“龍芯”即將IPO，國產CPU沉浮二十年

不久前，中國證監(jiān)會北京監(jiān)管局官網披露，龍芯中科技術股份有限公司（下稱“龍芯”）擬于科創(chuàng)板上市。 龍芯是國內最早開始研發(fā)國產CPU的公司之一，這也是目前六大國產CPU廠商（天津飛騰、華為鯤鵬、兆芯集成、申威科技及海光信息）中首家科創(chuàng)板上市的公司。

　　龍芯20年的發(fā)展歷程并不平坦。國產CPU最初在國內“自主vs引進”的搖擺中艱苦起步，為了突破英特爾的專利高墻，六代國產CPU用了三種不同的路線實現(xiàn)曲折前進。英特爾X86架構已經建立了專利、生態(tài)、知識產權的壁壘，這意味著國產CPU廠商需要一一突圍。

　　經過20年的沉浮，國產CPU雖然在某些專用的領域已經到了初步的產品上量階段，尷尬的是在商用市場還難得一見。在龍芯IPO之后，這也是國產CPU接下來能否真正實現(xiàn)國產化替代的決定性挑戰(zhàn)。

　　國產CPU在不自信中起步

　　時間回到2002年8月10日凌晨6點08分。

　　當“l(fā)og in”的字樣如約出現(xiàn)在搭載著“龍芯1號”的計算機屏幕上，龍芯的創(chuàng)始人胡偉武用英文編輯了第一個文件。他寫道，這一片芯片結束了中國的無“芯”歷史。

　　“龍芯”，這個名字看上去就很國家隊的芯片公司，其實并不像外界想象一樣拿到大額的投入。成立至今20年，龍芯項目組總共只獲得5億元的項目經費，資金主要來自國家“863計劃”、“核高基專項”，比不了英特爾每年動輒上億美元的研發(fā)支出。

　　2001年，龍芯的一切都很寒酸。彼時，胡偉武接下了中科院計算機所的這一課題，拿到了100萬元的啟動資金。一間不到60平方米的實驗室里，研究員們是東拼西湊來的，其中有70幾歲、上世紀就開始研究芯片的老人，也有剛剛畢業(yè)的年輕學生。

　　所有人都繃緊了神經，因為但凡出現(xiàn)一點疏漏，就會讓原本緊巴巴的經費更捉襟見肘。為了更大程度縮短研發(fā)周期，研究員們自發(fā)拉長了工作時間，累了就看“毛選”。胡偉武后來在一次采訪中回憶，有時候清晨六點推開實驗室的門，還能發(fā)現(xiàn)握著鼠標睡著的研究員們。

　　條件艱苦尚且可以克服，2000年開始，自主CPU的起步承受了來自國內外的很多輿論壓力。

　　“龍芯1號”并不是國內成功做出來的第一片電腦芯片。曾參與國內第一臺大型計算機研制的明星科學家倪光南在“倪柳之爭”中敗退，離開聯(lián)想后，1999年加入了方舟科技。

　　隨后，第一款搭載國產CPU“方舟1號”的NC（互聯(lián)網計算機）推出，很快得到各方支持——當時的北京市政府拋棄微軟，送上了幾萬臺的電腦訂單。但由于操作系統(tǒng)和常見軟件不兼容，實用性很差，方舟科技最后淡出了政府采購。再加上，當時方舟的老板只顧大興土木，研發(fā)中斷。

　　當時，倪光南的方舟科技、柳傳志的聯(lián)想，兩幅光景對比鮮明，也印證了當時對芯片自主研發(fā)的普遍共識：“技工貿”不如“貿工技”，芯片“造不如買，買不如租”。

　　在國內計算機元老們的奔走呼吁下，國產CPU的自研之路才得以延續(xù)。方舟科技之后，國內三大CPU廠商（龍芯、飛騰、申威）前仆后繼頂著輿論壓力起步。

　　“十五”計劃初期，國內主流的觀點是應該研制專用的嵌入式處理器為主而不是專攻通用CPU；但當通用CPU慢慢出成果起步，行業(yè)的疑慮又變成了，國內研制通用CPU的能力夠不夠；成品造出來之后，質疑又變成了這些自主產品能不能賣出去。胡偉武曾表示，這也是龍芯在創(chuàng)立前十年所面臨的輿論困境。

　　但更多陰影撲面而來。2006年，美國半導體設計公司MIPS稱龍芯的指令集中95%與MIPS相似。隨后，轟動全國的漢芯造假事件被曝光。同為中國芯的龍芯夾裹其中，“龍芯、漢芯涼了中國心”等質疑鋪天蓋地而來。

　　3年后，龍芯和MIPS才談判成功，拿到了MIPS32、MIPS64的結構授權，但彼時龍芯遭受的口誅筆伐并沒有緩解——“漢芯第二”、“偽自主”的質疑劈頭蓋臉。

　　對外，國產CPU的發(fā)展一直以來承受國外壟斷型CPU企業(yè)的壓力。

　　胡偉武曾經提到，在世紀初曾有主要國外CPU企業(yè)笑道，“中國人自主研發(fā)CPU是好事，又幫我們培養(yǎng)了一批人才”。到了2010年左右，這批企業(yè)又改變說法，曾尋求通過授權或合資的方式與龍芯合作，表示愿意“把源代碼、設計流程開放”。

　　芯片在內的高科技領域，國外對國內公司自研CPU的應對套路是：在國內自研能力尚淺時實行禁運；一旦有技術突破的苗頭，就會通過降價等商業(yè)手段防止自研。

　　在國內輿論的不自信，國外政治和商業(yè)的壓力之中，龍芯在內的國產CPU廠商在跌跌撞撞中艱難起步。

　　架構路線的代價

　　2005年，龍芯在人民大會堂舉辦“龍芯2號”首次產品發(fā)布會。這是當時國產首款64位高性能通用CPU。發(fā)布會過后，不少廠商打電話到胡偉武辦公室，詢問在哪里才能買到龍芯的芯片。

