國內服務器CPU市場的主要玩家？按指令集分類：基于x86架構的兆芯、海光：性能起點較高，生態(tài)遷移難度小，替換空間大。

基于ARM架構的飛騰、鯤鵬：架構迭代空間廣闊，性能提升較快，生態(tài)適配較好。

基于自研指令集架構的龍芯、申威：全棧自研，自主可控程度極高，在當前緊迫性和必要性進一步提升的背景下，有望加速迭代迎來重大發(fā)展機遇。

當前海光、兆芯、飛騰、鯤鵬、龍芯、申威六大國產CPU廠商均為上市企業(yè)。從當前行業(yè)信創(chuàng)的推進節(jié)奏看：短期內鯤鵬、海光兩家，憑借領先的性能+較為完善的生態(tài)適配+被驗證過的項目經驗，最為受益；飛騰于2021年發(fā)布新產品，性能表現突出，預計后續(xù)將實現訂單增長。

本文選自“2022年國產服務器CPU研究框架”，重點分析海光、兆芯、飛騰、鯤鵬、龍芯、申威六大國產CPU廠商均為上市企業(yè)。

更多內容參考“中流擊水：六大國產CPU廠商分析（2022）”、“央國企信創(chuàng)：基于信創(chuàng)體系的數字化轉型（2022）”，“2022年國產服務器CPU研究框架”以及六大國產CPU分析。華為鯤鵬處理器介紹、鯤鵬計算產業(yè)發(fā)展白皮書、華為鯤鵬生態(tài)研究框架。

當前階段，國內主流的CPU廠商主要有海光、兆芯、飛騰、海思、龍芯、申威六家領軍企業(yè)，從指令集授權的角度看，主要可以分為三類：

1）IP內核授權：以兆芯為代表，獲得x86內核層級的授權，可基于指令集系統(tǒng)進行SoC集成設計，具備良好的生態(tài)和性能起點，當下階段具備快速放量潛質，但自主可控程度較低。

2）指令集架構授權：以海光為代表，獲得x86指令集授權；以鯤鵬和飛騰為代表，獲得ARM架構級授權，可基于指令集架構進行核心CPU設計，安全可控程度較高，但ARM的生態(tài)適配需進一步打造。

3）指令集架構授權+自研：以龍芯和申威為代表，分別獲得MIPS和Alpha架構授權，并在此基礎上進行自主研發(fā)，形成自有的指令集架構，安全可控程度極高，但當前生態(tài)適配極為困難。

1、兆芯——合資CPU探路者

由上海聯合投資有限公司（上海市國資委控股）和臺灣威盛電子合資創(chuàng)建，同時掌握CPU、GPU、芯片組三大核心技術，形成臺式機、筆記本、一體機、云終端、服務器以及嵌入式工業(yè)主板和工業(yè)計算平臺等產品線，利用x86生態(tài)優(yōu)勢，為黨政、金融、教育、工業(yè)、交通等行業(yè)提供可靠的解決方案。

兆芯的核心理念是“自主創(chuàng)新和兼容主流”，公司產品可兼容Win7、Win10等主流操作系統(tǒng)，桌面端可流暢運行日常辦公應用、主流游戲及4K視頻解碼；持續(xù)引入知名整機合作伙伴，聯想、同方、AOC、東海、浪潮等產品已上線京東、淘寶等電商平臺。

CPU方面，公司已形成PC處理器“開先”和服務器處理器“開勝”兩大產品系列，實現了“從雙核心到八核心”、“從1.6GHz到3.0GHz”、“從處理器+芯片組方案到SoC單芯片方案”等多方面的發(fā)展與創(chuàng)新，具備自主演進發(fā)展的能力和條件。

2019年發(fā)布的開先-KX6000和開勝KH-30000，制程達到16nm，是首款主頻達到3.0GHz的國產通用處理器，支持雙通道DDR4-3200內存，采用SoC設計，包含CPU、GPU和芯片組，芯片集成度進一步增強，性能功耗比上一代產品提升3倍，單芯片性能接近intel7代i5水平，SPEC 2006 INT RATE成績?yōu)?70分。

