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1分赛车任2神号期期必中_从“可用到好用”,“断供”危机下国产芯片的发展

2019-11-18
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01
国产 CPU 发展现状


起步晚发展坎坷,逐步走上正轨

CPU 是计算机的大脑和心脏,是国家大宗战略产品,也是一个巨复杂系统。1分赛车任2神号期期必中计算机主要由三部分构成:CPU、内存、外部设备。CPU 负责指挥外部设备和内存进行协同的工作,处在指挥和控制地位。CPU 也是国家大宗战略产品,尤其是进入信息化、智能化时代,应用面广,支撑作用强,是国家战略安全、产业安全的重要保障。CPU 还是一个巨复杂系统,它同其他芯片器件不同,CPU不但强调逻辑控制,还需要有强劲的性能,技术实现难度非常之高,全球能够独立研发高性能 CPU 的国家非常少。
▲计算机结构简图(资料来源:百度、平安证券研究所)
1分赛车任2神号期期必中我国处理器研发起步相对较早,但发展历程比较坎坷。1分赛车任2神号期期必中上世纪六十年代,计算机系统就是一个大型的中央处理器,体积大,速度慢。那时我国的计算机系统都是自主设计,与国际水平差距不大,标志性产品包括1965 年 6月研制的晶体管 109 机、1968 年研制的小规模集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路 106 机。70 年代以后,大规模集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路尤其是超大规模集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路在美国快速发展起来,以英特尔 4004 为标志,真正意义上的微处理器面世,CPU 正式进入商用时代,此后按照摩尔定律持续快速演进。
相反受限于国内经济条件、国际技术封锁等原因,我国虽然研制出了基于大规模集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路的第三代计算机系统——专用 77 型微机,但丧失了第四代计算机系统(基于超大规模集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路)的研发机会。从“七五”开始,一直到“九五”,国家对国产 CPU 的支持力度明显下降,主要科研支持计划都未将其列入。1分赛车任2神号期期必中直接导致了CPU 设计能力基本丧失。
但是,随着国内信息化的加速以及上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子信息制造业的快速发展,“缺芯”的问题受到国家高度重视。“十五”期间科技部信息产业部启动了发展国产 CPU 的“泰山计划”。为国产 CPU 的发展点燃了“星星之火”。
除了“泰山计划”外,科技部也在通过“863 计划”对国产 CPU 进行支持。从“十一五”开始,国家通过核高基重大科技专项对国产 CPU 重点企业进行了扶持。1分赛车任2神号期期必中“十二五”以来,国家通过集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路产业优惠政策、产业基金等措施扶持国产 CPU 产业,国内培育出了一批国产 CPU 设计单位和研究机构,发展走向正轨。

