我國處理器研發起步相對較早，但發展歷程比較坎坷。

上世紀六十年代，基於超大規模集成電路的微處理器還未出現，計算機系統就是一個大型的中央處理器，體積大，計算速度慢。

當時，我國使用的計算機系統都是自主設計，且同國際水平差距不大，標誌性產品包括電晶體 109 機（1965 年 6 月研製）、小規模集成電路 106 機（1968 年研製）等。

上世紀 70 年代以後，美國大規模集成電路尤其是超大規模集成電路快速發展起來，以英特爾 4004 為標誌，美國真正意義上的微處理器面世， CPU 正式進入商用時代，此後按照摩爾定律持續快速演進，英特爾此後也一直統治著全球桌面和高性能計算市場。

相反我國受限於國內經濟條件、國際技術封鎖等原因，期間雖然研製出了基於大規模集成電路的第三代計算機系統——專用 77 型微機，但喪失了第四代計算機系統（基於超大規模集成電路）的研究能力。

從「七五」開始，一直到「九五」，國家對國產 CPU 的支持力度明顯下降，主要科研支持計劃都未將其列入。

直接的後果是，上世紀 90 年代中期，國內大量處理器研究單位關閉，人員大批流失，大學也很少設置硬體專業，計算機公司變成組裝廠，CPU 設計能力基本喪失。

但是，隨著國內信息化的加速以及電子信息製造業的快速發展，「缺芯」的問題又再次受到國家重視。

「十五」期間要不要、能不能開發國產 CPU 的爭論開始爆發，此後科技部將信息產業部啟動了發展國產 CPU 的「泰山計劃」。

雖然該計劃未能實現既定目標，但為國產 CPU 的發展點燃了「星星之火」，這些火種演變成了現在國產 CPU 設計的三支國家隊——飛騰、申威和龍芯。

除了「泰山計劃」外，科技部也在通過「863 計劃」對國產 CPU 進行支持。

從「十一五」開始，國家通過核高基重大科技專項對國產 CPU 重點企業進行了扶持。

「十二五」以來，國家通過集成電路產業優惠政策、產業基金等措施扶持國產 CPU 產業，國內培育出了一批國產 CPU 設計單位和研究機構，發展走向正軌。

其中，傳統的設計機構如龍芯、飛騰、申威、海思、紫光展銳等競爭力正在提升，君正、兆芯、海光等新秀也在快速成長，科研機構包括中科院計算所、北大眾志、國防科大、江南計算所、北京大學、浙江大學等都在積極參與，形成了百花齊放的局面。

1.2 部分國產 CPU 廠商具備完全自主發展能力，但多數仍依託國際合作

國產 CPU 技術格局：少數具備自主指令集架構設計能力，多數依靠國際成熟架構授權

CPU 發展到今天，其內部架構和邏輯關係已經變得錯綜複雜，設計企業如果從頭開始進入，成功難度很大。

國內有部分完全自主架構，如北大眾志完全自主開發的指令集產品 UniCore，蘇州國芯、杭州中天、浙江大學共同設計的國產嵌入式 CPU——C-Core 等。

但是我們也看到，雖然這些產品在指令集架構上，實現了完全的自主，安全性最高，但是缺點也十分明顯，包括缺乏作業系統等基礎軟硬體支持、開發工具少（編譯器、調試器等）、應用程式開發困難、移植難度大等，所以一直以來在產業化上受到較大制約。

目前，活躍在市場上的國產 CPU 絕大多數都是採用同國外合作的方式，主要途徑包括購買指令集授權、技術合作等。

提到指令集架構，則要從計算機的發展史開始說起。

早期的計算機系統，軟體的編寫都是直接面向硬體系統的，即使是同一廠商的不同計算機產品，他們的軟體和硬體都是不能通用的，軟體和硬體緊緊耦合在一起，不可分離。

後來，IBM 為了使自己的一系列計算機能夠使用相同的軟體，免去重復編寫的痛苦，於是在它的計算機系統中引入指令集架構（ISA，Instruction Set Architecture）的概念，將軟體編程所需要的硬體信息抽象出來，形成一個抽象的機器架構，編程人員在這個抽象機器上進行編程，進而實現了與硬體的解耦。

