2022年，国产CPU发展得怎么样了？

　　机器之心报道
　　编辑：泽南
　　国产CPU群雄逐鹿的局面正在结束。2023年八大行业迎来换机潮2026年ARM架构处理器将占据30的PC市场
　　2016年3月，24家研究软硬件关键技术和应用的国内单位，共同发起成立了一个非营利性社会组织信息技术应用创新工作委员会，一个新的名词信创由此出现在人们眼前。
　　随着时间的推移，全国各地相继成立了大量信创产业联盟，催生了庞大的信息技术应用创新产业。甚至在A股中，也出现了一个专门的信创板块。
　　在中美贸易摩擦，面临百年未有变局的今天，信创概念越来越被人们频繁提及，大多数人都听说过它另一个更通俗的称呼：解决核心技术卡脖子问题。
　　解决最关键的问题
　　信创的核心在于构建信息技术软硬件底层架构和全周期的生态体系，本质是实现自主可控，目的在于让关键部门用上安全可信的技术产品。
　　由于历史原因，我国在信息技术领域长期处于跟随地位。国际IT巨头占据大量市场份额，制定了科技行业的底层技术标准，并控制着大部分信息产业生态。随着国内企业在产业链位置的不断爬升，在基础软硬件领域，国内厂商正在实现从无到有，从可用到好用的发展，研发实力逐渐强大。
　　如今在国际环境变化的背景下，信创正在加速向行业的深水区迈进。
　　信创产业体系全景图。资料来源：众诚智库，2021。01
　　在国内，最常被提及的卡脖子技术就是芯片，中央处理器（CPU）对于计算机的算力至关重要，它是支撑IT系统运作的发动机，覆盖从服务器到移动终端等不同设备。在不同的场景下，人们对CPU的各类性能指标提出了严苛的需求，覆盖数据处理能力、可靠性、功耗等等。
　　我国是全球最大的芯片消费国，2013至2021年间，中国集成电路行业市场规模由2509亿元增长至10348亿元，年均增长率为19。38。但相对而言，芯片行业发展却显得较为落后。
　　在全球视角下，芯片产业的竞争也是产业链的综合实力的竞争。不同于其他产业，IT基础设施存在显著的木桶效应，在硬件软件服务的完整链条中，任何位置国产化能力的缺失都将影响自主体系发展。
　　群雄并起的局面
　　随着需求的推动，国内芯片行业正在经历大发展。自2011年算起，我国芯片半导体赛道披露的融资总金额已超万亿元人民币。但在架构的选择上，国产芯片厂商出现了路径的不统一，覆盖了三大技术路线：X86、Arm和自研指令集。
　　其中，海光和兆芯选择了最主流架构X86，它是当前大多数服务器和计算机CPU使用的架构，其芯片性能强大，也因为大规模应用获得了良好的兼容性。然而众所周知，X86来自于行业巨头英特尔，国内厂商仅有IP内核级使用授权，完全自主可控难度大。
　　龙芯、申威等公司则选择构建自研指令集。目前来看，这一方向的产品用户数量一直较少，仍未出现规模可用的生态。
　　相比之下，华为和飞腾等厂商选择走Arm架构的技术路线，这或许是当前国产芯片突围最好的选择。
　　Arm架构CPU始于低功耗、计算量小的移动端场景，在移动端、IoT等领域占据着压倒性的市场及技术优势，随着人工智能等技术的发展，数据价值提升了边缘计算的重要性，端边云协同发展、架构统一为趋势，为Arm架构朝云端、PC端生态发展带来机会。从硬件层面来看，Arm的可扩展性能让产品线实现统一。从软件层面看，基于Arm的共同架构可以方便开发者面向整个生态进行开发。
　　而对于信创而言，使用Arm架构也可以做到自主可控：Arm公司是一家知识产权（IP）供应商，通过转让设计方案的方式由合作伙伴生产出各自的定制化芯片。其中某一版本的架构层级授权通常是永久性的。对于信创来说，已获得的Arm授权设计可以持续改进，保持先进性，同时满足自主可控的需求。
　　有人把这三种路线的选择比喻成写论文：X86的IP内核授权模式受制于人，就像论文核心部分永远在引用别人的旧结论；自研指令集如同从零开始开拓一个新领域，在芯片行业已经历多年发展的现在难度很大；而经由Arm永久授权的基础进行研发，相当于在一个正在发展的领域上添砖加瓦，是可以深度改进，并持续研发的技术路线。
　　Arm架构的兴起
　　在PC和服务器端，X86一直占据主流，但在全球范围内，Arm是最流行的芯片架构。
