国产CPU厂商发展现状盘点

CPU的结构主要包括运算器（ALU, Arithmetic and Logic Unit）、控制单元（CU, Control Unit）、寄存器（Register）、高速缓存器（ Cache）和它们之间通讯的数据、控制及状态的总线。

简单来说就是：计算单元、控制单元和存储单元，架构如下图所示：

▲CPU微架构示意图

目前，主要的CPU架构有四种： ARM、X86、MIPS、Power。

其中 ARM/MIPS/Power均是基于精简指令集机器处理器的架构；X86则是基于复杂指令集的架构，Atom是x86或者是x86指令集的精简版。

精简指令集，是 计算机中央处理器的一种设计模式，也被称为RISC(Reduced Instruction Set Computing的缩写)。特点是所有指令的格式都是一致的，所有指令的指令周期也是相同的，并且采用流水线技术。

复杂指令集，英文名是CISC（Complex Instruction Set Computer的缩写）。它是 英特尔生产的x86系列（也就是IA-32架构）CPU及其兼容CPU，如 AMD、VIA的。即使是现在新起的X86-64（也被称为AMD64）都是属于CISC的范畴。

▲全球主要CPU架构及授权情况

目前，CPU 授权主流的方式有三种：架构授权、软核授权和硬核授权，对于使用授权的企业来说，CPU的完成度依次上升，设计难度依次下降，但自主程度也在降低。

本文主要针对不同CPU架构对应的国内厂商进行概述，一览国产CPU发展状况。

ARM架构过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。

POWER是1991年，Apple、 IBM、Motorola组成的AIM联盟所发展出的微处理器架构。PowerPC是整个AIM平台的一部分，并且是到目前为止唯一的一部分。Power架构目前也不是市场主流了，发展前景并不被看好。

xx86或80x86是 Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。x86架构是重要地可变指令长度的CISC（复杂指令集电脑，Complex Instruction Set Computer）。

MIPS是一种采取精简指令集（RISC）的处理器架构，1981年出现，由 MIPS科技公司开发并授权，广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。不过MIPS目前已经不是市场主流。

ARM阵营：华为、飞腾、华芯通

——飞腾

飞腾公司主要致力于高性能、低功耗集成电路芯片的设计、生产、销售与服务，为用户提供安全可靠、高性能、低功耗的CPU、ASIC、SoC等芯片产品。飞腾基于 ARM架构，拥有FT-1500以及FT-2000系列多款CPU产品。

飞腾的系列CPU已经可以应用在服务器、桌面和嵌入式设备中。目前业界正在大量使用的飞腾最高端的CPU是64核心的FT-2000+处理器，但在飞腾的Roadmap中，已经将下一代FT-2500列入其中，这款新CPU将会在2020年推向市场。

目前，飞腾同国内外主流的整机、芯片、系统软件和应用软件厂商共同构建了完善的基于飞腾产品的生态系统。基于飞腾产品的整机系统已经在政府办公设备、企业服务器、电信交换机、互联网存储、云计算平台等多个领域推广应用。

——华为

华为，从电信基础设施、智能手机、可穿戴设备，到自研移动麒麟芯片、AI昇腾芯片、服务器，均有涉猎。他们在今年发布的鲲鹏920芯片专门为大数据处理和分布式存储等应用而设计。基于 ARM架构授权，华为自研了ARM核，针对大数据、分布式存储以及ARM的原生应用等，通过优化分支预测算法、提升运算单元数量、改进内存子系统架构等一系列微架构设计，大幅提高了处理器核性能，达到了创纪录的930分新高度。

华为的 ARM服务器CPU获得了核高基等国家资源的扶持。其ARM服务器有Hi1610、 Hi1612、Hi1616、Hi1620。Hi1616就是鲲鹏916，Hi1620就是鲲鹏920，华为宣传鲲鹏920性能超出业界标杆25%，同时，能效比优于业界标杆30%。就芯片设计本身来说，Hi1610、Hi1612是买 A57 做集成，Hi1616是买A72 做集成。

