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【芯调查】“支棱起来”的国产CPU

来源:爱集微

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#芯调查#

05-05 07:34

(图片来源:网络)

集微网报道 集成应用商频频造访、深入行业应用多点开花、上市进程加快……国产CPU厂商的所谓“日常”昭示着近年来集体“支棱起来”。

真的是“时代变了”?近年来的应用和政策利好让国内CPU厂商激情澎湃,要在这难得的历史机遇面前解锁和“通关”性能、生态、应用。  

但藏在国产CPU光鲜表面的X因素,或会时不时成为国产CPU前行路上的“牵绊”,加之国外巨头构筑的高壁垒,国产CPU的新长征依然路漫漫。

上市:不是目的

经过20年的发展,国内CPU业从刚开始只是国家立项支持、少数几个高校和研究所承研的状况,发展到目前众多资本参与、诸多企业竞争的良好局面,标志着国内CPU业已进入蓬勃发展期。

特别是国产CPU某些厂商一只脚迈进了IPO的大门,为后续的发展实现了“输血”。

CPU厂商上市融资,获得更加丰富的资源,有助于推动CPU产业进一步发展壮大,引导更多资金和人才进入,帮助国产CPU做大做强。”飞腾信息技术有限公司(以下简称“飞腾公司”)对爱集微提及。

实现与资本的“交集”,既是是对过往打拼史的“褒奖”,也意味着未来新征程的开端。

龙芯中科技术股份有限公司以下简称“龙芯中科”表示,国产CPU的投入大、风险高、周期长,之前不太容易做商业变现,上市表明国内CPU在多年积淀之后,迎来了资本市场的关注和认可,也是国内要自主发展关键技术和产品的趋势所致。

“对龙芯中科来说,上市本身只是一个手段,并不是真正的目的。对上市企业而言,这只是新征程的开始,随着应用场景的不断扩大和行业的不断深入,对国产CPU的性能、生态等提出了更高要求,需要做更多面向应用的适配和重构,这既是机会亦是挑战。”龙芯中科方面表示。

在投资国产CPU的过程中,也要有所取舍。飞腾公司表示,投资人在选择时要注意甄别真正有价值的企业,同时注意防范一些衍生的问题。国产CPU是国之重器,集成电路又是一个投入大、风险高、周期长的产业,需要持续不断的深入研发和技术积累,才能形成核心竞争力。因此,投资人和企业经理层在制定公司发展战略时要保持定力,谋求长远发展,不能太过关注于短期收益。

在最近爱集微重磅发布的《中国半导体企业 100 强(2021)》排行榜中,国内四家CPU厂商飞腾(第36位)、海光(第52位)、龙芯中科(第53位)和兆芯(第58位)上榜,可说是国产CPU取得突破性进步的一大标志。

应用:深度支撑

在多重因素交织之下,CPU应用已从以党政办公领域为重心的转型升级工作,转向诸多行业应用,为展开的新基建和各行业的数字化转型工作发挥数字经济底座的作用,前所未有的发展机遇如同画卷一样正徐徐打开。

行业应用带来的机遇简而言之就在于,一方面相对前期党政办公市场的体量,金融、电信、电力、交通等关键行业的体量更大;另一方面,需要涵盖嵌入式、终端和服务器等各层面的CPU,促进了厂商的多元化布局。此外,这些行业对信息系统的安全需求强烈,立足安全可信特性的国产CPU更具优势。

兆芯也十分看好金融、能源、教育、通信等领域的下沉与落地。“行业信创政策的逐步展开,让国产CPU有机会做深做广,进而保障产业安全、实现产业支撑,让国产CPU的应用场景更加丰富,应用覆盖更加宽广,这也将反向促进国产CPU的不断创新。如同高铁技术一样,从无到有、从弱到强实现国际领先。”兆芯方面告诉爱集微。

