在ARM不再提供永久授权、ARMv9架构未向国内厂商开放的背景下,信创国产CPU的自主可控路线需要在指令集自主、性能追赶、生态构建三条线上同步补短板。飞腾与鲲鹏虽已获得ARMv8指令集架构永久授权,但ARM早已推出新一代ARMv9架构且不再提供永久授权,指令集层面的自主可控因此受限。自主指令集的核心价值在于不受境外指令集限制、能够自主提升性能,而只有独立开辟新赛道,才有赶超的可能。龙芯中科已全面掌握CPU指令系统、处理器IP核、操作系统等计算机核心技术,是这一路线的代表。

一、授权模式的天花板在哪里

当前国产CPU的指令集架构与处理器微架构,大多通过授权获得。上海兆芯和海光信息属于X86阵营,自主化程度较低;海光信息进入美国实体清单后,已无法获得AMD最新IP授权,技术长期进步受限。飞腾和华为鲲鹏属于ARM阵营,已获得ARMv8指令集架构的永久授权,自主化程度相对高一些——但也只是相对。因为ARM早已推出ARMv9架构(华为未获授权),并且不再提供永久授权,两家公司指令集架构的自主可控同样受限。

授权模式的根本问题在于:跟随方注定落后于授权方。这一结构性约束,正是自主指令集成为绕不过去话题的原因。

二、自主指令集的优势与代价

相比于授权指令集,自主指令集的优势主要有三方面:一是不需要购买商业IP进行芯片设计,成本降低,数据安全也有保障;二是可以不受境外指令集限制,能自主提升性能,不被卡脖子;三是最重要的——只有独立开辟出新赛道,才有赶超的可能性。

目前做自主指令集架构的主要有龙芯中科和申威。龙芯早期基于MIPS指令集授权开发,后期自研LoongArch指令集,逐渐摆脱MIPS授权影响,成为国内自主CPU的引领者和生态构建者,全面掌握CPU指令系统、处理器IP核、操作系统等计算机核心技术。申威的技术源于Alpha指令集,之后发展为自有的SW_64指令集,产品主要应用于超算和军工领域,受应用生态限制,民用市场应用很少。

三、自主可控不是唯一指标

随着国产CPU行业进入更为市场化的发展阶段,自主可控的强弱程度只是企业衡量的重要指标之一,性能、生态同样是企业考量的重要因素。

厂商指令集授权情况主要特点
飞腾ARMv8架构层级永久授权产品线丰富,兼容性和生态需进一步打造
鲲鹏ARMv8架构层级永久授权产品线丰富,兼容性和生态需进一步打造
龙芯LoongArch基于MIPS,逐步全面切换自主可控程度极高,性能与生态应用有待完善
申威SW_64基于Alpha,完全自主可控自主可控程度极高,民用市场应用较少

从生态角度看,海光和兆芯基于X86指令系统,生态适配度最高;以飞腾和鲲鹏为代表的ARM架构近年生态迁移成本逐渐降低,两家厂商已分别主导构建“PK生态”(飞腾处理器+麒麟操作系统)和“鲲鹏计算产业生态”,正快速发展成为市场另一极;申威和龙芯因采用自研指令集系统,在自主可控方面有其必要性和紧迫性,但生态成熟度还有待完善。长维度来看,各家都有弯道超车的机会,资金投入、技术团队、迭代能力将决定未来的企业核心竞争力。

常见问题

ARM永久授权不再续供,飞腾和鲲鹏现有授权会失效吗?

飞腾和华为鲲鹏已获得的是ARMv8指令集架构层级的永久授权,该授权本身不涉及续供问题。真正的约束在于:ARM早已推出ARMv9架构,华为未获授权,且ARM不再提供永久授权,因此两家公司在向更新一代架构演进时,指令集架构的自主可控同样受限。

自主指令集路线的主要短板是什么?

以龙芯LoongArch和申威SW_64为代表的自主指令集,优势在于不受境外指令集限制、能自主提升性能。短板则集中在生态侧:申威受应用生态限制,民用市场应用很少;龙芯虽然在自主可控方面有其必要性和紧迫性,但生态成熟度还有待完善。

信创国产CPU该如何补齐短板?

需要三条线同步推进:指令集层面,支持龙芯、申威等自主指令集路线持续迭代;性能层面,推动海光、鲲鹏、飞腾等厂商在各自架构上提升产品竞争力;生态层面,依托“PK生态”和“鲲鹏计算产业生态”等既有体系,加快从“可用到好用”的迁移。自主可控的强弱只是衡量指标之一,性能与生态同样是决定市场格局的关键因素。