六大國產(chǎn)CPU廠商分析

經(jīng)過多年發(fā)展，國產(chǎn) CPU 初步形成六大廠商齊頭并進(jìn)格局。

1、華為鯤鵬—快速崛起的領(lǐng)導(dǎo)者

華為芯片基于 ARM 架構(gòu)，研發(fā)五大芯片族，實(shí)現(xiàn)全場景布局。華為自研芯片產(chǎn)品主要 包括服務(wù)器芯片鯤鵬系列、手機(jī) SOC 芯片麒麟系列、人工智能芯片昇騰系列、5G 基 站芯片天罡系列、5G 終端芯片巴龍系列等，以及一系列專用芯片，如凌霄芯片、NB-IoT 芯片、視頻編碼解碼芯片以及 SSD 控制芯片等。鯤鵬處理器基于 ARM v8 指令集永久授權(quán)，自主研發(fā)設(shè)計(jì)處理器內(nèi)核，兼容全球 ARM生態(tài)，并圍繞鯤鵬處理器打造了“算、存、傳、管、智”五個(gè)子系統(tǒng)的芯片族，實(shí)現(xiàn) 全場景處理器布局。華為從 2004 年開始投資研發(fā)第一顆嵌入式處理芯片，迄今形成 了以“鯤鵬+昇騰”為核心的基礎(chǔ)芯片族。當(dāng)前，Kunpeng 芯片族正沿著“量產(chǎn)一代、 研發(fā)一代、規(guī)劃一代”的策略持續(xù)升級產(chǎn)品。

2019 年華為發(fā)布鯤鵬 920 處理器。該芯片支持 ARMv8.2 指令集，是行業(yè)內(nèi)首款 7nm 數(shù)據(jù)中心 ARM 處理器，專為大數(shù)據(jù)處理以及分布式存儲等應(yīng)用而設(shè)計(jì)。鯤鵬 920 由華 為自主研發(fā)，采用多發(fā)射、亂序執(zhí)行、優(yōu)化分支預(yù)測等多種手段提升單核性能。鯤鵬 920 擁有 64 個(gè)內(nèi)核，集成 8 通道 DDR4，可以提供多個(gè)接口，主頻可達(dá)2.6GHz，總內(nèi) 存帶寬最高可達(dá) 1.5Tb/s，支持 PCIe 4.0 及 CCIX 接口，總帶寬 640Gbps。華為Cache 一致性總線（HCCS）的 480Gbps 片間互聯(lián)支持最多四顆鯤鵬 920 互聯(lián)和最高256個(gè)物 理核的 NUMA 架構(gòu)，保證了鯤鵬 920 超強(qiáng)算力的高效輸出。此外，在Memory子系統(tǒng)上 也進(jìn)行了大量的優(yōu)化，采用當(dāng)前典型的 3 級 Cache 的架構(gòu)，對Cache大小以及延時(shí)進(jìn) 行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

非 X86 架構(gòu)芯片中鯤鵬 920 芯片在算力維度方面優(yōu)勢領(lǐng)先，且發(fā)展至今已經(jīng)達(dá)到可以 與 X86 芯片相匹配的性能。參照鯤鵬 920 不同核心下與競品芯片的對比，其在 48 核 的時(shí)候，整數(shù)打平 intel 至強(qiáng) 8180，功耗低 20%。而 64 核心的鯤鵬 920，則比過 intel 至強(qiáng) 8180 33%左右。其中至強(qiáng) 8180 是 intel 用于服務(wù)器的旗艦芯片，采用 28 核心， 2.5GHz 頻率，廣泛應(yīng)用于 X86 服務(wù)器中。

構(gòu)建 openEuler 開源社區(qū)，高效推進(jìn)處理器深度優(yōu)化。openEuler 開源社區(qū)以 Linux kernal、GNU 等為上游社區(qū)，定期同步上游社區(qū)創(chuàng)新成果，并針對 Kunpeng 處理器進(jìn) 行深度優(yōu)化，提供完整 OS 開發(fā)環(huán)境和上下游生態(tài)驗(yàn)證環(huán)境，使開發(fā)者和用戶高效開 展需求適配、生態(tài)集成和測試認(rèn)證。在此基礎(chǔ)上，社區(qū)定期發(fā)布穩(wěn)定的 openEuler LTS （長期支持版本），提供對應(yīng)的社區(qū)支持（文檔、補(bǔ)丁、維護(hù)等），使 OS 廠家基于 openEuler LTS 進(jìn)一步開發(fā)商業(yè)發(fā)行版，同時(shí)支持互聯(lián)網(wǎng)等用戶基于 openEuler LTS 自行定制 OS。openEuler 開源社區(qū)通過社區(qū)理事會、技術(shù)委員會、用戶委員會、營銷 委員會等組織，形成可持續(xù)發(fā)展的社區(qū)治理架構(gòu)，對社區(qū)進(jìn)行開放治理。

鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)將快速提升 Kunpeng 處理器生態(tài)建設(shè)。鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)是基于 Kunpeng 處理器構(gòu)建的全棧 IT 基礎(chǔ)設(shè)施、行業(yè)應(yīng)用及服務(wù)，包括 PC、服務(wù)器、存儲、操作系 統(tǒng)、中間件、虛擬化、數(shù)據(jù)庫、云服務(wù)、行業(yè)應(yīng)用以及咨詢管理服務(wù)等。鯤鵬計(jì)算產(chǎn) 業(yè)路線是華為提出的六大數(shù)字技術(shù)生態(tài)之一，除鯤鵬外還包括昇騰、HMS、鴻蒙、華 為云、MDC（智能駕駛計(jì)算平臺）。其中鯤鵬是華為面向政企市場，與地方政府和合 作伙伴共同打造鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)、構(gòu)建具有國際競爭力的通用計(jì)算技術(shù)路線。鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷擴(kuò)大，賦能 Kunpeng 處理器長遠(yuǎn)發(fā)展。鯤鵬計(jì)算產(chǎn)業(yè)打造完備 基礎(chǔ)產(chǎn)品，開放硬件、開源軟件，充分賦能合作伙伴，此外鯤鵬還有望帶動國內(nèi)軟硬 件領(lǐng)域的廠商加速發(fā)展。

華為鯤鵬得到地方政府的大力支持。2020 年 4 月，成都市印發(fā)《關(guān)于加快培育發(fā)展 鯤鵬產(chǎn)業(yè)工作方案的通知》，明確 2025 年成都鯤鵬產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過 500 億元，并成為 全國領(lǐng)先的鯤鵬軟件生態(tài)基地、鯤鵬硬件制造基地和鯤鵬應(yīng)用示范基地，該案例為鯤 鵬產(chǎn)業(yè)體系的推進(jìn)提供了重要模板。

2、飛騰—PKS生態(tài)的主導(dǎo)者

飛騰信息技術(shù)有限公司由中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、天津市濱海新區(qū)政府和天津先進(jìn)技 術(shù)研究院于 2014 年聯(lián)合成立。公司致力于飛騰系列國產(chǎn)高性能、低功耗通用計(jì)算微 處理器的設(shè)計(jì)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣，同時(shí)聯(lián)合眾多國產(chǎn)軟硬件生態(tài)廠商，提供基于國際 主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、中國自主先進(jìn)的全國產(chǎn)信息系統(tǒng)整體解決方案，支撐國家信息安全和 重要工業(yè)安全。 2020 年以來，飛騰對高性能服務(wù)器 CPU、高效能桌面 CPU、高端嵌入式 CPU 三條產(chǎn)業(yè) 線進(jìn)行了全面的品牌升級。高性能服務(wù)器CPU產(chǎn)品線統(tǒng)一以飛騰騰云S系列進(jìn)行命名， 高性能桌面 CPU 產(chǎn)品線以飛騰騰銳 D 系列進(jìn)行命名，高端嵌入式 CPU 產(chǎn)品線統(tǒng)一以飛 騰騰瓏 E 系列進(jìn)行命名，提供定制化、契合各行各業(yè)嵌入式應(yīng)用的解決方案。

公司于 2020 年發(fā)布的騰云系列新一代可擴(kuò)展多路服務(wù)器芯片騰云 S2500 與 FT 2000+ 相比性能大幅提升。在整機(jī)性能方面，雙路的 SPECint 分值為原來的 2 倍，四路的 SPECint 值為原來的 3.5 倍；在分布式數(shù)據(jù)庫性能方面，雙路服務(wù)器的 tpmc 值線性 提升至原來的 2 倍，四路的 tpmc 值線性提升至原來的 4 倍；在云桌面支持方面，雙 路服務(wù)器支持虛擬機(jī) 70 個(gè)，是原來的 2.5 倍，四路服務(wù)器支持 140 個(gè)，是原來的 5 倍。

