中流击水：六大国产CPU厂商分析（2022）

CPU是底层硬件基础设施中的核心，当前主流芯片架构为 ARM 和 X86，均为国外主导，芯片国产化率较低。“十五”期间，国家启动发展国产 CPU 的泰山计划，863 计划也提出自主研发 CPU。2006 年核高基专项启动，国产 CPU领域迎来新一轮的国家支持，鲲鹏、飞腾、龙芯、兆芯、海光、申威等一批优质国产 CPU 厂商快速崛起。

本文来自“中流击水：六大国产CPU厂商分析（2022）”，六大国产CPU分析内容介绍：

1 华为鲲鹏—快速崛起的领导者

2 飞腾—PKS 生态的主导者

3 海光信息—性能领先的实干者

4 兆芯—合资 CPU 的探路者

5 龙芯中科—自主架构的先驱者

6 申威—特种领域的引领者

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六大国产CPU厂商对比

各主流设计架构路线均有国产 CPU 厂商采用。海光信息和兆芯采用 x86 架构 IP 内核授权模式，可基于公版 CPU 核进行优化或修改，优点是性能起点高、生态壁垒低，缺点是需要支付授权费、自主创新程度较低。华为鲲鹏和天津飞腾采用 ARM 指令集架构授权，可自行设计 CPU 内核和 SOC，也可扩充指令集，自主化程度相对较高。

目前海思、飞腾均已经获得 ARMv8 永久授权，尽管 ARM 此前表态 ARMv9 架构不受美国出口管理条例约束，华为海思等国内CPU产商依然可获授权，但是ARMv9不再提供永久授权，采用 ARM 架构仍有长期隐患。RISC-V 因其相对精简的指令集架构（ISA）以及开源宽松的 BSD 协议近年来发展较快，国内阿里平头哥、国芯科技等企业推出了该架构相关产品。MIPS 和 ALPHA 指令架构相对小众，对应国产 CPU 的代表性企业分别是龙芯和申威。

从指令集架构看CPU市场格局

华为鲲鹏—快速崛起的领导者

华为芯片基于 ARM 架构，研发五大芯片族，实现全场景布局。华为自研芯片产品主要包括服务器芯片鲲鹏系列、手机 SOC 芯片麒麟系列、人工智能芯片昇腾系列、5G 基站芯片天罡系列、5G 终端芯片巴龙系列等，以及一系列专用芯片，如凌霄芯片、NB-IoT芯片、视频编码解码芯片以及 SSD 控制芯片等。

鲲鹏处理器基于 ARM v8 指令集永久授权，自主研发设计处理器内核，兼容全球 ARM生态，并围绕鲲鹏处理器打造了“算、存、传、管、智”五个子系统的芯片族，实现全场景处理器布局。华为从 2004 年开始投资研发第一颗嵌入式处理芯片，迄今形成了以“鲲鹏+昇腾”为核心的基础芯片族。当前，Kunpeng 芯片族正沿着“量产一代、研发一代、规划一代”的策略持续升级产品。

2019 年华为发布鲲鹏 920 处理器。该芯片支持 ARMv8.2 指令集，是行业内首款 7nm数据中心 ARM 处理器，专为大数据处理以及分布式存储等应用而设计。鲲鹏 920 由华为自主研发，采用多发射、乱序执行、优化分支预测等多种手段提升单核性能。鲲鹏920 拥有 64 个内核，集成 8 通道 DDR4，可以提供多个接口，主频可达 2.6GHz，总内存带宽最高可达 1.5Tb/s，支持 PCIe 4.0 及 CCIX 接口，总带宽 640Gbps。华为 Cache一致性总线（HCCS）的 480Gbps 片间互联支持最多四颗鲲鹏 920 互联和最高 256 个物理核的 NUMA 架构，保证了鲲鹏 920 超强算力的高效输出。此外，在 Memory 子系统上也进行了大量的优化，采用当前典型的 3 级 Cache 的架构，对 Cache 大小以及延时进行了优化设计。

非 X86 架构芯片中鲲鹏 920 芯片在算力维度方面优势领先，且发展至今已经达到可以与 X86 芯片相匹配的性能。参照鲲鹏 920 不同核心下与竞品芯片的对比，其在 48 核的时候，整数打平 intel 至强 8180，功耗低 20%。而 64 核心的鲲鹏 920，则比过 intel至强 8180 33%左右。其中至强 8180 是 intel 用于服务器的旗舰芯片，采用 28 核心，2.5GHz 频率，广泛应用于 X86 服务器中。

构建openEuler开源社区，高效推进处理器深度优化。openEuler 开源社区以 Linux kernal、GNU 等为上游社区，定期同步上游社区创新成果，并针对 Kunpeng 处理器进行深度优化，提供完整 OS 开发环境和上下游生态验证环境，使开发者和用户高效开展需求适配、生态集成和测试认证。在此基础上，社区定期发布稳定的 openEuler LTS（长期支持版本），提供对应的社区支持（文档、补丁、维护等），使 OS 厂家基于openEuler LTS 进一步开发商业发行版，同时支持互联网等用户基于 openEuler LTS自行定制 OS。openEuler 开源社区通过社区理事会、技术委员会、用户委员会、营销委员会等组织，形成可持续发展的社区治理架构，对社区进行开放治理。

鲲鹏计算产业将快速提升 Kunpeng 处理器生态建设。鲲鹏计算产业是基于 Kunpeng处理器构建的全栈 IT 基础设施、行业应用及服务，包括 PC、服务器、存储、操作系统、中间件、虚拟化、数据库、云服务、行业应用以及咨询管理服务等。鲲鹏计算产业路线是华为提出的六大数字技术生态之一，除鲲鹏外还包括昇腾、HMS、鸿蒙、华为云、MDC（智能驾驶计算平台）。其中鲲鹏是华为面向政企市场，与地方政府和合作伙伴共同打造鲲鹏产业生态、构建具有国际竞争力的通用计算技术路线。