本文来自微信公众号“半导体产业纵横”，作者/丰宁。
11月28日，国产CPU厂商龙芯中科正式发布了基于龙架构的新一代四核处理器——龙芯3A6000。这款处理器采用我国自主设计的指令系统和架构，无需依赖任何国外授权技术，是我国自主研发的新一代通用处理器，可运行多种类的跨平台应用，满足各类大型复杂桌面应用场景。
据介绍，3A6000对标英特尔第十代酷睿处理器，采用四大核、四小核设计，基于LA664处理器核，单核定/浮点性能分别提升60%和90%，多核定/浮点性能分别提升100%和90%。新一代国产CPU的推出，也标志着我国自主研发的CPU达到了新的高度。
那么从全球市场来看，中国CPU如今扮演者什么样的角色以及未来的发展前景如何？在探究这些之前首先要了解当今的市场格局。
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CPU两巨头的渊源
CPU作为计算机设备的运算和控制核心，负责指令读取、译码与执行，其研发门槛高、生态构建难。X86架构和ARM架构是两种主流的CPU架构，X86架构占据绝大多数的市场份额，由英特尔、AMD两大巨头领跑，英特尔凭借至强系列市场份额维持在60%以上，AMD的市场份额也在持续提升。
英特尔和AMD之间的竞争可以追溯到半个多世纪前。
1974年，英特尔推出8080处理器，AMD看到了微处理器市场的巨大潜力，决定着力研制并成功成为英特尔的第二供应商。随后，AMD的发展势头越发强劲，工艺和产能都得到了很大提升。它的崛起引起了英特尔的警觉，当英特尔推出8086处理器时，迟迟不肯授权给AMD。IBM扮演着促成英特尔与AMD合作的关键角色，迫使英特尔重新授予AMD第二供应商的地位。1984年，AMD的销售额达到了11亿美元。
80年代中后期，两家开始分道扬镳。1987年，英特尔单方面结束了与AMD在5年前签订的技术交流协议，停止向AMD公司授权386（指Intel 80386系列芯片）技术，AMD与英特尔开启了长达五年的官司斗争，最后AMD胜诉，也因此错过了PC发展的黄金时代。
与英特尔决裂后，AMD果断决策，加大了自己的研发投入。自此开始产品快速迭代，侵蚀英特尔的市场份额。2006年是一个临界点，为了进一步增强自己的技术实力，AMD花费54亿美金收购了显卡巨头ATI，成为全球唯一一个同时拥有CPU与GPU研发能力的芯片公司，但是AMD也为此付出了巨大代价，桌面和移动市场更是节节败退，也就是从这一年开始，AMD开始在工艺上全面落后英特尔，与英伟达的竞争也处于下风，从此英特尔在高端处理器市场，就一直处于领先地位。
2017年AMD再一次冲锋。AMD的CEO苏姿丰在发布会上说：“今天是个大日子，不论你是PC游戏玩家还是内存创造者，只要你需要高性能处理器，AMD都可以满足你。”发言之后，从口袋里掏出第一款主流八核心的锐龙处理器，i7主流旗舰的价格，i7至尊的性能。自此AMD再一次踏上与英特尔瓜分天下的征程，市占率稳步提升。
时至今日，CPU市场又发生了诸多变革，在一系列变革的影响下，往日一家独秀的格局不知还会延续多久。
02
AMD攻上数据中心擂台
根据独立半导体分析师Sravan Kundojjala发布数据显示，2022年Q1-2023年Q1，英特尔在X86 PC市场市占率分别为81.4%、78.1%、88.9%、87.2%、89.5%，AMD在2022年Q1-2023年Q1的X86 PC市场市占率分别为18.6%、21.9%、11.1%、12.8%、10.5%。
在X86 PC市场，英特尔一直保持着强势的地位，哪怕是市占率最低的一个季度，该数值也有78.1%，AMD反而是自2022年Q2达到21.9%的最高点后下滑严重。
在X86数据中心市场，2022年Q1-2023年Q1，英特尔的市占率分别为82.6%、75.8%、72.4%、69.7%、74.2%；AMD的市占率分别为17.4%、24.2%、27.6%、30.3%、25.8%。
