信创国产CPU的演进,本质上是一条围绕"指令集架构"逐步争取自主权的路径:从早期以处理器IP授权做二次开发,到少数厂商争取指令集架构授权,再到龙芯、申威转向自研指令集。其中,ARM不再提供永久授权、以及ARMv9架构未向相关厂商开放,是这条路径上最具标志性的拐点。
授权模式:两种路径与一次收紧
ARM自身不生产CPU,主要通过两种方式对外授权:一是指令集架构授权,数量很少,一般只有大厂才能获得,例如苹果A系列CPU即获得ARMv8指令集架构授权,因而可以开发自有CPU;二是处理器IP授权,即把A77、A78等处理器微架构IP授权给其他企业,被授权方在此基础上二次开发,这是大部分企业采用的方式。
需要区分的是,指令集架构是一套标准规范,处理器微架构则是实现这套规范的具体硬件电路。同一种指令集架构,可以由不同的处理器微架构来实现——这正是国产CPU厂商在获得授权后仍能做出差异化产品的技术前提。
国产CPU的三个阶段
| 阶段 | 代表厂商 | 授权/自研情况 |
|---|---|---|
| 处理器IP二次开发 | 海光信息、兆芯 | X86阵营,自主化程度较低 |
| 指令集架构授权 | 飞腾、鲲鹏 | ARM阵营,均已获得ARMv8架构层级永久授权 |
| 自研指令集 | 龙芯中科、申威 | LoongArch、SW_64,自主可控程度极高 |
飞腾与鲲鹏虽已拿到ARMv8的永久授权,但ARM此后不再提供永久授权,且新一代ARMv9架构相关厂商未获授权,指令集架构层面的自主可控因此仍然受限。这也是"永久授权"并不能等同于"一劳永逸"的原因。
真正绕开这一约束的是自研路线。龙芯早期基于MIPS指令集授权开发,后期推出自研的LoongArch指令集,逐步摆脱MIPS授权影响;申威技术源于已没落的Alpha指令集,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,民用市场应用较少。
常见问题
ARM的指令集架构授权和处理器IP授权,差别在哪?
指令集架构授权是获得整套指令规范的使用权,可自行设计微架构,数量极少、门槛高;处理器IP授权则是获得现成的微架构IP并做二次开发,是大部分企业的方式。前者自主空间更大,后者落地更快。
为什么"永久授权"仍被视为存在限制?
飞腾和鲲鹏获得的是ARMv8架构层级的永久授权,但ARM已不再提供永久授权,且ARMv9架构未向这些厂商开放。这意味着其后续指令集演进仍受制于授权方,自主可控程度只能说是相对更高。
自研指令集的主要代价是什么?
优势在于不必购买商业IP、不受境外指令集限制、具备独立演进的可能;代价则集中在生态侧——龙芯与申威的生态成熟度仍有待完善,申威受应用生态限制,民用市场应用很少。