很全的，国产CPU芯片企业的总览介绍

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作者：Leo LI

排版：小七

出品：SOlab

深度好文，5332字=19分钟阅读

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信创背景下的国产芯片

在全球产业从工业化向数字化升级的关键时期，中国明确提出“数字中国”建设战略，以抢占下一时期的技术优先权。但2018年以来，受“华为、中兴事件”影响，我们国家科技尤其是上游核心技术受制于人的现状对我们国家经济持续高质量发展提出了严峻考验，为了摆脱这一现状，国家将信创产业纳入国家战略，提出“2+8”发展体系，2020-2022年中国IT产业在基础硬件、基础软件、行业应用软件、信息安全等诸多领域迎来了黄金发展期。

信创产业全景图

信创产业全景图

信创产业生态体系庞大，从产业链角度，主要由基础硬件、基础软件、应用软件、信息安全4部分构成，其中芯片、整机、操作系统、数据库、中间件是最重要的产业链环节。

2023年中国与全球计算机产业空间预测（亿美元）

其中CAGR=Compound Annual Growth Rate复合年增长率

国内外芯片+操作系统生态联盟对比

CPU芯片

➢中国CPU市场规模和潜力巨大

庞大的整机制造能力意味着巨量的CPU采购，近年来中国集成电路自给率不断提升，根据国务院印发的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》要求，中国芯片自给率要在2025年达到70%。

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➢中国CPU头部企业逐步形成

目前我们国家国产处理器芯片主要参与者包括龙芯、兆芯、飞腾、海光、申威和华为。从技术路线上兆芯和海光是X86内核授权，基于指令集系统进行SoC集成设计；飞腾和华为采用的是ARM指令集授权，是基于指令集架构授权自主设计CPU核心；龙芯是基于MIPS架构的自研指令集，申威是SW64的自研指令集，其自主化程度最高。

信创产业全景图

➢中国CPU沿三大技术路线成长

CPU指令集（Instruction Set）是CPU中计算和控制计算机系统所有指令的集合，属于计算机中硬件与软件的接口，它向操作系统定义了CPU的基本功能。现阶段的指令集可以被划分为复杂指令集（CISC）与精简指令集（RISC）两类。

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上世纪90年代，以复杂指令集（CISC）为代表的英特尔凭借着与微软联合打造的Wintel体系，在通用CPU领域占据了绝对份额，至今仍牢不可破。

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近年来随着智能手机兴起使得精简指令集（RISC）获得新生，ARM通过构筑与Android的生态合作，占据了全球95%的移动芯片授权市场。

对于以海光、兆芯为代表的X86内核授权的厂商其生态最为完善，但发展存在自主程度低和技术授权两大壁垒，海光被美国政府列入实体清单后，AMD表示最新的架构不再进行授权，兆芯使用威盛电子的x86早期授权，性能相对落后；对于以华为和飞腾为代表的ARM指令集授权厂商，拥有长期自主研发能力，但ARM暂停更新授权后，面临着极大挑战；以龙芯和申威为代表的自研架构厂商，是完全自主可控的引领者，厚积而薄发，其目前面临最大的挑战在于生态体系的完善和丰富。

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➢中国CPU产业链逐步完善

CPU产业链的巨头大多集中在海外，它们位居产业链各个环节核心，对全球CPU行业起着决定性的作用。

中国在IC设计环节，已经拥有华为海思、展讯等一批达到世界先进水平的龙头企业；封测环节，通富承接AMD 7nmCPU封测，达到世界领先水平；但在14nm及以下结点的先进制程,设备、材料、EDA/IP、制造等上游核心环节与国外领先龙头差距巨大，目前仍采用“外循环为主+内循环为辅”的模式，急需补齐短板。

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➢国家大基金通过资本市场助力芯片产业发展壮大

2014年9月，国家集成电路产业基金正式成立，彰显了国家意志，助力国产芯片企业快速发展。

从基金投资金额看，国家集成电路产业基金关注全产业链企业，在芯片制造、设计和封测领域分别投资了311亿、163亿和70亿，占总投资的54%、29%和12%。

从投资企业数量看，国家集成电路产业基金在芯片制造、设计和封测领域分别投资了11家、15家和6家，占总投资企业数的24%、32%和13%。

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基于对信创CPU产业的介绍，本文先着力介绍已在信创领域生根的六大国产CPU。

