国产CPU 2010-2022：惨败、站立与崛起

本文引语：十二年雪满天山路，国产CPU正如在天险之路上踽踽独行的骆驼，谁能走到最后？

我现在还记得一个日子。

2020年12月29日，这一个多灾多难年份的倒数第三天，中国的北方迎来了三十年来最冷的冬天。在天津滨海的于家堡洲际酒店，八级大风刮过门口，人群鱼贯而入，本来排好的队形，立马往里缩了半截。出租车司机说着一口地道的天津相声，心情格外阳光：

国产CPU公司飞腾在今天举办生态大会，各路人马集齐了，一天的打车费可以多赚几百上千了。

发生在滨海的飞腾生态大会，是国产CPU近年发展状态的一个缩影。宏观环境愈是冷冽，国产CPU愈是烈火烹油，蒸蒸日上。

游走在展会的各个公司间，你肯定能感受到市场的这种热烈。

做电脑服务器整机的航天部某所市场人员说，年底了公司很忙，这么大的展位只有他一个人，长城与他们的竞争激烈，互相勘察样机，彼此知根知底，斜对角展位的联想公司可就尴尬了，他们没有进入“央采”的名单，不被信任，到展会来纯粹是打酱油的。

说起打酱油，做安防摄像头的大华算不算？还真不算。

展位工作人员说，大华上了美国的黑名单了，开始做电脑服务器的整机了，突出优势是视频监控。大华这种自带工厂buff的做起整机来，轻车熟路，快速上马。

更令人震惊的是国产操作系统。一位小哥讲到，国产操作系统现在已经有三十多家，领头的某麒麟系统人数从几百人增加到了几千人，足足有20倍的扩张！

而这多出来的几千号人员，主要是做软件适配的，用他们的话来说：软件适配工作两三年都做不完！考虑到360给两个软件搭建了100人的研发团队做国产化适配，这个规模和时间算不上稀奇。

国产CPU搞得好不好，就是看两条：一个是整机厂的生产意愿，一个是软件适配的积极性。没人搞生产，没人搞适配，国产CPU就是一个光杆司令。

光是看着飞腾CPU生态大会现场，我们便可以知道，国产CPU的确是搞起来了。展会上的整机、操作系统、软件、云服务和运维等厂商一条龙摆起来，撑起了滨海价值400亿的产业。

飞腾对外公布的数据也的确证明了国产CPU的火爆：2020年交付150万片，相比于2019年的20万片足足增长了6．5倍；营收从去年的2．1亿，增加到了13亿；约80％的出货，来自于政务市场。2021年，飞腾的收入突破20亿元大关，增速惊人！

除了飞腾，龙芯也赶在2020年的尾巴，在北京证监局官网公布了自己即将登陆科创板的消息：中信证券已对龙芯展开上市辅导。

一年半后的2022年6月底，龙芯成功上市，成为国产CPU第一股。这个上市速度，可以说很快了。

放到十年前，国产CPU还是一个遥远的神话。围绕国产CPU的争论在知乎上讨论激烈。汉芯事件在众多旁观者中的印象实在过于深刻，以至于“骗补”的标签打在身上难以逃脱。国产CPU瞄准英特尔的星辰大海，被当成大放厥词。

从十年前的被唱空、被揶揄到突然崛起，这十年间，国产CPU究竟发生了什么？

滑铁卢与转轨

2010年的冬天，已成为龙芯公司董事长的胡伟武，遭遇了他职业生涯历史上的最大挫折：做了九年CPU，流了好几次片，最新回来的龙芯3B1000芯片，却连操作系统都启动不了。

龙芯3B1000采用65nm工艺，核又多、浮点峰值性能又高，放到全球学术界都是领先的。更为重要的是，这是十一五期间“核高基”支持的芯片项目。

国家正在展开国产CPU和操作系统的实际应用，主管部门催得紧，大家都很着急，龙芯流片完一上来测试却崩了，这怎么好？

之后，龙芯选定32nm工艺继续推进这款八核芯片项目。但芯片回来后却又是无尽的烦恼，把芯片装到实际环境后，问题像打地鼠一样层出不穷。

在实际应用密集攻关的2013年，龙芯的表现堪称是灾难级别的，上级部门和使用部门被磨得失去了信心。

同年爆发的斯诺登事件令环球皆惊，高层对于提高国家安保的需求更为急切。眼看走自主路线的国产CPU无望，拿来主义的路线被顺势提起，AMD、威盛等英特尔的昔日对手纷纷赴华，与中国的合作伙伴成立了海光、兆芯。龙芯被抛在了一旁，陷入了尴尬的境地。