相比上一代產(chǎn)品 FT-2000/4 桌面處理器芯片，最新飛騰高效能桌面 CPU 騰銳 D2000 的性能大幅躍升，帶寬達(dá) 18.7GB/s，SPECint 分值為 97.45，SPECfp 分值為 94.62， 接近原來的 2 倍，在計(jì)算能力上得到進(jìn)一步提升，并兼顧桌面終端與邊緣服務(wù)器，極 大地豐富了應(yīng)用場景。此外，騰銳 D2000 與 FT-2000/4 產(chǎn)品管腳兼容，用戶可以實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)有系統(tǒng)的原位拔插代換、無縫兼容。此設(shè)計(jì)能夠大幅降低產(chǎn)品研發(fā)成本，同時(shí)降低 整機(jī)合作伙伴的開發(fā)難度，加快開發(fā)進(jìn)度。

飛騰生態(tài)發(fā)展迅速，為行業(yè)自主創(chuàng)新做出了重要貢獻(xiàn)。在生態(tài)建設(shè)方面，飛騰與 1600 余家國內(nèi)軟硬件廠商打造完整生態(tài)體系，與 6 大類 1000 余種整機(jī)產(chǎn)品，2600 余種軟 件和外設(shè)完成了適配；基于飛騰桌面 CPU 的終端已形成了較為完整的生態(tài)圖譜，可覆 蓋從整機(jī)硬件、基礎(chǔ)軟件到上層的應(yīng)用。基于飛騰桌面 CPU 的終端產(chǎn)品已能夠?qū)崿F(xiàn)海 量 Android 應(yīng)用的運(yùn)行，基于飛騰 CPU 的軟件生態(tài)也在不斷豐富和完善。

PKS 體系領(lǐng)導(dǎo)者，已成為行業(yè)生態(tài)構(gòu)建的標(biāo)桿。PKS 體系最早由飛騰 CPU（Phytium） 和麒麟操作系統(tǒng)（Kylin）的“PK 體系”發(fā)展而來。依托飛騰全新的硬件級安全機(jī)制， 以相關(guān)可信技術(shù)為支撐，PK 體系融合“S-Security”的立體防護(hù)安全鏈，升級為 PKS 體系，并全球首創(chuàng)將“可信計(jì)算 3.0”技術(shù)融入到 CPU、操作系統(tǒng)和存儲控制器中， 實(shí)現(xiàn)底層構(gòu)架的本質(zhì)安全，并成為國內(nèi)首個(gè)計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)體系標(biāo)準(zhǔn)。

對比鯤鵬與飛騰的生態(tài)構(gòu)建可以發(fā)現(xiàn)，鯤鵬技術(shù)路線比 PKS 路線有較明顯的技術(shù)和產(chǎn) 品優(yōu)勢，PKS 技術(shù)路線比鯤鵬技術(shù)路線有較明顯的安全優(yōu)勢。鯤鵬在硬件終端、云平 臺、人工智能、中間件等方面具有絕對優(yōu)勢，但在安全方面略遜一籌。PKS 路線的一 個(gè)非常顯著的特點(diǎn)是“注入安全”，即“PKS”體系中的“S”，PKS 路線將安全貫穿 于從 CPU、OS 底層，到產(chǎn)品服務(wù)應(yīng)用，一直到供應(yīng)鏈安全保障的全過程，為信創(chuàng)工程 提供內(nèi)生安全、過程安全和供應(yīng)鏈安全的全流程服務(wù)。

3、海光信息—性能領(lǐng)先的實(shí)干者

海光信息成立于 2014 年，主要從事高端處理器、加速器等計(jì)算芯片產(chǎn)品和系統(tǒng)的研 究開發(fā)。海光處理器兼容市場主流的 X86 指令集，具有成熟而豐富的應(yīng)用生態(tài)環(huán)境。 海光處理器內(nèi)置專用安全硬件，支持通用的可信計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，能夠進(jìn)行主動安全防御， 最大程度避免安全漏洞和隱患，滿足信息安全的發(fā)展需求。面向企業(yè)計(jì)算、云計(jì)算數(shù) 據(jù)中心、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、邊緣計(jì)算等眾多領(lǐng)域，公司提供了多種形態(tài)的海光 處理器芯，滿足互聯(lián)網(wǎng)、電信、金融、交通、能源、中小企業(yè)等的廣泛應(yīng)用需求。從 股權(quán)結(jié)構(gòu)上看，主要從事研究、開發(fā)、生產(chǎn)制造高性能計(jì)算機(jī)、通用服務(wù)器及存儲產(chǎn) 品的中科曙光是公司的第一大股東，二者的深入合作為海光信息的生態(tài)打造提供了有 力保障。