——华芯通

华芯通半导体由贵州省政府与美国 高通于2016年创立。2018年5月27日，华芯通半导体正式发布其 ARM架构服务器芯片品牌-昇龙（StarDragon）。

昇龙处理器是华芯通第一代服务器芯片产品，它是兼容ARMv8架构的48核处理器芯片，采用目前国际上先进的10纳米工艺，在性能上媲美国际市场中高端服务器主流芯片产品水平。

2012年， 高通公司开始计划发展服务器芯片业务，据悉，最初的想法是将移动芯片的节能特性与强悍的设计能力结合，吸引诸如微软和 谷歌等数据中心这些客户。因为 微软、谷歌希望节省运营成本，并在价格谈判中需要与 英特尔达成平衡。

根据公开消息，华芯通首期注册资本18.5亿元（约2.8亿美元），贵州方面占股55%， 高通方面占股45%。虽然这项合资一度被非常看好，但在2019年4月底，华芯通宣布关门。

X86阵营：海光、兆芯、 澜起科技

据 赛迪顾问调研数据显示，2017年，中国服务器市场销量达到280.81万台，销售额达到668.80亿元，分别比2016年同期增长15.6%和15.8%。其中，x86服务器市场销量为278.2万台，占中国服务器市场总销量的99.1%；x86服务器销售额为591.9亿元，占中国服务器总销售额的88.5%，x86服务器已经成为当前市场应用的主流，占据绝对主导地位。

互联网仍是x86服务器市场销售额最大、增速最高的行业市场，主要推动力来自 阿里、 腾讯、百度等互联网巨头对超大规模数据中心的投资。此外，政府、电信、交通等行业市场的增速也普遍高于市场平均水平，拉动行业采购的主要动力是行业数字化转型。随着 移动互联、云计算、大数据、物联网等技术的日趋成熟，电信与互联网、政府、交通、制造等传统行业对服务器市场的需求将明显提升。

——兆芯

兆芯成立于2013年，是国内领先的芯片设计厂商，同时掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术，拥有三大核心芯片及相关IP的完全自主设计研发能力。多年来，兆芯致力于研发中国自主知识产权的核心处理器芯片。

兆芯自主研发的中央处理器基于国际主流的x86指令集，产品性能国内领先，广泛应用于台式机、笔记本、一体机、存储服务器、磁盘阵列、工控整机等多种形态产品的设计生产。

目前，采用开先ZX-C/ZX-C+系列CPU的联想、同方、仪电等多品牌整机产品已完全达到成熟产品标准，性能可全面满足日常桌面办公，已入围上海、安徽、福建、武汉、济南等多省市政府采购目录，在党政军办公，信息化等国家重点系统与工程中得到了广泛应用和积极好评。

—— 澜起科技

澜起科技成立于2004年，专注于为云计算和人工智能领域提供以芯片为基础的解决方案，目前主要产品包括内存接口芯片，津逮服务器CPU以及混合安全内存模组。

津逮®系列CPU是 澜起科技推出的一系列具有预检测（PrC）和动态安全监控（DSC）功能的x86架构处理器，适用于津逮®或其他通用的服务器平台。津逮®系列CPU在 英特尔® x86至强处理器的基础上集成了清华大学的DSC技术，可与澜起科技的混合安全内存模组（HSDIMM®）搭配而组成津逮®服务器平台，为云计算服务器提供芯片级的动态安全监控功能。

——海光

海光信息技术有限公司(以下简称“海光信息”)成立于2014年10月24日，目前 中科曙光持有海光信息36.44%的股份，是公司的重要股东。2016年4月， AMD宣布将与海光信息成立合资公司，授权其生产服务器处理器，AMD获得2.93亿美元的授权费。当时，AMD已经连续至少6个季度亏损，希望通过授权Zen架构突破中国市场，扭转亏损局面。