龙芯之所以被打入冷宫，基于一个显而易见的原因。

2006年的时候，龙芯2E的单核性能与主流x86 CPU还只差一两倍，到了2013年，龙芯CPU的单核性能只提高了50％，而同期的x86 CPU则提高了五倍，算下来，龙芯与x86 CPU的差距被拉到了约十倍。

七年时间，虽然龙芯把核的数量搞的多多的，但单核不能打，基本满足不了实用需求。

2010到2013这三年，是走自主路线的国产CPU的滑铁卢。引进派与自主派交战激烈，走x86路线的引进派强烈要求把龙芯换下，在一些场景，龙芯被下马。痛定思痛，胡伟武总结了两大失误：

其一，龙芯前期搞研发，胡伟武作为总负责人从头盯到尾，项目组“人盯人”，仿佛一个紧密团结的小作坊，拧成一根很紧的麻花。
但公司化后，胡伟武忙于公司事务，无暇他顾，没有建立起“工业化”的严密流程，龙芯出了很多简单的问题，而这些简单的问题交缠到一起，便织成了一个难解的蜘蛛网。

其二，龙芯3B在开头的产品定义就错了，不是兄弟们不给力，而是被国际学术界给带弯了。

龙芯虽然已在2010年转为公司制运营，但一开始难以摆脱学院派的气质，急于追上多核CPU和浮点峰值性能的国际学术界热点，核数做的比国外同行还多。但一路狂飙下来，却发现英特尔等x86玩家不凑这个热闹，一心一意搞高单核。

沿着学术界划定的弯道，龙芯走到了一条CPU的死胡同：练就了两块很长的板子，但其他板子都短的很，一把水倒进去，都漏了。

一团乱麻应做何解？摆在胡伟武面前的两个问题都很严峻。一款CPU从设计到流片也就两年时间。如果两年内无法挽回战局，等待龙芯的，是十年努力的付诸东流。

逆袭

为了解决龙芯面对的两大难题，胡伟武采取了三个举措：建立管理制度、纠偏研发路线、从低端市场颠覆做起。

首先，是工业化流程体系的建立。龙芯之所以频繁出现低级的流片问题，正是从科研产品原型量产落地的过程中出现了很大偏差，没有用制度取代“人治”。

研发制度的建立，一为分工，二为激励。

在分工上，胡伟武着手建立了“五步法”，确立了从立项、方案、签核、测试到结项的研制全流程，并详细规定了每个阶段的研发与审核内容，此后，效率大为提高，并且龙芯的流片再无出现严重的质量问题。

在激励上，龙芯在事业部和销售部建立与市场效益挂钩的绩效体系，两部门由此开始被引导关注，怎么服务好才能增收、研发成本如何分摊、立项是否应再多考量等诸多关切自身利益的问题。

分工明确，激励有规则可循，CPU的研发便不会陷入无序的盲乱状态。

制度捋清楚了，接下来是研发路线纠偏。CPU研发之所以出了问题，就在一开始的产品定义出了方向性错误，也就是没有搞清楚客户想要什么，应该怎么定义未来产品的形态，规划将来的工作。这种大的错误一旦犯下，便有可能导致随后两三年、乃至三五年的挫折。

2012年，龙芯意识到最大的问题不在于核不够多，而在于单核里面的微结构没吃精吃透。微结构没吃透，相当于CPU研发搞了一堆花架子，形似而神不似，遇上内力深厚的国际巨头，自然被打的满地找牙。

2013年，龙芯暂停了16核的流片，转向做精四核3A2000，大刀阔斧的完善微结构，并学习英特尔，设立了两条根本原则：引脚兼容、软件兼容。如此，老龙芯用户拿到新款芯片，便可换下直接用。

对于龙芯来说，研发路线不仅包括了最底层的芯片。

因为MIPS架构与主流计算机体系绝缘，龙芯研发的芯片仿佛一片荒原，如果龙芯自己不去做生态，芯片平台上只能生长出几根草木，这对于使用者来说是绝对不友好的。所以，龙芯的研发路线，必然天生包括了系统、中间件到最上层的应用。

在夯实完最底层的芯片后，龙芯的研发顺流而下，逐次围绕三个方面展开：

在系统层面，龙芯规定好从CPU、BIOS到操作系统的技术规范，统一系统架构，方便打印机、扫描仪等外设IO设备接入。

这样一来，在操作系统、软件应用商做适配的时候，一来按图索骥顾好自己的就好，二来不会出现一个问题找半天源头、却找发现是更底层的情况。

在中间件层面，龙芯抓住操作系统与软件应用的薄弱环节，API接口。以往，国内适应了微软和安卓建立起来的操作系统生态，中间件一般是遵循“拿来主义”，基本没有成建制的研发队伍。

