國產自主晶片行業盤點之一：電腦通用CPU晶片

CPU指令集分類主要分有兩大陣營，複雜指令集計算機(CISC)和精簡指令集計算機(RISC)。

而CPU構架主要有：X86/Atom、ARM、MIPS、OpenRISC、RISC-V等等。

一、CISC構架玩家為Intel、AMD兩大巨頭為代表的x86，但市場上還有兼容x86的廠商如Cyrix(被台灣威盛收購)、上海兆芯（與台灣威盛電子（VIA）合資），天津海光（與AMD合資）、北大眾志（AMD授權給北京大學的低端X86技術，推出過X86兼容處理器PKUnity86-3）。

二、採用RISC體系結構的處理器的晶片廠商有SUN公司的Sparc、SGI、IBM的 Power PC系列、DEC公司的Alpha系列、Motorola公司的龍珠（Dragon ball EZ）和Power PC等，以及目前流行的ARM（用此授權構架的廠商極多）。

PowerPC最初由APPLE、IBM、MOTOROLA組建的AIM聯盟開發，後AIM聯盟被Wintel聯盟分化，導致IBM獨立分出應用微電路公司（Applied Micro Circuits Corporation，轉向PowerPC嵌入式和ARM嵌入式產品）、MOTOROLA獨立分出Freescale（即飛思卡爾，轉向Power和ARM嵌入式產品，2015年被恩智浦半導體收購），國內有中晟宏芯。

由於晶片市場逐漸集中於低功耗和高性價比的移動計算晶片，PowerPC雖然漸漸淡出視野，但其處理能力和單晶片架構上的優勢，在工業控制領域和信息產業仍舊具有強大的影響力。

下面詳細說說國產廠商在通用計算CPU晶片領域的情況。

1、天津飛騰信息技術有限公司：飛騰推出面向高性能通用計算應用的Sparc指令集如CPUFT-1000/1500系列、後放棄自主構架轉向ARM64構架推出FT-1500A/2000系列企業級應用處理器，FT-2000+ 集成了64個飛騰自主開發的微處理器內核FTC662，主頻2.2G-2.4GHz，典型應用功耗90W。

64核ARM處理器性能堪比Intel 14核28線程的Xeon處理器。

FT-2000/64主要應用於高性能、高吞吐率伺服器領域，如對吞吐能力要求較高的網際網路/雲計算伺服器、對計算性能要求較高的行業業務主機等。

2、無錫江南計算技術研究所：推出申威處理器或申威CPU，簡稱 「SW處理器」。

SW處理器源自於DEC的Alpha 21164，採用自主指令集。

SW26010就是260核心眾核架構，亂序執行架構，頻率1.45GHz，整個處理器包括4個MPE（Management Processing Element）管理單元、4個CPE（Computing Processing Element）計算單元及4個MC內存控制器單元組成，其中CPE單元又由8x8陣列的64核心組成，所以總計是260個核心（4x64 4=260）。

與其他國產處理器相比，申威系在性能上完全走在了前列，SW26010的理論浮點性能高達3TFLOPS，其性能完全可與Inel最新的Xeon Phi加速卡一拼。

由於中國超算髮展過猛，被美國禁運相關晶片，因此神威太湖之光採用了申威SW26010處理器，使得中國超算得以刷榜兩年之久，足見此CPU性能之強悍。

3、龍芯中科技術有限公司：龍芯是中國科學院計算所自主研發的通用CPU，後龍芯課題組獨立成立公司運作，2006年3月，龍芯通過購買意法半導體授權MIPS64架構獲得MIPS指令的使用權，通過購買技術脫離智慧財產權的法律糾紛。

龍芯在2011年向美普思（MIPS Technologies）購買了MIPS32與MIPS64架構的授權。

LoongISA指令系統在MIPS64架構500多條指令基礎上，在基礎指令、虛擬機指令、面向X86和ARM的二進位翻譯指令、向量指令四個方面增加了近1400條新指令。

