六大国产CPU大比拼

来源:ittbank发布时间:2023-04-244671浏览

1、龙芯：中科院嫡系部队，专注于自主架构 CPU最开始是基于国外的MIPS指令集来研发的，后面拓展了LoongISA指令集。后来又研发出了一个真正自主可控的LoongArch指令集，这个指令集兼容MIPS、LoongISA。所以目前龙芯可以说在指令集上已经实现了自主可控，不再依赖MIPS了，不过自研指令集后，生态问题没解决。LoongArch属于龙芯自己的生态，软硬件玩家少，龙芯全部要自己来实现从0到1到10的过程，还是较为困难的，龙芯的想法是推出指令集转译器，翻译ARM\X86指令，然后来兼容安卓、windows程度，但目前还没实现，但方向不错，牺牲部分性能，换取生态。
2020年，龙芯中科推出了自主指令系统 LoongArch。2021 年 7 月开始，公司信息化业务已经转向基于龙芯自主指令系统 LoongArch 的 3A5000 系列处理器，工控业务开始转向基于龙芯自主指令系统 LoongArch 的系列处理器。具体而言，龙芯中科研制的芯片包括龙芯 1 号、龙芯 2 号、龙芯 3 号三大系列处理器芯片及桥片等配套芯片：龙芯 1 号系列：低功耗、低成本专用嵌入式 SoC 或 MCU 处理器，通常集成1 个 32 位低功耗处理器核，应用场景面向嵌入式专用应用领域，如物联终端、仪器设备、数据采集等；龙芯 2 号系列：低功耗通用处理器，采用单芯片 SoC 设计，通常集成 1-4 个64 位低功耗处理器核，应用场景面向工业控制与终端等领域，如网络设备、行业终端、智能制造等。龙芯 3 号系列：高性能通用处理器，通常集成 4 个及以上 64 位高性能处理器核，与桥片配套使用，应用场景面向桌面和服务器等信息化领域；配套芯片：包括桥片及正在研发尚未实现销售的电源芯片、时钟芯片等，其中桥片主要与龙芯 3 号系列处理器配套使用和销售，电源芯片和时钟芯片主要与龙芯 2 号、龙芯 3 号系列处理器配套使用。龙芯 1 号、2 号、3 号处理器芯片及配套芯片的主要客户是板卡、整机厂商。

2、兆芯：X86授权

兆芯由上海市国资委下属企业和台湾威盛电子合资成立。基于X86架构，成功研发并量产多代通用CPU，在PC产业上使用wintel生态，优势明显。兆芯通用处理器产品涵盖“开先”、“开胜”两大系列，开先面向PC,开胜面向服务器，开先中最新的是KX6000系列，采用采用16nm，不过性能方面，还是有点弱。测试得知，8 核心的 KX-U6780A 产品性能与第七代的 4 核心英特尔 i5 整体水平仍存在差距，尤其是单核性能不足 7 代 i5 一半，但整数性能方面对英特尔 i5 实现了反超。与intel水平有8年以上差距，还需要努力。

3、飞腾：长期自主化耕耘，拥抱 ARM 架构

目前是国资比例最高（CEC通过中国长城控股）的国产CPU企业，是聚焦国家战略需求和重大项目的CPU国家队。曾先后尝试X86、Epic、SPARC、ARM四个指令集，并以SPARC开源代码为基础设计了FT-1000、FT-1000A、FT-1500等CPU。拥有覆盖桌面、服务器和嵌入式等领域的完整产品线。飞腾CPU，也采用的是ARM指令集，同样像华为鲲鹏一样，基于ARM V8架构永久授权，主要也用于服务器产品，现在移动终端市场占据统治地位。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。在2020年的时候，飞腾对高性能服务器 CPU、高效能桌面 CPU、高端嵌入式 CPU 三条产业线进行了全面的品牌升级。此外还产生三大系列芯，分别以腾云S、腾锐D、腾珑E来命名，其中S2500是最新的服务器芯片，采用16nm工艺，性能表现优异，下一代产品会采用7nm工艺。芯片产品主要分为高性能服务器芯片、高效能桌面芯片和高端嵌入式芯片。
高端嵌入式芯片：飞腾嵌入式芯片采用自主研发、面向嵌入式行业定制化的处理器核心，具有高安全、高可靠、强实时和低功耗的特点，满足行业终端产品、工业控制领域应用产品需求。高效能桌面芯片：飞腾桌面芯片采用自主研发的高能效处理器核心，全芯片性能卓越、功耗适度，最新产品内置硬件级安全机制，能够同时满足信息化领域对性能、能耗比和高安全的应用需求。高端嵌入式芯片：飞腾嵌入式芯片采用自主研发、面向嵌入式行业定制化的处理器核心，具有高安全、高可靠、强实时和低功耗的特点，满足行业终端产品、工业控制领域应用产品需求。从产品迭代上，天津飞腾主要包括FT-1500 系列产品、FT-2000 系列产品以及基于 FTC663 内核的D/S 系列产品。