可以看到，在X86数据中心市场上，英特尔的市占率下滑较为明显，AMD凭借其不断增加的产品组合市占迅速增长，从2022年Q1的17.4%增长至2023年Q1的25.8%，增长了8.4%。
过去一年，对AMD来说是突破性的年份，其市场份额增长迅速。据市场研究机构Mercury Research最新公布的数据显示，AMD在2023年第三季度的出货量份额为23.3%，同比增长5.8%，环比增长4.7%，收入份额也环比大幅增长4.4%，同比增长1.7%。这种增长可能归因于AMD最新的第四代EPYC处理器的高度受欢迎，该处理器是AMD第三季度最受欢迎的数据中心产品，因为主要云提供商将其用于内部工作负载和公共实例。
如今AMD正在成为数据中心基于x86 CPU的主导力量，越来越多地被云提供商和服务器公司采用。不过，虽然近年来AMD锐龙势头迅猛，但毕竟英特尔在此之前有着长达10年以上的绝对领先优势，英特尔这棵大树绝非轻易可以撼动的。
除了英特尔和AMD之外，在CPU市场的另一极，一个新的参赛选手正在博得越来越多的关注，那就是国产CPU。
03
国产CPU正迎头赶上
中国是全球最大的芯片消耗国，在最近几年需求迫切以及供应环境动荡等背景的推动下，中国正涌现不少优秀的CPU处理器芯片后备军，包括龙芯、兆芯、华为鲲鹏、海光、飞腾和申威。
其中，华为鲲鹏是华为计算产业的主力芯片之一，包括服务器和PC处理器。它基于ARM V8架构，处理器核、微架构和芯片均由华为自主研发设计。
飞腾也是以ARM指令集为基础自研内核构架。目前其已形成了完善的CPU产品线，在党政信创市场占有很大优势，主要应用场景有桌面和服务器等。
兆芯和海光则分别采用X86架构。海光使用的是AMD授权的X86架构，此后海光基于永久授权的x86架构不断进行自我研发，迭代升级，主攻服务器芯片。
兆芯使用的是英特尔授权的X86架构，个人PC和服务器都有涉及。架构来源的不同给海光和兆芯这两家的应用导向也带来了一定影响，比如：海光未获得桌面产品授权，而兆芯可以做到安装Windows。
龙芯中科是目前中国CPU企业中自主程度最高的企业之一，现已构建了面向嵌入式专门应用的龙芯1号、面向工控和终端类应用的龙芯2号、面向桌面/服务器类应用的龙芯3号系列处理器及配套桥片的完整产品矩阵。根据龙芯2022年底透露的消息，该公司的竞争优势目前还是在工控业务领域。与此同时，龙芯也在布局服务器CPU。
申威则主要用于超级计算机。目前在神威、太湖之光中使用的就是SW26010芯片。
在中国服务器市场，国产CPU厂商占据的份额逐步扩大。IDC报告显示，2022年国产服务器领域，海光信息以一己之力占据行业半壁江山，并超出第二名13.7%的市场份额。根据海光信息发布的三季度财报显示，海光信息前三季度净利同比高增38%。以下是具体营收：2023年前三季度营收约39.43亿元，同比增加3.22%；归母净利润约9.02亿元，同比增加38.27%。其中，第三季度营收13.33亿元，同比增长3.3%，第三季度归母净利润2.24亿元，同比上涨27.23%。
接下来，随着信创项目的大面积铺开，信创产业也随之出现了一个现象级的风口，将创造一个万亿元级别的市场，也将极大地带动国内CPU厂商的快速发展。彼时龙芯、海光、鲲鹏等国产CPU厂商将带给市场怎样的惊喜，我们拭目以待。
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基于Arm架构的CPU混战
随着时间的推移，基于ARM架构处理器的市场增长正逐渐加速。目前，苹果的Mac电脑对ARM架构处理器的市场增长贡献最大。根据最新的数据，ARM架构的PC处理器在苹果的M系列芯片推动下，已经占据了个人电脑处理器市场份额的13.3%，高于去年的10.3%。而在2020年，基于ARM架构的PC处理器仅占市场份额的1.4%。
除了苹果，高通、英伟达和AMD等公司也都在开发基于ARM架构的PC处理器。