活在巨头之下,自主研发仍是少数

CPU 发展到今天,其内部架构和逻辑关系已经变得错综复杂,设计企业如果从头开始进入,成功难度很大。国内有部分完全自主架构,如北大众志完全自主开发的指令集产品 UniCore,苏州国芯、杭州中天、浙江大学共同设计的国产嵌入式 CPU——C-Core 等。但是我们也看到,虽然这些产品在指令集架构上,实现了完全的自主,安全性最高,但是缺点也十分明显,包括缺乏操作系统等基础软硬件支持、开发工具少(编译器、调试器等)、应用程序开发困难、移植难度大等,所以一直以来在产业化上受到较大制约。目前,活跃在市场上的国产 CPU 绝大多数都是采用同国外合作的方式,主要途径包括购买指令集授权、技术合作等。
提到指令集架构,则要从计算机的发展史开始说起。早期的计算机系统,软件的编写都是直接面向硬件系统的,即使是同一厂商的不同计算机产品,他们的软件和硬件都是不能通用的,软件和硬件紧紧耦合在一起,不可分离。后来,IBM 为了使自己的一系列计算机能够使用相同的软件,免去重复编写的痛苦,于是在它的计算机系统中引入指令集架构(ISA,Instruction Set Architecture)的概念,将软件编程所需要的硬件信息抽象出来,形成一个抽象的机器架构,编程人员在这个抽象机器上进行编程,进而实现了与硬件的解耦。至此,处理器则从原来与系统不能分离,演变成为指令集架构、微结构、底层的物理实现三层结构,并一直延续到现在。1分赛车任2神号期期必中指令集架构中,最为基础的就是指令集,它是用来引导 CPU 进行加减运算和控制计算机操作系统的一系列指令集合。
▲处理器结构演变过程(资料来源:平安证券研究所)
目前,全球 CPU 指令集架构有两类——复杂指令集(X86)和精简指令集(以 ARM、MIPS、POWER等为代表)。其中,复杂指令集(CISC)通过增加可实现复杂功能的指令和多种灵活的编址方式,来提高程序的运行速度。但直接后果就是需要对不等长的指令进行分割处理,造成一些不必要的等待,效率较低,对硬件集成度、工艺、功耗均非常高。
相反,精简指令集(RISC)采用的等长的指令,可以将一条指令分割成若干个进程或者线程,交给不同的处理器并行处理,效率高,硬件集成度要求不高,工艺简单而且成本低。英特尔在早期研发 CPU 时,精简指令集还未出现,而在精简指令集出现之后,英特尔也看到了精简指令集存在的明显优势,但为了实现后向兼容,也不得不一条路走到黑,继续推动 X86 复杂指令集的发展。
这两类架构竞争十分激烈。上世纪 90 年代,复杂指令集和精简指令集阵营展开了激烈厮杀。复杂指令集一方,英特尔凭借着与微软的事实上的结盟(Wintel 体系),同时也在新的微内核中融合了一些精简指令集的技术优势,在中低档服务器、PC、笔记本等主流领域占据了绝大多数份额;精简指令集一方,虽然指令集本身有优势,但是群龙无首且各自为战,最终被 Wintel 体系打败,且挤压到嵌入式市场,后来在智能手机兴起之后才觅得新的市场空间。尤其是 ARM,通过与 Android 的合作,在智能手机处理器市场占据了绝大多数份额。在 ARM 的 64 位产品(ARM V8)推出之后,其市场也不再局限于嵌入式和移动领域,高性能计算、服务器和桌面也都成为其重要方向。
