国产CPU快速发展，正在寻找突围之路

    12月24日，龙芯中科发布新一代处理器架构产品龙芯3A4000/3B4000。19日，飞腾公司在其生态伙伴大会上，首次介绍了飞腾新一代FT-2000/4处理器。12日，兆芯发布了面向高性能服务器市场的开胜KH-40000系列。10月20日，华为发布高性能服务器的鲲鹏920处理器。国产CPU厂商为何选择在这个时间点密集发布新品？面对大数据云计算与移动智能时代的来临，国产CPU如何走出相对“舒适”的专用市场，尝试进入竞争激烈的公开市场？
　　国产CPU已具备快速发展条件？
　　发展国产CPU，一个绕不开的话题是生态。在CPU主宰计算的时代，英特尔不仅在硬件层面掌控与北桥CPU配套的南桥芯片组外围接口等核心技术，也主导着与x86相关的标准技术和测试认证；在软件层面，与微软结成“Wintel”联盟形成长期相互协同的利益闭环。
　　这些举措使得众多应用厂商均围绕x86+Windows体系开发产品。国产CPU很难独立发展起来。然而，随着大数据云计算时代的到来，CPU的产业生态正在发生变化。
　　对此，天津飞腾信息技术有限公司总经理窦强指出，以前英特尔打败其他对手的法宝之一就是生态。但是在数据中心领域，面向云计算，大量使用的是开源软件。云计算厂家也会对自己的软件代码进行大量优化，这也导致相关软件掌据在云计算厂商手中，可以很容易就迁移到另一个平台上去。这种情况下，传统CPU的生态优势就不那么明显了。
　　正是因为看到了这一点，有越来越多的国际厂商进入CPU领域。比如日前亚马逊发布了第二代服务器芯片 Graviton，并在数据中心实现商用；高通的骁龙8c、骁龙7c也在联网笔记本电脑市场站稳了脚跟。这些消息均给中国CPU厂商带来了信心。这也是近期国产CPU厂商纷纷加强市场力度的原因之一。
　　此外，ARM架构芯片的性能也在不断提高。龙芯中科公司胡伟武此前接受记者采访时就曾指出：“占据国际市场主要份额的x86架构处理器单核性能上在2010年至2012年前后基本达到天花板，这就给国产CPU提供了追赶的机会。”上海兆芯集成电路有限公司副总经理罗勇表示，兆芯国产x86解决方案的性能表现，以及来自合作伙伴、客户等方面的认可和积极评价，都证实了兆芯国产x86解决方案在桌面办公领域已经完全具备了无缝替代国际厂商同类产品的条件。
　　窦强也表示：“以前ARM架构服务器的性能弱于x86 CPU。但是，通过这些年的努力，CPU性能正在接近英特尔处理器的水平。比如亚马逊近日发布的第二代处理器得益于可以进行优化，性能已经不弱于采用英特尔CPU的解决方案。”
　　有了性能和生态这两点，国产CPU已经具备了快速独立发展的基本条件。而更重要的一点是，面对强大国际对手，国产CPU得以快速发展的重要因素是以开放对封闭。英特尔从上世纪70年代开始就进入CPU行业，至今已经形成强大的生态体系。但是，随着云计算大数据的发展，亚马逊、阿里、腾讯这样的云计算厂商拥有更大的人力物力，有足够多的应用场景去试验和优化，这就给新进入的企业提供了更好的发展空间，而且大多采取开源的方式。当然，像亚马逊这些企业不可能将公司核心资源进行分享。这就要求国内企业需要通力合作，共同打造适合自身的产业生态。
　　事实上，龙芯、飞腾、兆芯等CPU厂商都在致力于打造一套涵盖了芯片设计、芯片制造、整机生产、操作系统及软件开发、办公系统集成等环节的完整的国产化产业生态。国产CPU的产业生态正在逐渐发展完善起来。
　　异构集成是国产CPU突围的重要途径？