海光信息與 AMD 公司合作密切。2016 年，AMD 公司和海光信息合資成立了成都海光微 電子技術(shù)有限公司和成都海光集成電路設(shè)計(jì)有限公司，授權(quán)海光微電子 x86 指令集和 Zen 架構(gòu)，AMD 獲得 2.93 億美元的授權(quán)費(fèi)。海光集成電路購買海光微電子的 IP 授權(quán)， 以此為基礎(chǔ)開發(fā) CPU。海光集成電路與海光微電子的股權(quán)結(jié)構(gòu)保證了公司在規(guī)避了英 特爾的 x86 授權(quán)限制的同時(shí)，又使得海光 x86 CPU 成為內(nèi)資公司開發(fā)的產(chǎn)品，滿足了 國家產(chǎn)業(yè)政策和創(chuàng)新的需求。

海光 CPU 主要面向復(fù)雜邏輯計(jì)算、多任務(wù)調(diào)度等通用處理器應(yīng)用場景需求，兼容國際 主流 x86 處理器架構(gòu)和技術(shù)路線，具有先進(jìn)的工藝制程、優(yōu)異的系統(tǒng)架構(gòu)、豐富的軟 硬件生態(tài)等優(yōu)勢。此外，海光 CPU 支持國密算法，擴(kuò)充了安全算法指令，集成了安全 算法專用加速電路，支持可信計(jì)算，大幅度提升了高端處理器的安全性，可以在數(shù)據(jù) 處理過程中為用戶提供更好的安全保障。公司 2019-2021 年收入 CAGR 高達(dá) 146.88%，2021 年凈利潤扭虧為盈。2019-2021 年， 公司營業(yè)收入從 3.79 億迅速增長至 23.1 億,2021 年凈利潤實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)正，公司規(guī)模化效 應(yīng)逐漸顯現(xiàn)。

電信和金融已成為公司產(chǎn)品應(yīng)用最多的兩個(gè)領(lǐng)域。近年來公司推出海光二號處理器、 深算一號 DCU 處理器，不斷豐富產(chǎn)品線，加大市場開拓力度，逐步形成了較為完善的 基于海光處理器的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。基于前期電信、金融、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)對公司產(chǎn)品的 認(rèn)可，公司在電信運(yùn)營商集采、金融行業(yè)入圍等方面市場份額增長較快，公司產(chǎn)品在 相關(guān)重點(diǎn)行業(yè)銷量逐漸提升。公司產(chǎn)品基于 AMD Zen1 架構(gòu)，產(chǎn)品性能起點(diǎn)較高。選取 Intel 在 2020 年（與海光 7285 同期）發(fā)布的 6 款至強(qiáng)鉑金系列產(chǎn)品（能夠反映 Intel 2020 年發(fā)布的主流 CPU 產(chǎn)品的性能）與海光 7285 進(jìn)行性能對比可以發(fā)現(xiàn)，在典型場景下，公司最新一代 CPU 相關(guān)產(chǎn)品均已接近國際同類高端產(chǎn)品水平。

海光信息的基礎(chǔ)架構(gòu)具備先天生態(tài)優(yōu)勢。微軟和英特爾憑借自身規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)優(yōu)勢， 使 Windows 和 Intel CPU 占據(jù)了絕大部分市場份額，并結(jié)成 Wintel 聯(lián)盟。Wintel 聯(lián) 盟的基本特點(diǎn)是基于 x86 架構(gòu)優(yōu)化各類軟件應(yīng)用，使得 x86 架構(gòu)具有顯著產(chǎn)業(yè)生態(tài)優(yōu) 勢，同時(shí)軟硬件環(huán)境的成熟度相較于其他架構(gòu)也具有明顯優(yōu)勢。我們認(rèn)為海光 CPU 兼容 x86 指令集，使得其具備較高的應(yīng)用兼容性，較低的遷移成本，有望受益于 x86 完備的生態(tài)體系。