复杂指令集和精简指令集架构在国内均有授权或者技术合作。X86 授权的有兆芯、海光,兆芯是通过威盛获得的 X86 授权,海光则是中科曙光和 AMD 合作的产物。精简指令集授权的有龙芯(MIPS)、飞腾(兼容 ARM V8 架构)、申威(Alpha)、海思(ARM)等。可以看到,ARM 架构在国内市场上的影响力较大。
▲复杂指令集与精简指令集对比(资料来源:CSDN、平安证券研究所)
▲全球主要 CPU 架构及授权情况
目前,CPU 授权主流的方式有三种:架构授权、软核授权和硬核授权,对于使用授权的企业来说,CPU 的完成度依次上升,设计难度依次下降,但自主程度也在降低。
1)架构授权。该级别授权允许被授权方研发芯片,兼容授权方发展出来的指令集架构,主要好处在于可以分享授权方建立起来的软件生态红利。但由于架构只是处理器的抽象描述、设计理念,类似于大楼的渲染图,对被授权方的研发能力要求非常高,设计中出现任何错误,都将造成投资失败。目前国内购买架构授权的企业均是芯片研发能力领先的企业。如天津飞腾、龙芯和申威等,被授权方拿到的都是标准文档(包含指令的定义,通用寄存器的数量等),而大量的寄存器传输级模型和布线都需要设计,对自主设计要求非常高,也正是因为如此,上述企业也被认为是当前自主可控程度最高的设计厂商。
2)软核授权软核通常是用 HDL 文本形式提交给用户,它经过 RTL 级设计优化和功能验证,但其中不含有任何具体的物理信息。据此,用户可以综合出正确的门上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路级设计网表,并可以进行后续的结构设计,具有很大的灵活性,借助于 EDA 综合工具可以很容易地与其他外部逻辑上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路合成一体,根据各种不同半导体工艺,设计成具有不同性能的器件,设计难度和自由度低于架构授权。
3)硬核授权硬核是基于半导体工艺的物理设计,已有固定的拓扑布局和具体工艺,并已经过工艺验证,具有可保证的性能。其提供给用户的形式是上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路物理结构掩模版图和全套工艺文件,是可以拿来就用的全套技术,用户拿到授权之后就可以生产。硬核的设计和工艺已经完成而不能更改,授权厂商对其实行全权控制,对知识产权的保护相对简单。因此,采用此类授权模式的厂商,自主可控能力最弱,但商业化成功的可能性最高。
以处理器授权公司 ARM 为例,该公司的 IP 也是大体按照上述的三种模式进行授权的,但也发展出一些更为具体的授权类别。比如学术授权,是免费面向高校和科研机构的;DesignStart,是为了方便半导体企业低成本、低风险、快速了解 ARM IP 的一种授权模式;这两种模式下设计出来的芯片不能销售,只能用于内部研究。
另外,它还设计出了多用途授权、单用途授权。多用途授权模式还细分为普通多用途授权和终身多用途授权,以时间为授权效力划分,均较为昂贵,相对来说比较适合大型企业。而单用途授权以用途划分授权效力范围,这种授权模式之下,需要交一笔前期授权费,此后按照每颗芯片收取约 2%的版税,这种授权相对来说比较适合创业公司,或者目标明确的特定设计项目。
▲典型的授权结构

