征途，国产CPU发展之路

硬件上，电脑和手机的灵魂在CPU。

CPU是靠指令来计算和控制系统的，这些指令被称为指令集。

当今世界，指令集主要有两套，一套是X86，在英特尔手里。

另外一套是ARM，原先在英国企业ARM公司手里，如今在软银手里。

电脑和服务器CPU一般用X86架构，手机和消费电子一般用耗能更小的ARM架构。

以上两套指令集几乎统治着CPU市场，如果你想做CPU，那么得获得拥有这两套架构的CPU公司授权。

可是在2019年，因为某些众所周知的原因，相关公司都停了两大架构对我国企业的授权。

X86和ARM架构都停了，会造成什么样的后果？

今天我们就来捋一捋。

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一个不争的事实是英特尔垄断了全球绝大部分CPU市场。

在PC市场，英特尔绝对领先，在服务器CPU市场，因特尔市场份额高达90%。

因特尔见证了硅谷的成长历史，而这一切离不开一个叫做肖克利的人。

威廉肖克利因为对半导体的研究，在1956年拿了诺贝尔物理学奖。

正是肖克利发明的晶体管为计算机加了一把火。

肖克利在贝尔实验室发明晶体管之后，马上来到硅谷成立肖克利实验室股份有限公司，准备将研发成果商业化。

肖克利招了8位半导体天才，其中一位叫做摩尔，就是提出摩尔定律的哪位，也是后来因特尔的创始人。

肖克利搞理论、做实验确实是把好手，但却不善于商业经营。

由于经营不善，辛苦找来的这8位天才也分崩离析，但后来都成了硅谷的历史性大人物。

1968年，诺伊斯和摩尔在加州维尔山成立了“摩尔——诺伊斯电子公司”，这就是后来的英特尔。

1971年，英特尔推出世界上第一个CPU“4004”，这个处理器很简单，也就集成了2250个晶体管，而且制造工艺还是微米级。

与今天动不动就是5纳米制程的芯片相比，4004在今天看来简直不值一提，可是改进后的8080就不一样了。

8080是在1974年推出的，这次集成了6000只晶体管，同样在今天看来也还是小儿科。

问题的关键在推出8080的同时还推出了X86架构，而这一架构几乎统一了电脑CPU这个江湖，并且一直持续至今。

先来说说什么是X86。

X86就是计算机的指令集，定义芯片的使用规则。

X86已经成为当今世界CPU运行的标准，大到超级计算机，小到笔记本电脑，都离不开X86构架。

如果你想造CPU，采用X86构架。

对不起，交钱，需要获得X86授权才行。

在电脑CPU这块，因特尔绝对领先。

因此，在技术保密方面做得也是非常彻底。

在当今芯片垂直分工已经成为主流的情况下，英特尔还在采用IDM模式，也即是芯片的设计、制造和封装测试自己全干，不让外人沾边。

想想可可可乐为什么要把配方死死锁在亚特兰大银行的保险库里，道理都一样。

英特尔对外销售的CPU芯片一律不透露技术细节，客户也看不到源代码。

对于科技公司来说，技术就是饭碗，抓得越紧越安全。

正是因为英特尔严格的技术保密，公司长期维持了优秀的业绩。

客户们能理解，而且对于客户来说只要能赚钱，不了解底层技术也没什么大不了。

但要是在国防，那情况就不一样了，不了解源代码，不了解底层技术，怎敢随便用。

因此，军用CPU必须国产。

就在担心英特尔CPU安全性时，2019年M方停了对我国X86架构新的授权。

一时间，国产计算机指令集新架构研发的呼声从未如此强烈。

但是指令集研发并非是一时半会儿就能成功的，这时大家就会想到另外一套精简指令集ARM。

2

除了X86指令集，市场上另外一个主流指令集是ARM架构。

英国ARM只做芯片设计，然后再通过对外授权来赚钱。

ARM架构采用的是精简指令系统，因此耗能低，适合用在手机这样的移动设备上。

如今ARM架构用在全世界95%的手机和平板，也即是说，造手机基本绕不开ARM架构。

2016年，软银以310亿美元收购ARM。

两个CPU指令集架构，一个在美国，一个过去在英国，现在是日本。

计算机普遍用X86架构，手机基本用ARM架构。

如今西方M国到处拉黑名单，X86自然是不能放过的武器。

2019年6月，M国商务部将国产CPU领先企业海光拉入黑名单。

AMD立刻宣布不再向海光进行新X86 IP，既然X86这条大腿断了，那ARM架构M国总该管不了吧!