至此，處理器則從原來與系統不能分離，演變成為指令集架構、微結構、底層的物理實現三層結構，並一直延續到現在。

指令集架構中，最為基礎的就是指令集，它是用來引導 CPU 進行加減運算和控制計算機作業系統的一系列指令集合。

目前，全球 CPU 指令集架構有兩類——複雜指令集（X86）和精簡指令集（以 ARM、MIPS、POWER 等為代表）。

其中，複雜指令集（CISC）通過增加可實現複雜功能的指令和多種靈活的編址方式，來提高程序的運行速度。

但直接後果就是需要對不等長的指令進行分割處理，造成一些不必要的等待，效率較低，對硬體集成度、工藝、功耗均非常高。

相反，精簡指令集（RISC）採用的等長的指令，可以將一條指令分割成若干個進程或者線程，交給不同的處理器並行處理，效率高，硬體集成度要求不高，工藝簡單而且成本低。

英特爾在早期研發 CPU 時，精簡指令集還未出現，而在精簡指令集出現之後，英特爾也看到了精簡指令集存在的明顯優勢，但為了實現後向兼容，也不得不一條路走到黑，繼續推動 X86 複雜指令集的發展。

這兩類架構競爭十分激烈。

上世紀 90 年代，複雜指令集和精簡指令集陣營展開了激烈廝殺。

複雜指令集一方，英特爾憑藉著與微軟的事實上的結盟（Wintel 體系），同時也在新的微內核中融合了一些精簡指令集的技術優勢，在中低檔伺服器、PC、筆記本等主流領域占據了絕大多數份額；精簡指令集一方，雖然指令集本身有優勢，但是群龍無首且各自為戰，最終被 Wintel 體系打敗，且擠壓到嵌入式市場，後來在智慧型手機興起之後才覓得新的市場空間。

尤其是 ARM，通過與 Android 的合作，在智慧型手機處理器市場占據了絕大多數份額。

在 ARM 的 64 位產品（ARM V8）推出之後，其市場也不再局限於嵌入式和移動領域，高性能計算、伺服器和桌面也都成為其重要方向。

複雜指令集和精簡指令集架構在國內均有授權或者技術合作。

X86 授權的有兆芯、海光，兆芯是通過威盛獲得的X86授權，海光則是中科曙光和AMD合作的產物。

精簡指令集授權的有龍芯（MIPS）、飛騰（兼容 ARM V8 架構）、申威（Alpha）、海思（ARM）等。

可以看到，ARM 架構在國內市場上的影響力較大。

指令集授權模式對比：架構授權自主可控程度高，固核授權產品化速度快

目前，CPU 授權主流的方式有三種：架構授權、軟核授權和硬核授權，對於使用授權的企業來說， CPU 的完成度依次上升，設計難度依次下降，但自主程度也在降低。

（1）架構授權。

該級別授權允許被授權方研發晶片，兼容授權方發展出來的指令集架構，主要好處在於可以分享授權方建立起來的軟體生態紅利。

但由於架構只是處理器的抽象描述、設計理念，類似於大樓的渲染圖，對被授權方的研發能力要求非常高，設計中出現任何錯誤，都將造成投資失敗。

目前國內購買架構授權的企業均是晶片研發能力領先的企業。

如天津飛騰、龍芯和申威等，被授權方拿到的都是標準文檔（包含指令的定義，通用寄存器的數量等），而大量的寄存器傳輸級模型和布線都需要設計，對自主設計要求非常高，也正是因為如此，上述企業也被認為是當前自主可控程度最高的設計廠商。

架構授權也有很多的附加條件，包括有效期（可以為永久授權、階段性授權等）、授權用途、市場范圍、處理器核數、是否具有擴展權、自主修改權等。

尤其是在當前貿易戰的大背景下，相關的限制性條款成為了處理器授權的重大風險點，可能出現非永久性授權到期不續的問題。

而且，這類授權價格一般比較昂貴，購買授權的用戶非常有限。

（2）軟核授權。

軟核通常是用 HDL 文本形式提交給用戶，它經過 RTL 級設計優化和功能驗證，但其中不含有任何具體的物理信息。

據此，用戶可以綜合出正確的門電路級設計網表，並可以進行後續的結構設計，具有很大的靈活性，藉助於 EDA 綜合工具可以很容易地與其他外部邏輯電路合成一體，根據各種不同半導體工藝，設計成具有不同性能的器件，設計難度和自由度低於架構授權。