目前龍芯CPU有龍芯1、2、3等多個產品系列，產品跨度從嵌入式、桌面（包括移動PC）、伺服器以及航天行業等多個領域，已初步形成民用產業鏈和配套軟體支持。

中科曙光、航天科工、同方計算機、浪潮超越、東軟集團、銳捷網絡、研華中國也都同時發布了基於龍芯3A/3B/2H系列處理器的高性能伺服器、安全計算機、筆記本、加固平板、高性能防火牆、千兆網絡交換機、高性能工控模塊等一系列產品，國產自主可控產業鏈初現。

4、中晟宏芯：推出過IBM公司的Power8構架的馬甲產品CP1處理器，但產品後續發展不利，專利仍為IBM授權且限制條件較多，前景堪憂。

5、貴州華芯通半導體技術有限公司：2016年1月，貴州華芯通半導體是由貴州省及美國高通公司共同出資成立，專注於設計、開發並銷售供中國企業使用的基於ARMv8架構的先進伺服器晶片平台。

技術來源於高通ARM伺服器用晶片，而2018年傳出消息稱高通計劃放棄開發數據中心伺服器晶片，產品和應用發展前景不明。

6、天津海光先進技術投資有限公司：通過與amd合作取得了x86授權，取由中科曙光系運營管理，源於AMD的x86晶片技術授權，開發只在中國市場銷售伺服器晶片，同時AMD會根據相關晶片的銷售額獲得分成，由於Intel與AMD協議不許X86授權第三方，因此產品銷路受到一定限制僅為中國大陸，預計推出產品為AMD Zen構架伺服器產品。

7、上海兆芯集成電路有限公司：2013年與台灣威盛電子（VIA）合資的，上海國資委持股約80%的國資控股公司，同時掌握中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、晶片組（Chipset）三大核心技術，產品包括中央處理器（CPU）基於國際主流的x86架構晶片，ARM Cortex AX系列和融入自主智慧財產權GPU的Elite系列各類SoC晶片，應用於台式機、筆記本、一體機、存儲伺服器、磁碟陣列、工控整機等多種形態產品。

開先ZX-C系列處理器包括開先KX-5000 系列4/8核處理器，開勝KH-20000系列8核伺服器通用x86 SOC處理器產品，目前產品應用於移動PC、台式機、伺服器等產品上，進入地方政府採購目錄。

由於威盛VIA拿到的Intel X86技術授權只到2018年，x86和Win聯盟技術和應用的不斷升級會導致兼容x86無優勢，因此後續發展前景有一定的局限性。

8、瀾起科技：與Intel、清華微電子合作，Intel提供完整x86 CPU核，集成清華微電子FPGA或CPLD作為可信計算模塊最終封裝產品，實為intel搶占中國市場的馬甲產品，合作模式不明，發展前景不明。

9、北大眾志:北京北大眾志（MPRC）微系統科技有限責任公司是北京大學成立的全資校辦企業。

推出自主產權的北大眾志UniCore-I微處理器體系結構眾志-805、PKUNITY863-1，UniCore-Ⅱ微處理器體系結構PKUNITY863-2、PKUNITY-3-130產品，以及取得AMD授權後開發的集成32位X86兼容微處理器核、UniCore-2微處理器核、SuperV_EF01 DSP核三核集成封閉的北大眾志PKUnity86-3晶片。

實際應用較少，幾乎不為人所知。

10、杭州中天微系統有限公司：開發基於C-SKY V2自主指令架構與16/32位可變長指令系統的面向機器視覺/人工智慧等應用的超高性能計算引擎C-SKY®嵌入式CPU之CK860/CK860MP、面向高端嵌入式應用的高性能運算引擎面向高端嵌入式應用的高性能CPU核產品C-SKY®嵌入式CPU之CK810、面向中高端嵌入式應用的高能效CPU核產品C-SKY®嵌入式CPU之CK807。

2018年4月20日，中天微系統有限公司被阿里巴巴集團宣布全資收購。

11、華為：2016年06月華為展出Hi1612 ARM架構64位處理器的華為「泰山」TAISHAN ARM伺服器，採用ARM Cortex A57內核，擁有16個核心，兼容ARMv8-A指令集，使用台積電16nm工藝製造。

