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国产 CPU 激战正酣!四大指令集阵营逐鹿谁能登顶?

来源自:开云体育网址    点击数:1   发布时间:2025-04-30 07:49:18

  当下,国外科技封锁不断加剧,中西方科技竞争愈发激烈,已经深入到核心技术层面。在这样的大环境下,国产替代研发成为了我们国家科技发展现阶段的战略重点。对于数据中心服务器和终端设备而言,CPU作为底层核心硬件,有着至关重要的地位。龙芯、海光、鲲鹏、飞腾、兆芯、申威这六大国产CPU品牌,肩负起了替代国外芯片的重任。从指令集路线、ARM、Loongarch、SW64这四大阵营。必须要格外注意的是,这些国产CPU在发展过程中,都不同程度地参考借鉴了国外技术路线。

  指令集架构堪称芯片设计的基石,国产CPU对指令集技术的掌握程度,必然的联系到芯片产品的自主可控水平以及后续的可持续发展能力。在当前复杂的国际形势下,加强底层技术的自主研发与创新,无疑是国产芯片发展的核心任务。那么,这几大指令集技术如今发展状况究竟如何呢?

  从发展历程来看,龙芯在国产服务器CPU领域可谓是“先行者”。早在2002年,龙芯课题组就成功推出了龙芯1号。早期,龙芯借鉴了MIPS架构和指令集,在此基础上,研发出了具有自主知识产权的Loongarch指令集。

  在芯片设计方面,龙芯下足了功夫,通过重写IP、PCIe等关键部分,大幅度的提高了自主化程度,背后的开发团队实力也十分强劲。以新发布的3A6000处理器为例,其性能已经接近10代酷睿i3,产品迭代稳步推进。不过,龙芯目前也面临着挑战,其中最突出的就是生态建设问题,在商用市场的拓展上还有很大空间。

  谈及生态成熟度,就必须提到占据全球处理器市场90%份额的x86处理器,在国内市场,它同样占据主流地位。x86指令集属于CISC(复杂指令集),自Intel的8086芯片诞生后的50多年里,x86指令集技术持续革新,明显提升了CPU的运行效率。

  在国内,海光和兆芯是能够兼容x86指令集的两大CPU厂商。海光获得了x86交叉专利授权,掌握了完整的x86指令集代码。通过对核心指令集的扩充,海光构建了国产的C86指令体系,在先进安全的CPU微架构设计和系统模块设计方面取得了突破。这使得海光的高端通用处理器产品迭代能力明显地增强,同时在安全可控方面也有了坚实保障。目前,海光CPU的性能与国外产品基本处于同一水平,并且通过搭载国密算法、设计主动防御机制,逐步提升了芯片的安全性,展现出强大的自主研发实力。

  兆芯的产品推出时间比海光更早,从股权结构来看,它是上海国资委与威盛电子合资成立的企业。威盛作为台企,早期获得了Intel的授权,因此兆芯属于x86二次授权。与海光芯片主要使用在于服务器和数据中心不同,兆芯的主力市场在桌面终端。这两家厂商都借助了x86生态的优势,未来的技术发展的潜在能力巨大。

  除了X86阵营,ARM也是国产CPU的重要指令集路线,华为鲲鹏和飞腾是其中的代表厂商。华为鲲鹏芯片此前主要基于购买的ARM v8.2版本进行开发,并对部分微架构指令集进行了优化调整。ARM企业主要通过售卖版本架构和指令集盈利,目前已在美国上市。其收费模式一直在变化,从之前按单颗芯片收费,扩展到现在对整个主板收费,并且还宣布授权费用将大面积上涨300%。这种商业模式使得ARM公司与下游芯片厂商紧密绑定,坐收高额利润。

  飞腾原本使用SPARK指令集,后来出于生态发展的考虑,转投ARM阵营,购买了ARM v8.2指令集及架构用于产品研制。为推动ARM国产化生态建设,今年华为鲲鹏与CEC飞腾携手合作,打造了鹏腾体系。但如今,两家厂商都面临着严峻的挑战。一方面,ARM追随英美政策,宣布停止向中国企业出口新版本指令集,导致鲲鹏和飞腾的产品迭代实际上陷入停滞;另一方面,ARM已经更新到9.2及更高版本,如果想要获取更高的性能、更完善的生态和功能,就需要购买新版本。然而,基于8.2版本进行的后续开发,存在侵犯ARM公司专利的风险,可能引发法律纠纷。

  最后再来说说申威SW64,它的指令集源于Alpha指令集。申威在这一基础上不断研发迭代,在国内走出了一条独特的发展道路。起初,申威主要使用在于军事和超级计算机领域,无锡56所专门从事申威处理器的研究,太湖之光超算中心凭借申威处理器,曾跻身全球超算能力前三甲。近年来,申威也开始拓展民用和通用商品市场,在成都成立了分公司,不过目前还处于起步阶段。

  总体而言,目前国产CPU市场呈现出百花齐放的局面,六家厂商各展身手,指令集路线也呈现多元化发展形态趋势。但随着政策引导和市场需求的变化,国内芯片技术路线逐渐向集约化方向发展,未来很可能形成两三家巨头鼎立的格局。可以大胆预测,未来国产CPU市场或将通过团标/行标进行规范约束,届时,各大厂商的竞争焦点将集中在架构设计、指令集优化以及研发创造新兴事物的能力上,谁能在这样一些方面占据优势,谁就能在市场中掌握更多话语权。至于最终谁能脱颖而出,还要看各家积累的技术底蕴和发展的潜在能力了。

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