在信创国产CPU的六家主要厂商中,自主可控程度呈现明显的梯度差异。兆芯、海光属于IP内核/处理器微架构授权层级,自主化程度较低;飞腾、鲲鹏获得ARMv8指令集架构层级的永久授权,自主化程度相对更高;而龙芯基于MIPS逐步全面切换至自研LoongArch指令集,申威基于Alpha发展为完全自主的SW_64指令集,两者处于自主可控程度极高的层级。 核心原因在于:前四家的指令集架构或微架构均来自外部授权,而龙芯与申威走的是自主指令集路线。
授权模式决定自主可控的天花板
CPU的指令集架构是一套标准规范,决定了软件生态的底层基础。当前国产CPU厂商获取技术的主要方式是通过授权,但授权层级不同,自主空间差异很大。
兆芯和海光属于X86阵营,获得的是处理器IP或处理器微架构层级的授权,自主化程度比较低。海光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。飞腾和鲲鹏属于ARM阵营,均已获得ARMv8指令集架构层级的永久授权,自主化程度相对高一些,但ARM已推出新一代ARMv9架构且不再提供永久授权,两家公司的指令集架构自主可控同样受到限制。
龙芯与申威为何自主可控程度极高
真正在做自主指令集架构的,主要是龙芯中科和申威。
龙芯早期基于MIPS指令集授权进行开发,后期自研了LoongArch指令集,逐渐摆脱MIPS授权影响,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。申威的技术源于已没落的Alpha指令集,之后逐渐发展为完全自主可控的SW_64指令集,产品主要应用于超算和军工领域,国内“太湖之光”超级计算机即采用其处理器。
自主指令集的核心价值在于:不需要购买商业IP进行芯片设计,成本降低且数据安全有保障;不受境外指令集限制,能自主提升性能;只有独立开辟新赛道,才有赶超的可能性。
自主可控并非唯一考量
需要指出的是,随着国产CPU行业进入更为市场化的发展阶段,自主可控的强弱只是企业衡量的重要指标之一,性能和生态同样是关键因素。海光和兆芯基于X86指令系统,生态适配度最高;飞腾和鲲鹏主导构建了“PK生态”和“鲲鹏计算产业生态”,生态迁移成本逐渐降低;而龙芯和申威因采用自研指令集,生态成熟度还有待完善。
常见问题
龙芯和申威的指令集分别是什么?
龙芯基于MIPS起步,后期自研了LoongArch指令集并逐步全面切换;申威基于Alpha指令集,发展为完全自主可控的SW_64指令集。
飞腾和鲲鹏获得了什么级别的授权?
两家公司均获得了ARMv8指令集架构层级的永久授权,自主化程度相对IP内核授权更高,但ARM后续推出的新一代架构不再提供永久授权,因此其指令集架构的自主可控仍存在一定限制。
自主指令集对信创产业意味着什么?
自主指令集不需要购买商业IP进行芯片设计,成本降低且数据安全有保障,同时不受境外指令集限制,可以自主提升性能,不被“卡脖子”。从长期看,只有独立开辟新赛道,才有赶超的可能性。