CPU领域一直都是半导体产业中备受瞩目的领域,国内对于CPU的关注也不遑多让。回顾2022年,国产CPU又有了新的生机。
2022年6月,龙芯中科在科创板挂牌上市,首日涨幅近50%,市值一度超过400亿元;仅49天后,中科海光同样在科创板上市,公司主营服务器CPU的海光,当日市值翻番至1600亿元左右。
在2022年国产CPU欣欣向荣的发展势头中,ARM CPU逐渐兴起,不少相关企业犹如雨后春笋般逐渐冒头,并且获得多轮融资。ARM CPU厂商的出现,使得国产CPU逐渐形成群雄逐鹿的局面。
01、走上ARM道路的国产CPU厂商
目前已经较为知名的六大国产CPU,除了前文提到的龙芯、海光外,还有飞腾、华为鲲鹏、兆芯、申威。这其中有两家均是选择了ARM 架构CPU。
六大国产CPU对比
截至目前,基于自主研发的内核,飞腾公司已经推出10余款芯片,包括飞腾腾云S系列、飞腾腾锐D系列和飞腾腾珑E系列三大CPU产品线和飞腾套片。华为鲲鹏方面,已经推出鲲鹏920,采用7nm制造工艺,基于ARM架构授权,由华为公司自主设计完成。
比较x86与Arm国产CPU的营收与利润,背靠中科曙光和中电的支持,采用x86架构的海光和采用Arm架构的飞腾在最近三年的营收增长态势相近,但是飞腾的净利润状况要显著优于海光。
2022年,ARM架构CPU在国内的发展势头很快。
安谋科技(中国)发布了两款全新自研ARM架构芯片:“星辰” STAR-MC2车规级嵌入式处理器,以及主要面向智能物联网、汽车电子、移动终端、基础设施等领域的“玲珑” V6/V8视频处理器,其中“星辰”STAR-MC2是首个由安谋科技本土研发。
阿里去年推出的倚天710处理器,今年已经大规模应用。目前,倚天 710 云实例已应用于阿里巴巴集团核心业务,并服务科学研究、智能手机行业和多家知名互联网公司。
生态方面的进步方面,截至2022年6月底,飞腾的生态伙伴数量已经突破4400家,包括集成商合作伙伴300+家、硬件合作伙伴930家、软件合作伙伴3100+家。
目前,飞腾已联合数千家国内软硬件厂商,支撑了2400多款飞腾平台设备上市,已经和正在适配的软件和外设超过8300种,与8200多款开源软件产品完成了适配,兼容200万级移动APP应用,构建起了国内最完善、最庞大的从端到云的信息化建设全栈生态体系。
02、一枝独秀不是春
尽管近年来涌入芯片领域的初创企业很多,但对于芯片所有种类里的重中之重的CPU,由于其设计难度大、入行门槛高,还是令许多人望而却步。目前来看,市场上涌现了十几家CPU的新公司,而这些公司大部分是做ARM架构的CPU,包括启灵芯、西芯、鸿钧微、此芯、遇贤微等,其中头部公司的估值为2-3亿美元。
这些公司的核心人员拥有华丽的职业履历,如曾在AMD工作的文剑、沈朝晖,以及曾在Apple工作的刘芳,共同创立了此芯科技;鸿钧微的CEO就职于英特尔,而CTO陈伟祥则曾在华为鲲鹏和阿里平头哥负责内核和架构。
优秀的履历吸引了高瓴资本、五源资本、启明创投、光速中国、云九资本、顺为资本、元禾璞华等多家机构,其中善于融资者,在半年内已估值翻倍。
为什么初创CPU企业纷纷选择ARM架构?不同的企业有不同的答案。
先来看遇贤微,其创始团队曾于ARM、英特尔等企业任高管。目前,正在研发基于ARM 架构的高端服务器CPU 芯片。这颗CPU 芯片采用4nm 工艺,集成了160 个ARM v9 N2 内核,主频超过3.6GHz,性能将超越目前全球领先的同类芯片,预计达到SPECint 2017 的600 分以上。
遇贤微的罗勇博士在采访中表示:“随着全球云计算的崛起,算力需求的爆发式扩张,云计算对CPU的需求却变成小核高性能化、多核虚拟化、功耗更低,‘经济适用’,ARM架构CPU在这一点上有独到的优势。”
一方面,国内需要走一条符合高性能、通用市场需求的芯片产品道路;另一方面,从过去十年ARM和软件公司、CPU公司、生态公司,一个个软件去推动适配,在ARM服务器不断发展,到现在ARM CPU规模化应用实现了全行业的架构更迭。
此芯科技的第一款产品也将是ARM架构的CPU,并且此芯科技表示该高性能CPU芯片将适配Windows、Android、Linux等不同操作系统。同样作为ARM架构CPU的新贵,此芯科技成立不到一年就已经完成了四轮融资,目前的估值约在3亿美元左右。
此芯科技的创始人孙文剑认为:“ARM技术的发展已经到了能够抢夺x86市场这样一个时间点上。把具有能效比的ARM应用到高性能计算这个技术变革本身,此芯科技与全球一流的芯片厂商几乎站在一条起跑线上。”