（3）硬核授權。

硬核是基於半導體工藝的物理設計，已有固定的拓撲布局和具體工藝，並已經過工藝驗證，具有可保證的性能。

其提供給用戶的形式是電路物理結構掩模版圖和全套工藝文件，是可以拿來就用的全套技術，用戶拿到授權之後就可以生產。

硬核的設計和工藝已經完成而不能更改，授權廠商對其實行全權控制，對智慧財產權的保護相對簡單。

因此，採用此類授權模式的廠商，自主可控能力最弱，但商業化成功的可能性最高。

以處理器授權公司 ARM 為例，該公司的 IP 也是大體按照上述的三種模式進行授權的，但也發展出一些更為具體的授權類別。

比如學術授權，是免費面向高校和科研機構的；DesignStart，是為了方便半導體企業低成本、低風險、快速了解 ARM IP 的一種授權模式；這兩種模式下設計出來的晶片不能銷售，只能用於內部研究。

另外，它還設計出了多用途授權、單用途授權。

多用途授權模式還細分為普通多用途授權和終身多用途授權，以時間為授權效力劃分，均較為昂貴，相對來說比較適合大型企業。

而單用途授權以用途劃分授權效力範圍，這種授權模式之下，需要交一筆前期授權費，此後按照每顆晶片收取約 2％的版稅，這種授權相對來說比較適合創業公司，或者目標明確的特定設計項目。

1.3 國產 CPU 正實現「從無到有」、「可用到好用」的轉變，生態短板逐步補齊

國產 CPU 在高性能計算、桌面、移動及嵌入式領域均實現較快發展，且差距擴大趨勢在逆轉

從拿到授權到設計出產品，需要大量的資金、人員投入，以及國家產業政策的持續支持。

在 2006 年啟動的核高基專項，以及後續大基金持續支持下，政府和企業均在發力，無論是大 CPU（高性能計算、伺服器）、還是中 CPU（桌面級）以及小 CPU（移動和嵌入式）都取得了較大進展，已有的產品通過不斷的優化升級，實現了從「可用」到「好用」，一些量大面廣的領域，也實現了「零」的突破。

從整體上看，國產 CPU 晶片同國際差距擴大的態勢逐步在逆轉。

高性能計算方面，國內天津飛騰、海光、申威等處理器產品已經在 E 級（每秒百億億次）超算原型機上得到應用，申威的處理器、加速器均實現了完全國產化。

伺服器晶片方面，飛騰、龍芯、海光、華為海思均有新品發布，其中飛騰 2000+/64 核產品性能已經與英特爾主流 E5 部分產品性能相當。

海光由於採用的是 AMD 的 Zen 架構授權，該晶片除了性價比優勢較為明顯之外，還具備同 X86 生態的良好兼容性。

華為海思在 2019 年 1 月份推出鯤鵬 920 處理器，兼容 ARM V8 架構，64 核，7nm 工藝，主頻達到 2.6GHz，在中檔伺服器 CPU 市場上具備較強的競爭力。

桌面處理器方面，飛騰、龍芯、兆芯等均有產品推出，且近年來產品性能提升明顯。

飛騰傳統的桌面產品是 FT1500/4A 產品，工作主頻在 1.5GHz-2.0GHz 之間，最大功耗 15W，主頻相當於奔騰 4 的早期產品，但同主流酷睿處理器差距較大，民用市場競爭力相對較弱。

2019 年 9 月，公司推出了 FT2000+/4A 桌面處理器產品，工作主頻為 2.6GHz-3.0GHz，16nm 工藝，主頻指標已經與英特爾酷睿 i5 部分產品的性能相當，明顯好於國內其他桌面產品。

該晶片能耗 10W，顯著低於英特爾同類產品 35W-45W 的能耗水平。

此外，龍芯推出的 3A/3B3000 產品，商業級產品主頻在 1.5GHz 左右，相較前一代產品，主頻提升近 50%，改善明顯。

國內移動 CPU 設計能力快速成長，已經處於全球領先地位。

相比傳統的 PC 和伺服器市場，我國移動晶片同國際差距已並不明顯，華為海思和台灣聯發科在移動處理器設計領域都處在全球領先地位。

2019 年 9 月，華為海思發布麒麟 990 和麒麟 990 5G 產品，這兩款晶片使用台積電二代的 7nm 工藝製造，整體性能較前一代產品——麒麟 980 提升 10%左右。

