【芯調查】“支稜起來”的國產CPU

【芯調查】“支稜起來”的國產CPU

(圖片來源:網路)

集微網報道 整合應用商頻頻造訪、深入行業應用多點開花、上市程序加快……國產CPU廠商的所謂“日常”昭示著近年來集體“支稜起來”。

真的是“時代變了”?近年來的應用和政策利好讓國內CPU廠商激情澎湃,要在這難得的歷史機遇面前解鎖和“通關”效能、生態、應用。

但藏在國產CPU光鮮表面的X因素,或會時不時成為國產CPU前行路上的“牽絆”,加之國外巨頭構築的高壁壘,國產CPU的新長征依然路漫漫。

上市:不是目的

經過20年的發展,國內CPU業從剛開始只是國家立項支援、少數幾個高校和研究所承研的狀況,發展到目前眾多資本參與、諸多企業競爭的良好局面,標誌著國內CPU業已進入蓬勃發展期。

特別是國產CPU某些廠商一隻腳邁進了IPO的大門,為後續的發展實現了“輸血”。

“CPU廠商上市融資,獲得更加豐富的資源,有助於推動CPU產業進一步發展壯大,引導更多資金和人才進入,幫助國產CPU做大做強。”飛騰資訊科技有限公司(以下簡稱“飛騰公司”)對愛集微提及。

實現與資本的“交集”,既是是對過往打拼史的“褒獎”,也意味著未來新徵程的開端。

龍芯中科技術股份有限公司(以下簡稱“龍芯中科”)表示,國產CPU的投入大、風險高、週期長,之前不太容易做商業變現,上市表明國內CPU在多年積澱之後,迎來了資本市場的關注和認可,也是國內要自主發展關鍵技術和產品的趨勢所致。

“對龍芯中科來說,上市本身只是一個手段,並不是真正的目的。對上市企業而言,這只是新徵程的開始,隨著應用場景的不斷擴大和行業的不斷深入,對國產CPU的效能、生態等提出了更高要求,需要做更多面嚮應用的適配和重構,這既是機會亦是挑戰。”龍芯中科方面表示。

在投資國產CPU的過程中,也要有所取捨。飛騰公司表示,投資人在選擇時要注意甄別真正有價值的企業,同時注意防範一些衍生的問題。國產CPU是國之重器,積體電路又是一個投入大、風險高、週期長的產業,需要持續不斷的深入研發和技術積累,才能形成核心競爭力。因此,投資人和企業經理層在制定公司發展戰略時要保持定力,謀求長遠發展,不能太過關注於短期收益。

在最近愛集微重磅釋出的《中國半導體企業 100 強(2021)》排行榜中,國內四家CPU廠商飛騰(第36位)、海光(第52位)、龍芯中科(第53位)和兆芯(第58位)上榜,可說是國產CPU取得突破性進步的一大標誌。

【芯調查】“支稜起來”的國產CPU

應用:深度支撐

在多重因素交織之下,CPU應用已從以黨政辦公領域為重心的轉型升級工作,轉向諸多行業應用,為展開的新基建和各行業的數字化轉型工作發揮數字經濟底座的作用,前所未有的發展機遇如同畫卷一樣正徐徐開啟。

行業應用帶來的機遇簡而言之就在於,一方面相對前期黨政辦公市場的體量,金融、電信、電力、交通等關鍵行業的體量更大;另一方面,需要涵蓋嵌入式、終端和伺服器等各層面的CPU,促進了廠商的多元化佈局。此外,這些行業對資訊系統的安全需求強烈,立足安全可信特性的國產CPU更具優勢。

兆芯也十分看好金融、能源、教育、通訊等領域的下沉與落地。“行業信創政策的逐步展開,讓國產CPU有機會做深做廣,進而保障產業安全、實現產業支撐,讓國產CPU的應用場景更加豐富,應用覆蓋更加寬廣,這也將反向促進國產CPU的不斷創新。如同高鐵技術一樣,從無到有、從弱到強實現國際領先。”兆芯方面告訴愛集微。