由于兆芯獲得的是源自威盛電子相對老舊的x86CPU架構，其版權已于2018年到期，導致兆芯過去的產品性能相較同期競品仍有所差距；但隨著威盛電子將其IP產權的出售，兆芯以獲得了大部分后續(xù)x86芯片開發(fā)所需的核心技術和專利，自主可控能力開始強化。

根據公司公布的CPU路線圖，公司已著手7nm一下工藝產品的定義和研發(fā)工作，預計于近期推出KX-7000和KH-40000產品系列。KX-7000采用全新CPU微架構，不僅支持DDR5，還將演進到PCIe 4.0總線，預計對標AMD Zen2；KH-40000單核性能將比上一代提升60%以上，多核性能提升高達5倍，支持多路互聯、128PCIe Lane、16內存通道，具有高效的虛擬化性能，并且采用的是可插拔的LGA封裝，能夠有效減低開發(fā)維護成本，可全面支持國內外主流的OS。

2、海光——性能領先的實干者

從事高端處理器、加速器等計算芯片產品和系統(tǒng)的研究和開發(fā)；2016年海光信息同AMD達成合作，共同成立兩家子公司，引入x86以及Zen微架構授權，其中成都海光微電子擁有授權IP所有權，并負責芯片生產，成都海光集成電路設計有限公司負責芯片設計及銷售工作；

公司以“性能強勁、安全可信、完善生態(tài)”作為主打標簽，提供通用處理器（CPU）和協處理器（DPU）兩大類別，能夠適配主流的x86、Linux操作系統(tǒng)，支持多個版本的數據庫、中間件、AI算法、云計算平臺等，已廣泛應用于電信、金融、教育、科研、人工智能、大數據等領域的服務器及工作站。

CPU方面，面向不同的市場需求，公司已形成高中低端的全方位覆蓋，分別對應7000、5000、3000三大產品系列；其產品節(jié)奏按照“量產一代、研發(fā)一代、規(guī)劃一代”穩(wěn)步推進，海光一號和海光二號兩代產品實現了商業(yè)化應用，海光三號已經完成產品驗證，海光四號處于研發(fā)階段。

DPU方面，公司產品兼容“類CUDA”環(huán)境，軟硬件生態(tài)豐富，遷移成本低，典型應用場景下性能達到國際同類高端水平。

基于AMD Zen1架構的優(yōu)勢明顯，產品性能起點較高，典型場景下，公司最新一代CPU和DPU相關產品均已接近國際同類高端產品水平。

2019年公司被列入美國“實體清單”，AMD不再提供相關技術服務，公司自行實現了后續(xù)產品和技術的迭代開發(fā)。

生態(tài)方面，公司高性能CPU已經得到眾多OEM支持，自2018年起，浪潮、聯想、新華三、同方等國內知名服務器廠商已經搭載海光CPU芯片，并成功應用到工商銀行、中國銀行等金融領域客戶，中國石油、中國石化等化工領域客戶，以及三大運營商的數據中心類業(yè)務。

行業(yè)信創(chuàng)相較黨政信創(chuàng)更為市場化，而海光的服務器CPU性能優(yōu)異疊加生態(tài)遷移難度低，對于原有的x86服務器有較大替換空間，我們預計海光或成為行業(yè)信創(chuàng)浪潮下最為受益的國產CPU廠商之一。

此外，海光于2021年實現DPU的規(guī)?；鲐?，當期即實現收入2.4億元，表現亮眼。

3、飛騰——PK生態(tài)的主導者

由國防科技大學研究團隊創(chuàng)造，起步于1999年，由中國電子信息產業(yè)集團、天津市濱海新區(qū)政府和天津先進技術研究院于2014年聯合支持成立。

飛騰CPU產品具有譜系全、性能高、生態(tài)完善、自主化程度高等特點，基于飛騰CPU的產品覆蓋多種類型的終端（臺式機、一體機、便攜機、瘦客戶機等）、服務器和工業(yè)控制嵌入式產品等，在國內政務辦公、云計算、大數據以及金融、能源和軌道交通等行業(yè)信息系統(tǒng)領域已實現批量應用。