但是，API对于在一个操作系统上面开发软件的应用商来说，便如搭乐高需要的积木颗粒。龙芯选择了一些最为关键的API接口加以构建，造好了一些关键的积木颗粒，操作系统不需要自己费力再行研发，软件开发商也可拿来即用，最后皆大欢喜。

在应用层面，针对目标市场，龙芯重点深入优化了浏览器、办公软件、版式文件等应用。

总之，龙芯对苹果公司有样学样。苹果为了建立一个封闭顺畅运行的系统，遵循一个原则：对整个系统进行深入分析，一个个应用挨着深化，一个个特征优化，一个个像素优化。而龙芯，也正是这样做的。

里三层，外三层，龙芯在研发路线上的纠偏最终取得了成效。龙芯放到实际中应用，总算极少出现要溯源到CPU等底层的问题。同时，经过芯片、系统、中间件和应用四层的紧密优化，龙芯建立了一个集约型的优化系统。

龙芯体系相比于x86 CPU体系，犹如乞丐之于龙王，但是作为一个独立于x86的体系，龙芯可以在各个层面消除冗余、提高效率。2016年中，在一次办公应用研讨会上，基于龙芯得到了“基本好用／好用”的认可。

研发路线完成拨乱反正，最后一个重要问题就是市场路线。

早在零几年的时候，一位承接了北斗项目的中科院同仁来找胡伟武，请求龙芯帮忙做嵌入式CPU。刚开始胡伟武还看不上，最后还是勉强答应了。

但实践证明，在龙芯为桌面和服务器CPU研发忙的手忙脚乱的时候，正是那些看起来低端的嵌入式CPU养活了龙芯。

嵌入式CPU有两个特点，一是软件单一省劲，恰好避开了龙芯市场化初期软件生态荒芜的软肋；二是进入门槛高，北斗等嵌入式CPU应用环境严苛，不是极寒高温，就是压力山大，认证周期长，更换供应商困难。

如此，嵌入式CPU在龙芯最艰难的几年，为其提供了稳定的现金流。

这也启发了胡伟武对于市场路线“三步走”的思考：先是单一软件应用的嵌入式CPU，然后是固定软件应用的政务桌面和服务器CPU，最后是复杂软件生态的商用CPU。

管理制度初步成型，产品研发面向市场定义，从嵌入式CPU逐级而上，龙芯逐渐渡过死亡之谷。

国产CPU最大的市场景气周期即将来临，在下一轮激战，最大赢家是谁呢？

大分流

从2013年开始，对于国产CPU，胡伟武提出了两个原则：

一，政策划定下的黑暗森林竞争。在通用CPU的黑暗森林里，政府围一个篱笆墙建一个小森林，把国外芯片挡在外面。进入篱笆墙内的公司，应该严格界定为真正自主可控的国产CPU。

小森林的环境内，各国产CPU遵循市场竞争法则，谁最后胜出了，那便踏着失败者的尸体走出这堵篱笆墙，然后与黑暗森林中的国外CPU展开竞争；

二，市场经济条件下的举国体制。这个机制包括了三个原则：首先是政府引导，在特定市场应用的牵引下形成一套产业链；其次是在政府组织下，通过性能评测、小批量供应、价格等市场手段优胜劣汰，而不再是以往那样通过传统的专家评审机制选择供应商；最后是央企发挥引领作用。

胡伟武提出的国产CPU的两大原则，几乎完全契合了日后市场的走向。

按照胡伟武在《龙芯的足迹》中的分类，真正完全意义上的自主可控的国产CPU，要么有自己的微结构，要么能基于别人的微结构改进提升，完成从模仿到自主设计的跨越。

如果遵循胡伟武的定义，龙芯和申威是当然符合的，两者分别享有对MIPS和Alpha指令集架构的所有权和自主权。

走x86架构的引进派，胡伟武称之为“O”派，也就是ODM路线。他认为，即便拿到国外CPU的源代码，每一行都看得明白，但把几百万行代码拼在一起就不知道在干什么，就像打开一头猪的大脑，却不知道在想什么。

走ARM架构的国产CPU，胡伟武称之为“攒”派。他认为，购买ARM内核与架构、GPU核以及各种接口IP，然后通过一定的设计流程搞出一个CPU，这个过程不涉及微结构的自主设计，无法形成能力，无法保证安全可控。