儘管行業應用打開了大門,但隨之而來的是對國內CPU廠商綜合實力的全面考驗。

飛騰方面認為,安全已經成為金融、電信、交通、能源等行業的“強需求”,國內CPU能否提供內生安全屏障,將安全設計與行業需求進行具體深入地結合。

同時,這也表明CPU要應對各類行業對功耗、算力、個性化的需求。飛騰指出,在行業應用中,從環境條件惡劣的工業控制,到高業務吞吐量的金融電信,再到與AI協同完成設計模擬的智算中心,這些均需要CPU提供從端到雲全譜系算力支援,必須跳出原來單一追求CPU效能的思維定式,從國家雙碳目標、行業數字化轉型等頂層分析提煉對CPU產品的需求,前瞻性地進行產品行業佈局。

國內幾大CPU廠商顯然也意識到這些多元化、差異化的市場需求,紛紛謀定而後動,持續推動從伺服器到桌面到嵌入式全覆蓋的CPU設計研發,致力於從端到雲全面佈局。

在這一過程中,無疑國產CPU融入、適應各行業的軟硬體生態是能否支撐轉型行業轉型的關鍵。

畢竟,相對之前黨政領域軟體功能相對通用、生態相對集中的玩法已然不同。對此飛騰方面解讀稱,行業應用呈現出業務邏輯定製性強、生態相對分散的特點,同時隨著行業數字化轉型的推進,行業在雲計算、大資料、AI等新興技術的加持成為主要方向,必須在CPU的基礎能力之上,將做好軟硬體遷移適配工作與推動新型軟硬體產品和技術的工作結合起來,針對不同行業的特點推出實用、先進的解決方案。

站在行業使用者的角度,則更看重國產CPU能否保證自身的應用效能水平不降低、甚至有提升,以及遷移適配過程的複雜度和成本。

以金融系統為例,兆芯方面表示:“銀行等金融體系主要考量內部開發的定製化OA或管理系統能否順暢執行,銀行會將應用遷移至不同架構的CPU平臺來考察是否符合自身要求,特別是需要考慮遷移和適配的成本,歸根到底即經濟和時間成本。當然,這一過程也是循序漸進的,會從簡單的辦公類應用,再到一般業務系統的替換,最後是其核心業務平臺的替換。”

凡此種種,意味著國產CPU的發展進入了新階段,即已轉向在行業應用方面的深度支撐。“透過技術的不斷創新,產品的逐步演進,生態的持續完善,以最優的價效比、最快的時間完成國產化應用的遷移,滿足使用者需求的挑戰,是佔據主導優勢的關鍵所在。”兆芯進一步闡述了自己的觀點。

生態:兼顧自主

無論是適配還是遷移,考量的都是依託於底層架構的生態體系,而由於國內幾大CPU廠商有不同的架構路線,相互之間的“相輕”亦不曾停歇。

國內CPU廠商主要有三大路線:一是以龍芯中科和申威為代表的指令集+自研的架構;二是以飛騰和華為鯤鵬為代表基於Arm授權的架構。三是以海光、兆芯為代表獲得了x86架構的授權。

【芯調查】“支稜起來”的國產CPU

當行業應用成為國產CPU“試金石”之際,各家主導廠商也面臨相異的成長的“煩惱”。

從生態來說,對於兆芯、海光來說,因大量軟體應用都基於x86完成開發,天然擁有生態相容的優勢;飛騰基於的Arm架構儘管在移動嵌入式領域風生水起,但在CPU的主戰場PC、伺服器等領域的生態培育還需時日;而龍芯中科在著力相容x86和Arm生態之後,將向自主程式設計框架“進軍”。

龍芯中科指出,龍芯中科基於自主研發的LoongArch自主指令系統架構,開發了二進位制翻譯系統LAT,支援x86和Arm平臺的軟體在龍芯平臺上執行,透過軟硬體結合大幅提高二進位制翻譯效率。此外,龍芯中科正在形成充分考慮相容需求的自主程式設計框架。