公司第一大股東中科曙光與公司的發(fā)展形成良好的協(xié)同效應(yīng)。中科曙光的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)主 要包含高性能計(jì)算機(jī)（包括服務(wù)器和其相關(guān)配套產(chǎn)品）、存儲產(chǎn)品以及圍繞高端計(jì)算 機(jī)的軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成與技術(shù)服務(wù)三大類別。海光提供性能優(yōu)異的國產(chǎn) CPU，為曙 光的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供支點(diǎn)。中科曙光通過在計(jì)算產(chǎn)業(yè)的全面布局已具備優(yōu)質(zhì)的客戶資源 和銷售渠道，曙光服務(wù)器中應(yīng)用海光產(chǎn)品的比例超過 30%，為海光芯片的放量打下了 深厚基礎(chǔ)。

4、兆芯—合資CPU的探路者

兆芯是成立于 2013 年的國資控股公司，總部位于上海張江，在北京、西安、濟(jì)南等 地設(shè)有子公司，公司同時(shí)掌握中央處理器、圖形處理器、芯片組三大核心技術(shù)，具備 相關(guān) IP 自主設(shè)計(jì)研發(fā)的能力。公司堅(jiān)持自主創(chuàng)新與兼容主流的發(fā)展路線，憑借成熟 的軟硬件生態(tài)，為用戶提供性能卓越、兼容性優(yōu)異且安全可靠的通用處理器和芯片組 等產(chǎn)品。 自成立以來，公司已成功研發(fā)并量產(chǎn)多款通用處理器產(chǎn)品，并形成“開先”、“開勝” 兩大產(chǎn)品系列，產(chǎn)品性能不斷提升，達(dá)到國際主流同等水平。作為國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)主頻3.0GHz 關(guān)鍵突破的國產(chǎn)通用處理器，兆芯開先® KX-6000 系列處理器榮獲“第二屆集 成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新獎”、“2019 年中國 IC 設(shè)計(jì)成就獎”和“第二十屆中國國際工 業(yè)博覽會金獎”，并入選“2019-2020 年度上海設(shè)計(jì) 100+”優(yōu)秀成果。

兆芯自主研發(fā)的通用處理器產(chǎn)品涵蓋“開先”、“開勝”兩大系列，具備良好的操作 系統(tǒng)和軟硬件兼容性，生態(tài)體系成熟，支持構(gòu)建臺式機(jī)、筆記本、一體機(jī)、云終端等 多種類型的桌面整機(jī)以及服務(wù)器、存儲等產(chǎn)品。此外，在嵌入式領(lǐng)域，也已經(jīng)有不同 規(guī)格基于兆芯通用處理器的工業(yè)主板、模塊化電腦、工業(yè)整機(jī)、Box PC、工業(yè)級服務(wù) 器、網(wǎng)絡(luò)安全平臺等產(chǎn)品陸續(xù)推出。

在芯片設(shè)計(jì)研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新方面，兆芯自主創(chuàng)新研發(fā)的國產(chǎn)通用處理器性能穩(wěn)定可靠， 產(chǎn)品體驗(yàn)達(dá)到國際主流同等水平。在產(chǎn)業(yè)鏈合作方面，兆芯積極協(xié)同產(chǎn)業(yè)合作伙伴， 為政府、金融、教育、交通、能源、網(wǎng)絡(luò)安全、醫(yī)療、通信等行業(yè)提供多樣化的產(chǎn)品 和解決方案，助力客戶應(yīng)用實(shí)現(xiàn)平滑遷移，目前，基于兆芯新一代處理器 （KX-6000/KH-30000），聯(lián)想、同方、東海、海爾、銳捷、升騰、攀升等品牌已經(jīng)推 出了 20 余款不同形態(tài)的桌面 PC 及服務(wù)器產(chǎn)品，研華、研祥、盛博、威強(qiáng)電、信步、 安勤、深惟、華北工控、漢智興、智微、芯杰英、經(jīng)緯天地、凌壹、海川智能、愛鑫 微、眾新等 30 多種工業(yè)主板、工業(yè)電腦模塊和嵌入式計(jì)算平臺，此外 30 多種網(wǎng)絡(luò)安 全平臺也相繼推出。