而事实是ARM的限制措施来得比X86还早。

不知是威逼还是利诱。

紧跟M国，2019年5月ARM停了与华为的业务。

依照M国禁令，位于美国本土之外的公司，如果有25%以上的技术或者原材料来至于美国，那么就应该按照禁令执行。

不难理解，不依令而行，这25%就是大棒。

ARM在德克萨斯州和加利福尼亚州都有研发中心，也即是说部分技术还是源于M国。

X86和RAM架构都断了，新架构也不是一时半儿能做出来的，这招确实够狠。

但这是不是意味着关了水龙头，中国消费电子都没水喝了？

当然也不是，无论是X86还是RAM在外围都是开源的，尽管得不到新的授权，但还是可以在原有的架构上进行进一步的开发，所以倒也不至于因为一纸禁令而导致国产手机没芯片用。

只不过，国产替代的意识真应该认真起来了。

3

2013年棱镜事件之后，又想到英特尔CPU底层技术细节不清楚，发展国产CPU刻不容缓。

国内完全走自主架构的CPU主要有两款，分别是龙芯和申威。

在中科院的支持下，龙芯CPU于2002年研制成功，目前主要由龙芯中科和神州龙芯两家进行生产。

如今很多国家重器和北斗卫星，用的就是龙芯CPU。

除了龙芯，申威CPU更是取得了不俗成绩，申威系列微处理器的开发起源于军事领域。

2003年，在科技部和上海市的支持下，研制出了申威CPU，同时确立了申威64架构和自主指令系统。

由于完全自主，断供、制裁、或停止授权都影响不到申威。
申威CPU安全性能极强，现行木马和病毒无法攻击。

目前申威CPU主要应用于超级计算机和服务器产品，例如神威太湖之光超级计算机用的就是申威CPU。

神威太湖之光搭载了40960 块“申威26010”高性能处理器。
不过由于申威在军工领域具有优势，由于市场化不高，所以市场份额整体较小。

4

完全自主的CPU主要用于军事领域，在商业领域，国内也有生产CPU，但往往也会采用国外的指令集架构。

例如海光CPU采用的就是X86架构。

海光信息成立于2014年，目前中科曙光持有海光信息36.4%的股份，是公司第一大股东。

为了能够获得稳妥的X86授权，海光信息决定将利益与AMD绑在一起。

2016年，海光信息通过与AMD成立合资公司获得了X86的授权，如果日后AMD拒绝授权，那也会是杀敌一千，自损八百，于己也不利。

但始终胳膊拧不过大腿，2019年6月，M国商务部将中科曙光以及其3家子公司天津海光、成都海光集成电路、成都海光微电子技术列入实体名单。
接着，AMD宣布不再向其中国合资公司授权新的x86产品。
这意味着接下来海光CPU将停在Zen架构上，不能继续得到新的Zen 2架构，至少逻辑上来说是这样。
在CPU这一块，一直都是我国的短板，即使像海光这样的领先企业，相比于英特尔来说还是蚂蚁级别，既需要保护，同时抗风险能力也比较差。

