政府展开合作，共建信创产业生态基地。

根据自主可控原则，飞腾是存在一些瑕疵的。去年高通与Arm在美国地方法院就知识产权许可问题开展法律斗争，同时也给中国ARM CPU和整机企业带来诸多警示。ARM不仅可以终止芯片架构或IP授权，也可以改变其商业模式，即绕过芯片厂商直接施压终端厂商，胁迫终端厂商不得使用特定品牌的ARM CPU。最近这两年的一系列事实情况证明，基于ARM授权模式来发展国产芯片，也可能面临受制于人的风险。

此外，相比同样采用ARM架构的鲲鹏，飞腾在商业市场竞争中也存在一些劣势。下面分析一下鲲鹏究竟具有哪些优势。

06

鲲鹏：国产CPU潜力股

华为官网显示，鲲鹏系列芯片目前只有鲲鹏920一款，该处理器2019年发布，采用7nm制造工艺，基于ARM v8.2架构授权，由华为自主设计完成。

鲲鹏 920 有 64 个内核，主频为 2.6GHz，与 8 通道的 DDR4内存配对，带宽比其他竞争系统快 46%。其他板载配件包括两个100G RoCE 端口，支持 PCIe Gen4 和CCIX。在 SPECint（一个基准测试套件）上，鲲鹏920 的得分超过 930 分，比行业基准高出近 25%，且功率比 “行业目前最优者低 30%”。

性能对标：鲲鹏 920已实现通用计算最强算力，性能优于其他厂商的同类型芯片。有测试结果显示，48核心的鲲鹏 920可以与Intel至强8180媲美，64核心的鲲鹏920甚至超过Intel至强8180。

出货情况：2022年10月的统计显示，中国移动2021-2022年PC服务器集采第1批次及补采共采购204696台服务器，国产芯片服务器占比41.65%，鲲鹏占21.90%。2022年4月，中国移动2021年-2022年PC服务器集采第2批次开始招标。其中，（标包1-6）采购47845台服务器，国产芯片服务器占比26.41%，鲲鹏占比15.05%；（标包7-9）采购规模为34400台，国产化率为61.04%，鲲鹏占比19.95%。

中国移动本轮PC服务器集采中，采用鲲鹏芯片的服务器已达58901台（占比20.53%），整体国产服务器占比将达41.43%。

鲲鹏的优势和劣势

鲲鹏的优点主要有两方面，一方面即性能突出，特别是几乎在所有指标上都优于国际同类产品。另一方面，鲲鹏是华为面向政企市场，与地方政府和合作伙伴共同打造鲲鹏产业生态、构建具有国际竞争力的通用计算技术路线，可以得到地方政府的大力支持。2020年4月，成都市印发《关于加快培育发展鲲鹏产业工作方案的通知》，明确2025年成都鲲鹏产业规模超过500亿元，并成为全国领先的鲲鹏软件生态基地、鲲鹏硬件制造基地和鲲鹏应用示范基地，该案例为鲲鹏产业体系的推进提供了重要模板。

其缺点也具有两方面，一方面即ARM架构的不自主性，另一方面则为制程工艺的局限。不过，当前其鲲鹏芯片正沿着“量产一代、研发一代、规划一代”的策略持续升级产品。作为一名国产CPU的潜力股，鲲鹏处理器必将为整个产业链带来新的发展机遇。

CPU是支撑数字底座生态架构发展的基础，也是决定信创底层发展逻辑的关键所在。随着中国产业链体系的不断完善，在基础软硬件领域，国内厂商正在实现从无到有，从可用到好用的发展，研发实力逐渐强大。我们有理由并且应该坚信，国产CPU 可以做的更好！