1、国产CPU发展方向对比分析

当前，我国服务器芯片自主研发主要有以下五种方向：Alpha架构、ARM架构、MIPS架构、X86架构、Power架构。涌现出了基于MIPS的龙芯、基于X86的兆芯、基于ARM的飞腾和华为鲲鹏920以及基于Alpha架构的成都申威等。

Alpha架构，目前国内研发该类架构处理器芯片的是成都申威，该公司基于该架构开发服务器芯片可以拥有自主扩展指令和发展路线的自主权。

ARM架构，目前国产服务器芯片企业当中有飞腾和华为海思芯片，这两家厂商拥有v8架构无限制永久授权，可无限制基于v8架构开发、自主演进。

MIPS架构，目前有龙芯基于该架构进行研发，早期龙芯曾计划基于该架构研发PC处理器，但成果不彰，龙芯如今转而基于该架构研发服务器芯片。

Power架构，知识产权为IBM所拥有，2015年向中国企业开放，不过由于其开放存在一定局限性，基于该架构研发的国产服务器芯片发展受到一定程度影响。

X86架构，Intel公司并不向任何第三方提供x86指令集授权，AMD和Intel交叉授权。VIA已经停止发展X86指令集和芯片；AMD与海光（THATIC）成立了两家合资公司，其中AMD控股51%，这样保证了AMD对国产X86处理器的控制权，而中方插手不了Zen（禅）内核，只能做些外围芯片工作，而且该公司明确不再向中国公司授权其x86 IP产品。

“自主可控”指拥有自主知识产权和芯片安全可控，即拥有自己的指令集和微结构，目前国内符合条件的只有龙芯和申威。但购买国外厂商指令集授权（如ARM指令授权），自己设计微结构目前阶段同样可以满足安全可控的要求。在硬件方面安全可控，且依附于AA体系后，不需要研发自己的编译器，可兼容AA体系的软件生态，大幅降低研发的技术门槛、时间和资金成本。在目前国内面临无“芯”可用、需求迫切的困境下，更有利于市场化运营。

全球IT生态实际上是由芯片决定的，全球整个IT系统生态实际上是建立在所采用的芯片基础之上的。例如X86处理器架构，英特尔在该架构下的处理器芯片持续领跑世界，与微软合作形成了wintel生态，牢牢掌握了整个电脑整机及中低端服务器市场的霸权。ARM是一种精简指令集处理器架构，具有体积小、低能耗的特点，在移动终端占据了主导地位，代表厂商就是ARM公司，IBM的POWER芯片在大型机时代凭借优良的计算性能和容错能力一度称霸，但由于采用封闭体系，在越来越开放的云时代遭到X86的蚕食，目前仅在高端计算领域占据比较小的市场份额。不同的处理器芯片架构拥有各自不同的特点，在不同处理器架构下能把芯片做的最优的厂商往往能够先发制人，吸引上下游的其他合作伙伴采用自己的产品和标准，进而构建自己的生态体系。所以不同架构下的最优芯片决定了不同生态体系的差别，每一个生态中的合作伙伴，又决定了一个生态体系的完善程度，最终决定整个生态的竞争力。

2、国产芯片技术分析

国产服务器芯片上，龙芯、飞腾、兆芯、华为海思等厂商均有新品发布，其中ARM架构下的CPU厂商有天津飞腾和华为海思。其中飞腾2000+/64核产品性能已经与英特尔主流E5部分产品性能相当。华为海思在2019年1月份推出鲲鹏920处理器，兼容ARM V8架构，64核，7nm工艺，主频达到2.6GHz，在中高档服务器CPU市场上具备较强的竞争力。

（一）龙芯

龙芯处理器核心数较少，缓存较低，不支持超线程，处理器主频较低，支撑能力较通用x86 CPU具有较大的差距。最重要的一点在于龙芯处理器采用的MIPS指令集，与通用x86架构服务器并不互相兼容，需要构建自身的生态系统。

（二）兆芯

兆芯处理器采用x86架构，核心数较少，缓存较低，主频的支撑能力较弱，内存通道数较少，较海光的x86 CPU也具有明显的差距。虽然提供虚拟化支持能力，但是在云计算/虚拟化应用场景适应能力较弱。此外，兆芯的技术来源——威盛的X86架构技术授权已于2018年4月到期（不能使用2018年4月后新的技术成果），后续发展阻力增大。

（三）申威

申威处理器采用Alpha架构，核心数较多、主频较高，单核计算性能较低，不支持虚拟化，整体操作系统、数据库、中间件的生态支持能力较差。对于政务信息化行业而言，采用兼容性差且架构与X86架构完全不同的服务器运行业务系统，承担的风险较高。

（四）飞腾

飞腾处理器采用ARM v8架构，单核计算性能较低，并且在虚拟化的支持上，硬件CPU的支持能力比较一般。整体操作系统、数据库、中间件的生态支持能力一般，与申威相似，难以采用兼容性差且架构与X86架构完全不同的服务器运行业务系统。

（五）海思

海思鲲鹏系列处理器采用的是ARM架构，核心数较多、主频较高，但是，由于采用的RISC架构的指令集，所以对于原有X86生态的系统软件、数据库、中间件等都具有较差的兼容性。目前支持鲲鹏CPU的主要是华为自身的软件生态及国产主流系统软件厂商（如中标麒麟、达梦、东方通等）。

（六）海光

海光处理器采用x86架构，相比其他处理器的优越性主要体现在海光的本土化和生态性。但海光处理器不足之处在于只支持单路和双路服务器，而目前主流高服务器为四路及以上，在可扩展性方面会稍逊一筹。此外，由于海光也被纳入到美国的实体清单，未来技术发展不能再依靠AMD授权，只能在目前技术基础上，逐步走上自主道路。而且AMD与海光（THATIC）成立了两家合资公司，其中最重要的那个是AMD控股51%，这样保证了AMD对国产X86处理器的控制权，而中国这方插手不了Zen（禅）内核，只能做些外围芯片工作。

从架构层次来看，采用x86的兆芯和海光的生态兼容性最佳，其他的厂商需要构建自己的生态系统。从核心数层次来看，飞腾、海思的最大核心数为64核，海光核心数最多32核，考虑到单核性能和核心数的差异，在整体性能上差距不大。龙芯、兆芯、申威的核心数较少，在性能上会有一定差距。从主频的角度去看，龙芯、申威、飞腾的主频数都较低，数据处理能力较差。从缓存的角度来看，海思和海光的缓存数较高，数据交换速度更快，整体性能也更好。

图3-5国产自研芯片对比分析图