　　仅在2021年，Arm就报告全球生产了290亿片Arm架构芯片，而X86架构芯片每年的产量大约在3。53。6亿。Arm芯片几乎垄断了移动端市场，市场占比超过90，由此催生的大量应用带动了服务器和PC端的Arm市场。
　　图片来源：Arm官网。
　　另一方面，基于Arm架构的服务器和PC芯片也在快速演进。
　　2018年，云服务巨头亚马逊发布的自研CPUGraviton开启了半导体行业的新时代。Graviton为Arm架构冲击高端市场打开了局面，引发了科技巨头的造芯热潮。在AWS的产品中，基于Arm架构的算力拥有最多达40的性价比优势，而且还涵盖了广泛的工作负载和场景。
　　在此之后，英伟达、阿里云等公司也纷纷宣布开始研发面向云服务的Arm架构CPU。在全球各大云厂商的服务中，基于Arm架构的算力如今已经占有相当比例。
　　在PC端的Arm架构处理器上，2020年苹果推出的M1彻底打开了局面，其部分性能指标超过了同时代的X86架构芯片英特尔酷睿i9，同时还保持了很低的功耗。ArmCPU在PC处理器市场的份额如今已经达到9。5，占比虽然还不算大，但要知道在2020年第三季度，这个数字仅为2。
　　繁荣的产业生态背后，Arm架构的优势逐渐显现：每个Arm架构版本都可以衍生出多种处理器内核，可以针对不同应用场景推出不同的芯片；其采用的RISC流水线指令集相对适用于Linux，推动了基于Linux的安卓不断壮大。还有大中小核的设计，让Arm芯片可以兼顾从服务器到重度生产力再到低功耗的场景。
　　谁会成为破局者？
　　Arm架构的授权方式有三种：架构层级授权、内核层级授权（IP核）和使用层级授权。其中最高层级的架构授权意味着获得授权者可以对Arm架构进行大幅度改造，甚至对指令集进行扩展或缩减。苹果就曾在iPhone5使用的A6芯片上，使用ARMv7A架构基础扩展出了属于自己的Swift架构。
　　Arm的CPU架构，资料来源：Arm官网。
　　由于信创的推动，国产芯片的竞争的重点在于桌面级CPU市场。对信创而言，走Arm路线同样可以获得其生态体系的加持。如今的各类国产OS都基于Linux，其内核与安卓一脉相承。ArmAndroid生态丰富的应用经验可以快速移植到桌面端上。
　　而对于芯片开发厂商来说，在Arm的设计之上进行研发可以降低技术门槛，缩短研发周期，在较短的时间内推出性能强大的CPU，并共享Arm生态的丰富资源。
　　在国内，华为和飞腾都已获得ARMV8指令集的永久授权，这意味着它们可以在原指令集上继续发展，构建相关驱动，为Linux内核共享源代码，甚至在此基础上发展出自己的生态。
　　我们或许可以认为，Arm架构是目前信创领域的最优发展道路。走在这条道路上的参与者，也已交出了他们的第一份答卷。目前，飞腾、华为等公司已经掌握了Arm64处理器核、微架构及芯片设计相关技术，并发布了一系列基于Arm架构的PC、服务器产品。
　　其中，华为的产品已经获得了市场的青睐：在擎云系列PC上，麒麟990实现了超过千万的发货量，是国产化台式机处理器中当前唯一超过这一里程碑的芯片，在芯片的性能、稳定性、安全性、可靠性上经过了市场的充分检验。
　　目前，我们在基于Arm的大量软硬件上已经实现了自主可控。在麒麟和盘古芯片平台上，华为已适配上万软件，并兼容了超过1。9万硬件，充分满足了信创办公的需求。除了钉钉、WPS、微信、飞书等应用之外，腾讯会议等在线会议应用也加入了适配，Arm架构与X86架构版本功能近乎一致。
　　在消费级产品的生产、服务能力和技术上，华为复制了终端移动生态的成功经验。或许在寒冬过后，它即将扛起信创这面大旗。
　　结语
　　对于PC信创来说，从X86转向Arm方向不是一个选择题，而是基于业务和成本，在长期路线上的最合理规划。
　　随着技术的发展，国产自研PC逐渐拥有了强大的性能和活跃的生态，展现出了顽强的生命力。目前，中国信创产业正在与时间赛跑，目标是实现全面、全流程的自主可控。越来越多的垂直行业正在获得满足业务需求的产品。在金融、电信等领域，搭载国产自研CPU的计算机也即将实现规模化应用，这将进一步促进软件生态的成熟。
　　我们正在亲历科技领域的一个重要历史事件，在前方不远处，终点已经逐渐清晰。