国产服务器CPU的性能梯队分化,根源在于指令集架构的授权模式与微架构自研深度不同。当前国内CPU市场主要有六家领军企业:海光、兆芯属于x86阵营,飞腾、鲲鹏属于ARM阵营,龙芯、申威则走自主指令集路线。从性能角度看,海光7000系列和鲲鹏920分别是x86、ARM架构下的性能领先者,飞腾在最新一代S2500发布之后,性能参数也跻身第一梯队;兆芯、龙芯和申威三家产品,性能相对都比较弱。综合来看,鲲鹏、海光和飞腾三家的综合优势相对更大一些。
两条授权路线:x86 IP授权与ARMv8永久授权
海光和兆芯同属x86阵营,两家公司获得的都是处理器IP(知识产权)授权,自主化程度比较低。其中兆芯的授权来自VIA,架构较老;海光基于AMD Zen指令集授权,但进入美国实体清单之后,已无法获得AMD最新IP的授权,技术长期进步受限。
飞腾和鲲鹏则属于ARM阵营,并且都已获得ARMv8指令集架构的永久授权,自主化程度相对高一些。但ARM早已推出新一代ARMv9架构(华为未获授权),并且不再提供永久授权,因此两家公司指令集架构的自主可控同样受限。
x86阵营的天生优势在于生态适配度最高,在桌面端和服务器市场有较大优势;ARM架构近年来生态迁移成本逐渐降低,飞腾和鲲鹏已分别主导构建了“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。
自研指令集路线:龙芯与申威的壁垒与代价
真正在做自主指令集架构的,只有龙芯中科和申威。龙芯早期基于MIPS指令集授权开发,后期自研了龙芯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Alpha指令集(已没落),之后逐渐发展成自己的申威64(SW_64)指令集,产品主要应用于超算和军工领域。
自主指令集的优势主要有三方面: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;不受境外指令集限制,能自主提升性能;在授权模式下始终只是跟随方,只有独立开辟新赛道,才有赶超的可能性。但代价同样明显——龙芯和申威的生态成熟度还有待完善,申威受应用生态限制,民用市场应用很少。
常见问题
国产服务器CPU的性能梯队是如何划分的?
从性能角度看,海光7000系列和鲲鹏920分别是x86、ARM架构下的性能领先者,飞腾S2500发布后性能参数也跻身第一梯队,这三家综合优势相对更大。兆芯、龙芯和申威三家产品,性能相对都比较弱,构成第二梯队。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。
为什么自主指令集架构的国产CPU性能反而相对较弱?
自主指令集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。以龙芯和申威为例,由于自研指令集无法直接兼容主流x86或ARM生态,应用适配需要从头建设,生态应用相对匮乏。而海光和兆芯基于x86指令系统,生态适配度最高;飞腾和鲲鹏的ARM架构生态迁移成本也在逐渐降低,这是授权路线在生态层面的天然优势。
海光、兆芯的x86授权与飞腾、鲲鹏的ARM授权有什么本质区别?
海光和兆芯获得的是处理器IP授权,自主化程度比较低,技术创新受到限制。飞腾和鲲鹏获得的是ARMv8指令集架构层级的永久授权,自主化程度相对高一些。但两者都面临同一问题:授权方已推出新一代架构且不再提供永久授权,因此指令集架构的自主可控同样受限。这也正是自主指令集成为国产CPU发展绕不过去的话题的原因。