2022年频频传出好消息的还有鸿钧微电子。4月,鸿钧微电子获得基于Armv9指令集的新一代Arm Neovers N2平台的授权;5月,鸿钧微电子与安谋科技共同宣布将在高性能服务器处理器基础架构、生态等方面展开深入合作;6月,鸿钧微完成了近8亿元天使轮与Pre-A轮融资。经过一年的稳步发展,鸿钧微电子走到了国内ARM服务器CPU初创公司的头部位置。
鸿钧微电子首席执行官沈荣曾在采访中分享:“加入 Arm 生态系统对我们来说意义非凡。首先,它有助于确保我们的方向是正确的。通过深度参与生态系统,我们也可以知道如何实现差异化,并为生态系统作出贡献。其次,它有助于我们获得最新的技术和工具,真正助力我们打造出市场上富有创造力的且最为先进的产品。第三,通过帮助最终用户加快对 Arm 服务器 CPU 的采用,反过来又让我们能与 Arm 生态系统共同快速发展。”
03、ARM CPU的发展契机
ARM CPU近年来能够在国内发展的如此迅速是因为有两大因素的推动:第一良好的生态,第二信创的支持。
生态
CPU架构设计难度大、生态壁垒高,一直是芯片产业的集大成之作。哪怕是强如英特尔,也有高级工程师公开表示,研发一款CPU需要4年时间。提前预判四年后的市场需求,确保满足客户的要求,这对于任何厂商都是一个挑战。
基于ARM架构研究CPU就尤其自有的优点,在现有的成熟架构和生态的支持下,造出一颗CPU的难度被极大的降低。
ARM的生态发展到现在产业链分工已经十分完善,对于芯片开发厂商来说,在 Arm 的设计之上进行研发可以降低技术门槛,缩短研发周期。初创公司只要有了使用授权,加上ARM和安谋本地IP的生态支持,就可以迅速搭建一个CPU。
飞腾总经理窦强在一次采访中也谈及ARM的生态:“从现在飞腾的发展来看,当时选择Arm,确实是最好的选择。虽然现在像MIPS、POWER都开放了,但是现在才开放有点像是生态衰落时的一种补救,能起到的作用有限。相比之下,Arm一直是开放的,生态也越来越繁荣,而且如果拿的是指令集架构授权,则更是能够把发展的主动权掌握在自己手里。”
信创
2016 年 3 月,24 家研究软硬件关键技术和应用的国内单位,共同发起成立了一个非营利性社会组织「信息技术应用创新工作委员会」,一个新的名词「信创」由此出现在人们眼前。
对于信创而言,使用 Arm 架构也可以做到自主可控:Arm 公司是一家知识产权(IP)供应商,通过转让设计方案的方式由合作伙伴生产出各自的定制化芯片。其中某一版本的架构层级授权通常是永久性的。对于信创来说,已获得的 Arm 授权设计可以持续改进,保持先进性,同时满足自主可控的需求。
由于信创的推动,国产芯片的竞争的重点在于桌面级 CPU 市场。对信创而言,走 Arm 路线同样可以获得其生态体系的加持。
飞腾信息技术有限公司副总经理郭御风也表示:“随着信创走向深水区,国内CPU的竞争也进入了新的阶段。”
04、目前存在的行业挑战
尽管初创企业不断涌现,但目前国产ARM CPU依旧存在很多挑战。
“这两年融资环境变了,之前看团队,现在则是商业化落地,之前融到资但商业化难以落地的企业,将来能不能维系是一个问题。”业内人士告诉记者,这也是大量ARM服务器CPU初创企业面临的问题。
目前,Arm架构在数据中心服务器仍只是小批量采购,且基本都是云厂商巨头超大规模的数据中心为主推动,以企业为主导的数据中心市场进度缓慢。
华为等云厂商下场亲自参与Arm服务器CPU自研和推广,其逻辑是基于自身定制化需求实现“自产自销”,服务器市场需求不对外开放,相反这些大厂随时也可以参与外部国内市场份额的争夺。
并且,造芯新势力们基于Arm CPU IP进行集成开发是一种同质化的竞争,也未能实现真正的独立自主,想要在市场竞争中活下来,这些初创企业还是要在自研CPU核心、硬件IP以及软硬件系统优化等方面下功夫,然而炮制一家中国的英特尔、高通注定异常艰难。
05、何时腾飞?
美国著名的ARK基金给出过一个大胆预测,预计到2030年,服务器CPU的市场占有率会有70%从X86转变为ARM架构,这意味着英特尔会从绝对的霸主,交出宝座,而与此同时,可能会产生数家千亿级的新巨头。
飞腾副总经理王瑞彬表示:“相较于国际最先进水平的CPU,目前国产CPU还有4到5年的差距,整个产业侧也在不断努力,希望能够在未来3到5年内将差距缩短至2年。”
整体来看,除去少有的两家国产ARM CPU企业,大部分企业仍旧在融资与研发的过程中,尚无落地的芯片,具体何时出现真正的产品,业内都在期待。
2023年,ARM CPU的热度依旧。