開先 KX-6000/開勝 KH-30000 系列處理器是業(yè)內(nèi)第一款完整集成 CPU、GPU、芯片組的 SoC 單芯片國產(chǎn)通用處理器，這為整機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)提供了較大的便利條件，同時(shí)也更 利于控制成本。通過 KX-6000 系列處理器橫向?qū)Ρ龋? 核心的 KX-U6780A 產(chǎn)品性能與第七代的 4 核心 英特爾 i5 整體水平仍存在差距，尤其是單核性能不足 7 代 i5 一半，但整數(shù)性能方面 對英特爾 i5 實(shí)現(xiàn)了反超。

開先 KX-6000/開勝 KH-30000 系列處理器采用了新一代高速低功耗內(nèi)核。新一代內(nèi)核 對宏指令和多媒體性能進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化和增強(qiáng)，針對微架構(gòu)流水線也進(jìn)行了大幅 的改進(jìn)和優(yōu)化，加上功耗方面的優(yōu)化以及高頻物理實(shí)現(xiàn)和高頻防抖/降噪控制等方面 的改善，開先 KX-6000/開勝 KH-30000 系列處理器的單芯片性能相比上一代產(chǎn)品提升了多達(dá) 50%，同頻下的性能功耗比則是上代產(chǎn)品的 3 倍。

5、龍芯中科—自主架構(gòu)的先驅(qū)者

龍芯中科是中國科學(xué)院計(jì)算所自主研發(fā)的通用 CPU，采用自主 LoongISA 指令系統(tǒng)， 兼容 MIPS 指令，所有 IP 模塊皆為自主設(shè)計(jì)，擁有片內(nèi)安全機(jī)制，可信性高。龍芯處 理器以 32 位核 64 位單核及多核 CPU/SOC 為主，主要面向高端嵌入式、個(gè)人電腦、服 務(wù)器和高性能機(jī)等應(yīng)用。2002 年 8 月誕生的“龍芯一號”是我國首枚擁有自主知識 產(chǎn)權(quán)的通用高性能微處理芯片。龍芯從 2001 年至今共開發(fā)了 1 號、2 號、3 號三個(gè)系 列處理器和龍芯橋片系列，在政企、安全、金融、能源等應(yīng)用場景得到了廣泛應(yīng)用。

公司產(chǎn)品體系分為三大系列，龍芯 1 號系列為低功耗、低成本的專用嵌入式 SoC 或 MCU 處理器，主要面向嵌入式專用應(yīng)用領(lǐng)域，如物聯(lián)終端、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)采集等， 主要根據(jù)需求定制；龍芯 2 號系列為低功耗通用處理器，采用單芯片 SoC 設(shè)計(jì)，應(yīng)用 場景面向工業(yè)控制與終端等領(lǐng)域，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、行業(yè)終端、智能制造等，定位于 Intel 的凌動系列；龍芯 3 號系列為高性能通用處理器，通常集成 4 個(gè)及以上 64 位高性能 處理器核，與橋片配套使用，應(yīng)用場景面向桌面和服務(wù)器等信息化領(lǐng)域，對標(biāo) Intel 的酷睿/至強(qiáng)系列。

LoongArch 具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和自主性。LoongArch 包括基礎(chǔ)架構(gòu)部分和向量指令、 虛擬化、二進(jìn)制翻譯等擴(kuò)展部分近 2000 條指令，具有較好的擴(kuò)展性。自主性方面， LoongArch 指令系統(tǒng)從整個(gè)架構(gòu)的頂層規(guī)劃，到各部分的功能定義，再到每條指令的 編碼、名稱、含義，都進(jìn)行了自主設(shè)計(jì)，具有充分的自主可靠性。此外，LoongArch 充分考慮兼容需求，在定義時(shí)充分考慮了 MIPS、X86、ARM、RISC-V 等主要指令系統(tǒng) 的特征，摒棄了傳統(tǒng)指令系統(tǒng)中部分不適應(yīng)當(dāng)前軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展趨勢的陳舊內(nèi)容， 吸納了近年來指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域諸多先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展成果。同原有兼容指令系統(tǒng)相比， 不僅在硬件方面更易于高性能、低功耗設(shè)計(jì)，而且在軟件方面更易于編譯優(yōu)化和操作 系統(tǒng)、虛擬機(jī)的開發(fā)。