华为鲲鹏：目前最完善的生态体系与商业化能力

自主研发全国产化芯片，解决基础算力问题。

鲲鹏芯片于2019年1月7日在华为深圳发布会上正式对外发布，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920

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。不同于以Intel为主力的x86阵营所采用的CISC复杂指令集，ARM架构采用RISC精简指令集。经过数代产品的迭代与完善，ARM的业务逐渐成熟，在智能手机、车载智能硬件和可穿戴设备等领域表现出竞争优势。

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鲲鹏计算满足高性能、低功耗、低延时的绿色计算要求，同时又有中国电子技术标准化研究院、Arm中国、华为等行业巨头的支持，为发展鲲鹏计算产业提供技术和商业基础。

华为鲲鹏

三大运营商接连公布国产化服务器集采大单，鲲鹏服务器持续中标表明产业链存在复苏潜力。根据中国电信官网消息，中国电信2022-2023年服务器集中采购项目已完成评审，共有12家厂商入围本次集采。其中，湖南湘江鲲鹏信息入围1个标包。

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此前，中国移动已于2月17日发布《2021年至2022年PC服务器集中采购（第1批次）（标包8、13）》。

其中，国产化服务器厂商长江计算、神州数码、同方股份、黄河科技、宝德、湘江鲲鹏合计中标约25亿元。中国联通于2月25日发布《2022年中国联通人工智能服务器集中采购项目中标候选人公示》，湘江鲲鹏中标标包二，投标总价1.45亿，份额50%。我们认为，三大运营商国产化服务器采购大单陆续释放，而鲲鹏服务器接连中标，表明鲲鹏产业链有望复苏。

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海光信息：通用型最强的国产化CPU厂商

托生自中科院体系，服务于中国信息化产业。

海光信息是中科院参股企业，是少数几家同时具备高端通用处理器和协处理器研发能力的集成电路设计企业。基于x86指令框架、“类CUDA”计算环境和国际先进处理器设计技术，其发展满足中国信息化发展需要的高端处理器产品。该公司对海光通用处理器和海光协处理器的微体系结构进行持续研发和优化，并高度重视处理器的安全性，通过扩充安全算法指令集及原生支持可信计算等方法，提升了海光处理器的安全性。

海光芯片

根据海光信息招股说明书披露，该公司研发出的第一代、第二代CPU和第一代DCU产品的性能均达到了国际上同类型主流高端处理器的水平，在国内处于领先地位。

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海光CPU产品

海光DCU目前已经实现商业化应用，未来将广泛应用于大数据处理、人工智能、商业计算等应用领域。在高端处理器及相关领域开展了系统化的知识产权布局，为其保持技术的持续领先奠定了坚实的基础。截至2021年12月31日，公司拥有已授权专利179项（其中发明专利136项）、154项软件著作权和81项集成电路布图设计专有权等知识产权。

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海光信息秉承“销售一代、验证一代、研发一代”的产品研发策略，建立了高端处理器的研发环境和流程，产品性能逐代提升，已经研发出可应用于服务器、工作站的高端处理器产品。

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根据海光信息招股说明书披露，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。

海光三号产品发布会

天津飞腾：性能强悍的ARM架构CPU厂商

飞腾长期坚持国产化CPU自主研发，产品体系丰富。

飞腾信息技术有限公司由中国电子信息产业集团、天津市滨海新区政府和天津先进技术研究院于2014年联合支持成立。目前飞腾公司的总部设在天津，在长沙、成都、广州和北京设有子公司，在深圳、南京、西安、银川、沈阳、海口等地设有办事处。

天津飞腾

飞腾芯片产品具有谱系全、性能高、生态完善、自主化程度高等特点，目前主要包括高性能服务器CPU（飞腾腾云S系列）、高效能桌面CPU（飞腾腾锐D系列）、高端嵌入式CPU（飞腾腾珑E系列）和飞腾套片四大系列，为从端到云的各型设备提供核心算力支撑。

