國產cpu技術路線分析

CPU是信息產業中最基礎的核心部件，無論在全球服務器計算市場，還是國內信創領域都無可替代，但如何在眾多復雜的CPU架構中脫穎而出，成為各行各業最佳之選？要從技術、生態、市場等各個維度分析評判。

一、CPU百花齊放，場景在哪？

目前服務器處理器種類眾多，但架構、性能及場景各不相同。先從架構上看，主要有兩大陣營，以 Intel、AMD 為代表的復雜指令集（CISC）陣營，目前服務器大部分采用了x86架構的處理器，國外以intel和AMD的處理器為主，而國內一海光、兆芯為代表。而另陣營則是以 ARM為代表的精簡指令集（RISC），包括 ARM、MIPS、Power PC 以及 RISC-V 等架構。

在性能上，復雜指令集包含豐富的指令集，設計理念是一條指令可用于執行所有加載、評估和存儲操作，以此提高整體運行速度和整體CPU的性能。而精簡指令集則是簡化計算機的指令功能，僅僅保留那些能在單個周期內實現的簡單指令，將復雜的運算與指令變成為一段由基本指令完成的子程序，所以性能并非其強項。在計算密集型領域，性能決定CPU乃至服務器的應用場景，以高性能服務器為代表的場景，如企業計算、云計算數據中心、大數據分析等對 CPU 的性能要求最高且最為全面，需兼顧數據處理能力、數據吞吐能力、可擴展性、可靠性、和可維護性等方面。

魚和熊掌不可兼得，CPU處理器亦是如此。在高性能計算領域x86長期獨占鰲頭，以arm為代表的精簡指令集在功耗的的明顯優勢，使其在桌面終端、汽車、通信等消費領域占據主導地位。

二、通過市場檢驗那個最亮眼的CPU

縱觀全球CPU處理器市場，X86架構穩坐第一把交椅，目前占據了全球服務器、桌面及移動PC的主要市場份額。據Mercury 的數據，在2021年年末，全球x86市場中Intel占據超過70%，AMD的市場份額達到25.6%。據IDC數據，Intel和AMD X86合計市占率91%，國產X86主要是海光。

在服務器領域，由于 x86 處理器起步較早，生態環境較其他處理器具有明顯優勢，因此應用 x86 處理器的服務器銷售額占全部服務器銷售處理顯著領先地位。根據 IDC 統計數據，中國 x86 服務器出貨量持續增長。中國 x86 服務器市場未來幾年需求仍然會比較旺盛，在 2021-2025 年復合增長率將達到 8.8%。

在信創領域，國產CPU發展較晚，中國自2001年開始啟動處理器設計項目，目前國內代表廠商為海光信息、華為、龍芯中科、天津飛騰、上海申威、上海兆芯等。國產CPU產品在性能、安全、自主、可控方面的能力逐年提高，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，為各行各業實現國產化計算平臺奠定了基礎。根據之前公布的中標信息，中國移動2021-2022年PC服務器第1批集采共采購163，692臺PC服務器，***服務器合計占比27.03%，采用海光芯片的服務器共17，164臺（占比10.49%）。2022年上半年，中國移動發布了補充采購的招標公告，本次補采鯤鵬服務器占比43.30%，海光服務器占比56.70%。

從全球總體市場來看，傳統CPU處理器、服務器領域x86占據絕對份額；在國內信創市場，鯤鵬和海光占據性能優勢；電信、金融等行業已經走在信創前列，加速行業信創進程。

三、多維度CPU對比，誰略勝一籌？

從國際主流 CPU 廠商 Intel 與 AMD均采用 x86 架構。當前階段，國內主流的CPU廠商主要有海光、兆芯、飛騰、海思、龍芯、申威六家領軍企業，從出身來看：由于產品定位和技術來源不同，國內處理器產品也有差異，海光和上海兆芯的產品兼容 x86 指令集，具有良好的生態，且應用遷移轉換成本低；海思半導體的鯤鵬處理器和天津飛騰處理器兼容 ARM 指令集，性能有所突破；但指令集需自研演進，當前生態需要大量適配工作；龍芯中科處理器采用 LoongArch 指令集，主要產品與服務涵蓋處理器及配套芯片產品；成都申威處理器采用 SW-64 指令集，一般應用于服務器、桌面計算機等設備。從指令集授權的角度看：以海光為代表，獲得可以自行迭代演進的x86架構指令集永久授權；可基于指令集架構進行核心CPU設計，安全可控程度較高，具備良好的生態和性能起點。

從技術及性能看：以x86為代表的海光、Intel、AMD在處理器性能、核心數量、PCIe通道等技術上優勢明顯，憑借領先的性能+被驗證過的項目經驗，最為受益；鯤鵬也具有很高性能，但其在生態適配及完善度需要進一步補齊。

整體來看，x86 CPU處理器架構優勢主要為以下三點：1、由于x86 處理器起步較早，生態環境較其他處理器具有明顯優勢，x86 指令集具有業界最好的產業生態支持，現有運行中以及開發中的絕大部分服務器、硬件設備、軟件系統均基于或兼容 x86 指令集，應用遷移轉換成本低。2、x86性能門檻高，在計算密集型領域，可匹配復雜的高性能應用場景，如企業計算、云計算數據中心、大數據分析等。

3、x86處理器市場規模較大。應用 x86 處理器的服務器銷售額占全部服務器銷售額的比例約為 91%，銷售量占比超過97%，處于顯著領先的地位，存量擴容需求不容忽視。

四、國內x86典型代表

國內海光在x86 處理器設計領域，研發出兼具“生態、性能、安全”三大特點的國產 x86 架構處理器產品；包括7000 系列、5000 系列、3000 系列的高、中、低端 CPU 芯片，以及 8000 系列的 DCU 芯片。

從兼容性來講，海光CPU兼容x86指令集，處理器性能參數與國際同類型主流處理器產品相當，支持國內外主流操作系統、數據庫、虛擬化平臺或云計算平臺，能夠有效兼容目前存在的數百萬款基于x86指令集的系統軟件和應用軟件，具有優異的性能、生態優勢。在性能方面，海光產品性能總體與Intel相當。通過選取 Intel 在 2020年發布的 6 款至強鉑金系列產品和海光 7285 進行性能比較，發現海光 7285 CPU 的SPEC CPU 2017 的實測性能與國際領先芯片設計企業 Intel 同期發布的主流處理器產品的實測性能總體相當。