基于自主指令系統(tǒng)（LoongArch）的 3A5000/3B5000 是龍芯當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品。龍芯 3A5000/3B5000 是面向個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等信息化領(lǐng)域的通用處理器，基于龍芯自 主指令系統(tǒng)（LoongArch）的 LA464 微結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步提升頻率，降低功耗，優(yōu)化性 能。在與龍芯 3A4000 處理器保持引腳兼容的基礎(chǔ)上，頻率提升至 2.5GHz，功耗降低 30%以上，性能提升 50%以上。龍芯 3B5000 在龍芯 3A5000 的基礎(chǔ)上支持多路互連。

從 3A5000 在 SPEC CPU 2006 BASE 性能測試中的表現(xiàn)來看，龍芯 3A5000 單核定點(diǎn)為 25.1 分，單核浮點(diǎn)為 26 分。相比 intel i5 9500 六核 14nm 的確有不小的差距，但 單核定點(diǎn)與國產(chǎn) ARM V8 四核 7nm 處理器不相上下，單核浮點(diǎn)略優(yōu)于國產(chǎn) ARM V8 四 核 7nm 處理器。龍芯 3A5000 對比國產(chǎn) ARM V8 八核 14nm 處理器的單核定點(diǎn)則高出 近 10 分，單核浮點(diǎn)則高出近一倍。多線程測試中，intel i5 9500 六核 14nm 處理 器依然表現(xiàn)最佳，而龍芯 3A5000 的多核定點(diǎn)與多核浮點(diǎn)均高于國產(chǎn) ARM V8 四核 7nm 處理器，由于國產(chǎn) ARM V8 八核 14nm 處理器核心數(shù)量上具有一定的優(yōu)勢，因此定點(diǎn) 和浮點(diǎn)的分?jǐn)?shù)要高于龍芯 3A5000 和國產(chǎn) ARM V8 四核 7nm 處理器。

龍芯 3A5000 在 Stream Copy 測試子項(xiàng)性能中表現(xiàn)出色。Stream 是業(yè)界主流的內(nèi)存帶 寬測試程序，測試行為相對簡單可控。該程序?qū)?CPU 的計(jì)算能力要求很小，對 CPU 內(nèi)存帶寬壓力很大。隨著處理器核心數(shù)量的增大，內(nèi)存帶寬并沒有隨之成線性增長， 因此內(nèi)存帶寬對提升多核心的處理能力就越發(fā)重要。在Stream Copy測試子項(xiàng)性能中， 龍芯 3A5000 的表現(xiàn)超過了 intel i5 9500 六核 14nm 處理器。其中 Copy 單線性能獲 得 16864 分，多線性能獲得 21873 分。國產(chǎn) ARM V8 八核 14nm 處理器和國產(chǎn) ARM V8 四核 7nm 處理器分?jǐn)?shù)相差不大，但整體表現(xiàn)比龍芯 3A5000 稍遜一籌。

龍芯秉承獨(dú)立自主和開放合作的運(yùn)營模式，從指令集/IP 核授權(quán)、到芯片級/主板級 開發(fā)以及系統(tǒng)內(nèi)核應(yīng)用等方面對生態(tài)伙伴進(jìn)行全方位的開放支持，幫助生態(tài)伙伴進(jìn)行 技術(shù)創(chuàng)新升級。目前龍芯的信息化合作伙伴達(dá)到上千家，可以提供基于龍芯從端到云 的完整解決方案。相關(guān)軟硬件開發(fā)人員數(shù)萬人，已經(jīng)形成強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)支撐能 力。龍芯開源社區(qū)（www.loongnix.cn）是龍芯 CPU 的基礎(chǔ)軟件生態(tài)建設(shè)平臺，由龍芯中 科組織并聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈合作廠商、國際開源軟件社區(qū)及開源愛好者共同參與建設(shè)。社區(qū) 以“開源、開放”的形式進(jìn)行管理，設(shè)置 BIOS、Linux 內(nèi)核、GCC 編譯器、Java 虛擬 機(jī)、瀏覽器、媒體解碼庫、圖形桌面、KVM 虛擬機(jī)等重要基礎(chǔ)軟件項(xiàng)目。經(jīng)過多年建 設(shè)，信息化應(yīng)用中的主流編程語言和開發(fā)環(huán)境已在龍芯平臺上得到支持。