尽管行业应用打开了大门,但随之而来的是对国内CPU厂商综合实力的全面考验。

飞腾方面认为,安全已经成为金融、电信、交通、能源等行业的“强需求”,国内CPU能否提供内生安全屏障,将安全设计与行业需求进行具体深入地结合。

同时,这也表明CPU要应对各类行业对功耗、算力、个性化的需求。飞腾指出,在行业应用中,从环境条件恶劣的工业控制,到高业务吞吐量的金融电信,再到与AI协同完成设计仿真的智算中心,这些均需要CPU提供从端到云全谱系算力支持,必须跳出原来单一追求CPU性能的思维定式,从国家双碳目标、行业数字化转型等顶层分析提炼对CPU产品的需求,前瞻性地进行产品行业布局。

国内几大CPU厂商显然也意识到这些多元化、差异化的市场需求,纷纷谋定而后动,持续推动从服务器到桌面到嵌入式全覆盖的CPU设计研发,致力于从端到云全面布局。

在这一过程中,无疑国产CPU融入、适应各行业的软硬件生态是能否支撑转型行业转型的关键。

毕竟,相对之前党政领域软件功能相对通用、生态相对集中的玩法已然不同。对此飞腾方面解读称,行业应用呈现出业务逻辑定制性强、生态相对分散的特点,同时随着行业数字化转型的推进,行业在云计算、大数据、AI等新兴技术的加持成为主要方向,必须在CPU的基础能力之上,将做好软硬件迁移适配工作与推动新型软硬件产品和技术的工作结合起来,针对不同行业的特点推出实用、先进的解决方案。

站在行业用户的角度,则更看重国产CPU能否保证自身的应用性能水平不降低、甚至有提升,以及迁移适配过程的复杂度和成本。

以金融系统为例,兆芯方面表示:“银行等金融体系主要考量内部开发的定制化OA或管理系统能否顺畅运行,银行会将应用迁移至不同架构的CPU平台来考察是否符合自身要求,特别是需要考虑迁移和适配的成本,归根到底即经济和时间成本。当然,这一过程也是循序渐进的,会从简单的办公类应用,再到一般业务系统的替换,最后是其核心业务平台的替换。”

凡此种种,意味着国产CPU的发展进入了新阶段,即已转向在行业应用方面的深度支撑。通过技术的不断创新,产品的逐步演进,生态持续完善,以最优的性价比、最快的时间完成国产化应用的迁移,满足用户需求的挑战,是占据主导优势的关键所在。”兆芯进一步阐述了自己的观点。

生态:兼顾自主

无论是适配还是迁移,考量的都是依托于底层架构的生态体系,而由于国内几大CPU厂商有不同的架构路线,相互之间的“相轻”亦不曾停歇。

国内CPU厂商主要有三大路线:一是以龙芯中科和申威为代表的指令集+自研的架构;二是以飞腾和华为鲲鹏为代表基于Arm授权的架构。三是以海光、兆芯为代表获得了x86架构的授权。

当行业应用成为国产CPU“试金石”之际,各家主导厂商也面临相异的成长的“烦恼”。

从生态来说,对于兆芯、海光来说,因大量软件应用都基于x86完成开发,天然拥有生态兼容的优势;飞腾基于的Arm架构尽管在移动嵌入式领域风生水起,但在CPU的主战场PC、服务器等领域的生态培育还需时日;而龙芯中科在着力兼容x86和Arm生态之后,将向自主编程框架“进军”。

龙芯中科指出,龙芯中科基于自主研发的LoongArch自主指令系统架构,开发了二进制翻译系统LAT,支持x86和Arm平台的软件在龙芯平台上运行,通过软硬件结合大幅提高二进制翻译效率。此外,龙芯中科正在形成充分考虑兼容需求的自主编程框架。