AMD公司和 海光信息合资成立两家公司，分别是成都海光微电子技术有限公司（以下简称“海光微电子”）和成都海光集成电路设计有限公司（以下简称“海光集成电路”）。 AMD控股海光微电子51%的股份，主要享有授权IP所有权并负责芯片的生产工作，在国内绕开 英特尔与AMD在2009年签署的交叉许可协议，即不得向第三方公司转让x86授权；海光集成电路则是由海光信息控股70%，从海光微电子公司购买IP授权，负责芯片设计和销售工作，海光集成电路将设计好的芯片方案委托给海光微电子进行生产，完成封装的芯片产品以海光集成电路的名义进行销售，不过仅仅局限于中国市场。

2018年7月， 海光信息宣布x86处理器Dhyana（禅定）已经开始生产，Dhyana（禅定）基于超微（ AMD）Zen核心架构开发，性能方面与AMD EPYC处理器相似，Linux维护者将EPYC支持代码转移到Dhyana（禅定）处理器后可以成功运行，说明当时两款处理器差异相对较小。

2018年11月， 中科曙光以10.71亿元取得成都高投和成都产投合计持有的 海光信息10.92%的股权，海光信息的估值达到98亿，中科曙光持股比例上升至36.44%。

根据此前EETOP电子网报道，海光Dhyana处理器有很大一部分与 中科曙光的服务器配套。2019年3月， 海光信息加入安全可靠工作委员会，并表示在2019年至2022年，将陆续推三代产品，以满足市场对性能和安全不断增长的需求。

MIPS： 龙芯

—— 龙芯

2001年5月，在（中国大陆）中科院计算所知识创新工程的支持下， 龙芯课题组正式成立。2002年8月10日，首片龙芯1号龙芯XIA50流片成功，开启了龙芯国产化CPU发展之路。发展至今，龙芯已经拥有基于MIPS架构的龙芯1号、2号、3号等共计三大系列数十款CPU，涵盖小、中、大三类CPU产品。据内部消息，龙芯将于12月中旬召开龙芯3A4000的新品发布会。

目前 龙芯处理器产品在各领域取得了广泛应用。在安全领域，龙芯处理器已经通过了严格的可靠性实验，作为核心元器件应用在几十种型号和系统中，2015年龙芯处理器成功应用于北斗二代导航卫星。在通用领域，龙芯处理器已经应用在：个人电脑、服务器及高性能 计算机、行业电脑终端、以及云计算终端等方面。

SW处理器:申威

据官网资料显示，申威处理器是在国家"核高基"重大专项支持下，由上海高性能集成电路中心研制的全国产处理器。现已形成申威高性能计算处理器、服务器/桌面处理器、嵌入式处理器三个系列的国产处理器产品线，以及申威国产I/O套片产品线。

申威处理器于2003启动研发，2006年第一代申威处理器-申威1号研制成功。时至今日，申威处理器已经研制出面向多个领域的多款处理器。

据了解，超级 计算机领域，申威处理器研制出申威SW26010高性能计算处理器。通用服务器领域，搭载申威1621（16核通用处理器）的服务器、存储系统、网络安全设备已经得到全面应用。桌面终端领域，搭载申威421（4核通用处理器）的PC终端、搭载申威411（4核通用处理器）的便携式笔记本电脑等设备已经在部队、研究所等关键区域完成了部分国产化设备的替代。

不仅如此，申威处理器正在积极打造一条完整的国产化生态系统。该系统涉及日常办公、网络安全、大数据云计算和超级计算等领域。 

小结

从拿到授权到设计出产品，需要大量的资金、人员投入，以及国家产业政策的持续支持。在2006年启动的核高基专项，以及后续大基金持续支持下，政府和企业均在发力，无论是大CPU（高性能计算、服务器）、还是中CPU（桌面级）以及小 CPU（移动和嵌入式）都取得了较大进展，已有的产品通过不断的优化升级，实现了从“可用”到“好用”，一些量大面广的领域，也实现了“零”的突破。从整体上看，国产CPU芯片同国际差距扩大的态势逐步在逆转。

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