CPU方面，公司經歷20余年研發(fā)，形成高性能服務器CPU（飛騰騰云S系列）、高效能桌面CPU（飛騰騰銳D系列）和高端嵌入式CPU（飛騰騰瓏E系列）三大產品系列。

服務器CPU方面，公司于2020年發(fā)布S2500處理器，采用16nm工藝，集成64個FTC663內核，2.0到2.2GHz頻率。面向多路互聯市場，S2500重點改進體系架構，高可擴展性是該芯片的最大特點，增加了64MB L3 Cache，配備4個直連接口，帶寬800Gbps，支持8通道DDR4-3200內存，功耗為150W，并提升了可靠性。

根據飛騰負責人表示，該芯片性能相較上一代FT-2000產品有大幅提升，整體表現與intel XeonE5相當。

公司在2006年曾經研制出兩代國產CPU，曾先后嘗試過x86、Epic、SPARC、ARM四個指令集，并以SPARC開源代碼為基礎設計了FT-1000、FT-1000A、FT-1500等CPU。之后出于生態(tài)考慮，重點轉向ARM系列產品的開發(fā)。

生態(tài)方面是飛騰最大的優(yōu)勢，公司與國內1000余家軟硬件廠商構建起了國內最完善最龐大的生態(tài)體系，僅2019年就新開案板卡設計430余款，已與千余家軟件進行了適配和應用。此外，飛騰兼容安卓生態(tài)，在飛騰臺式機上可以運行200萬級安卓應用，極大拓展了飛騰生態(tài)。

此外，公司作為聚焦國家戰(zhàn)略需求和重大項目的CPU國家隊，還是CEC主導的PK體系（即飛騰Phytium CPU+麒麟Kylin操作系統(tǒng)）的重要參與者之一，已經建立起覆蓋云邊端的全棧體系。

4、鯤鵬——垂直生態(tài)的領導者

鯤鵬是華為在芯片領域布局的重要一環(huán)，主要聚焦通用計算領域；華為針對不同的計算場景，自研打造了一系列芯片矩陣，除了主要應用在服務器領域的鯤鵬，還包括手機SoC芯片麒麟、人工智能芯片昇騰、5G基站芯片天罡、5G終端芯片巴龍，以及凌霄、NB IoT等一系列其他專用芯片。

在一系列芯片矩陣中，華為致力于圍繞“鯤鵬+昇騰”雙引擎形成兩大計算產業(yè)，其中鯤鵬計算產業(yè)是基于鯤鵬處理器的基礎軟硬件設施，行業(yè)應用及服務，涵蓋從底層硬件、基礎軟件到上層行業(yè)應用的全產業(yè)鏈條，可為下游各大行業(yè)應用提供全面、完整、一體化信息化解決方案。

近年來，華為先后推出Hi1610、Hi1612、Hi1616等服務器CPU產品，不斷實現主頻與核數的提升，并最終開發(fā)出當下的旗艦產品鯤鵬920與鯤鵬920s，分別用于服務器和PC機。

鯤鵬920基于ARM V8架構，是首款國產的7nmARM服務器，其處理器核、微架構和芯片均由華為自主研發(fā)設計，相比X86異構最高能夠提升3倍性能。規(guī)格方面，支持64內核，主頻可達2.6GHz，集成8通道DDR4，支持PCIe4.0及CCIX接口，可提供640Gbps總帶寬。鯤鵬920主打低功耗、強性能，在典型主頻下，SPECint Benchmark評分超過930，超出intel Xeon 8180系列25%，并且能效比優(yōu)于Xeon30%。

與鯤鵬920同期推出的還有基于鯤鵬920的TaiShan服務器和華為云服務，形成獨特的“端邊云算力同構”的優(yōu)勢，通過軟硬件協同進一步提升處理器性能。

5、龍芯——自主架構的先驅者

龍芯起步于中科院計算所，曾得到863、973、核高基等項目的支持，先后成功流片我國首款通用CPU龍芯1號、首款64位通用CPU龍芯2B、首款主頻超過1GHz的通用CPU龍芯2E、首款四核CPU龍芯3A等，完成底層核心技術的積累。2010年，中科院、北京市政府共同牽頭出資，龍芯中科技術有限公司正式成立，開始產業(yè)化運作。