用來做生態系統驗證，但並非推廣的CPU和量產型號。

根據消息，華為也已經加入RISC-V陣營，由於RISC-V發布僅兩年有餘，生態尚不成熟，還未見相關成熟產品推出。

此外，由於最近興起的RISC-V指令集是一個現代的、沒有專利問題和沒有歷史包袱的全新指令集，並且以BSD許可證發布。

RISC-V在功耗、性能、面積等各種層次都不輸給ARM，任何公司都可以在自己的產品中免費使用，而修改也無需再開源。

應用前景有物聯網、移動計算、人工智慧，較為廣泛，不少國內企業已經在試圖加入RISC-V陣營，如武漢市聚芯微電子有限責任公司基於蜂鳥E200--RISCV的通用處理器內核。

其它國家的自主通用晶片：

俄羅斯計算機製造公司T-Platforms：貝加爾-T1集成了兩個MIPS P5600 CPU核，以及DDR3、SATA 6Gbps、PCI-E 3.0、10Gb/1Gb乙太網等模塊，本質上來說，貝加爾-T1其實是一款SoC。

貝加爾-T1的主頻為1.2 GHz，採用了台積電28nm製造工藝，功耗約為5W，封裝為25 x 25mm。

MIPS P5600 CPU核是英國Imagination公司收購MIPS公司之後，在2013年發布的勇士系列的CPU IP內核產品。

富士通：2009年推出型號為Venus SPARC64 VIIIfx的8核心設計，採用了45納米製造工藝、功耗僅為英特爾同性能處理器的三分之一、高速運算能力是英特爾處理器的2.5倍，擁有128GFLOPs的浮點運算能力，對比英特爾Nehalem架構處理器Xeon 5500的浮點運算能力為76GFLOPs。

日本超算「京」即採用富士通晶片產品搭建。

近來富士通伺服器轉向ARM和x86構架，實質放棄自主構架。

日本還有其它晶片廠商，如NEC，瑞薩科技，Toshiba，Panasonic，Mitsubishi Electric，Hitachi，Sony，Sharp，但後來均轉向ARM路線，開發功率半導體、快閃記憶體、CMOS、電容器、工控產品等。

