抗衡美國還有多遠？龍芯IPO牽出中國芯六大家族三大技術陣營

國產CPU第一股終于要來了。

近日，中國證監會北京監管局官網披露，龍芯中科技術股份有限公司（下稱“龍芯中科”）擬于科創板上市。

CPU，相當于計算機的大腦，因為研發門檻高、生態構建難，被視作是芯片界的“珠穆朗瑪峰”。20年前，龍芯中科是國內最早研發國產CPU的公司之一，也是目前國產六大通用CPU廠商中首家搶灘科創板的公司，其他五家分別為天津飛騰、華為鯤鵬、海光信息、上海申威和上海兆芯。

相比英特爾、AMD這幾家全球CPU公司，很多人對“龍芯”這個名字可能感到比較陌生，因為龍芯中科CPU主要用在政府辦公以及國之重器之中，比如北斗衛星上的核心芯片用的就是龍芯中科CPU。這家公司的雛形是2001年中科院下屬的一個課題組

龍芯中科為何在此時上市？

“為什么龍芯中科要在這時候上市？”產業鏈人士賈北對此感到不解。在他看來，龍芯中科目前在政府PC市場擁有最大的市場份額，完全可以再等兩三年把盤子做得更大些再上市。畢竟投資者都是以賺錢為目標，上市之后，企業在盈利、業績上都會受到牽制，放手砸錢投入研發需要顧忌的東西會更多。

圖/視覺中國

雖然龍芯中科尚未披露招股說明書，但一位產業鏈人士說，大約從2012年開始，龍芯中科就沒有再拿政府撥款。根據龍芯中科董事長胡偉武的講述，做了20年的CPU，前10年龍芯中科一直是靠著國家給的4億元經費，直到2010年才成立公司走市場化路線。2015年，龍芯中科開始實現盈虧平衡，2019年凈利潤首破1億元。

另一位接近胡偉武的人士對AI財經社回憶，2020年春天，胡偉武見到他的第一句話就是“我們贏利了”。

“但龍芯中科確實需要錢。”多位人士對AI財經社說，“一定要有錢做研發、做生態，國家不可能直接撥錢。”以研發為例，根據公開數據，英特爾2017年到2019年的總研發投入在260億元左右，同期AMD的研發投入為46億元，“龍芯中科肯定也要投入很多經費去升級CPU，特別是這個市場的競爭在持續加劇”。

在英特爾、AMD等國際大廠幾乎壟斷CPU消費級和企業市場的情況下，像龍芯中科這類國產通用CPU先從政府辦公等市場撕開了一道口。

服務器行業資深人士卓明對AI財經社說，2019年前，國家信創項目（信息化應用創新）做了兩批試點，總共四五百家單位做了國產替代。根據他的了解，由于龍芯和飛騰做得比較早，又分別是中科大和國防科大的背景，獲得先發優勢。其中桌面CPU市場絕大部分是龍芯中科獲得，服務器CPU市場80%也是龍芯，剩下的20%才是飛騰和兆芯。經過近些年的政策推動，龍芯中科已經形成了一定的生態，現在支持常規辦公沒問題。

但在2019年后，隨著其他國產CPU，如天津海光、華為入局，整個市場競爭變得更為激烈。中國電信公布的2020年采購項目中，華為鯤鵬和海光就首次中標。

“龍芯的勢頭未來還能不能保持？”卓明說，特別是華為進來之后，對整個市場殺傷力很大。“它的風格是不惜成本做事。”卓明還記得，華為當年做x86服務器時，任正非對團隊講，你們要不虧3個億，根本就不要做。

要穩住自己的地位進一步發展，龍芯中科勢必要進行巨額投入。以生態為例，“華為投了10億美元做鯤鵬生態。”鯤鵬生態鏈人士蘇清說。華為這次廣泛發動力量，不僅通過第三方組建了一支數千人的銷售團隊，還在20多個城市創立鯤鵬生態創新中心，政府出一部分錢，華為出一部分，由生態鏈上的大企業運營。“龍芯這塊我沒看到類似動作，他們可能還靠著自己的銷售團隊打市場，如果銷售人員不多，后續的差距會很大。”行業人士龍宇觀察說。

這些都需要真金白銀，哪怕是推動生態合作伙伴做適配。蘇清稱，華為會為每家企業補貼幾萬塊，激勵上下游合作伙一起做軟件適配。

除了需要大量資金，上市也講究順勢而為。一位人士推測，無芯之痛的大背景里，頂著“國產CPU”的光環，龍芯中科大概率會復刻2020年7月中芯國際上市首日暴漲的盛況。“人人都上市，為什么不呢？”在兩位投資人看來，在當下的芯片上市潮中，龍芯中科的選擇并不意外。