据悉，英伟达正在采用Arm的技术，设计一款可运行微软Windows操作系统的中央处理器。此外，AMD也计划研发基于Arm技术的PC处理器，预计最快将于2025年上市。
微软高管也注意到了苹果基于Arm架构芯片的效率，包括处理人工智能任务的能力，并希望在自家的Windows操作系统上获得类似的性能。2016年，微软曾委托高通带头将Windows操作系统迁移到Arm的底层处理器架构上，微软授予高通在2024年之前独家开发与Windows兼容的芯片。
ARM架构处理器在移动设备上具有显著的能耗优势，因此可能会成为越来越多厂商选择布局具备较高AI处理性能和低能耗PC处理芯片的重要因素。对于英特尔来说，要想在未来的市场竞争中立于不败之地，必须加快技术研发步伐，推出更加优秀的产品来满足市场需求。
05
RISC-V挑战CPU市场
RISC-V是一种简单、开放、免费的全新指令集架构。RISC-V最大的特点是“开放”，它的开放性允许它可以自由地被用于任何目的、允许任何人设计、制造和销售基于RISC-V的芯片或软件，这种开放性，在处理器领域是彻底的第一次。
RISC-V这种开放架构的诞生可以说是时代发展的必然。RISC-V生态体系正在全球范围内快速崛起，成为半导体产业及物联网、边缘计算等新兴应用领域的重要创新焦点。
RISC-V是继x86、Arm之后的第三大CPU架构。目前至少有300多家单位加入，包括阿里、谷歌、华为、三星、英伟达、高通、联发科、中科院计算所等。
RISC-V开放式架构自2014年8月推出以来，已获显著进步。采用RISC-V架构的芯片出货超过10亿颗，预估到2030年有160亿颗RISC-V架构芯片出货。在近日的RISC-V论坛上，RISC-V International执行长Calista Redmond表示，预测未来几年RISC-V采用率将以40%年复合成长率成长，到2030年，RISC-V架构芯片出货160亿颗，这比至今约10亿颗出货量大幅成长。
中国工程院院士倪光南说：“可以毫不夸张地说，今天RISC-V是中国CPU领域最受欢迎的架构，中国芯片产业和整个芯片生态将会越来越多地聚焦于RISC-V架构，中国的巨大市场将成为支撑RISC-V的重要基地。”
RISC-V为何如此适合中国市场？
首先，RISC-V架构采用开源模式，具有设计精简、易于移植、可扩展、模块化、可定制等特点，十分适合新一代信息技术领域“需求定义软件，软件定义硬件”的定制化趋势，而中国在这方面具备超大规模市场优势，可以为RISC-V生态建设提供坚实支撑。
其次，与X86和ARM这两大成熟架构相比，RISC-V架构具备显著的后发优势。计算机架构经过多年演进，更趋于成熟，许多问题已被研究透彻，作为后来者的RISC-V架构可以自然而然的加以规避。同时，没有向后兼容的历史包袱。直观地说，X86和ARM架构的指令多达数千条，而RISC-V架构仅需100余条指令。此外，简洁的架构方案还可有效减少错误发生，要知道CPU流片成本极高，减少错误的发生便可以节省不少资金投入。
最后，开源意味着自由、免费、可控。对于RISC-V指令集的使用，RISC-V基金会不收取高额的授权费。开源采用宽松的BSD协议，企业可以完全自由免费使用，同时也允许企业添加自有指令集，而不必开放共享，实现差异化发展。而且不必担心某一天像X86、ARM芯片架构一样，很容易被限。
目前，中国集成电路产业在芯片制造、封装测试等环节不仅存在严重制约，而且在芯片设计环节，特别是主流CPU架构方面受制于人的问题也需加以强调。应当看到，CPU架构不仅直接影响芯片设计环节，实际上CPU架构及其引领的整个生态对IT业都有重大影响。现在多种国产CPU架构并存虽然反映了国产CPU的进展，但并非长久之计，也不能改变主流CPU被x86和ARM两种架构垄断的局面。如能聚焦于开源RISC-V发展主流CPU，既有助于集中资源、降低内耗，也能打破x86和ARM两种架构的垄断，满足构建国内国际双循环新发展格局的需要。