 国产 CPU 生态构建雏形初现

从拿到授权到设计出产品,需要大量的资金、人员投入,以及国家产业政策的持续支持。在 2006年启动的核高基专项,以及后续大基金持续支持下,政府和企业均在发力,无论是大 CPU(高性能计算、服务器)、还是中 CPU(桌面级)以及小 CPU(移动和嵌入式)都取得了较大进展,已有的产品通过不断的优化升级,实现了从“可用”到“好用”,一些量大面广的领域,也实现了“零”的突破。从整体上看,国产 CPU 芯片同国际差距扩大的态势逐步在逆转。
高性能计算方面,国内天津飞腾、海光、申威等处理器产品已经在 E 级(每秒百亿亿次)超算原型机上得到应用,申威的处理器、加速器均实现了完全国产化。服务器芯片方面,飞腾、龙芯、海光、华为海思均有新品发布,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。海光由于采用的是 AMD 的 Zen 架构授权,该芯片除了性价比优势较为明显之外,还具备同 X86 生态的良好兼容性。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,在中档服务器 CPU 市场上具备较强的竞争力。
桌面处理器方面,飞腾、龙芯、兆芯等均有产品推出,且近年来产品性能提升明显。飞腾传统的桌面产品是 FT1500/4A 产品,工作主频在 1.5GHz-2.0GHz 之间,最大功耗 15W,主频相当于奔腾 4的早期产品,但同主流酷睿处理器差距较大,民用市场竞争力相对较弱。2019 年 9 月,公司推出了FT2000+/4A 桌面处理器产品,工作主频为 2.6GHz-3.0GHz,16nm 工艺,主频指标已经与英特尔酷睿 i5 部分产品的性能相当,明显好于国内其他桌面产品。该芯片能耗 10W,显著低于英特尔同类产品 35W-45W 的能耗水平。此外,龙芯推出的 3A/3B3000 产品,商业级产品主频在 1.5GHz 左右,相较前一代产品,主频提升近 50%,改善明显。
国内移动 CPU 设计能力快速成长,已经处于全球领先地位。相比传统的 PC 和服务器市场,我国移动芯片同国际差距已并不明显,华为海思和台湾联发科在移动处理器设计领域都处在全球领先地位。2019 年 9 月,华为海思发布麒麟 990 和麒麟 990 5G 产品,这两款芯片使用台积上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢二代的 7nm 工艺制造,整体性能较前一代产品——麒麟 980 提升 10%左右。从公开的跑分数据来看,麒麟 990 多线程跑分均高于高通最新推出的骁龙 855 和骁龙 855+,单线程高于骁龙 855,略低于骁龙 855+。
▲飞腾最新桌面芯片与英特尔处理器对比
▲主流移动芯片 GB5 跑分数据对比
处理器产品除了自身技术因素外,更多依托的是生态。所谓生态,就是产业链条上的企业形成的一种紧密的分工协作关系,类似于准同盟。生态的作用在 CPU 市场上表现的十分突出。在传统 PC 市场上,英特尔和微软构成的“Wintel”体系一直牢不可破,英特尔引领着 CPU 的发展并领导着一批PC 硬件和制造企业为其适配,而微软及合作伙伴在操作系统和应用软件方面同 X86 芯片进行紧密协作。一般而言,微软新操作系统的发布之后,会拉动一波新的 PC 更换,进而带动新 CPU 的需求,循环往复,微软和英特尔等软硬件厂商都在其中受益。在移动市场上同样存在类似的生态,ARM 和Android 的组合(业内称 AA 体系或者 ARM-Android 体系)同样具备强大的影响力。ARM 占据了全球 95%的移动芯片授权市场,而 Android 在移动操作系统市场上的份额也高达 85%。而在中低档服务器市场上,基本上是 X86 的天下,ARM 正在以挑战者的角色进入。
在典型的 CPU 生态结构中,一般需要一个或者两个核心企业,引领整个行业发展。但是在国内,各处理器设计企业在指令集选择上,山头林立,各自为战,但都没能做大,对生态的领导能力较弱。而一般的软件企业只会对一两种微结构进行编译,如果一种指令集在市场生态上处于弱势,软件企业就不愿意选择该指令集进行优化,这种指令集也很难获得市场成功。恰恰在国内市场上,处理器采用的指令集可谓是五花八门,但市场销售量都不大,每款产品出货量很低,这就给操作系统、中间件、数据库以及应用软件企业造成非常大的困扰,无所适从,操作系统、软件企业与处理器芯片适配积极性不是很高,因此很多还是在依托国家研发专项在推动,还没能形成内生的配套机制。
▲Wintel 体系生态构成
▲ARM-Android 生态系统构成
但近两年来,国内企业也在通过各种途径建设生态,已经取得了一定的效果。
一方面,芯片和操作系统厂商联合打造的生态“雏形”已经显现。参考 Wintel 和 ARM-Android 模式,上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子信息央企——中国上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子开始加强对“PK 体系”的建设,目前该体系已经推进到 2.0 版本。P、K 分别是天津飞腾(Phytium)和银河麒麟(Kylin)的英文名称首字母,银河麒麟是我国重要的自主操作系统研发厂商,长期与飞腾芯片进行优化适配。除了软件适配的整合,硬件方面的领导力建设也在加强,2019 年中国上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子对旗下业务进行重大调整,旗下整机厂商中国长城收购天津飞腾,整机业务全面转向 PK 体系,国产 CPU 缺乏硬件支持的短板正在补齐。同时,处理器和操作系统厂商也在加强开源社区、认证培训、支持学术研究等方式引导相关软件开发、应用推广。
另一方面,国家也在加快推动基于国产 CPU 的整机品牌在党政军、重点行业的应用,通过应用带动生态建设。目前,相关项目推动顺利,服务器、笔记本、台式机、移动及嵌入式终端、外设企业多数都在参与国产 CPU 的适配工作,基于国产 CPU 的操作系统、通用软件及应用软件的开发推广工作都在有序进行,国产化软硬件平台体系建设逐步完善。
从目前生态建设效果来看,链条越短的领域,生态建设的越完善。在整个计算机产业链中,高新性能计算和服务器是产业链最短的,涉及的软件应用最少,正因为如此,国内整机、外设企业分布较为密集,每家国产 CPU 设计企业周围都有大量的厂商集聚。相反,台式机和笔记本市场由于对通用、应用软件要求较高,目前的整机种类相对少一些,但是主流的整机制造厂还均有产品推出。
▲国产 CPU 配套软硬件厂商
02
造不如买时代终结