对龙芯中科来说,这条路走通了相当于打通“任督二脉”。

但因架构关乎自主性,放在大国博弈的背景下如何与生态共生共荣,确实是一个值得业界深思的命题。

集微咨询总经理韩晓敏分析说,兆芯的x86授权从专利角度来说较为安全,英特尔基于反垄断的要求也不会采取极端行动;海光则在被列入实体清单之后,AMD终止了合作及后续x86内核授权,需依靠自身不断创新和积累开发经验;飞腾选择的Arm架构在PC、服务端还相对偏非主流,加上被美制裁,仍需克服诸多挑战。

对此飞腾方面的观点是做和用要并重,不能顾此失彼。“安全的底线一定要守住,国产CPU必须坚持CPU设计的自主性,核心技术不能受制于人。同时CPU要发展壮大必须要用起来,在应用中快速迭代更新。支撑广大的行业应用,必须有成熟的生态。而生态建设非一朝一夕之功,是时间与人才和资金的长期积累。”飞腾直言。

一言以蔽之,当前国产CPU发展要并举兼顾生态的完善与自主可控的设计,不能走极端。飞腾分享说,为了成熟生态放弃自主设计,则有后门风险,违背安全初心;将自主可控狭隘或刻意解读为指令集自研而放弃生态,则属沽名钓誉,违背了科学规律,牺牲了用户体验和系统可用性,无法满足应用需求。

总结来看,国产CPU可行的道路是如果在行业应用这一市场与国际主流生态兼容且不受限制,又能通过自主设计保障安全,就能兼顾安全与生态,则达到事半功倍的效果。

因而,如龙芯中科所言,现在说哪家的生态好与不好,还为时尚早。未来走势不仅取决于CPU的发展,也取决于操作系统、应用厂商及整个产业的认知。

追赶:长征路上

尽管国内CPU厂商取得了“阶段性”成果,但真正要形成一股不容忽视的CPU力量,追上国外巨头英特尔、AMD的步伐,仍需加紧修炼内功。

龙芯中科分析,未来国产CPU的追赶要着重三个层面,一是CPU比拼的是算力,应不断提升性能,包括单核提升以及多核的集成等。二是要保证供应链安全,这就涉及工艺,特别是在先进工艺层面国内应能自主提供保障。三是生态持续深耕的问题。

“CPU要持续追求更高性能,必然会在多核设计、高速接口、先进制程与封装工艺方向演进,而大陆向代工先进工艺进军已然受阻,如果大陆14纳米先进工艺和产能层面难以突破,则难以满足国内CPU厂商下一步迭代和产能的需求,这仍需大陆半导体产业链群策群力。”韩晓敏道出了国产CPU工艺的隐忧。

飞腾则认为,当前国产CPU相对于国际领先水平的差距已是可见可及的。通过软硬件协同优化、生态上下游共同发力,基于国产CPU的信息系统已经达到了“可用”甚至“好用”的状态,完全能够支撑相关领域的应用。

而且更要意识到,国产CPU最终要实现追赶不仅仅是CPU自身的事情。飞腾表示,最重要的是整个信息系统产业的“坚底强链”,也就是说除了芯片设计、制造核心能力要不断发展加强之外,信息产业的每个环节都要发展,整机、软件、工具、设备、应用一个都不能少,这才能形成一个产业发展的健康生态,国产CPU的成功才是水到渠成的、才是可持续的。

尽管国内对CPU的政策支持十分“给力”,飞腾建议还应着力持续“引导”。一是引导更多的人才进入这个行业,从人才培养、就业乐业方面给予政策倾斜;二是引导更多的行业试用、敢用、想用,对新产品树立信心,推动产、学、研、用的生态共建。

对此龙芯中科还建议说,国内走的是高端通用芯片及基础软件产品适配集成商、应用商的路线,因底层技术路线不同要想全部兼容、通吃是难以成全的,而成熟的体系应是集成商、应用商主导适配。国内集成商、应用商的能力很强,国家可出台政策引导和鼓励他们针对国产CPU考虑兼容性和跨平台需求,做出更多的适配应用。

国产CPU的新“长征”仍在路上。 (校对/李延)

责编: 轶群

艾檬

作者

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邮箱:liying@lunion.com.cn

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