從公開的跑分數據來看，麒麟 990 多線程跑分均高於高通最新推出的驍龍 855 和驍龍 855+，單線程高於驍龍 855，略低於驍龍 855+。

國產 CPU 生態建設是最大短板，國內正通過多種方式逐步補齊

處理器產品除了自身技術因素外，更多依託的是生態。

所謂生態，就是產業鏈條上的企業形成的一種緊密的分工協作關係，類似於准同盟。

生態的作用在 CPU 市場上表現的十分突出。

在傳統 PC 市場上，英特爾和微軟構成的「Wintel」體系一直牢不可破，英特爾引領著 CPU 的發展並領導著一批 PC 硬體和製造企業為其適配，而微軟及合作夥伴在作業系統和應用軟體方面同 X86 晶片進行緊密協作。

一般而言，微軟新作業系統的發布之後，會拉動一波新的 PC 更換，進而帶動新 CPU 的需求，循環往復，微軟和英特爾等軟硬體廠商都在其中受益。

在移動市場上同樣存在類似的生態，ARM 和 Android 的組合（業內稱 AA 體系或者 ARM-Android 體系）同樣具備強大的影響力。

ARM 占據了全球 95%的移動晶片授權市場，而 Android 在移動作業系統市場上的份額也高達 85%。

而在中低檔服務器市場上，基本上是 X86 的天下，ARM 正在以挑戰者的角色進入。

在典型的 CPU 生態結構中，一般需要一個或者兩個核心企業，引領整個行業發展。

但是在國內，各處理器設計企業在指令集選擇上，山頭林立，各自為戰，但都沒能做大，對生態的領導能力較弱。

而一般的軟體企業只會對一兩種微結構進行編譯，如果一種指令集在市場生態上處於弱勢，軟體企業就不願意選擇該指令集進行優化，這種指令集也很難獲得市場成功。

恰恰在國內市場上，處理器採用的指令集可謂是五花八門，但市場銷售量都不大，每款產品出貨量很低，這就給作業系統、中間件、資料庫以及應用軟體企業造成非常大的困擾，無所適從，作業系統、軟體企業與處理器晶片適配積極性不是很高，因此很多還是在依託國家研發專項在推動，還沒能形成內生的配套機制。

但近兩年來，國內企業也在通過各種途徑建設生態，已經取得了一定的效果。

一方面，晶片和作業系統廠商聯合打造的生態「雛形」已經顯現。

參考 Wintel 和 ARM-Android 模式，電子信息央企——中國電子開始加強對「PK 體系」的建設，目前該體系已經推進到 2.0 版本。

P、K 分別是天津飛騰（Phytium）和銀河麒麟（Kylin）的英文名稱首字母，銀河麒麟是我國重要的自主作業系統研發廠商，長期與飛騰晶片進行優化適配。

除了軟體適配的整合，硬體方面的領導力建設也在加強，2019 年中國電子對旗下業務進行重大調整，旗下整機廠商中國長城收購天津飛騰，整機業務全面轉向 PK 體系，國產 CPU 缺乏硬體支持的短板正在補齊。

同時，處理器和作業系統廠商也在加強開源社區、認證培訓、支持學術研究等方式引導相關軟體開發、應用推廣。

另一方面，國家也在加快推動基於國產 CPU 的整機品牌在黨政軍、重點行業的應用，通過應用帶動生態建設。

目前，相關項目推動順利，伺服器、筆記本、台式機、移動及嵌入式終端、外設企業多數都在參與國產 CPU 的適配工作，基於國產 CPU 的作業系統、通用軟體及應用軟體的開發推廣工作都在有序進行，國產化軟硬體平台體系建設逐步完善。

從目前生態建設效果來看，鏈條越短的領域，生態建設的越完善。

在整個計算機產業鏈中，高新性能計算和伺服器是產業鏈最短的，涉及的軟體應用最少，正因為如此，國內整機、外設企業分布較為密集，每家國產 CPU 設計企業周圍都有大量的廠商集聚。

