最全对比贴！国产CPU百花齐放，发展几何？

在“算力时代”，芯片占据着当代经济的中心并日益受到地缘政治的威胁。世界各国都试图在该行业占有一席之地，交锋也越发激烈。

近几年，中国在发展半导体产业上下了很大力气，国内CPU已形成多路线发展格局。目前国内共有华为鲲鹏、飞腾、海光、兆芯、龙芯、和申威六大国产CPU厂商，均进入信创名录，获得工信部信创的认可。

那么，国产CPU在多条路线前进下，现况如何？又面临哪些待破“困局”？

针对这些外界普遍关注的话题，我们通过大量研究，梳理了国产CPU发展路径及前景，希望能给大家提供一些相对真实客观的解答。

对比指标

华为鲲鹏

飞腾

海光

兆芯

龙芯

申威

指令集体系

ARMv8

ARMv8

x86

x86

MIPS， LoongArch

ALPHA，SW-64

来源

ARM

ARM

AMD

威盛

MIPS

DEC

授权模式

指令集授权

指令集授权

指令集授权

指令集授权

指令集授权

指令集授权

一种逻辑，三种路线

当前，国内六大CPU厂商，均通过引入国外指令集的模式，进行CPU设计研发。其中，华为鲲鹏、飞腾采用ARMv8架构；海光、兆芯采用x86架构；龙芯、申威早期采用了MIPS、Alpha架构，后期在保留原始架构核心的基础上，延展了LoongArch架构与SW-64架构。

一种逻辑：不难发现，六大CPU厂商均不约而同的选择了采用国外指令集的发展模式。这是因为指令集是芯片与软件之间的“翻译官”，其核心价值体现在芯片路线对应软件生态的丰富度。通过引进国外指令集，获得兼容此指令集的软件的运行权，即获得了此指令集的软件生态，这也是国内CPU厂商采用引入而不是从头自研指令集的根本原因。即便，龙芯后期通过自研实现的LoongArch架构，为做到向下兼容MIPS架构，也保留了MIPS架构语言体系的核心。

三种路线：常见的指令集有两种，即复杂指令集（CISC）与精简指令集（RISC）。从严格意义上来讲，复杂指令集与精简指令集并没有高下之分，主要是在不同领域与方向有着不同的优势。当前，在CPU领域x86架构与ARM架构占据主流市场。其中，ARM架构以低功耗、高集成的特点占领移动端市场，x86架构以性能高、兼容性强、软硬件生态丰富的特点占领PC及服务器市场。

回归到国内CPU发展来看，当前六大CPU厂商在架构发展上主要采用了以下模式：

第一种，基于ARM路线。华为鲲鹏和飞腾获得了ARMv8架构的授权，但基于ARM的版本授权方式，其迭代发展颇受限制。如不能持续购买到ARM最新架构版本，则无法实现迭代升级。又碍于ARM的知识产权保护规则，自主升级实现新版功能也会陷入侵权困局。

第二种，基于x86路线。海光从AMD获得了x86架构的永久授权，受益于x86交叉授权模式，迭代自由度高。兆芯通过收购台湾威盛获得了intel公司X86技术阶段性授权，不过授权已于2018年到期，后续没有再签订相关协议。

第三种，基于“授权+自研”路线。龙芯从MIPS公司获得了 MIPS32 和 MIPS64 架构的授权，后续自研形成LoongArch架构。申威的核心技术则是来源于DEC的Alpha 21164，后续也在此基础上延展了SW-64架构。不过，为了做到对此前软件生态的复用，两大厂商在延展新架构时，都保留了原有引进架构的核心内容。