經歷20年深耕，龍芯CPU已實現工控類和信息類的全方位覆蓋。工控類芯片主要面向嵌入式專用設備、工業(yè)控制終端等，賦能通信、能源、交通等領域；信息類芯片面向桌面和服務器等，在政務、金融、電信、教育等行業(yè)廣泛應用。

龍芯亦有完善的高中低端產品矩陣，主要分為龍芯1號、龍芯2號、龍芯三號三大系列：龍芯1號系列為低功耗、低成本專用嵌入式SoC或MCU處理器，通常集成1個32位低功耗處理器核；龍芯2號系列為低功耗通用處理器，采用單芯片SoC設計，通常集成1-4個64位低功耗處理器核；龍芯3號系列為高性能通用處理器，通常集成4個及以上64位高性能處理器核。

2021年發(fā)布最新一代龍芯3號5000系列芯片產品，采用12/14nm工藝，處理器核升級為LA464微結構，主頻最高為2.5GHz，集成雙通道DDR4-3200和HT3.0接口。單核SPEC CPU2006Base定浮點分值均超過26分，是上一代4000系列的1.5倍水平，逼近市場主流水平。

在過去取得了MIPS架構授權，并以此為基礎研發(fā)出自有的LoongISA指令系統(tǒng)，但部分關鍵IP仍需向MIP付費。為徹底解決關鍵技術“卡脖子”問題，龍芯于2020年推出自主指令系統(tǒng)LoongArch，從整個架構的頂層規(guī)劃，到各部分的功能定義，再到細節(jié)上每條指令的編碼、名稱、含義，均為自主重新設計。

性能方面，LoongArch相較MIPS運行效率更高，動態(tài)執(zhí)行指令數平均可以減少10%-20%，并且仍留有一半的指令編碼空間，可用于未來擴展。

生態(tài)兼容方面，LoongArch指令系統(tǒng)融合X86、ARM等國際主流指令系統(tǒng)的主要功能特性，可實現跨指令平臺應用兼容，高效運行MIPS、X86、ARM平臺上的二進制應用程序。

基礎軟件方面，公司基于LoongArch構建了完整的基礎軟件技術生態(tài)體系，開展操作系統(tǒng)內核、編譯器、編程語言虛擬機、云計算等基礎軟件領域的研發(fā)工作，形成了面向信息化應用的基礎版操作系統(tǒng)Loongnix、面向工控類應用的基礎版操作傳統(tǒng)LoongOS以及面向云計算的龍芯云。

6、申威——特種領域的引領者

申威研發(fā)中心成立于2003年，在國家863計劃支持下，于2006年成功研制出第一代國產64位通用處理器——“申威1”；在國家“核高基”專項支持下，于2010年成功研發(fā)世界首款16核通用處理器SW1600，該芯片成功應用于國內首臺采用國產處理器的千萬億次計算機系統(tǒng)——神威藍光超級計算機系統(tǒng)；2016年，搭載40960顆申威2610處理器的神威·太湖超級計算機榮獲世界性能榜首，速度比第二名“天河二號”快近2倍，效率提升3倍。

2016年，成都申威科技有限責任公司成立，從事對申威處理器的產業(yè)化推廣，現已形成申威高性能計算處理器、服務器/桌面處理器、嵌入式處理器三個系列的國產處理器產品線，以及申威國產I/O套片產品線。

公司最初取得了Alpha指令集的所有涉及資料，并基于此架構研制出首顆芯片SW-1；后續(xù)出于安全可控考慮，公司設計出完全自主可控的指令集SW_64，完全區(qū)別于原有Alpha指令集，主要面向軍用等對安全性要求極高的特種領域提供CPU處理器及其相關解決方案。

性能方面，申威26010雙精度峰值算力可達到3.168TFLOPS，達到同期產品的國際領先水平，在超算領域表現突出。

生態(tài)方面，雖然采用完全自主的指令系統(tǒng)在兼容方面有天生劣勢，但公司仍舊秉持“全國產自主研發(fā)，全流程安全可控”宗旨，積極建設申威信息安全產業(yè)聯盟，現已發(fā)展出中標軟件、中電科技、deepin、達夢數據等在內的50多家成員，形成了覆蓋芯片設計、硬件平臺、系統(tǒng)軟件、支持平臺、數據庫、中間件、應用軟件的全鏈條自主生態(tài)。