“做生意，還是要看大勢的。龍芯中科上市，圍繞它的上下游，也會獲得部分紅利。”龍宇說。

龍芯的起伏

和眾多芯片企業一樣，走到上市這一步，過去20年龍芯中科也經歷了諸多坎坷。

2002年8月10日早上6點，當大多數人還在睡夢之中，中科院計算所北樓309房間爆發出一陣歡呼。經過一年半的研發，龍芯中科CPU首席科學家胡偉武和團隊，終于做成了中國首款通用CPU“龍芯一號”。

看著計算機屏幕上出現的“login:”字樣，胡偉武編輯了“龍芯-1”產生的第一個文件。其中一句是：“The day in which we make computer with only foreign CPUs is gone with the wind of the morning of 2002.8.10。（我們只能用國外CPU制造電腦的日子，隨著2002年8月10日的這個早晨一去不復返了）。他們還給龍芯取了一個頗有中國特色的小名“狗剩”，希望名字賤一點容易養大，音譯成英文，就是“Godson”。

圖/龍芯官網

除了龍芯中科，當時全國涌現出了多支向英特爾發起挑戰的“中國”力量，這些企業受到極大關注。不過很快，“中國芯”就遭遇了風暴。

2006年1月，清華BBS上發布了一篇《漢芯黑幕》的帖子，舉報當時上海一家號稱自主知識產權的“漢芯CPU”是一場騙局。這個所謂的國產CPU，是負責人陳進從美國購買了飛思卡爾芯片后，委托一家家裝公司將表面Logo用細砂紙磨去，再打上漢芯標志，騙取了國家上億元的科研經費。“漢芯”造假一事被證實后，不僅傷了很多國人的心，也株連了當時包括龍芯在內的一系列國產CPU。

一篇報道指出，龍芯指令集與美國MIPS的指令集有95%的相似度，MIPS是斯坦福大學教授 John Hennessy開發出的一套指令集。一時間，“漢芯第二”、“偽自主”等質疑籠罩在龍芯中科頭頂。那么龍芯和MIPS到底是什么關系？

卓明告訴AI財經社，開發CPU包含了指令集（一套編程的規范）和設計兩部分，當年CPU的指令集授權方有英國Arm，美國MIPS、SPARC和Alpha等。指令集的授權一般同時賣兩套東西，一是允許你用指令集，另一是把實現指令集的一套公共代碼給你，方便產品快速上市。一些國產CPU企業，是在授權拿到的這套公共代碼上進行優化后，就把產品包裝上市的。這種操作實際上不能證明企業有自主CPU的設計能力。

但龍芯中科的做法遵循了MIPS的指令集，并沒有拿MIPS的這套公開代碼，而是自己設計的CPU，“它有自己的CPU設計能力。”包括龍芯中科的友商在內，多位業內人士對此表示認可。

但當年中科院計算所的做法似有不妥之處，它喊出了“自主知識產權的CPU”，這是不恰當的，畢竟龍芯的基礎指令集是美國MIPS的。

后來爭議實在太激烈，胡偉武不得不出來解釋：2003年龍芯中科考慮購買授權，MIPS開出了500萬美元（按當時匯率約3500-4000萬元）的天價，但項目組當時只有1000萬元的啟動資金，國家在龍芯項目上平均年投入也只有2000萬元，“不是不想買，確實是買不起。”

因此，龍芯中科早期產品主要使用一些MIPS的公開技術，但由于一些受專利保護的關鍵指令無法使用，導致龍芯無法兼容一些軟件應用。

圖/視覺中國（龍芯3號）

其后，金融危機給了龍芯“撿漏”的機會，公司在2009年買斷了MIPS32位與MIPS64位的永久專利授權，可以在任何時候隨時使用，不受限制。

2010年，在推出兩款商用芯片后，中國科學院和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，胡偉武的身份也從課題組長變為龍芯中科總裁。前5年公司一直處于虧損狀態，用胡偉武自己的話來說，脫離市場太久，“企業辦得糊里糊涂”。

2015年是龍芯中科的轉折點，公司實現了盈虧平衡，同時鼎暉資本入局。隨著2016年3A3000研制成功，龍芯CPU的性能開始能應對政府辦公市場；2017年，龍芯開始應用于北斗衛星在內的國家重器中。

