以網際網路伺服器為切入點實現國產通用CPU的突破

智庫觀點

霍雨濤

信息通信技術的深度融合以及雲計算／大數據和SDN／NFV的快速發展，正在推動計算架構、網絡架構、存儲架構向通用化方向演進。

這對網際網路伺服器CPU提出了全新的規格需求，同時也給我國發展CPU產業帶來了新一輪的黃金髮展機遇期。

本文認為，我國應以網際網路伺服器CPU為切入點，從而實現在高端伺服器及通用CPU領域的安全自主可控發展。

未來五年是發展網際網路伺服器CPU的黃金窗口期

雲計算推動計算架構向通用伺服器演進。

雲計算模式正在重構信息技術產業鏈，並推動伺服器從傳統的小型機向通用伺服器演進。

同時雲計算所需的網際網路伺服器，主要關注低功耗和低成本大規模部署，而對單顆CPU和單台伺服器的處理能力要求比傳統通用伺服器低很多，ARM架構伺服器晶片由於功耗低、指令複雜度低、開發成本低等優勢而逐漸受到關注。

近期高通和AMD均推出了基於ARM架構的伺服器晶片，同時惠普也在其最新的伺服器中開始使用ARM架構晶片。

SDN和NFV推動網絡架構向通用伺服器演進。

SDN和NFV技術使得網絡設備不再依賴於專用硬體，基於通用伺服器即可實現資源的靈活共享、新業務的快速開發和部署，並解決雲、管、端協同組網能力，因而在雲計算數據中心應用中逐漸成為首選方案。

目前越來越多的企業正圍繞SDN／NFV積極展開布局，例如思科和英特爾聯合研發基於X86通用伺服器的SDN／NFV解決方案，高通等企業為了打破英特爾壟斷而研發基於ARM架構的網際網路伺服器晶片。

網際網路應用推動CPU向異構和定製化演進。

隨著移動網際網路的高速發展，網際網路企業對搜索、數據分析、計算等單一應用的處理需求快速增長，催生了對伺服器CPU晶片定製化的需求。

網際網路企業通過採用自主設計或深度定製CPU晶片的方式，來提升CPU對於特殊應用的處理能力，降低伺服器功耗水平，削減硬體運營成本。

谷歌、Facebook、亞馬遜等企業都加大了對伺服器晶片的研發投入，同時英特爾也積極調整戰略，按各網際網路企業要求提供定製化服務。

人工智慧和類腦計算推動計算與存儲深入融合。

傳統的CPU在處理神經網絡、人工智慧等新興應用時，面臨效率低下、存儲帶寬和容量有限等瓶頸，如谷歌大腦需要1．6萬個CPU核跑7天才能完成貓臉無監督學習。

在網際網路伺服器裡面集成深度學習處理器，通過計算與存儲的深度融合，來實現對海量數據的計算、分析、傳輸、存儲等功能，已成為人工智慧和類腦計算等新興應用的迫切需求。

我國已具備發展網際網路伺服器CPU的良好基礎

市場需求空間大。

國內網際網路產業的快速發展帶動了大量數據中心的建設，我國正成為全球網際網路伺服器需求增長最快的地區。

據IDC統計，2015年我國伺服器出貨211萬台，占全球20％的份額，同比增速達到18．8％。

其中，阿里巴巴採購量和巴西相近，騰訊採購量超過韓國，百度採購量則與紐西蘭相當。

除網際網路領域外，政府機構和關鍵行業領域的伺服器市場需求也在同步增長，未來5年複合增長率預計超過10％。

產業基礎實力雄厚。

2015年我國網絡經濟營收規模首次突破1．1萬億元，同時全球10大網際網路企業我國已占到4家，分別是阿里、騰訊、百度、京東，並且前30位企業中我國也有12家。

根據各企業2015年年報，騰訊營業收入1028．63億元，同比增長30％；阿里巴巴營業收入1011．4億元，同比增長33％；百度營業收入666．8億元，同比增長35．3％。

我國主要網際網路企業目前均處於高速發展期，並且具備較好的產業基礎。

技術基礎優勢明顯。

從生態和工藝的角度來看，網際網路伺服器CPU產品技術與移動智能終端CPU重疊度高、可復用性好，現階段我國憑藉市場優勢在手機領域已經形成了海思、紫光展銳等龍頭企業，可在公開市場與國外巨頭正面競爭，同時也積聚了一批高端技術人才和自主智慧財產權，具備了發展網際網路伺服器CPU的技術基礎。

生態基礎基本完善。

伺服器CPU產業生態鏈較短，其作業系統、應用程式的需求和種類也相對較少，實現起來相對容易，我國在網際網路領域已經形成了較為完備的產業生態體系。

同時谷歌、Facebook、亞馬遜等網際網路廠商也用事實證明了，網際網路企業可以實現從晶片設計、製造、封測到軟體和中間件等各環節全部由自己掌控，並藉此獲得更多話語權。

措施建議

抓住ICT產業融合發展機遇，以網際網路伺服器CPU為切入點。

一是制定國家CPU設計製造能力提升路線圖，長期持續投入，首先圍繞網際網路數據中心核心需求，出台鼓勵扶持政策，大力推進我國網際網路伺服器CPU產業的發展。

二是發揮大市場優勢，推動我國企業獲得國際主流CPU架構授權。

三是鼓勵網際網路企業、網絡通信企業、伺服器整機企業自研晶片，在伺服器領域首先實現安全可控，再逐步實現自主可控。

探索協同創新發展模式，構建伺服器CPU自主產業生態體系。

一是加強晶片、整機、軟體、作業系統、應用等各環節企業之間的溝通協作，組建伺服器CPU晶片聯盟，探索揭榜挂帥的模式，聯合攻克關鍵核心技術。

二是以國家主導方式建設CPU相關基礎設施，包括設計工具、模擬仿真平台、專用CPU工藝生產線、封裝測試平台等，為CPU設計驗證提供持續的全局化支持。

三是圍繞「開源社區戰略」大力推進配套產業生態環境建設，加強國內基礎軟體與伺服器CPU硬體平台的協同發展，構築完整的伺服器CPU自主產業生態體系。

加強智慧財產權布局和前瞻基礎研究，為實現持續發展蓄力。

一是建立國家CPU戰略專利資源池，吸納國內各企業專利，對加入組織的國內企業進行專利保護，並支持專利池積極收購國外專利。

二是加強與CPU技術緊密相關的支撐學科建設，包括計算機體系結構、系統軟體、計算機網絡、微電子、材料科學、光學工程等。

三是加大對量子計算、人工智慧、類腦計算等前瞻基礎研究的投入，加大對新材料、新結構、新器件的研究。

聚天下英才，加速人才體制機制改革和人才引進力度。

一是完善科研人員收入分配製度，以市場化標準對各類人才進行評價和支持，人員待遇與市場接軌，克服重物輕人的經費管理弊端。

二是建立符合晶片領域特點的人才評價機制和人才激勵機制，以實際能力為衡量標準，不唯學歷、不唯論文、不唯資歷，在人才入股、技術入股以及稅收等方面制定專門政策。

三是打造全球配置人才資源能力，以全球視野進行選拔和引進高端人才，支持企業在境外設立研發機構，充分開發利用國際人才資源。

（作者單位：工業和信息化部賽迪研究院）