6、申威—特種領(lǐng)域的引領(lǐng)者

成都申威科技有限責(zé)任公司成立于 2016 年，公司依托國家信息安全發(fā)展戰(zhàn)略，主要 從事對申威處理器的產(chǎn)業(yè)化推廣，核心業(yè)務(wù)包括申威處理器芯片內(nèi)核、封裝設(shè)計(jì)、技 術(shù)支持服務(wù)及銷售，小型超級計(jì)算機(jī)研發(fā)、測試、銷售、服務(wù)及核心部件生產(chǎn)，基于 申威處理器的軟件、中間件開發(fā)，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)定制化產(chǎn)品服務(wù)，集成電路 IP 核等知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)。

申威處理器以 Alpha 指令集為基礎(chǔ)進(jìn)行拓展，高度自主可控。Alpha 指令集由美國 DEC 公司研制，主要用于 64 位的 RISC 微處理器。DEC 公司后被美國惠普收購，無錫江南 計(jì)算所購買了 Alpha 指令集的所有設(shè)計(jì)資料。江南計(jì)算所基于原來的 Alpha 指令集， 開發(fā)出了更多的自主知識產(chǎn)權(quán)的指令集，并研制了申威指令系統(tǒng)，推出了申威處理器。 申威處理器是在國家"核高基"重大專項(xiàng)支持下，由上海高性能集成電路中心研制的全 國產(chǎn)處理器。首顆申威處理器代號“SW-1”,于 2006 年研制成功，“SW-1”基于 DEC 公司 Alpha 架構(gòu)，130nm 制程，主頻為 900MHz。

出于安全性能以及知識產(chǎn)權(quán)角度，申威在研發(fā)出第一代基于 Alpha 指令集的 CPU 后， 將指令集替換為自研的自主可控申威 64 位指令集，完全區(qū)別于原有 Alpha 指令集。 申威處理器專注于高性能計(jì)算，尤其是在服務(wù)器領(lǐng)域，浮點(diǎn)運(yùn)算算力與同期外國處理 器相當(dāng)。申威 SW26010 是中國首個(gè)采用國產(chǎn)自研架構(gòu)且性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)芯片。

申威 26010 處理器的峰值性能大于每秒 12.5 萬萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果，峰值速度、持 續(xù)性能、性能功耗比排在世界前列。在 2016 年法蘭克福世界超算大會上，“神威·太 湖之光”搭載該處理器登頂國際 TOP500 榜單之首。隨后，我國科研人員依托“神威·太 湖之光”超級計(jì)算機(jī)的應(yīng)用成果首次榮獲“戈登·貝爾”獎，實(shí)現(xiàn)了我國高性能計(jì)算 應(yīng)用成果在該獎項(xiàng)上零的突破。 申威在服務(wù)器領(lǐng)域向上至超算領(lǐng)域的應(yīng)用場景中性能強(qiáng)大，優(yōu)勢較為明顯。2016 年 6 月 20 日，搭載了 40960 顆申威 SW26010 并運(yùn)行國產(chǎn)操作系統(tǒng)神威睿思的神威太湖之 光獲得全球超級計(jì)算機(jī)第一名，神威太湖之光峰值計(jì)算速度達(dá)每秒 12.54 億億次，是 全球首臺峰值計(jì)算速度超過十億億次的超級計(jì)算機(jī)，持續(xù)性能為每秒 9.3 億億次，軟 件硬件并行，均為申威自主設(shè)計(jì)。

申威 8A 芯片采用最新的第四代申威處理器核心（簡稱 Core4）。Core4 核心繼續(xù)采用 超標(biāo)量流水線結(jié)構(gòu)，支持亂序發(fā)射、亂序執(zhí)行、推測執(zhí)行，并首次采用 SMT 技術(shù)，支 持每個(gè)核心同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)線程。申威 831 相比上一代 4 核 CPU 申威 421 在功耗相當(dāng)?shù)?前提下，性能提升 2 倍以上，下一代產(chǎn)品申威 4E 相比申威 831 性能再提升 50%以上， 與 Intel 中端桌面處理器相當(dāng)；申威下一代服務(wù)器產(chǎn)品威鑫 8A 與 Intel 中端服務(wù)器 處理器相當(dāng)。經(jīng)過長期穩(wěn)定的研發(fā)，基于系列申威芯片的各種產(chǎn)品也逐漸增多，在保障特種領(lǐng)域應(yīng) 用和國家戰(zhàn)略任務(wù)的前提下，隨著其產(chǎn)品技術(shù)的日益成熟，其生態(tài)也不斷完善。同時(shí)， 申威 CPU 的各種開發(fā)支撐系統(tǒng)也日趨成熟。