目前龍芯和英特爾在性能上差距如何？多位行業人士對AI財經社提出，由于MIPS架構的原因，龍芯CPU的核數目前最高為8核，而英特處理器已經能做到64核，“處理器通過堆加最佳核數來提升性能，這是龍芯的瓶頸。”行業人士龍宇稱。

多位產業鏈人士認為，過去20年間龍芯中科一直埋頭在做一些基礎性工作，“可用”完全沒問題，但是要做到“好用”，在商用世界廝殺，性能和生態仍需全面提升。

實現完全自主，應該一直是龍芯中科的目標。“用什么指令集去編寫，就像寫文章前考慮漢語寫作還是英語寫作一樣，你用自己造的文字寫一篇文章，人家認識嗎？”胡偉武曾這樣解釋為何當時龍芯中科沒有自行研發一套新的指令集。但在2020年一場學術年會上，胡偉武提到，龍芯中科正在研發一套完全自主設計的指令集 LoongArch。

如果成功，這意味著最基礎的指令集也是龍芯自主設計的，它才實現了真正意義上的完全自主知識產權的國產CPU。

國產CPU六大家族三大陣營

十年前，當龍芯中科決定走市場化道路時，同屆的”兄弟們“都因為各種原因銷聲匿跡。彼時，隨著“十一五”計劃的收尾，國家津貼收緊，而發展了10年的“中國芯”們也發展緩慢，面對各種問題和質疑。那是“中國芯”的低谷，這些企業都站在了十字路口上。除了龍芯中科，當時僅留下了飛騰、申威兩家國字號隊伍。

飛騰是一家起步于1999年、背靠國防科大的學院派CPU企業，2006年飛騰團隊研制成功了兩代國產CPU，在關鍵領域實現了規模化應用。但相比龍芯，飛騰在技術路線上曾半路換道。飛騰最早采用美國SPARC架構。聞名的日本超級計算機“京”也曾使用SPARC處理器，還拿了兩屆全球最快計算機的冠軍。

圖/視覺中國

但是基于SPARC架構的軟硬件生態非常孱弱。就算芯片性能再好，如果軟件不行，也跟廢鐵無異。2011年秋天，飛騰團隊開了一場“遵義會議”，最后決定由SPARC轉投Arm。

另一個國產CPU申威，團隊背景是無錫江南計算所，而令申威聲名遠揚的是超算中心。2010年，濟南國家超算中心采用了申威CPU；2016年，申威的CPU又用在了無錫“神威·太湖之光”超算里，而神威·太湖之光已經連續三次登上世界超級計算機TOP500第一名，使用了多達40960顆申威26010處理器。

申威CPU是在美國DEC發明的Alpha指令集基礎上進行的擴展，2006年設計出自主微架構，現在的申威處理器和以前的Alpha處理器已經不可同日而語，而DEC則在幾輪的并購再轉手后銷聲匿跡。

雖然龍芯和申威最早均采用美國的指令集，但一位國產CPU人士對AI財經社說，這兩家的CPU可算作自主可控，即如今已不受任何外國指令集授權的制約。原因是MIPS和Alpha在授權上比較開放，可以擴展修改其指令集；此外，這兩個指令集的擁有方如今已不復存在，龍芯和申威也都走上自己的技術發展路徑。

這與Arm不同。Arm為了掌握控制權，維護它的是商業模式，是不允許其他企業修改指令集的，大家只能跟著Arm升級走，否則會存在不兼容問題。這讓采用Arm的飛騰和華為，即便是自己設計，也只能叫做“半自主路線”。

2013年之后，在相關政策的支持下，兆芯、海光等一批國產CPU企業迅速成立，他們選擇了x86架構。作為英特爾的根本，x86指令集并不對外授權，僅有美國AMD和中國臺灣威盛（VIA）通過多年前的反壟斷、知識產權交叉授權等獲得了x86。海光和兆芯則通過與上述兩家公司分別成立合資公司的辦法，間接獲得了x86，這為“合資路線”。

作為最晚的入局者，華為在2019年推出基于Arm架構的通用CPU芯片鯤鵬。至此形成了目前的國產六大CPU家族，而它們也分化出了三大技術陣營：以龍芯、申威為代表可控路線，以飛騰、華為鯤鵬為主的Arm路線，以及以海光、兆芯為代表的X86路線。