　　這一問題難以回答——在更早的時候，龍芯曾經嘗試過走市場化的路子。但推出的C端的產品“逸瓏”筆記本、“福瓏”迷你電腦，因為銷量不佳在中關村電腦城很快銷聲匿跡。

　　這是龍芯架構路線選擇的代價。一顆CPU的性能、功耗和安全性，很大程度取決于微結構，這是對CPU運算進行優(yōu)化指導的硬程序，也是橫在國內芯片行業(yè)的一座大山。

　　在充分市場競爭之下，復雜指令集的英特爾X86架構是目前主流的架構，但由于專利壁壘高筑，英特爾特許經營模式下存在卡脖子的可能。

　　國產CPU靠精簡指令集試圖繞路突圍。

　　龍芯、飛騰和申威，這三個更早成立的CPU項目分別選擇了MIPS、SPARC、Alpha這些主流以外的基礎架構，在這之上增加自研指令。雖然安全和可控有了保證，也是最困難的道路，意味著國產CPU需要在操作系統(tǒng)、外圍生態(tài)建設上需要付出更多力氣——此前的“方舟1號”的失敗、2010年以前龍芯市場化的淺嘗輒止都是前車之鑒。

　　國內主要CPU廠商架構&技術對比

　　有國產CPU廠商抄了近道。上海兆芯和天津海光砸了20億借助第三方拿下了英特爾X86架構，前者是靠臺灣威盛電子（VIA），后者則是通過AMD。走捷徑引進技術后的兆芯與海光短期內得以快速量產出貨。

　　不過，因為英特爾和威盛電子之間合作的限制，上海兆芯在專利上有缺陷；海光去年則因為上了禁令名單，不再被授權最新架構。

　　ARM架構是國產CPU崛起當中的轉機。由于聚焦低功耗設計+指令集可以買斷，最近幾年國產CPU紛紛放棄英特爾等架構，轉投ARM架構做自主研發(fā)，包括2011年飛騰就放下SPARC架構重新選擇了ARM架構，推出了第一臺以ARM架構為基礎的64位計算機，還有2019年華為鯤鵬發(fā)布的ARM架構服務器CPU。

　　但不管是自研還是迂回引進，還是依托ARM打擊英特爾，六大國產CPU廠商的架構路線都是在當下環(huán)境下做出的突圍嘗試，根本目的是為了讓CPU更安全、實現(xiàn)國產化替代。這兩者其實從本質上很難兼得。安全意味著指令集層面完全可控，但目前壟斷地位的X86卻商業(yè)化最成功的。

　　還需得到商用市場認可

　　龍芯在內的國產CPU的發(fā)展過程，彎路比直路更多。隨著“十一五”計劃的收尾，補貼的資金收緊，龍芯同期的幾大國產CPU廠商們被一一推上了市場化的道路。

　　2010年，龍芯成立“龍芯中科”，從課題組管理機制慢慢轉向公司管理機制。這次轉型讓龍芯一度資金鏈斷裂。盡管龍芯目前保持每2.33年維持一個微結構的更新，微架構自研有了成效，但和國外公司產品的主頻、制程工藝差距還沒有抹平。

　　胡偉武在一次采訪中提到，當時龍芯公司過度追求多核/浮點峰值性能的單一指標，然而設計流程從“作坊式”到“工業(yè)化”的轉換青黃不接，導致龍芯3B1000等芯片出現(xiàn)嚴重流片失誤，“連操作系統(tǒng)都啟動不了”。

　　市場化之后，國產CPU公司需要拿到更多的訂單才能活下去。一直以來，由于黨政軍及重點行業(yè)對安全性和定制化要求更高，產業(yè)鏈更短，國產CPU在這些領域已經成功切入。但消費級市場的規(guī)模大得多，采用ARM架構/英特爾X86的飛騰、鯤鵬、海光、申威、兆芯，也在黨政軍基礎上逐漸擴展商用場景。

　　21世紀以來，前十年是國產CPU基礎技術儲備階段，后十年則到了市場化的階段，需要正刀正槍出產品。

　　利好消息是，國產CPU的出貨量正在緩慢提升。數(shù)據(jù)顯示，龍芯在2019年出貨量是50萬片，飛騰預計2020年底出貨100萬片，海光超過了30萬片。

　　龍芯切入的是Wintel生態(tài)的薄弱環(huán)節(jié)——終端和工控領域，因為研發(fā)起步的時間最早，龍芯吃下了黨政市場的七成份額。但尷尬的是，這一“中國芯”在市場上卻難得一見。

　　上市后的龍芯面臨的威脅是，在政府采購和行業(yè)市場，將面臨來自飛騰、鯤鵬等一系列ARM生態(tài)強勢對手的競爭。在消費市場，需要進一步擴展品類的龍芯也將正面迎戰(zhàn)早已壟斷PC、服務器CPU市場的的Intel、AMD。

　　無論是輿論困境、架構路線的代價還是市場化轉型的壓力，龍芯的磕磕絆絆也是國產CPU二十年沉浮的縮影。

　　20年前，如果有人問胡偉武的終極夢想是什么，他的回答毫不猶豫：“建立中國的Wintel聯(lián)盟”。20年過去了，這一夢想還沒實現(xiàn)。

　　而隨著龍芯在科創(chuàng)板的IPO，國產CPU的追趕慢慢有了結果。但只有當龍芯在內的玩家真正有能力闖入消費級市場之時，國產CPU才算是真正崛起。