中國CPU的中場戰事

【摘要】隨著市場對中國國產處理器需求的擴大,中國處理器行業正在走向新階段。

區別於過去對“引進派”的焦慮和“自主派”的懷疑,今天的情況實際已經有了很大改觀。

基於此,站在今天評價國產處理器的核心應該是:如何在兩種路線之間找到平衡,並讓一部分路線先發展起來。

擁有豐富生態架構的海光等x86廠商目前佔據一定領先優勢,ARM陣營的飛騰、華為緊隨其後,也擁有巨大發展潛力。而龍芯等堅持自主架構的企業則承載著持續打磨自主化技術的初心,同樣具有重要意義,但在生態建設、業績提升上需要更加努力。

三種路線相輔相成,共同推動國產CPU產業的繁榮發展。

以下為正文:

PC 行業回暖,AI PC興起,處理器廠商開始按捺不住了。

高通憑藉其驍龍X Elite率先入局,不久前的Computex 2024展會上,AMD急不可耐地掏出銳龍AI 300系,試圖搶得一個領先身位。

今年1月,市場研究機構IDC發佈資料,預計至2024年末,AI PC的市場份額將佔據整個PC市場的55%。而到了2027年,這一比例有望進一步提升至85%。

市場雖大,留給國內廠商的空間卻並不多。截至2023年末,英特爾在CPU賽道端的市場佔有率從巔峰的97%下降至69%,位列行業第二的AMD上升至17.6%,其它各家廠商瓜分剩下13.4%的市場份額。

尤其在當下的國內市場,面臨地緣政治風險的同時,如何在狹窄空間內讓PC市場能為“有米之炊”是最緊迫的問題。當前CPU上市公司實際已有數家,怎樣抗衡Intel、AMD的產品,實際是一個精細活。

x86架構處理器作為市場上主流的PC處理器,很大一部分品牌選擇在自己的AI PC上採用x86處理器,這也印證了x86處理器和AI PC緊密的聯絡。借助這種聯絡,也透過中國AI PC行業的蓬勃發展,我們也可看到,中國x86處理器行業正在慢慢經歷經歷從無到有、從有到優的蛻變歷程。

這些長足的進步得益於國家得重視和支援,以及有遠見和擔當的從業人士和民族企業的努力。兆芯基於威盛電子的x86智慧財產權開發出了“開先”、“開勝”兩大系列;海光在對x86架構授權的吸收、轉化的基礎上,於去年10月發佈了基於自研微架構的“海光C86-4G”CPU。

雖然如此,國產處理器要走的路還很長。這條“修遠”的探索這路,源自那裡,又通向那裡呢?

01 路線之爭下,中國國產CPU的魚和熊掌

整個發展過程中,各家國產處理器廠商實際嘗試了多種不同的架構和技術路線。其中包含複雜指令集的代表x86架構、使用精簡指令的ARM、MIPS、Alpha等。

x86架構相對沿革更深,“橋”式設計使其成為了廣泛相容各種硬體的基石,尤其在處理複雜指令和商業計算方面,擴展能力和生態系統較為完善,與主流作業系統如Windows和其它主流軟體的高適配性也意味著其具有廣泛的使用者基礎。

ARM等精簡指令架構相對低功耗、體積小,在移動裝置、嵌入式系統等場景中表現出色。其中ARM處理器目前已經形成龐大的生態系統。MIPS架構在嵌入式領域有廣泛的應用,Alpha架構則在軍工領域使用更多。

但真正到了在幾條路線中做出選擇時,國內處理器廠商實際面臨軟硬體生態、價格、國產可控程度的不可能三角。

x86是在基礎上最接近使用者需求的架構,也是國內處理器的重要發展路線,尤其是AI PC爆火的當下,其在桌面電腦和伺服器市場中的表現突出,但複雜指令集的特點也意味著更多的投入和更長的回報周期。

ARM架構整體系統成本更低,授權模式使得國產廠商可以更容易地獲取和定製,但在PC和伺服器領域與x86架構相比,其支援的作業系統、應用程式和硬體裝置較少。

“魚與熊掌不可兼得”的困境擺在面前。

這一背景下,客戶的需求則相對簡單——及早用上有性價比的國產CPU

從實際表現看,x86是在基礎上最接近使用者需求的架構,也是國內處理器的重要發展路線。值得注意的是,國內真正做x86架構的處理器廠商卻寥寥無幾,代表性的僅有海光、兆芯兩家。

究其原因,吸收、轉化外部智慧財產權為己用實際有極高的技術門檻,再加上晶片產業本身需要極高的投入,能堅持下來的企業往往需要獨特的天時地利人和。

這其中,海光獲得了x86指令集永久授權,在自主迭代和指令集擴展上不受限制。目前也已經完成消化、吸收,並在此基礎上獨立實現了海光四代產品的開發和商業化應用。

另一邊,兆芯的授權來自於威盛,後者將自己的x86技術、專利、團隊、以及GPU、晶片組團隊等併入兆芯,而威盛的x86授權則來自於曾經收購的Cyrix和Centaur。