沒錯，日本就是這麼彪悍，只是有美國大兵這個特產，結果大家都知道嘍。

日本發展半導體經驗對中國的啟示：

美日貿易戰前夕，日本半導體晶片產業稱霸世界。

1985年，經過十年「戰爭」，日本搶占半壁江山。

在世界十大半導體企業中，日本一個國家就占了五席：NEC（1）、第二名東芝（2）、日立（3）、富士通（8）、三菱電機（9）。

1984年，集計算機OS和CPU設計一體的大型計劃TRON項目開始作為日本國策開始實施。

目的要建立日本獨立的計算機軟硬體體系。

作為TRON項目成果：1987年日立發布了H8/H16/H32三款CPU，分別是8位/16位/32位。

這些項目成果產品引發了日美貿易摩擦，美國政府向日本政府施加壓力。

TRON計劃被大幅度縮小，只限定在實時嵌入式領域。

H32由於TRON項目縮小也被放棄。

此後日本CPU都定位於嵌入式領域，避免與美國直接衝突。

嵌入式領域市場龐大並被細分，手機、遊戲機、汽車、各種家用電器、各種工業生產裝置，這些領域都是日本的強勢領域。

這些東西和我們日常生活密切相關，但我們往往覺察不到它們裡面計算機的存在。

軟體系統TRON被大幅度縮小，成了uITRON，TRON前面的uI分別代表微型和工業的意思。

軟體和硬體系統的結合，使日本的CPU在日本嵌入市場上成為主導，外國CPU占的市場份額很小。

1986年9月，日本通產省正式與美國簽訂《美日半導體協議》。

此後的二十年，由於協議的限制，日本的半導體產業節節敗退。

當時美日商量計劃平分中國大陸市場，結果高通英特爾用遠低於市場的價格把日本擠走，霸占了中國市場。

丟掉中國市場後，日本半導體產業走上了滅亡的快車道。

2017年，在世界十大半導體企業里，日本從五席銳減到一席，僅有東芝上榜。

而根據2018年最新消息，東芝也在出售其快閃記憶體業務，這樣日本的半導體產業實質全軍覆沒。

由此可見，中國目前面臨的形勢與日本上世紀80年代較為相似，都是民族工業即將崛起出現美國高端產品替代公司和產品後，美國即對中國政府推出的」中國製造2025「施壓，同時直接分布相關法律或以智慧財產權藉口禁止中國高科技企業進入美國市場，由於美國在2012年即開始禁止華為進入美國市場，但經過幾年發展華為實力反而漸漲，美國政府不得不直接出手，從美國國會限制中興華為的相關提案的100%通過、以及中興先被罰款後又找藉口制裁、擬禁止阿里巴巴雲服務、CFIUS嚴格審查中國收購歐美晶片企業等一系列事件可以看出，美國在遏制中國晶片產業上是不留任何餘地的。

而這些事件也並絕非孤立的所謂的違反法律、禁運事件。

目前中國眾多晶片廠商中，有不少是由巨頭如Intel、AMD、高通等合資組建並提供不完整技術授權，有相當大的隱患，一方面借政府推廣自主晶片的相關採購政策打入國家重要行業和機構完全搶占市場，另一方面對中國逐漸發展起來的實力尚不強大的自主晶片廠商造成嚴重打擊。

而借貿易戰之藉口談判對中國政府提出各種措施，也與日本當初面臨情況類似，但不像日本有美國特產大兵，而且強有力的政府在雄厚資本和國家凝聚力的配合下，也有積極向好的一面，比如中興被制裁，會促使中國高科技企業更加重視自主智慧財產權，豎立核心技術至少不能完全依賴國外企業的意識。

同時，也需要注意中國自主晶片產業面臨的切實困難：長期不被足夠重視資金不足、人才資源不足、國外的專利技術和標準壁壘等，需要長期積澱才能越過這些障礙。

而在晶片的行業發展上，也面臨百花齊放的局面，這種局面是把雙刃劍，可以促使有競爭力的企業脫穎而出，但也可能導致陷入無序狀態，資金、人力、政策等各種資源分配上過於分散不易迅速形成行業龍頭。

具有中國背景的私募基金Canyon Bridge Capital Partnerse曾計劃收購美國 FPGA半導體生產商Lattice Semiconductor（萊迪思半導體）所有股份但失敗，在收購Imagination Technologies Group Plc時，為規避美國政府審查，剝離了旗下的位於美國的MIPS嵌入式處理器業務，以6500萬美元賣給了Tallwood MIPS。

再看目前國內已經進入晶片領域的華為、中興、阿里巴巴被美國限制市場禁入或者制裁，以及韓國晶片三星日前遭遇美國種種專利等司法案件來看，核心技術仍然是有國界的，即一旦某一核心技術被美國之外的國家掌握，就會面臨美國相關機構的打壓和長臂管轄。

即使能夠自主開發和補充指令集的龍芯也有軟肋，由於MIPS被ARM、AST、Imagination等聯合收購後，核心專利仍然在歐美手中且更加集中，一旦將來中國MIPS產業做大之後（龍芯有MIPS技術授權但能否再對外授權仍未可知），有可能重現中國晶片產業大規模購買ARM授權的情形（ARM授權一般為部分授權且授權年限較短，期滿需再重新購買授權），再次陷入為她人做嫁衣的怪圈。

極為重要也最遺憾的一點是目前國內仍然缺乏一個能得到各大廠商共識並且完全自主智慧財產權的晶片構架體系，從阿里巴巴的自主構架以及其他加入RISC-V陣營的企業如華為來看，越來越多的中國企業意識到核心構架自主智慧財產權的重要性。

寄希望於將來隨著國家和相關網際網路巨頭企業的涉足，能夠引領相關完全具有自主智慧財產權和配套生態產業鏈的晶片技術出現，