相反，台式機和筆記本市場由於對通用、應用軟體要求較高，目前的整機種類相對少一些，但是主流的整機製造廠還均有產品推出。

二、國產 CPU 發展機遇及前景展望

2.1 國際供應鏈斷裂和信息安全風險加劇，倒逼國內 CPU 加快自主可控步伐

「造不如買」的國際產業鏈邏輯被打破，國內 CPU 供應鏈安全受威脅，自主可控必要性提升

我國 CPU 市場規模和潛力非常大，龐大的整機製造能力意味著巨量的 CPU 採購。

據國家統計局數據統計，2018 年國內智慧型手機產量高達 13.69 億台，計算機整機產量也達到 3.2 億台。

雖然近些年，計算機整機和智慧型手機產量增長都出現瓶頸，由於這兩類產品體量龐大，CPU 的需求量大且單品價值非常高，市場規模依然非常可觀。

同時，伺服器 CPU 伴隨著整機出貨的快速成長，需求量增長也較為迅速。

IDC 數據顯示，2018 年國內伺服器出貨量達到 330.4 萬台，同比增長 26%，其中網際網路、電信、金融和服務業等行業的出貨量增速也均超過 20%。

另外，國內在物聯網、車聯網、人工智慧等新興計算領域，對 CPU 也存在海量的需求。

國內 CPU 絕大多數都是進口或者採購國外企業在華產品。

移動 CPU 除了華為能夠通過海思自給之外，其餘都需要從國外或台資企業（如高通、聯發科等）採購；桌面 CPU 則更是嚴重依賴 X86 架構，台式機、筆記本 CPU 主要為英特爾、AMD 占領；伺服器市場則主要為英特爾壟斷。

2019 年前 7 個月，我國晶片累計進口額為 1645.71 億美元，繼續超過原油居國內進口產品首位。

其中，處理器及控制器晶片（主要為 CPU）進口額 749.71 億美元，占到晶片進口額的 46%。

美國企業（英特爾、AMD、高通等）是我國 CPU 產品的主要供應商，其中直接從美國本土進口的 CPU 晶片體量也比較大。

2019 年前 7 個月，我國累計從美國進口處理器 64.87 億元，占到我國從美國晶片進口額的 84%，占比非常之高。

對美國處理器的過度依賴，成為我國信息產業發展的一大軟肋，在當前貿易戰持續的大背景下，影響已經十分明顯。

川普政府上台之後，美國對我國超算、伺服器、智慧型手機、通信系統設備等整機製造核心企業的制裁持續在升級，CPU 的供應也成為問題。

2018 年以來，中興、華為、中科曙光、江南計算所等企業都已經被美國列入限制性清單，最近海康、大華、科大訊飛等人工智慧企業也被美國實施禁運，這些企業的生產經營受到不同程度的影響。

更為嚴峻的是，全球核心技術和關鍵產品武器化趨勢明顯。

除美國外，重點材料、元器件供應國— —日本和韓國，也開始將關鍵產品禁運作為政治籌碼，相互傾軋，斷供問題至今尚未完全解決，曾經國內甚囂塵上的可以完全依靠「國際供應鏈」的神話被徹底打破。

我國作為電子信息終端製造大國，一旦其他國家在 CPU 這種關鍵器件上卡脖子，我國卻缺乏有效的應對和準備，將會對整個電子信息行業甚至是國民經濟社會發展產生極具破壞性的影響。

國內出於信息安全、產業升級等戰略需要，對國產 CPU 等領域的政策支持力度持續提高

採用國外的 CPU 產品，國內用戶對其內部邏輯、軟體代碼缺乏控制，存在邏輯炸彈、軟體後門等安全性問題。

同時，在一些關鍵基礎設施、武器裝備等領域，由於使用周期非常長，相當長時間內可能都不需要對信息系統（包括 CPU 等元器件）進行升級換代，這和消費級產品存在著根本性的差異，其對供應鏈安全的要求遠遠大於性能要求。

如果採用國外的 CPU 產品，一般會按照摩爾定律快速演進，國內相關基礎設施、武器系統所採用的工藝或技術相對落後的元器件，就非常可能遭遇生產線關閉的情況，對於一些系統級裝備，都需要進行重新設計，增加不必要的成本。

