打造新時代“中國芯”

龍芯新一代通用CPU產品採用新工藝，使用其最新研製的新一代處理器，通過設計優化成倍提升了性能。同時，新一代芯片內集成了安全機制，實現了自主可控和安全可靠的統一。

我國的CPU研發起步並不晚，但發展過程較為坎坷，相關產業發展一直面臨“缺芯”問題。近年來，一大批國產CPU設計單位成長壯大，自主研發也逐漸嶄露頭角，相關產品不斷迭代升級，實現了從“可用”到“好用”的突破。

巨頭壟斷的戰略產業

CPU，即中央處理器，被視為計算機的“大腦”和“心臟”，是計算機運算核心和控制核心，屬信息處理、程序運行的最終執行單元。它可被看作一個巨複雜系統，又可謂一個國家的大宗戰略產品。在信息化、智能化時代，是國家戰略安全、產業安全的重要保障。

1971年，Intel公司發佈了世界第一款微處理器芯片，這也是第一款商用計算機微處理器。自此，CPU產業發展之快超乎想象，目前通用CPU產品主要用於計算機和服務器領域，而嵌入式CPU產品則廣泛應用於如工業控制、汽車電子、網絡設備、消費電子、移動通信、智能家電等電子設備上。如今，一片小小的CPU芯片，不僅直接關乎一個國家的戰略安全、產業安全，同時也早已滲透、影響到人們生活的方方面面。

早期，全球CPU芯片僅由全球寥寥幾家大企業掌握，他們主導和參與著由CPU指令集、CPU內核研發到最終芯片形成的整個製造環節。

歷經數十年的發展，隨著全球產業分工、產業模式不斷調整，逐漸形成了某些專門提供CPU內核的知識產權企業。他們不設計芯片，而是基於某種CPU指令集，專注於CPU內核的設計，並將設計好的CPU內核以知識產權的方式提供給芯片設計企業使用。

在當時，這類企業主要有英國的ARM公司以及美國的MIPS公司，他們提供CPU內核給芯片設計企業使用，而芯片設計廠商則通過獲得他們的指令集架構授權進行設計。

目前，全球CPU指令集架構市場基本是由Intel和ARM兩大巨頭廠商壟斷。在通用CPU芯片領域，Intel佔據了全球超過90%市場份額，在嵌入式CPU芯片領域，ARM的芯片也佔據了全球90%以上的市場份額。其中在通用CPU芯片領域，Intel和AMD是佔據主流市場的兩大廠商，Intel更是以其雄厚的技術積累長期處於“領頭羊”的位置。2019年，AMD爆發出前所未有的強悍能量，推出全新產品，向Intel發起了全面挑戰。

CPU產品除了自身技術因素外，更多依託的是生態，生態的作用在CPU市場上的表現十分突出。在傳統的電腦市場上，Intel和微軟構成的“Wintel”體系一直牢不可破，Intel引領著CPU的發展，並領導著一批PC硬件和製造企業為其適配。在移動市場上，ARM和Android的組合同樣具備強大的影響力，ARM佔據了全球95%的移動芯片授權市場，而Android在移動操作系統市場上的份額也高達85%。

目前，在設計環節，芯片仿真設計軟件的核心技術被美國企業壟斷。在製造環節，最先進的7nm製程技術則被跨國公司掌握。

自主研發的坎坷之路

CPU作為一個巨複雜系統，同其他芯片器件不同，它不但強調邏輯控制，還需要有強勁的性能，技術實現難度非常之高。特別是經過近50年的發展，其內部架構和邏輯關係已經變得錯綜複雜，全球能夠獨立研發高性能CPU的國家非常少。

我國的CPU研發長期以來一直處於追趕者的位置，絕大多數CPU都是進口或者採購國外企業在華產品，相關產業發展市場受制於人。

近年來，我國CPU自主研發逐漸進入快車道。自2001年開始，我國開始啟動CPU自主設計項目，產生了以龍芯中科、天津飛騰、申威等為代表的國產CPU品牌，產品性能逐漸提高，應用領域不斷擴展，使中國長期以來無“芯”可用的局面得到極大扭轉，為構建安全、自主、可控的國產化計算平臺奠定了基礎。

雖然進步明顯，但目前國產CPU整體性能與國際領先水平還有一定差距，高端芯片還嚴重依賴於進口，我們長期以來一直處於追趕者的位置依然沒變。據龍芯首席科學家胡偉武介紹，龍芯新一代通用CPU產品是我國自主研發CPU從中低端走向中高端的重要標誌。

與此同時，國產CPU研製還面臨諸多困境：

一是生態環境。在產業環境方面，集成電路（IC）自給率低，同時中國企業即便是能夠達到Intel的硬件水平，仍很難突破微軟的軟件壟斷。

二是系統架構。目前國內CPU的架構全是出自國外授權，不論是構建自己技術體系的龍芯、申威，自主設計微結構的飛騰、君正、眾志，還是和國外廠商合資的兆芯、宏芯等，都面臨著難以逾越的專利壁壘。

三是專業人才。硬件產業是技術密集型行業，需要大量高級管理和技術人才，而人才的引進不是件輕而易舉的事。

四是製造裝備。CPU的製造需要經歷幾百道不同工藝加工，且全是基於精細化操作，而目前我國能生產出中端光刻機的企業並不多，製造儀器的落後也是影響國產CPU發展的關鍵因素。

面向未來任重而道遠

統計數據顯示，2019年前7個月，我國芯片累計進口額為1645.71億美元，繼續超過原油居國內進口產品首位。其中，處理器及控制器芯片（主要為CPU）進口額為749.71 億美元，佔到芯片進口額的46%。

近年來，西方國家對我國超算、服務器、智能手機、通信系統設備等整機制造核心企業的壓制持續升級，以Intel、AMD為代表的國際巨頭廠商在技術研發上繼續用力，CPU產品不斷迭代升級，“擠壓”著國產CPU的發展。

作為電子信息終端製造大國，一旦在CPU這種關鍵器件上遇到“卡脖子”問題，我國如缺乏有效的應對和準備，將會對整個電子信息行業甚至國民經濟、社會發展產生大的影響。

國內有志之士形成共識：引進國外高新技術不是長久之計，關鍵核心技術是國之重器，必須牢牢掌握在自己手中。國產CPU的發展，最根本的就是走自主可控的發展道路。

面向未來，不論是營造可持續發展的環境，還是培養高級管理與技術人才，國產CPU產業的發展任重而道遠。龍芯首席科學家胡偉武指出，我國信息產業的根本出路在於建立獨立的第三套生態體系。自1980年以來，Wintel聯盟就一直主導著全球PC市場。在這種聯盟的影響下，全球個人電腦產業形成了所謂的“雙寡頭壟斷”格局。

中國要發展自己的 CPU產業，也必須有堅強的同盟，走合作發展之路，軟件、硬件企業不能各自為戰，要進行強強聯合，不斷提升整體性能水平，共同推動產業國產化進程。

以龍芯為例，龍芯提供開源的基礎版操作系統，支持下游的操作系統企業、整機設備企業、解決方案企業推出產品版操作系統，通過基礎版操作系統統一系統架構，實現操作系統跨主板兼容和CPU代際兼容，實現應用在不同整機平臺的兼容。

據悉，在此前完成設計能力“補課”的基礎上，龍芯團隊計劃於今年和明年推出更新的產品，其通用處理性能將達到產品級的世界先進水平。