但是，这个标准明显过高了，三星和高通两大厂在历史上试图推出自己的微结构，但都不是很成功，三星最终砍掉了研发团队，高通的微结构则饱受诟病，被外界认为不如ARM自己设计的好。

就实际效果来看，三派路线各有千秋。

最为自主可控的龙芯，在某种程度上相当于中科院版本的申威，本质上，龙芯的崛起，是对于中科院在六七十年代军队计算机系统地位的一种恢复。

走x86架构的引进派，原本为救时之选，但时间愈长，愈是尴尬。引进的费用一般几十亿打底，但在此基础上重新设计出堪用的CPU，还需两三年时间，正好在这个当口，原有的自主团队已经推出了有竞争力的方案。

在自主可控含义愈加收窄的时况下，引进派路线在政务市场的开拓面临不利局面，如此，投入产出比堪忧，经济性越来越差。

而走ARM架构的飞腾和华为，获益非浅。

中兴事件后，来自官方的订单雪片一样飞往国产CPU各厂商手中，“爆单”成了最近几年的常态。

在政策性市场的压力下，采用ARM架构的国产CPU展现出了自主、生态与市场的双重弹性：一方面研发足够深入，另一方面自带ARM生态威力，别人吭哧吭哧几年才能实现的软件应用生态，ARM架构芯片是自带手机生态的几百万应用的。

而且，无论是华为还是飞腾，都享有很大的市场号召力。

华为研发ARM芯片已久，轻车熟路，久在ICT行业浸淫，政商网络强大；飞腾属中电旗下，这一电子工业体系历史悠久的巨无霸国企建立了“PK”体系，飞腾CPU和麒麟操作系统在天津滨海的办公地同在一个园区，两家公司配合紧密，甚至在一个食堂吃饭，再加上中电在中央政府采购市场的影响力，飞腾的市场优势十分明显。

由是，从2018年到现在的国产CPU市场，其实已经发生了巨大的结构性变化。

以龙芯为代表的全自主路线补足短板，市场的基本盘稳固，进而稳扎稳打；以飞腾为代表的ARM路线增长迅猛，充分受益于政府采购市场的爆发式增长。

x86路线，则要坎坷很多。近期，据财新报道，海光系几家企业不但被列入“实体清单”，而且属于28家额外受制于“外国直接产品”规则限制的企业。这一限制，已与华为受到的制裁类似，所有获得美国产品和特定外国产品都受到美国的出口管制限制。

国产CPU的黄金时代

国产CPU行业已经进入了一个扩军备战的阶段，软件适配成为工作的重中之重。龙芯联合数十家IT厂商，建立了一个适配联盟；飞腾近年扩张了近一倍的人马，新增的人员主要用于建设生态。

接下来，摆在国产CPU面前的有两大任务：

1． 建立全国产化的产线。早在2014年，胡伟武提出，应建设一条配备完整IP库和设计平台的8寸和12寸线，分别用于130nm和40nm。

出于防范风险的需要，胡伟武的这一建议无疑是先见之明。

2． 准备好进入商用市场。胡伟武曾说，龙芯在2019年的一个工作重点，是在2－3年政策性市场消失后，龙芯准备好成为有市场竞争力的货架产品。

在京东上，已经可以搜到龙芯、飞腾等装配国产CPU的电脑产品，在不远的将来，可以预见商用市场会有更多动静。

国产CPU的过去十年，是凤凰涅槃的十年，这十年很痛苦，也隐身于大众认知之外。

像CPU这样一个复杂系统的重建，起码需要三十年的时间，正是在骂声一片的头十年里，国产CPU终于痛定思痛，在第二个十年重新建立了一个完整的工业体系。

这个建立过程有很多问题是十分复杂的，包括从科研团队到公司的转轨，从专家评审到政府采购的市场化，等等。

国产CPU的历史进程远远不是一个技术追赶的问题，而是当技术追赶、科研体制转轨和政策性市场发展交杂在一起的时候，问题像蜘蛛网的丝一样交杂彼此勾连，难解难分。

当我们清楚了国产CPU重建是有多困难之后，或许会懂得马斯克曾经说过的一句话：技术不一定会自动进步，它需要有很多人不断努力。

与国产CPU类似，曾经跨过世界屋脊的国产运十大飞机在1986年被拆解，31年后，尚未全国产化的新一代C919大飞机才重新首飞。

在一个新时代的开端，形势显然在以肉眼可见的速度恶化，拜登在中期选举之前的日子里疯狂发禁令，国产CPU所面临的机遇，显然比挑战要多得多。

原文标题:国产CPU 2010-2022：惨败、站立与崛起