對龍芯中科來說,這條路走通了相當於打通“任督二脈”。

但因架構關乎自主性,放在大國博弈的背景下如何與生態共生共榮,確實是一個值得業界深思的命題。

集微諮詢總經理韓曉敏分析說,兆芯的x86授權從專利角度來說較為安全,英特爾基於反壟斷的要求也不會採取極端行動;海光則在被列入實體清單之後,AMD終止了合作及後續x86核心授權,需依靠自身不斷創新和積累開發經驗;飛騰選擇的Arm架構在PC、服務端還相對偏非主流,加上被美製裁,仍需克服諸多挑戰。

對此飛騰方面的觀點是做和用要並重,不能顧此失彼。“安全的底線一定要守住,國產CPU必須堅持CPU設計的自主性,核心技術不能受制於人。同時CPU要發展壯大必須要用起來,在應用中快速迭代更新。支撐廣大的行業應用,必須有成熟的生態。而生態建設非一朝一夕之功,是時間與人才和資金的長期積累。”飛騰直言。

一言以蔽之,當前國產CPU發展要並舉兼顧生態的完善與自主可控的設計,不能走極端。飛騰分享說,為了成熟生態放棄自主設計,則有後門風險,違背安全初心;將自主可控狹隘或刻意解讀為指令集自研而放棄生態,則屬沽名釣譽,違背了科學規律,犧牲了使用者體驗和系統可用性,無法滿足應用需求。

總結來看,國產CPU可行的道路是如果在行業應用這一市場與國際主流生態相容且不受限制,又能透過自主設計保障安全,就能兼顧安全與生態,則達到事半功倍的效果。

因而,如龍芯中科所言,現在說哪家的生態好與不好,還為時尚早。未來走勢不僅取決於CPU的發展,也取決於作業系統、應用廠商及整個產業的認知。

追趕:長征路上

儘管國內CPU廠商取得了“階段性”成果,但真正要形成一股不容忽視的CPU力量,追上國外巨頭英特爾、AMD的步伐,仍需加緊修煉內功。

龍芯中科分析,未來國產CPU的追趕要著重三個層面,一是CPU比拼的是算力,應不斷提升效能,包括單核提升以及多核的整合等。二是要保證供應鏈安全,這就涉及工藝,特別是在先進工藝層面國內應能自主提供保障。三是生態持續深耕的問題。

“CPU要持續追求更高效能,必然會在多核設計、高速介面、先進製程與封裝工藝方向演進,而大陸向代工先進工藝進軍已然受阻,如果大陸14奈米先進工藝和產能層面難以突破,則難以滿足國內CPU廠商下一步迭代和產能的需求,這仍需大陸半導體產業鏈群策群力。”韓曉敏道出了國產CPU工藝的隱憂。

飛騰則認為,當前國產CPU相對於國際領先水平的差距已是可見可及的。透過軟硬體協同最佳化、生態上下游共同發力,基於國產CPU的資訊系統已經達到了“可用”甚至“好用”的狀態,完全能夠支撐相關領域的應用。

而且更要意識到,國產CPU最終要實現追趕不僅僅是CPU自身的事情。飛騰表示,最重要的是整個資訊系統產業的“堅底強鏈”,也就是說除了晶片設計、製造核心能力要不斷髮展加強之外,資訊產業的每個環節都要發展,整機、軟體、工具、裝置、應用一個都不能少,這才能形成一個產業發展的健康生態,國產CPU的成功才是水到渠成的、才是可持續的。

儘管國內對CPU的政策支援十分“給力”,飛騰建議還應著力持續“引導”。一是引導更多的人才進入這個行業,從人才培養、就業樂業方面給予政策傾斜;二是引導更多的行業試用、敢用、想用,對新產品樹立信心,推動產、學、研、用的生態共建。

對此龍芯中科還建議說,國內走的是高階通用晶片及基礎軟體產品適配整合商、應用商的路線,因底層技術路線不同要想全部相容、通吃是難以成全的,而成熟的體系應是整合商、應用商主導適配。國內整合商、應用商的能力很強,國家可出臺政策引導和鼓勵他們針對國產CPU考慮相容性和跨平臺需求,做出更多的適配應用。

國產CPU的新“長征”仍在路上。 (校對/李延)