例如在2019年，海光信息的营收尽管同比实现翻倍增长，但也仅为2.3亿元，净利润更是仅为0.6亿。

虽然如今海光的业务规模还并不大，但是发展后劲还是比较足的。

例如在2019年，海光信息总资产为50亿元，净资产为28亿元，规模算比较大。

另外，海光信息算是中科曙光旗下的公司，而中科曙光主要产品包括高性能计算机、服务器和存储产品，这也就意味着在中科曙光的扶持下，海光信息CPU之路走得会更加平稳。

因为海光CPU就可以用在中科曙光的超级计算机和服务器上，而中科曙光也是一颗值得依靠的大树。

中科曙光2019年营业收入为95.3亿元，其中来至于高端计算机的销售额高达75亿元。

中科曙光高端计算机的产量为21.44万台，销量为21.18万台。

除了海光CPU采用X86，国内的兆芯CPU也采用了这一架构。

上海兆芯成立于2013年，公司CPU主要用于电脑和服务器，当然这类CPU基本也是选择X86架构。

上海兆芯大股东是国资委上海市联合投资以及威盛电子。
威盛电子是一家台湾的集成电路设计公司，产品就包括CPU。
在上世纪90年代末，威盛电子收购美国Cyrix公司，从而获得了部分X86专利授权。

居于X86架构的芯片设计路线，渐渐形成了Intel、AMD和威盛电子三足鼎立的局面。

在2013年，上海国资委与威盛电子联合成立上海兆芯，兆芯因此获得了部分X86专利授权，从而进入发展CPU的快车道。
如今，兆芯系列芯片已经能够支持国内外主流操作系统，兼容绝大多数应用软件及外设产品。

除了以上公司，澜起科技业务也涉及CPU，不过主要是服务器CPU，用的也是X86架构。

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。

澜起科技与清华大学及Intel三方联合合作研发津逮 服务器CPU。

而津逮系列CPU则是在英特尔 x86至强处理器的基础上集成了清华大学的DSC技术。

此外，津逮系列CPU可为未来人工智能和大数据应用提供强大的综合数据处理和计算力支撑。

在国内服务器排名第一的当属浪潮信息，而且世界排名第三。

既然服务器我国本身就很强，那么在服务器CPU方面，还有很大需求支撑的。

5

电脑芯片找X86，而手机芯片关键则是ARM架构。

国内居于ARM架构生产CPU的企业包括包括飞腾和华芯通。

天津飞腾成立于2014年。

2015年，中国电子发布了FT-1500A系列CPU处理器。该系列芯片是由飞腾公司研发设计的64位通用CPU。

“天河三号”原型机采用自主研发的飞腾处理器，实现了芯片的国产化。

2019年，中国电子将天津飞腾21.46%股权转让给中国长城，之后中国长城持股增加至35%，成为天津飞腾第一大股东。

其后，天津飞腾引入员工持股计划，中国长城公司持股比例由原35%下降至31.5%。

飞腾的CPU芯片架构和国际主流ARM指令集接轨，而内部则是完全自主研发的“飞腾内核”。

飞腾CPU架构和国际主流接轨，保证了芯片接口的通用性，而自主研发内核，则保障了芯片的自主性和可控性。

天津飞腾2019年总资产为17.3亿元，净资产为6.3亿元，营业收入2.07亿，净利润0.05亿元。

从规模上来讲，天津飞腾的规模相对还要，在CPU这条路上还是是“路漫漫其修远兮”。

对于精简指令集架构下的CPU又怎么少的了华为，早在很多年前，华为就做出了极限生存的假设：预计有一天，所有M的先进芯片和技术将不可获得，而华为仍将持续为客户服务。

坚持走自主路线的华为，又是国内手机第一，手机处理器这一块怎么能缺失。

华为鲲鹏同样采用的是ARM架构CPU。

而且鲲鹏处理器获得Armv8架构永久授权。

在CPU在这一块，我国还是短板，例如相关公司的资产规模和收入规模目前都还并不是很大。

但是好在已经在英特尔的夹缝中前行，并且已经取得不错的成果。

至于X86和ARM禁令，看起来吓人，但其实问题不大。

吓人是因为造CPU离不开这两个架构的指令集，问题不大是因为这两个指令集其实是开源的。

尽管不能获得新的授权，但依然可以在原有产品上进行进一步的开发。

另外，如果CPU没问题，但是操作系统依然很关键。

而国产操作系统方面，中国软件就有较强优势。

（来源：林秋平谈价值投资的财富号 2020-08-08 14:10） [点击查看原文]