國產 CPU 的發展現狀論述

中國自 2001 年開始啟動處理器設計項目n，至今將近 20 年，產生了以中科龍芯、天津飛騰、海光信息、上海申威、上海兆芯等為代表的國產 CPU，并且產品的性能逐年提高，應用領域不斷擴展，使中國長期以來無“芯”可用的局面得到了極大扭轉，為構建安全、自主、可控的國產化計算平臺奠定了基礎。目前，國產主要 CPU廠家有六家。

n 對指令集的掌控程度決定了國產化的程度。對指令集的消化吸收和創新程度決定了 CPU 的創新可信的程度，通常自主研發國產 CPU 可以通過授權或者完全自研的方式，授權方式主要有兩種：指令集架構授權、IP 內核授權。

 國產芯片種類繁多n，基于 ARM 架構授權的芯片廠商最有可能形成自主可控指令集。由于指令集的復雜性和重要性，自主研發一套全新的指令集難度較大且效益不高。國產 CPU廠家大多選擇購買國外授權，以實現不同程度的自主可控。目前，國產 CPU架構大體可以分為三類：第一類，是以龍芯為代表的 MIPS 指令集架構和以申威為代表的 Alpha 架構，申威已基本實現完全自主可控（申威 64 已經完全形成了自己的架構），龍芯部分關鍵技術需付專利費。第二類，是以飛騰和華為鯤鵬為代表基于 ARM 指令集授權的國產芯片。ARM 主要有三種授權等級：使用層級授權、內核層級授權和架構/指令集層級授權，其中指令集層級授權等級最高，企業可以對ARM 指令集進行改造以實現自行設計處理器，如蘋果在 ARM v7-A 架構基礎上開發出蘋果 Swift 架構，其他如高通 Krait、Marvell 等都是基于 ARM指令集或微架構進行的改造。因此，已經獲得 ARM V8 永久授權的海思、飛騰等廠家憑借自身的研發能力，亦有可能發展出一套自己的指令集架構。第三類，是以海光、兆芯為代表的獲得 x86 的授權（僅內核層級的授權），未來擴充指令集形成自主可控指令集難度較大。因此，可以看出，在自主可控程度上申威、龍芯>飛騰、鯤鵬>海光、兆芯，但未來鯤鵬和飛騰如果基于 ARM V8 發展出自己的指令集，則創新可信程度將顯著提升。同時在未來 ARM V9 V10 等新架構拿不到授權的情況下，依然可以維持先進性。

 綜合對比六大國產 CPU 廠商n，我們認為目前市場競爭格局進一步明晰，飛騰有望在黨政信創和行業端市場均提升份額。

n 在黨政信創領域，申威由于過去主要市場在軍隊，且其產品偏向底層應用及超算領域，Alpha 生態應用較少，預計其可獲得的市場份額有限。海光、兆芯受制于 x86 內核層級授權，自主性較弱，且海光僅獲得 AMD 服務器授權，暫未獲得桌面應用授權，兆芯由于使用臺灣威盛電子的 x86 早期授權，產品性能相對落后，且兆芯早期市場開拓不佳。因此，在黨政信創市場，我們預計飛騰、鯤鵬和龍芯三家將成為主導。龍芯研發起步最早，黨政市場原始份額較大（約占 70%以上），國產整機及應用適配廠商較多，但 MIPS 整體生態、性能是劣勢，商用前景較一般，隨著鯤鵬進入市場及飛騰逐步成熟，ARM 體系的生態和性能優勢逐步體現，另一方面，在黨政信創市場，通過投資給當地帶來稅收及就業機會是獲得份額的一大途徑，鯤鵬和中國長城均在多地成立了子公司，預計龍芯未來在黨政信創領域的市占率會有所下降。鯤鵬當前因為海思受到美國制裁，未來存在一定不確定性，預計其在黨政信創市場拓展會有所取舍。綜合而言，我們判斷飛騰在黨政信創市場將逐步獲得最大份額。

 對行業市場而言n，一方面行業市場規模是黨政信創市場的數倍，另一方面行業市場對 CPU 性能、生態等的要求也遠高于信創市場。因此在此前行業國產招標中，基本只有鯤鵬、海光兩家獲得訂單，鯤鵬作為華為海思旗下產品，性能已達到國際先進水平，而 ARM 生態亦在不斷成熟，若不考慮美國制裁帶來的負面影響，其前景最為光明；海光因獲得四年前 AMD 最先進產品授權，且經過不斷改良加之 X86 架構的天然生態優勢，在行業市場亦獲得較多訂單。除此以外，此前其他幾款芯片在性能或市場能力上均有一定差距，不易獲得行業端市場訂單。以飛騰為例，此前飛騰僅可提供單路服務器芯片，性能與鯤鵬有較大差距，因而難以拓展行業市場，而目前，飛騰已退出最新一代多路服務器芯片產品騰云 S2500，使得多路服務器產品性能提升數倍，預計 Q4 可規模化推向市場，飛騰在行業端拓展市場亦成為可能。

 綜上n，我們看好飛騰在信創和行業端市場份額提升，未來發展可期。看好飛騰原因有三：

其一?，飛騰基于 ARM 架構層級授權自主化程度高、ARM 應用生態不斷豐富，市場空間廣闊。飛騰已獲得 ARM v8 架構層級永久授權，其技術授權的確定性和可持續性較強，目前在移動終端市場，AA（ARM-Andriod）體系占據統治地位，雖然主機和服務器端與移動端授權有所差異，但不需要研發自己的編譯器，可兼容 AA 體系的軟件生態，大幅降低研發的技術門檻、時間和資金成本。同時，國際廠商不斷挑戰Intel、AMD 等 x86 廠商在 CPU市場的壟斷地位，如蘋果將在 2021 年初發布第一款基于 ARM 的 Mac，完成向基于 ARM 的計算芯片的過渡。飛騰走了一條創新可信與國際化開放生態相互兼容的路線，未來市場空間廣闊。

?其二，飛騰產品譜系不斷完善，產品性能大幅提升。目前，飛騰產品譜系已全面覆蓋高性能服務器、高效能桌面和高端嵌入式等領域，7 月發布的騰云 s2500 芯片補全了其在高端多路服務器領域的短板，基于騰云 2500S 的 8 路服務器是目前最高性能的國產服務器系統，多條產品線能為從端到云的各類設備提供核心算力支撐。

?其三，合作廠商不斷擴展，中國長城信創產業基地全國布局。目前，飛騰合作伙伴數量超過 1000 家、累計研制了 6 大類 900 余種整機產品，已經適配和正在適配的軟件和外設超過 2400 種，并發布了四大類、80 多個行業聯合解決方案，覆蓋信創、電信、金融、能源、交通、醫療、數字城市、工業制造等行業。同時，2019 年以來，中國長城與各地方政府展開合作，共建信創產業生態基地。據不完全統計，截至2020 年 8 月，中國長城自主創新基地已先后在長沙、太原、溫州、南通、瀘州、煙臺、合肥、鄭州、重慶、哈爾濱、大理、拉薩、韓城、遵義等共 14 個城市落地。信創產業生態基地基于“飛騰＋麒麟＋安全”產業鏈全面構建從研發、生產、供應鏈及售前服務、售后服務的完整信創生態體系，助力飛騰快速發展。7 月 23 日，飛騰表示，預計2020 年全年芯片出貨量將達 100 萬片，營收達 10 億元。