　　近几年来，受限于工艺、制程和材料的瓶颈，摩尔定律的演进开始放缓，芯片的集成越来越难以实现，依靠缩小线宽的办法已经无法同时满足性能、功耗、面积以及信号传输速度等多方面的要求。在此情况下，越来越多的半导体厂商开始把注意力放在异构集成层面。依托快速发展的先进封装技术，或者片上系统，在实现高效能运算的同时，又具备灵活性、差异化。
　　比如，英特尔针对摩尔定律的未来发展，提出了“超异构计算”概念，希望通过先进封装技术实现的模块级系统集成。在2018年年底举办的“架构日”上，英特尔首次推出Foveros 3D封装技术。在7月份召开的SEMICON West大会上，英特尔再次推出一项新的封装技术Co-EMIB，能够让两个或多个Foveros元件互连，并且基本达到单芯片的性能水准。
　　窦强认为，异构计算是CPU技术的重要发展方向，中国CPU厂商也应加强这方面的技术开发。现在纯靠通用计算在很多领域已经不足以满足性能需求了，CPU+AI、CPU+FPGA或者CPU+特殊专用引擎以后肯定会大行其道。
　　由于整体实力的差异，决定了差异化竞争是国产CPU厂商发展的主要策略，而异构集成正是实现差异化的重要途径之一。对此，窦强指出：“CPU的开发肯定会做一些定制化工作，以实现产品的差异化。我们会跟客户紧密捆绑，把客户的诉求体现在芯片里去，不仅是PC芯片，服务器芯片、嵌入式芯片都会这样做。这是国产CPU的生存之道，也是我们的一个优势。将优化工作做好了，可以更好地满足用户的需求，实现用户的目的。”
　　由于中国IC企业的实力普遍弱于国际大厂，面对异构计算大潮，中国企业同样应当采取与合作伙伴一起共同协同发展的模式，或者采取先进封装的方式将多颗小芯片封装在一起，或者通过授权的方式，将不同IP集成到一颗芯片。模式很多，可以共同探索。
　　国产CPU该如何走出“舒适”的专用市场？
　　随着近年来厂商的实力逐渐增强，市场上逐渐可以越来越多地见到国产CPU的身影。中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军指出，国产CPU在专用市场取得较好成绩，部分国产CPU已经开始走出专用市场，尝试进入公开市场参与竞争。
　　窦强认为，正是由于数据中心、移动互联网等市场的发展、格局的变化，给国产CPU带来了更多的机遇，而且这个市场的发展比以前预计的更快。
　　那么，接下来国产CPU应当如何走出专用市场，进一步开发公开市场呢？
　　根据胡伟武的介绍，龙芯公司未来的发展面临着二个转变：一是公司的发展瓶颈将从研发和技术逐步过渡到市场和产业链，因此除了不断提升产品性能及加强自身研发能力之外，龙芯将投入更多精力和资源在外围产业链建设上；二是龙芯的目标市场正在以国家安全相关市场为主逐步过渡到更多领域和地域，经过多年的市场培育和摸索，龙芯在非国家安全相关行业也开始有了更多应用机会。
　　窦强表示，在市场层面，飞腾公司关注服务器芯片、桌面芯片和嵌入式产品，建立完整的产品线。工业半导体市场智能制造工厂等，对信息化的需求非常迫切，其中大量用到工业控制芯片，我们使命就是解决信息安全问题。由于嵌入式产品需要一个比较长的导入时间，这方面的产品开发是十分迫切的。
　　相对于嵌入式产品，服务器的市场空间更大，云计算厂商数据中心，每年可能采购的服务器数量是几十万到百万台，随着5G通讯的部署边缘计算也会很快的起来。针对服务器芯片这个巨大的市场空间，窦强认为，国产CPU厂商可以先可以根据阿里、腾讯的需求，定制化的方式切入。
　　由于定制化芯片比通用芯片更加贴合用户需求，采用与数据中心运营商合作的方式，进行产品定制，更加容易导入。可以通过这种方式，先切入这个市场，再逐渐扩大国产CPU的占有率。