相反，如果是採用國內供應商，涉及到武器和關鍵基礎設施的零部件，企業會保留相關產能和售後服務團隊。

另外， CPU 作為基礎性、先導性的產品，是信息產業重要的發展方向，需要大量的創新要素包括人力、財力、產業政策等方面的投入，大量採購進口晶片，抑制了國產 CPU 產品的生態培育和成長。

也正是如此，黨中央、國務院以及地方政府對該領域的支持力度逐步加大，政策日趨完善，為產業後續實現跨越式發展創造了良好的外部環境。

尤其是未來中美在科技領域競爭加劇的大背景下，國內對國產 CPU 的支持力度還會保持在高強度。

（1）對 CPU 相關的元硬體研發引導、資金支持以及財稅優惠政策有所傾斜；（2）支持企業通過兼并重組、國際合作等方式做大做強，提高國產化替代能力；（3）加強應用端扶持，推動國產化採購工作，將基於國產晶片的整機產品列入政府採購清單，鼓勵軟體、周邊設備對國產 CPU 進行優化和適配；（4）加強人才培養，2019 年 10 月工信部發布消息稱，將與教育部合作加強集成電路人才隊伍建設，將集成電路設置為一級學科，這將引導更多的高校、科研院所教師參與到集成電路研究當中，相應的研究生和本科生集成電路人才培養也會起來。

2.2 國內黨政軍、重點行業市場空間廣闊，未來國產 CPU 進口替代潛力巨大

國內仍將長期是全球最大的 CPU 消費市場。

從主要下遊行業來看：首先，智慧型手機將面臨著大量的換機需求，針對 5G 場景和應用的 CPU 處理器也將得到較快推廣。

目前，國內 5G 手機已經進入預熱狀態，市場普遍預計到 2020 年年底，國內 5G 手機有望進入實質性增長階段。

據中國信通院數據顯示，2019 年 10 月份，國內市場 5G 手機銷量達到 78.7 萬部。

2019 年國慶之前，三大運營商也啟動了 5G 套餐的預約，10 天內預約量就超過 1000 萬人。

其次，PC 雖然未來相對疲軟，但用戶基數非常龐大；伺服器晶片市場將繼續在雲計算、企業數字化轉型中受益，尤其是在國內市場上，雲計算市場規模增速未來幾年將持續保持在 30%以上。

最後，工業控制領域的嵌入式 CPU 需求廣闊，我國作為製造業大國，目前正在向製造強國轉型，智能化改造是重要方向，CPU 作為智能化的核心部件，將廣泛應用於工控系統當中。

CPU 市場主要分為三類：黨政軍及重點行業、企業以及消費級市場，需求特點各異。

黨政軍及重點行業市場，市場化程度相對較低，對安全性和定製化的要求遠高於消費級市場，同時對生態的要求相對較低，這同國產 CPU 當前的發展現狀非常契合，因此這一板塊一直是國產 CPU 的傳統和核心市場；企業級市場主要是高性能計算和嵌入式 CPU，這個領域對生態的要求，高於黨政軍但弱於消費級市場，這個板塊是國產 CPU 未來重要的增量市場；消費級市場則是國產 CPU 長期要突破的目標，尤其是桌面 CPU 性能、生態等方面還有巨大的差距，還需要重點彌補。

其中，黨政軍及重點行業是國產 CPU 確定性最強的領域。

在當前貿易戰的大背景下，國內關鍵 IT 基礎設施、涉密、電子公文等領域正在推動自主可控試點，基於國產 CPU 的信息產品已經得到應用，除了中央機關已經明確大規模採購之外，地方政府部門也將開始相關國產化替代工作；對信息安全、供應鏈安全高度敏感的軍隊，一直是國產 CPU 的傳統市場，將來伴隨著國防信息化的加速，伺服器、 PC、嵌入式和移動 CPU 需求量均將增加；金融、電信、能源等重點行業領域也在加大基於國產 CPU 的伺服器產品採購，未來使用範圍將逐步從非生產領域進入核心領域，目前飛騰、兆芯、海光等產品在金融、電力等市場都有公開的應用案例。