基於此,不同路線的國產廠商當下實際有了共同的核心任務:自研。引進授權的廠商需要吸收轉化,獨立架構的廠商則在深耕技術穩定性和生態適配。

趕在產業需求爆發的節點,這個過程需要快,但也需要更多信心。

02 請給國產自研多一點耐心

一直以來,業內對“自研”的態度情感複雜。

其一,將其與“拿來”嚴格區分,凡是與“拿來”沾邊的,便似乎頗有矮人一截之意。

其二,對自主架構的高性能飽有懷疑,獨立自研廠商成為孤獨的勇者。

這種焦慮來源於21世紀初期剛剛對引進架構和自研架構的徘徊迷茫。

站在今天,再次評價技術,核心標準則變為:企業能不能把“拿來”的東西消化吸收,轉化為自己的智慧財產權;又能否為自研架構找到合適的迭代節奏。

如果概括來看,國內主流處理器企業的發展模式都遵循引進、吸收、轉化、自主的創新路徑,不同的晶片製造商之間的主要差異體現在其轉化階段的進度。

純自研經歷的挑戰更多。在追求國產晶片替代的同時,必須嚴格規避任何國際法律風險,並且要花費更多功夫在生態完善上。

自研龍架構的龍芯2023年全年營收5.08億元,較上年同期的7.39億元下降了31.18%,且虧損金額達3.29億元。

在生態方面,由於龍芯採用自研的LoongArch架構,生態有待進一步完善,這對其CPU的銷售也存在不小的影響。

自主與引進,最終都離不開自研。自主研發需要從底層開始,難度極大;而引進架構,則面臨著消化吸收創新的成長性考驗。無論那種架構,都需要國內廠商和消費者的更多耐心。

03 讓一部分路線先發展起來

當前局面複雜多變,不管“黑貓白貓”,國產處理器實際需要的是一款易用的“好貓”。

與其糾結那一路線更勝一籌,不如一視同仁,讓部分路線先發展起來,以點帶面式推動國產處理器產業的全面進步。

國產廠商目前大體有三大路線。

一條是以龍芯為代表的精簡指令集路線。

龍芯在MIPS上經歷一系列困難後迅速轉向了自研的LoongArch架構,並全面鋪開了生態擴展的工作。近年來,龍芯中科與多家合作夥伴共同建立了完善的生態系統,涵蓋了作業系統、編譯器、開發工具、應用軟體等多個層面。通過生態培訓體系和系列圖書的出版,龍芯中科進一步提升了開發人員和使用者的使用體驗,促進了LoongArch架構的普及和應用。

LoongArch設計時考慮了對多種主流指令集(如X86、ARM等)的二進制翻譯支援,使得已有的軟體生態能夠較為便捷地遷移到LoongArch平台上,降低了生態建設的門檻。

龍芯也自從2022年起開啟了在商品市場上的轉型,由政策採購市場轉向開放的市場。

但龍芯的多次轉型給龍芯的經營帶來了不小的困難。2023年虧損之前,其尚且能夠保持盈利,再加上華為等ARM架構晶片企業在伺服器領域的大舉進攻,這也導致了龍芯的市場地位下滑。

一條是以飛騰為代表的ARM陣營。

飛騰成功研製了多款基於ARM架構的高性能CPU產品,且自主研發的新一代 FTC870 系列高性能處理器核心的性能持續追趕國際先進水平。2023 年,飛騰推出了新一代高性能伺服器CPU飛騰騰雲S5000C和新一代桌面CPU飛騰騰銳D3000,在性能、功能和安全性上實現新的突破。

2023年,飛騰營業收入超19億元,同比增長18%;研發投入超10億元,同比增長25%。據介紹,飛騰將在去年研發投入超10億元的基礎上持續加大研發投入,今年預計將增長20%以上,積聚力量攻克前沿技術難題。在國內的ARM陣營中,飛騰是與華為一樣並駕齊驅、不可忽略的重要參與者。

最後是國產x86路線。

x86方面,海光在生態相容性的和性能的優勢上,更受市場認可。以2023年為例,海光的經營基本面更優。(如圖)


製圖:芯流智庫  資料來源:各公司年報、公開資料

目前,海光的處理器全面相容x86的生態,在性能上也取得了一些突破。在GeekBench 6測試中,海光C86 3350單核心得分為980分,多核心得分高達5418分,性能達到國際主流水平。

截至目前,海光相關產品已成功服務於工商銀行、中國銀行等金融機構,以及中國石油、中國石化等能源化工企業。此外,在電信營運商的資料中心業務中,海光CPU也得到了廣泛應用。

04 尾聲

在經歷多年關於發展路線的爭議和探討之後,如今的國產CPU發展應當更加聚焦。

核心的問題不再是簡單地選擇那條技術路線,而是應該深入思考並理解客戶端的實際需求,思考市場真正需要怎樣的產品。

這不僅僅是技術層面的問題,更是涉及到整個產業鏈的建構和最佳化。從晶片設計、製造到軟體開發、應用推廣,每一個環節都需要深入考慮市場趨勢。

從這一視角出發,擁有豐富生態架構的海光等x86廠商目前佔據一定領先優勢,ARM陣營的飛騰、華為緊隨其後,也擁有巨大發展潛力。而龍芯等堅持自主架構的企業則承載著持續打磨自主化技術的初心,同樣具有重要意義,但在生態建設、業績提升上需要更加努力。

三種路線相輔相成,方能共同推動國產CPU產業的繁榮發展。 (芯師爺)