“断供”倒逼,国内 CPU 加快自主可控步伐

我国 CPU 市场规模和潜力非常大,庞大的整机制造能力意味着巨量的 CPU 采购。据国家统计局数据统计,2018 年国内智能手机产量高达 13.69 亿台,计算机整机产量也达到 3.2 亿台。虽然近些年,计算机整机和智能手机产量增长都出现瓶颈,由于这两类产品体量庞大,CPU 的需求量大且单品价值非常高,市场规模依然非常可观。同时,服务器 CPU 伴随着整机出货的快速成长,需求量增长也较为迅速。
IDC 数据显示,2018 年国内服务器出货量达到 330.4 万台,同比增长 26%,其中互联网、上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢信、金融和服务业等行业的出货量增速也均超过 20%。另外,国内在物联网、车联网、人工智能等新兴计算领域,对 CPU 也存在海量的需求。
国内 CPU 绝大多数都是进口或者采购国外企业在华产品。移动 CPU 除了华为能够通过海思自给之外,其余都需要从国外或台资企业(如高通、联发科等)采购;桌面 CPU 则更是严重依赖 X86 架构,台式机、笔记本 CPU 主要为英特尔、AMD 占领;服务器市场则主要为英特尔垄断。2019 年前7 个月,我国芯片累计进口额为 1645.71 亿美元,继续超过原油居国内进口产品首位。其中,处理器及控制器芯片(主要为 CPU)进口额 749.71 亿美元,占到芯片进口额的 46%。
美国企业(英特尔、AMD、高通等)是我国 CPU 产品的主要供应商,其中直接从美国本土进口的CPU 芯片体量也比较大。2019 年前 7 个月,我国累计从美国进口处理器 64.87 亿元,占到我国从美国芯片进口额的 84%,占比非常之高。对美国处理器的过度依赖,成为我国信息产业发展的一大软肋,在当前贸易战持续的大背景下,影响已经十分明显。
特朗普政府上台之后,美国对我国超算、服务器、智能手机、通信系统设备等整机制造核心企业的制裁持续在升级,CPU 的供应也成为问题。2018 年以来,中兴、华为、中科曙光、江南计算所等企业都已经被美国列入限制性清单,最近海康、大华、科大讯飞等人工智能企业也被美国实施禁运,这些企业的生产经营受到不同程度的影响。
更为严峻的是,全球核心技术和关键产品武器化趋势明显。除美国外,重点材料、元器件供应国——日本和韩国,也开始将关键产品禁运作为政治筹码,相互倾轧,断供问题至今尚未完全解决,曾经国内甚嚣尘上的可以完全依靠“国际供应链”的神话被彻底打破。我国作为上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子信息终端制造大国,一旦其他国家在 CPU 这种关键器件上卡脖子,我国却缺乏有效的应对和准备,将会对整个上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子信息行业甚至是国民经济社会发展产生极具破坏性的影响。
▲2019 年 1-7 月我国从美国的芯片进口额结构
▲近年来中美上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子信息领域摩擦情况
采用国外的 CPU 产品,国内用户对其内部逻辑、软件代码缺乏控制,存在逻辑炸弹、软件后门等安全性问题。同时,在一些关键基础设施、武器装备等领域,由于使用周期非常长,相当长时间内可能都不需要对信息系统(包括 CPU 等元器件)进行升级换代,这和消费级产品存在着根本性的差异,其对供应链安全的要求远远大于性能要求。如果采用国外的 CPU 产品,一般会按照摩尔定律快速演进,国内相关基础设施、武器系统所采用的工艺或技术相对落后的元器件,就非常可能遭遇生产线关闭的情况,对于一些系统级装备,都需要进行重新设计,增加不必要的成本。
相反,如果是采用国内供应商,涉及到武器和关键基础设施的零部件,企业会保留相关产能和售后服务团队。另外,CPU 作为基础性、先导性的产品,是信息产业重要的发展方向,需要大量的创新要素包括人力、财力、产业政策等方面的投入,大量采购进口芯片,抑制了国产 CPU 产品的生态培育和成长。
也正是如此,党中央、国务院以及地方政府对该领域的支持力度逐步加大,政策日趋完善,为产业后续实现跨越式发展创造了良好的外部环境。尤其是未来中美在科技领域竞争加剧的大背景下,国内对国产 CPU 的支持力度还会保持在高强度。
(1)对 CPU 相关的元硬件研发引导、资金支持以及财税优惠政策有所倾斜;
(2)支持企业通过兼并重组、国际合作等方式做大做强,提高国产化替代能力;
(3)加强应用端扶持,推动国产化采购工作,将基于国产芯片的整机产品列入政府采购清单,鼓励软件、周边设备对国产 CPU 进行优化和适配;
(4)加强人才培养,2019 年 10 月工信部发布消息称,将与教育部合作加强集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路人才队伍建设,将集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路设置为一级学科,这将引导更多的高校、科研院所教师参与到集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路研究当中,相应的研究生和本科生集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路人才培养也会起来。
▲近年来我国 CPU 相关政策