2.3 未來國產 CPU 在傳統領域存在追趕機會，AI、開源架構帶來換道超車可能

傳統 CPU 技術差距雖然巨大，但依然存在追趕上的可能

首先，國內關於 CPU 的知識儲備趨於完善。

主要設計企業無論是通過自研還是國際合作，都已經在架構方面積累了較為豐富的經驗，包括架構的升級、內核的設計等，已形成了較多的參考案例，有望在現有平台上實現躍升。

其次，國內技術人才的積累也在日趨豐富。

隨著國內晶片設計市場的不斷擴大，已經在行業內沉澱了一批技術人才，龍頭設計企業如飛騰、龍芯、申威、海思等都具備了穩定的核心設計團隊。

值得注意的是，教育部和科技部已經將集成電路列為一級學科，未來高校細分專業設置的空間將更大，相關人才的培養也將加速。

最後，CPU 進入後摩爾定律時期升級速度趨緩，國產 CPU 離天花板較遠，縮小差距存在可能。

目前，英特爾的最新工藝水平已經到了 14nm，後續再提升難度非常大，性能提升速度將顯著趨緩，尤其是英特爾在10nm上存在不小的障礙，新品遲遲未能推出。

即使是工藝已經升級到7nm的台積電，後續離矽加工極限（3nm）已非常接近，空間非常小。

而國內企業製程和性能水平相對較低，所處的階段反而更會像英特爾發展的早期，如果能夠保證持續的研發投入，我們認為在傳統通用 CPU 可以實現按照摩爾定律進行追趕，進而縮小差距。

新技術、新架構可能也將為國產 CPU 帶來發展契機，換道超車的可能性存在

隨著人工智慧、5G、邊緣計算、區塊鏈等技術的發展和成熟，將對傳統計算需求形成巨大挑戰，並創造出新的計算技術需求，國內 CPU 企業如能在此期間不斷拓展產品譜系，將大有可為。

同時，除了 X86 和國內廣泛使用的 ARM 架構之外，開源架構未來也將成為重要選擇，中小企業也可以利用其免費特點，擺脫 Wintel 和 ARM-Android 體系的歷史包袱，實現換道超車。

目前，國際上主要的開源架構為 RISC-V、Open-RISC、SPARC 等，其中 RISC-V 架構正在受到市場的認可，該架構篇幅簡潔，指令集模塊化、指令集數量少，不但能夠實現向後兼容，還解決了類似 X86、ARM 架構在升級過程中出現的問題，沒有歷史包袱。

對於 RISC-V 生態，目前國內企業如阿里，已經有所行動，全資收購的中天微已經發布 RISC-V 第三代指令系統架構處理器 CK902，平頭哥也在 2019 年發布了全球性能最強的 RISC-V 的 MCU 產品，具備發展 CPU 的潛力。

另外，華為之前也表示，對 RISC-V 開發很有興趣，公司也是這個基金會的成員。

三、主要國產 CPU 設計企業發展概況

目前，活躍在自主可控市場上的晶片設計企業，主要為天津飛騰、中科龍芯、成都申威和上海兆芯。

3.1 天津飛騰

公司簡介

天津飛騰是國內重要的自主晶片設計企業之一。

公司由天津市濱海新區軍民融合創新研究院、聯合濱海新區、中國電子信息產業集團共同組建，三家股權分別為 33.33%、31.67%和 35%。

其中天津市濱海新區軍民融合創新研究院是由國防科技大學和濱海新區共同組建的科研事業單位。

公司位於天津濱海高新技術產業開發區，在北京、長沙、廣州等地均設有子公司和分公司，其主要致力於國產高性能、低功耗集成電路晶片的設計與服務。

天津飛騰（Phytium）一直是作為中國電子信息產業集團本質安全的重要板塊，與天津麒麟（Kylin）一起在打造國產基礎軟硬體平台——「PK」體系。

在該體系中，天津飛騰主要提供處理器晶片產品，天津麒麟主要在作業系統領域發力，這兩家企業已經構成了國內自主可控領域的重要力量。

經過多年的發展，基於天津飛騰和天津麒麟的整機產品已經在黨政軍、重點行業企業得到批量應用。

2019 年 8 月份，中國長城完成了對中國電子所持有的天津飛騰全部 35%的股權收購工作（華大半導體的 13.54%和振華電子的 21.46%）。

……

3.2 龍芯中科

公司簡介

中科院計算所從 2001 年開始研製龍芯系列處理器，經過十多年的積累與發展，於 2010 年由中國科學院和北京市政府共同牽頭出資，正式成立龍芯中科技術有限公司（簡稱龍芯中科，下同），旨在將龍芯處理器的研發成果產業化。

