国产cpu技术路线分析

CPU是信息产业中最基础的核心部件，无论在全球服务器计算市场，还是国内信创领域都无可替代，但如何在众多复杂的CPU架构中脱颖而出，成为各行各业最佳之选？要从技术、生态、市场等各个维度分析评判。

一、CPU百花齐放，场景在哪？

目前服务器处理器种类众多，但架构、性能及场景各不相同。先从架构上看，主要有两大阵营，以 Intel、AMD 为代表的复杂指令集（CISC）阵营，目前服务器大部分采用了x86架构的处理器，国外以intel和AMD的处理器为主，而国内一海光、兆芯为代表。而另阵营则是以 ARM为代表的精简指令集（RISC），包括 ARM、MIPS、Power PC 以及 RISC-V 等架构。

在性能上，复杂指令集包含丰富的指令集，设计理念是一条指令可用于执行所有加载、评估和存储操作，以此提高整体运行速度和整体CPU的性能。而精简指令集则是简化计算机的指令功能，仅仅保留那些能在单个周期内实现的简单指令，将复杂的运算与指令变成为一段由基本指令完成的子程序，所以性能并非其强项。在计算密集型领域，性能决定CPU乃至服务器的应用场景，以高性能服务器为代表的场景，如企业计算、云计算数据中心、大数据分析等对 CPU 的性能要求最高且最为全面，需兼顾数据处理能力、数据吞吐能力、可扩展性、可靠性、和可维护性等方面。

鱼和熊掌不可兼得，CPU处理器亦是如此。在高性能计算领域x86长期独占鳌头，以arm为代表的精简指令集在功耗的的明显优势，使其在桌面终端、汽车、通信等消费领域占据主导地位。

二、通过市场检验那个最亮眼的CPU

纵观全球CPU处理器市场，X86架构稳坐第一把交椅，目前占据了全球服务器、桌面及移动PC的主要市场份额。据Mercury 的数据，在2021年年末，全球x86市场中Intel占据超过70%，AMD的市场份额达到25.6%。据IDC数据，Intel和AMD X86合计市占率91%，国产X86主要是海光。

在服务器领域，由于 x86 处理器起步较早，生态环境较其他处理器具有明显优势，因此应用 x86 处理器的服务器销售额占全部服务器销售处理显著领先地位。根据 IDC 统计数据，中国 x86 服务器出货量持续增长。中国 x86 服务器市场未来几年需求仍然会比较旺盛，在 2021-2025 年复合增长率将达到 8.8%。

在信创领域，国产CPU发展较晚，中国自2001年开始启动处理器设计项目，目前国内代表厂商为海光信息、华为、龙芯中科、天津飞腾、上海申威、上海兆芯等。国产CPU产品在性能、安全、自主、可控方面的能力逐年提高，应用领域不断扩展，使中国长期以来无“芯”可用的局面得到了极大扭转，为各行各业实现国产化计算平台奠定了基础。根据之前公布的中标信息，中国移动2021-2022年PC服务器第1批集采共采购163，692台PC服务器，***服务器合计占比27.03%，采用海光芯片的服务器共17，164台（占比10.49%）。2022年上半年，中国移动发布了补充采购的招标公告，本次补采鲲鹏服务器占比43.30%，海光服务器占比56.70%。

从全球总体市场来看，传统CPU处理器、服务器领域x86占据绝对份额；在国内信创市场，鲲鹏和海光占据性能优势；电信、金融等行业已经走在信创前列，加速行业信创进程。

三、多维度CPU对比，谁略胜一筹？

从国际主流 CPU 厂商 Intel 与 AMD均采用 x86 架构。当前阶段，国内主流的CPU厂商主要有海光、兆芯、飞腾、海思、龙芯、申威六家领军企业，从出身来看：由于产品定位和技术来源不同，国内处理器产品也有差异，海光和上海兆芯的产品兼容 x86 指令集，具有良好的生态，且应用迁移转换成本低；海思半导体的鲲鹏处理器和天津飞腾处理器兼容 ARM 指令集，性能有所突破；但指令集需自研演进，当前生态需要大量适配工作；龙芯中科处理器采用 LoongArch 指令集，主要产品与服务涵盖处理器及配套芯片产品；成都申威处理器采用 SW-64 指令集，一般应用于服务器、桌面计算机等设备。从指令集授权的角度看：以海光为代表，获得可以自行迭代演进的x86架构指令集永久授权；可基于指令集架构进行核心CPU设计，安全可控程度较高，具备良好的生态和性能起点。

从技术及性能看：以x86为代表的海光、Intel、AMD在处理器性能、核心数量、PCIe通道等技术上优势明显，凭借领先的性能+被验证过的项目经验，最为受益；鲲鹏也具有很高性能，但其在生态适配及完善度需要进一步补齐。

整体来看，x86 CPU处理器架构优势主要为以下三点：1、由于x86 处理器起步较早，生态环境较其他处理器具有明显优势，x86 指令集具有业界最好的产业生态支持，现有运行中以及开发中的绝大部分服务器、硬件设备、软件系统均基于或兼容 x86 指令集，应用迁移转换成本低。2、x86性能门槛高，在计算密集型领域，可匹配复杂的高性能应用场景，如企业计算、云计算数据中心、大数据分析等。

3、x86处理器市场规模较大。应用 x86 处理器的服务器销售额占全部服务器销售额的比例约为 91%，销售量占比超过97%，处于显著领先的地位，存量扩容需求不容忽视。

四、国内x86典型代表

国内海光在x86 处理器设计领域，研发出兼具“生态、性能、安全”三大特点的国产 x86 架构处理器产品；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。

从兼容性来讲，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，具有优异的性能、生态优势。在性能方面，海光产品性能总体与Intel相当。通过选取 Intel 在 2020年发布的 6 款至强铂金系列产品和海光 7285 进行性能比较，发现海光 7285 CPU 的SPEC CPU 2017 的实测性能与国际领先芯片设计企业 Intel 同期发布的主流处理器产品的实测性能总体相当。

在安全性方面，海光 CPU 通过扩充安全算法指令、集成安全算法专用加速电路等方式，有效提升了数据安全性和计算环境的安全性，原生支持可信计算。在业务连续性上，海光获得了 x86 处理器设计核心技术，研制出符合中国用户使用需求、兼具“生态、性能、安全”三大特点的国产 x86 架构处理器产品。

未来，随着海光产品不断更迭，性能也将不断实现优化。x86拥有成熟的软硬件生态和较大的处理器市场规模，基于主流架构研发 CPU，对未来行业客户拓展将十分便利。在人工智能发展迅速的背景下，针对 AI 计算的硬件产品将是发展的重要方向。

五、总结

通过在与国内国产CPU、国外主流CPU 的横向对比中可以发现，海光CPU主要指标处于领先地位，同时承袭 x86 体系，在服务器市场具备天然优势。

CPU是信息产业的核心，为了发展集成电路，国家给予高度重视，出台各方面政策为我国CPU发展保驾护航，为产业后续实现跨越式发展创造了良好的外部环境。基于海光既有优势，结合政策利好，相信海光将充分发挥其在CPU领域的领导作用。

编辑：黄飞