党政军、重点行业市场广,替代潜力巨大

国内仍将长期是全球最大的 CPU 消费市场。从主要下游行业来看:首先,智能手机将面临着大量的换机需求,针对 5G 场景和应用的 CPU 处理器也将得到较快推广。目前,国内 5G 手机已经进入预热状态,市场普遍预计到 2020 年年底,国内 5G 手机有望进入实质性增长阶段。
据中国信通院数据显示,2019 年 10 月份,国内市场 5G 手机销量达到 78.7 万部。2019 年国庆之前,三大运营商也启动了 5G 套餐的预约,10 天内预约量就超过 1000 万人。其次,PC 虽然未来相对疲软,但用户基数非常庞大;服务器芯片市场将继续在云计算、企业数字化转型中受益,尤其是在国内市场上,云计算市场规模增速未来几年将持续保持在 30%以上。
最后,工业控制领域的嵌入式 CPU 需求广阔,我国作为制造业大国,目前正在向制造强国转型,智能化改造是重要方向,CPU 作为智能化的核心部件,将广泛应用于工控系统当中。
CPU 市场主要分为三类:党政军及重点行业、企业以及消费级市场,需求特点各异。党政军及重点行业市场,市场化程度相对较低,对安全性和定制化的要求远高于消费级市场,同时对生态的要求相对较低,这同国产 CPU 当前的发展现状非常契合,因此这一板块一直是国产 CPU 的传统和核心市场;企业级市场主要是高性能计算和嵌入式 CPU,这个领域对生态的要求,高于党政军但弱于消费级市场,这个板块是国产 CPU 未来重要的增量市场;消费级市场则是国产 CPU 长期要突破的目标,尤其是桌面 CPU 性能、生态等方面还有巨大的差距,还需要重点弥补。
其中,党政军及重点行业是国产 CPU 确定性最强的领域。在当前贸易战的大背景下,国内关键 IT基础设施、涉密、上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢子公文等领域正在推动自主可控试点,基于国产 CPU 的信息产品已经得到应用,除了中央机关已经明确大规模采购之外,地方政府部门也将开始相关国产化替代工作;对信息安全、供应链安全高度敏感的军队,一直是国产 CPU 的传统市场,将来伴随着国防信息化的加速,服务器、PC、嵌入式和移动 CPU 需求量均将增加;金融、上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢信、能源等重点行业领域也在加大基于国产 CPU的服务器产品采购,未来使用范围将逐步从非生产领域进入核心领域,目前飞腾、兆芯、海光等产品在金融、上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢力等市场都有公开的应用案例。
03
AI、开源架构带来换道超车机会


传统 CPU 技术差距虽然巨大,但依然存在追赶上的可能 。
首先,国内关于 CPU 的知识储备趋于完善。主要设计企业无论是通过自研还是国际合作,都已经在架构方面积累了较为丰富的经验,包括架构的升级、内核的设计等,已形成了较多的参考案例,有望在现有平台上实现跃升。
其次,国内技术人才的积累也在日趋丰富。随着国内芯片设计市场的不断扩大,已经在行业内沉淀了一批技术人才,龙头设计企业如飞腾、龙芯、申威、海思等都具备了稳定的核心设计团队。值得注意的是,教育部和科技部已经将集成上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢路列为一级学科,未来高校细分专业设置的空间将更大,相关人才的培养也将加速。
最后,CPU 进入后摩尔定律时期升级速度趋缓,国产 CPU 离天花板较远,缩小差距存在可能。目前,英特尔的最新工艺水平已经到了 14nm,后续再提升难度非常大,性能提升速度将显著趋缓,尤其是英特尔在 10nm 上存在不小的障碍,新品迟迟未能推出。即使是工艺已经升级到 7nm 的台积上海快三app赚钱—主页-彩经_彩喜欢,后续离硅加工极限(3nm)已非常接近,空间非常小。而国内企业制程和性能水平相对较低,所处的阶段反而更会像英特尔发展的早期,如果能够保证持续的研发投入,我们认为在传统通用 CPU 可以实现按照摩尔定律进行追赶,进而缩小差距。
▲英特尔桌面 CPU 加工工艺升级进展
随着人工智能、5G、边缘计算、区块链等技术的发展和成熟,将对传统计算需求形成巨大挑战,并创造出新的计算技术需求,国内 CPU 企业如能在此期间不断拓展产品谱系,将大有可为。同时,除了 X86 和国内广泛使用的 ARM 架构之外,开源架构未来也将成为重要选择,中小企业也可以利用其免费特点,摆脱 Wintel 和 ARM-Android 体系的历史包袱,实现换道超车。
目前,国际上主要的开源架构为 RISC-V、Open-RISC、SPARC 等,其中 RISC-V 架构正在受到市场的认可,该架构篇幅简洁,指令集模块化、指令集数量少,不但能够实现向后兼容,还解决了类似 X86、ARM 架构在升级过程中出现的问题,没有历史包袱。对于 RISC-V 生态,目前国内企业如阿里,已经有所行动,全资收购的中天微已经发布 RISC-V 第三代指令系统架构处理器 CK902,平头哥也在 2019 年发布了全球性能最强的 RISC-V 的 MCU 产品,具备发展 CPU 的潜力。另外,华为之前也表示,对 RISC-V 开发很有兴趣,公司也是这个基金会的成员。
▲RISC-V 与 X86、ARM 指令集比较
▲开源架构 RISC-V 生态
以上内容分析源自平安证券的研究报告《国产 CPU 正从可用向好用转变,自主可控前景可期》。

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