六大CPU发展现状

对比指标

华为鲲鹏

飞腾

海光

兆芯

龙芯

申威

代表产品

鲲鹏 920

腾云 S、D、E 系列

海光 1 -3号

ZX系列、KX系列

龙芯 1 -3号

SW系列

迭代情况

未获得ARMv9授权迭代受限

未获得ARMv9授权

迭代受限

持续迭代

持续迭代

持续迭代

特定领域持续迭代

优势

产品丰富

移动端占比大

产品丰富

性能强、生态强

上海地区覆盖广， x86应用生态丰富

起步最早

产品丰富

在军方市场占有率高，底层应用、超算为主力方向

当前，在相关政策及市场需求双重利好下，国产CPU发展取得了长足进步。在性能、安全、生态等维度，形成显著的优势。相关产品已在党政、金融、教育、能源等行业广泛应用，逐步从“可用”阶段走向“好用”阶段。

但在“芯芯向荣”背后，也存在一些隐忧，值得我们关注。

华为鲲鹏：基于ARM v8指令集架构授权，在非x86 架构芯片中，鲲鹏 920 具备领先优势。但如上文所述，ARM作为以贩卖知识产权为生的企业，通过版本授权方式，限制了受让企业的迭代权力。从现阶段形势来看，华为拿到ARM最新一代v9架构希望渺茫。在拿不到v9的现况下，其也无法通过自主研发，在旧的架构版本上实现新版本相关功能，否则被视为侵权。至此，华为持续迭代道路，尚不明朗……

飞腾：基于ARM v8指令集架构授权，飞腾现有服务器 CPU、桌面 CPU、嵌入式 CPU 三条产业线。基于PKS体系，在党政信创领域市占据可观份额。此前据业内人士对比，华为鲲鹏和飞腾虽然采用统一架构路线，但飞腾相较鲲鹏有较明显的安全优势。

同样，依赖ARM架构，未获得ARMv9授权的飞腾，与华为鲲鹏陷入相同困境。在v8架构下持续探索，无疑会逐渐丧失技术、产品竞争力，或无缘芯片头部玩家的赛道。

另外，有一点值得注意，可能因为架构局限性，基于ARMv8的CPU单核似乎都很难提高，龙芯、海光、申威的CPU单核性能都全面超过这些ARM处理器。

海光：除x86指令集的永久授权，海光还从AMD拿到了ZEN1架构的完全授权，可在此基础上进行优化升级、修改加工。产品性能起点较高，受益于x86完备的生态体系，具备较高的应用兼容性。在无Zen后续架构授权下，海光已完成三代产品研发。其中，海光3号综合性能已近乎追平ZEN3水平，充分验证其已完成引进、消化吸收、再创新，迭代发展速度实在可观。

虽然在路线、性能、迭代等方面表现的都不错，但是为满足市场的最新需求，跻身国际高端芯片第一梯队，海光还有一段比较长的路要走。

兆芯：基于x86架构，兆芯掌握中央处理器、图形处理器、芯片组三大核心技术。具备相关IP自主设计研发的能力，已成功研发并量产多款通用处理器产品，形成PC/嵌入式处理器“开先”、服务器处理器“开胜”、IO拓展芯片/芯片组三大产品系列，产品性能不断提升。

不过，如前文所述，其x86架构授权已于2018年到期，后续没有再签订相关协议，可能会存在一定法律风险。

龙芯：基于MIPS架构，龙芯自主研发LoongISA指令系统，面向高端嵌入式、个人电脑、服务器和高性能机等应用。得益于国家扶持，在特定应用场景得到了一定规模化应用。

不过，其现有软件生态尚不完善，与 x86、ARM生态差距较大，后续商用市场拓展也因此受阻。

申威：基于 Alpha 架构为基础进行拓展，申威研发了SW-64指令集，并形成一系列丰富产品。在保障特种领域应用和国家战略任务的前提下，随着其产品技术的日益成熟，其生态也不断完善。因特殊性，未实现商业化应用，在特定市场保持较高占有率高。

综上所述，国产六大CPU玩家，各具优势的同时，也各有忧虑。在科技创新的顶层战略长期驱动下，国产CPU厂商任重道远。只有迈过研发、迭代、生态、安全重重关卡，才有能力在长期竞争中脱颖而出。