4、海光：基于海外龙头加快自主研发，发出国产 x86 体系最强音

海光是国内高性能计算机龙头中科曙光的参股子公司。主要是通过AMD获得了ZEN1架构和X86指令集的永久使用权。海光的CPU主要作于服务器，目前有7、5、3系列，分别定位于高、中、低档。近期，海光的技术来源一致困扰受制于合资的外资公司（AMD 占股51%），受到质疑，且技术的后续升级也可能存在一定难度（AMD只授权了上一代架构 Zen）。
海光拥有海光CPU和海光DCU两类高端处理器产品，可以满足服务器、工作站等计算、存储设备中对高端处理器的功能需求：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，具有优异的生态系统优势。此外，海光 CPU 支持国密算法，扩充了安全算法指令，集成了安全算法专用加速电路，支持可信计算，提升了高端处理器的安全性。从海光 CPU 应用场景角度看，公司将海光 CPU 产品规划为海光 7000 系列、海光 5000 系列和海光 3000 系列。三个系列产品技术设计同源，处理器核心等具有相似的技术特征。根据不同的产品规格定义，需要在一块基板上封装 1 至 4颗裸片。目前，公司在售的海光 CPU 产品主要为海光 7200、海光 5200 和海光 3200 系列产品。

海光 DCU：以 GPGPU 架构为基础，兼容“类 CUDA”环境，软硬件生态丰富，典型应用场景下性能指标达到国际上同类型高端产品的水平。海光 DCU 主要面向大数据处理、商业计算等计算密集型应用领域，以及人工智能、泛人工智能类运算加速领域。海光 DCU 产品采用与海光 CPU 类似的产品研发策略，2018 年1 月启动深算一号 DC 产品设计，目前品已实现商业化应用。另一方面，公司启动了第二代 DCU 深算二号的产品研发工作已于 2020 年 1 月启动。

海光 CPU 系列产品中海光一号、海光二号已经实现商业化应用，海光三号完成实验室验证，海光四号处于研发阶段；海光 DCU 系列产品深算一号已经实现商业化应用，深算二号处于研发阶段。

5、华为鲲鹏：华为自主研发的全国产化高性能 CPU

基于 ARM 架构开发，是华为继移动麒麟芯片、AI 昇腾芯片后，第三款自研芯片。鲲鹏芯片定位于服务器应用，其产品自研完成了华为具备优势的服务器业务自上而下的基础算力打通。

在通用计算处理器领域，2014 年发布鲲鹏 912 处理器， 2016 年发布鲲鹏 916处理器。2019 年 1 月，华为正式发布鲲鹏 920 芯片。根据华为官方介绍，鲲鹏 920 处理器是业界第一颗采用 7nm 工艺的数据中心级的 ARM 架构处理器，集成最多 64*自研核，支持 64 核、48 核、32 核等多种型号。华为将鲲鹏芯片用于自身服务器，并用来搭建自身的数据中心业务。鲲鹏芯片多向出击，鲲鹏 930 芯片值得期待。华为鲲鹏处理器是华为自主研发的基于 ARM架构的企业级系列处理器产品，包含“算、存、传、管、智”五个产品系统体系。为了保证鲲鹏计算产业的可持续演进，鲲鹏处理器从指令集和微架构两方面进行兼容性设计，确保既可以适应未来的应用和技术发展演进的需求，又能后向兼容。参考华为鲲鹏芯片的发展路径规划，鲲鹏次时代芯片 930 芯片将有望进一步迭代，并在服务器和 PC 两个方向进一步出击。

TaiShan 200 服务器是华为新一代数据中心服务器，基于华为鲲鹏 920 处理器，适合为大数据、分布式存储、原生应用、高性能计算和数据库等应用高效加速，旨在满足数据中心多样性计算、绿色计算的需求。TaiShan 200 服务器仅为华为基于鲲鹏芯片所打造的自有服务器产品，鲲鹏通用计算平台事实上提供基于鲲鹏处理器的TaiShan 服务器、鲲鹏主板及开发套件。6、申威：Alpha指令集

申威CPU可是国之重器，因为主要用于超级计算机。

之有国内的超级计算机还使用的是intel的芯片，比如天河1号，后来美国不准Intel卖超算给中国，于是中国自研研发申威CPU。

申威早期采用Alpha指令集，后期拓展了自己的SW-64指令集，目前在神威、太湖之光中就使用的是SW26010芯片。

另外申威目前也向服务器芯片发展，推出了申威 8A 芯片，Intel 中端服务器处理器相当，目前揽下统信、联想、大道云行、鼎甲等多家合作商。

总结

海光、兆芯采用x86架构，基于此架构性能强于其他架构，软硬件应用生态以及更可持续的迭代发展，在国产商业市场竞争中拔得头筹。鲲鹏、飞腾采用ARM 架构，也基于此研发了多样化的产品，在国产商业市场中占据一定份额，由于受到授权条款限制，产品迭代及市场前景不确定性大大增强。申威、龙芯则是早期采用Alpha架构及MIPS架构，后期在Alpha架构及MIPS架构基础上，形成了SW-64和LoongArck架构。基于引进架构自研了新架构，在国家的扶持下，上层应用生态逐步搭建，QQ、WPS这些软件也渐渐能跑起来了，在党政及特殊市场都有一定的应用。目前，自研架构生态问题尚不稳定，使用反馈有待改善。此外在可控程度上，申威、龙芯>飞腾、鲲鹏>海光、兆芯；申威、龙芯居于首位，其余需要授权，局限较大。最后我国致力于CPU的自主可控，虽道阻且长，但行则将至；相信这些大厂可以在国产化大潮下，鲲鹏展翅，巩固发展命门，在市场化道路上越走越远。

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