龍芯中科公司致力於龍芯系列 CPU 設計、生產、銷售和服務。

主要產品包括面向行業應用的專用小 CPU，面向工控和終端類應用的中 CPU，以及面向桌面與伺服器類應用的大 CPU。

為滿足市場需求，龍芯中科設有安全應用事業部、通用事業部、嵌入式事業部和廣州子公司。

在國家安全、電腦及伺服器、工控及物聯網等領域與合作夥伴展開廣泛的市場合作。

龍芯中科擁有高新技術企業、軟件企業、國家規劃布局內集成電路設計企業、高性能 CPU 北京工程實驗室及相關安全資質。

……3.3 成都申威

公司簡介

成都申威科技有限責任公司（以下簡稱"成都申威"），成立於 2016 年 11 月 25 日，公司總投資 5 億，註冊資金 1 億。

公司依託國家信息安全發展戰略，主要從事對申威處理器的產業化推廣，核心業務包括申威處理器晶片內核、封裝設計、技術支持服務及銷售，小型超級計算機研發、測試、銷售、服務及核心部件生產，基於申威處理器的軟體、中間件開發，嵌入式計算機系統定製化產品服務，集成電路 IP 核等智慧財產權授權。

申威處理器是在國家"核高基"重大專項支持下，由上海高性能集成電路設計中心研製的全國產處理器。

申威的 CPU 屬於 Alpha 指令集陣營，技術來源於美國 DEC 公司的 Alpha 21164。

當初 DEC 的技術非常強大，Alpha 的性能更讓人驚艷，AMD 就曾在此基礎上開發了自己的 K7 微結構。

但是，由於 DEC 在商業模式上的失敗，以至於 Alpha 架構被幾經轉手，先被康柏收購，康柏後來再被惠普收購後，Alpha 架構就被束之高閣。

Alpha 指令集和微結構都已經不再更新，很多專利已經過期。

於是，無錫江南計算所購買了該架構的所有設計資料，發展成為後來的申威晶片。

申威在 Alpha 21164 基礎上開發出自己的擴展指令、神威睿智編譯器以及基於 Linux 的神威睿思作業系統。

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3.4 上海兆芯

公司簡介

上海兆芯集成電路有限公司（以下簡稱「兆芯」）是成立於 2013 年的國資控股公司，總部位於上海張江，在北京、西安、武漢、深圳等地均設有研發中心和分支機構。

兆芯是由上海國資委、威盛電子出資成立，其中上海國資委占股 80%，威盛電子占股 20%。

威盛電子成立於 1987 年，最初主要業務為晶片組，2000 年收購了 Cyrix 和 IDT，獲得了 X86 授權，並進行了自主設計，從 VIA Ezra 架構開始，就完全是由威盛電子自主設計的架構。

威盛也成為英特爾、AMD 之外，全球唯一一家擁有 X86 架構授權的公司。

兆芯是國內領先的晶片設計廠商，同時掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術，擁有三大核心晶片及相關IP的完全自主設計研發能力，全部研發環節透明可控。

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四、投資建議

CPU是整個電子信息產業的基礎器件，在大國戰略博弈以及產業安全等方面都具有非常重要的意義，尤其是在當前貿易戰大背景下，全球供應鏈斷裂風險顯著加大，我國作為電子信息終端製造和消費大國，必須在該領域擁有「備胎」，防止被人卡脖子。

國產 CPU 雖然同國際先進水平存在較大差距，但差距擴大的勢頭正在得到逆轉。

未來隨著黨政軍、重點行業信息系統國產化進程的加速，國產 CPU 進口替代空間也將進一步放大，生態建設也將得到完善。

建議投資者關注與國產 CPU 生態密切相關的企業投資機會，主要包括軟硬體廠商、集成商等。

建議關注國內參與自主可控整機設計、製造企業，包括中國長城、浪潮信息、紫光股份、中科曙光；關注積極參與國產化平台適配的系統集成、作業系統、中間件、資料庫、應用軟體企業，如太極股份、中國軟體等。

（報告來源：平安證券）

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