7、六大國產服務器CPU格局演繹

從性能角度看，海光7000系列、鯤鵬920分別是x86、ARM架構下的性能領先，飛騰在最新一代S2500發(fā)布后性能參數也躋身第一梯隊；兆芯、龍芯、申威三家產品相對性能較弱，核心數僅為8/16核，內存通道、Pcle通道等參數也較弱，影響處理器I/O性能。

從生態(tài)角度看，海光、兆芯基于x86指令系統(tǒng)的天生優(yōu)勢，生態(tài)適配度最高，當前x86架構仍占據服務器市場90%以上份額，替換空間巨大；以飛騰和鯤鵬為代表的ARM架構近年來生態(tài)遷移成本逐漸降低，且兩家廠商已分別主導構建“PK生態(tài)”與“鯤鵬計算產業(yè)生態(tài)”，正快速發(fā)展成為市場另一極；申威、龍芯由于自研指令集系統(tǒng)，雖然在自主可控方面有其必要性和緊迫性，但其生態(tài)成熟度還有待完善。

綜合考慮各項因素：

1）兆芯成立于2013年，獲得x86授權較早，在早期安全可控項目中占據一定份額，但其產品主要是桌面端，且x86 IP授權來自威盛電子，架構較為落后使其性能產品受到一定影響，IP內核授權的自主性也較低。

2）海光雖然進入市場較晚且只有AMD服務器授權，但憑借其先進的Zen架構和良好的生態(tài)起點，于2020年開始在電信、金融等行業(yè)信創(chuàng)領域快速放量，伴隨行業(yè)信創(chuàng)的爆發(fā)，預計海光訂單有望持續(xù)提升。

3）飛騰老一代產品性能相對落后，在信創(chuàng)前期主要集中在PC端出貨，但伴隨其新一代產品S2500發(fā)布后，性能已躋身國內先進水平，并且公司主導的PK生態(tài)正逐步完善，預計后續(xù)滲透率將持續(xù)提升。

4）鯤鵬920發(fā)布之初表現十分亮眼，憑借國際先進的制程工藝與性能，疊加鯤鵬生態(tài)的組建完備，快速取得電信、金融等行業(yè)訂單，但仍需注意美國制裁帶來的產量受限等一系列負面影響，預計后續(xù)將在行業(yè)的選擇上有所側重，限制其爆發(fā)式增長。

5）龍芯研發(fā)起步最早，在黨政市場原始份額較大，其產品集中于桌面PC和工業(yè)領域，伴隨其新一代產品和全自主的指令集發(fā)布，后續(xù)在服務器市場的商業(yè)應用能力還有待驗證。

6）申威主要聚焦軍用市場，產品側重特種超算服務器領域，全可控技術與生態(tài)均有獨家壁壘，預計后續(xù)仍將專注深耕原有領域。

結合上文分析，當前服務器行業(yè)主要有兩條主線驅動：1）數字經濟新基建：主要為超算中心、智算中心等建設過程中的增量采購；2）信創(chuàng)：黨政信創(chuàng)進入常態(tài)化模式，行業(yè)信創(chuàng)接棒爆發(fā)，對國產化率有明確目標。整體而言，服務器行業(yè)進入更為市場化發(fā)展的階段，除考慮自主可控的強弱要求和股東背景外，性能、生態(tài)、性價比、功耗等均是相關企業(yè)衡量的重要指標。

因此，我們認為短期內鯤鵬、海光、飛騰三家最有望受益于行業(yè)信創(chuàng)及新基建的爆發(fā)節(jié)奏?？陀^來看，當下國產服務器CPU無論在性能還是生態(tài)方面都有較大的進步空間，短期訂單的爆發(fā)是前期“天時、地利、人和”的集中表現，遠期格局還存在不確定性；長維度看，各家均有彎道超車的機會，仍然是資金投入、技術團隊、迭代能力決定未來的企業(yè)核心競爭力。

審核編輯 ：李倩