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基于飞腾CPU的产品覆盖多种类型的终端（台式机、一体机、便携机、瘦客户机等）、服务器和工业控制嵌入式产品等，在国内政务办公、云计算、大数据以及金融、能源和轨道交通等行业信息系统领域已实现批量应用。

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飞腾与国内伙伴单位展开合作，形成了基于飞腾平台的云计算全栈、边缘计算全栈、终端全栈、嵌入式全栈生态，为广大集成商和客户提供更丰富的选择空间。

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截至2022年3月底，飞腾的生态伙伴数量已经超过3700家，包括集成商合作伙伴300余家、硬件合作伙伴560余家、软件合作伙伴2800余家。飞腾已联合千余家国内软硬件厂商，支撑了2000多款飞腾平台设备上市，已经和正在适配的软件和外设超过7000款，分布在操作系统、应用软件、安全、云产品、数据库、中间件等各个领域，兼容200万级移动APP应用，构建起了国内最完善、最庞大的从端到云的信息化建设全栈生态体系。

飞腾合作伙伴

天津飞腾的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。

高端嵌入芯片

➢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。

高效能桌面芯片

中科龙芯：自主化程度最高的国产化CPU厂商

托生中科院计算所，由科研项目向商用转化。

“龙芯”系列是我们国家最早研制的通用处理器系列之一，于2001年在中科院计算所开始研发，得到了中科院、国家自然科学基金、863、973、核高基等项目的大力支持。

中科龙芯

龙芯中科引进消化吸收MIPS，推出自主研发指令集架构。龙芯中科在指令系统上实现了自主创新。龙芯中科自研发初期即选择基于开放度较高的指令系统并结合自研的模式，在授权体系相对开放的MIPS指令系统基础上扩展了数百条自定义指令，形成了MIPS兼容指令系统LoongISA，并在多款CPU芯片中得到应用。

中科龙芯CPU

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。

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“产品+生态”两手抓，产品覆盖多个下游行业。

龙芯中科主营业务为处理器及配套芯片的研制、销售及服务，主要产品与服务包括处理器及配套芯片产品与基础软硬件解决方案业务。根据公司官网披露，龙芯中科基于信息系统和工控系统两条主线开展产业生态建设，面向网络安全、办公与业务信息化、工控及物联网等领域与合作伙伴保持全面的市场合作，系列产品在电子政务、能源、交通、金融、电信、教育等行业领域已获得广泛应用。

龙芯中科生态合作

龙芯中科基于开放的龙芯生态体系，为下游企业提供基于龙芯处理器的各类开发板及软硬件模块，并提供完善的技术支持与服务。解决方案业务细分为硬件模块和技术服务两个部分。硬件模块业务的主要产品为基于龙芯处理器的开发板和验证模块；技术服务业务主要是公司提供的基于龙芯处理器的系统产品开发服务。

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兆芯X86“交叉授权”

兆芯属于X86体系中的交叉授权，交叉授权就表明了双方是平等的地位；INTEL和兆芯（兆芯收购威盛X86获得）的交叉授权含义：2018年4月前Intel和兆芯所申请的专利双方可以相互，永久，免费使用；兆芯可以免费永久使用2018年4月前申请的专利，但兆芯的架构，设计，物理实现，100%必须由兆芯自主完成；进信创目录的CPU要经过国家安全部门“国测”审查，兆芯CPU完全通过审查，每期目录都在册。

兆芯KX-6640

横向对比

国产化CPU大有可为

立足Fabless模式，聚焦设计环节。海光信息、龙芯中科、天津飞腾及华为鲲鹏均为典型的Fabless模式企业，主要负责制定芯片的规格参数与方案、进行芯片设计和验证、交付芯片设计版图等，而芯片的晶圆加工、封装测试通过委外方式完成。通过向晶圆制造厂采购定制加工生产的晶圆，向封装测试厂采购封装测试服务，期间自身辅以工艺管理和测试支持，公司实现对设计环节的聚焦。