與威盛合資后兩年，兆芯便實現了量產。而與AMD合資后，天津海光背靠中科曙光這個大客戶，2019年營收3.9億元，凈利潤0.6億元，成立三年就已經趕上龍芯中科10年奮戰的業績。但時過境遷，天津海光目前已被美國列入實體清單，無法獲得AMD的新一代架構。不過AI財經社獲悉，海光已經發展了第二代產品，達到可以出貨的水平。威盛則在2020年10月，宣布將以2.57億美元出售x86等技術給兆芯，這樁交易目前還未披露新進展。

在新的形勢變化下，國內信創產業如火如荼。公開資料顯示，國家已調整2021年和2022年的國產替換比例，力爭在2022年6月前完成工程實施。這也意味著絕大多數省部級政府單位，2021年底前將完成三年采購任務，這對于國產CPU是一大利好。

卓明感受到，2020年國產CPU變得非常搶手，“大家都在搶貨”。以前整個市場不夠成熟，國產CPU不能像英特爾那樣預測市場，也沒有英特爾的財力進行大批量備貨，加上市場需求旺盛，芯片制造周期又比較長，“有時候剛做出一批CPU，啪地一下就全給賣光了”。

對比國產CPU六大家族，多位行業人士評述，龍芯、申威因為參與國家關鍵性項目，已經成為“不可或缺”；華為鯤鵬的大投入、系統性打法，將給市場格局和生態帶來較大影響，今年在華為鯤鵬的出貨中，有將近一半是來自非信創的訂單；海光和兆芯則被認為在商業和資本運作上更有意義。

國產CPU生態還需要10年？

經過20年，國產CPU已經立起來了。而下一步，生態決定了它們的未來。

“上世紀80年代，我看到有人買了PC卻不知道干什么，因為上面沒什么應用程序。”卓明回憶說，“到了90年代，英特爾PC上各種各樣的應用都開始有了，2000年以后就很豐富了。算下來，英特爾的生態是通過近20年時間慢慢積累的。”

圖/視覺中國

原來，在CPU之上需要跑各種軟件，這些軟件90%以上都是基于x86架構開發的，不能直接跑在其他CPU上。這意味著，除了采用x86的海光和兆芯之外，國產CPU其他四大家族，都需要把軟件搬過去，重新編譯，跑到自己的CPU平臺之上。這個過程叫適配。這也是建生態非常難的一步。

卓明堅信，國產CPU的生態積累也需要20年。“這就跟10月懷胎，一天都不能少一樣。”他認為，如果按照國產CPU從2010年開始做生態算起，這個生態大約到2030年能建好。

行業人士龍宇稱，這個建生態的過程有可能提速，但“需要天時地利人和”。天時是國家政策，地利是企業技術能力儲備，人和是大家接受國產替代的意愿到底有多強烈，甚至說有多反感。“畢竟國產化過程帶來了困難，可能會出現一些短期的退步和落后，大家如果對這個缺少包容心，這個事就會很難。”

AI財經社了解到，目前，一些基礎軟件，比如國產操作系統、國產數據庫、國產中間件、通用應用軟件已經基本沒有問題了。但還有大量軟件需要適配，比如，電力應用、金融應用、工業應用。不過，并不是所有企業都愿意去做這件事。“特別有些行業里很成功的應用，今天能賺很多錢，給你做適配，如果從底層代碼開始，對于這些應用企業而言，要考慮代碼會不會竊取，還費時間，沒有什么好處。”生態鏈人士蘇清說。

除了安全性，遇到大型應用，適配需要花費很多人力和時間，復雜的可能得花上好幾個月。“有時候企業到年底或者是忙一些項目，沒有那么多技術人員來配合我們做這件事。”華為的做法是全國撒網，和各地的政府共建生態創新中心，推動適配。張章說，華為會用補貼幾萬塊的方式激勵公司參加，并稱2020年將投入2億美元推動鯤鵬生態發展，3年內讓90%的國產化軟件在鯤鵬軟件上跑起來。

“現在還只是個開始。”張章認為，本質的是，適配之后是人才的培養。“我們就是要讓企業先把這個東西移過來，用完之后，最后在這個平臺上生出來的應用才是最好的應用。現在還沒有到真的生出來應用的階段。”畢竟從英特爾生態移植過來的東西，不是原生的，性能不會是最優的。

“我覺得肯定是不需要10年的。”蘇清稱，去年他所在的某省鯤鵬創新中心，已經適配了數百個應用。“其實真正去接觸企業的時間，也就不到一年，這個速度還是非常可觀的，而越到后面越會呈現疊加效應。”