国产cpu技术路线分析.docx

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1、国产cpu技术路线分析W1是信息产业中最基础的核心部件，无论在全球服务器计算市场，还是国内信创领域都无可替代，但如何在众多复杂的CPU架构中脱颖而出，成为各行各业最佳之选？要从技术、生态、市场等各个维度分析评判。一、CPU百花齐放，场景在哪？目前服务器处理器种类众多,但架构、性能及场景各不相同。先从架构上看，主要有两大阵营，以Inte1.AMD为代表的复杂指令集(CISC)阵营，目前服务器大部分采用了x86架构的处理器，国外以inte1和AMD的处理器为主，而国内一海光、兆芯为代表。而另阵营则是以幽为代表的精简指令集(RISC),包括ARM、MIPS、PowerPC以及RISCT等架构。国内外

2、主流CPU厂商适用指令集情况在性能上，复杂指令集包含丰富的指令集，设计理念是一条指令可用于执行所有加载、评估和存储操作，以此提高整体运行速度和整体CPU的性能。而精简指令集则是简化计算机的指令功能，仅仅保留那些能在单个周期内实现的简单指令，将复杂的运算与指令变成为一段由基本指令完成的子程序，所以性能并非其强项。在计算密集型领域，性能决定CPU乃至服务器的应用场景，以高性能服务器为代表的场景，如企业计算、云计算数据中心、大数据分析等对CPU的性能要求最高且最为全面，需兼顾数据处理能力、数据吞吐能力、可扩展性、可靠性、和可维护性等方面。鱼和熊掌不可兼得，CPU处理器亦是如此。在高性能计算领域X86

3、长期独占鳌头，以arm为代表的精简指令集在功耗的的明显优势，使其在桌面终端、汽车、通信等消费领域占据主导地位。二、通过市场检验那个最亮眼的CPU纵观全球CPU处理器市场，X86架构稳坐第一把交椅，目前占据了全球服务器、桌面及移动PC的主要市场份额。据MerCUry的数据，在2023年年末，全球x86市场中Inte1占据超过70%,AMD的市场份额达到25.6%0据球C数据,Inte1和AMDX86合计市占率91%,国产X86主要是海光。2023Q12023Q22023Q32023Q42023Q12023Q22Inte1HAMDBARMX86OthersEPIC&IMarketSharebyCP

4、UType,UnitShipment在服务器领域，由于x86处理器起步较早，生态环境较其他处理器具有明显优势，因此应用x86处理器的服务器销售额占全部服务器销售处理显著领先地位。根据IDC统计数据，中国x86服务器出货量持续增长。中国x86服务器市场未来几年需求仍然会比较旺盛，在2023-2025年复合增长率将达到8.8%o预计中国x86服务器出货量稳步增长中国x86服务器出货量（万台）在信创领域，国产CPU发展较晚，中国自2001年开始启动处理器设计项目，目前国内代表匚通为海光信息、华为、龙芯中科、天津飞腾、上海申威、上海兆芯等。国产CPU芒品在性能、安全、自主、可控方面的能力逐年提高，应用

5、领域不断扩展，使中国长期以来无“芯”可用的局面得到了极大扭转，为各行各业实现国产化计算平台奠定了基础。根据之前公布的中标信息，中国移动2023-2023年PC服务器第1批集采共采购163,692台PC服务器，国产芯片服务器合计占比27.03%,采用海光芯片的服务器共17,164台（占比10.49%）02023年上半年，中国移动发布了补充采购的招标公告，本次补采鲸鹏服务器占比43.30%,海光服务器占比56.70%o从全球总体市场来看，传统CPU处理器、服务器领域x86占据绝对份额；在国内信创市场，鲤鹏和海光占据性能优势；电信、金融等行业已经走在信创前列，加速行业信创进程。三、多维度CPU对比，

6、谁略胜一筹？从国际主流CPU厂商InteI与AMD均采用x86架构。当前阶段，国内主流的CPU厂商主要有海光、兆芯、飞腾、海思、龙芯、申威六家领军企业，从出身来看：由于产品定位和技术来源不同，国内处理器产品也有差异，海光和上海兆芯的产品兼容x86指令集，具有良好的生态，且应用迁移转换成本低；海思半导体的鲸鹏处理器和天津飞腾处理器兼容ARM指令集，性能有所突破；但指令集需自研演进，当前生态需要大量适配工作；龙芯中科处理器采用1oongArch指令集，主要产品与服务涵盖处理器及配套芯片产品；成都申威处理器采用SW-64指令集，一般应用于服务器、桌面计算机等设备。从指令集授权的角度看：以海光为代表，

7、获得可以自行迭代演进的x86架构指令集永久授权；可基于指令集架构进行核心CPU设计，安全可控程度较高，具备良好的生态和性能起点。从技术及性能看：以x86为代表的海光、Inte1.AMD在处理器性能、核心数量、PCIe通道等技术上优势明显，凭借领先的性能+被验证过的项目经验，最为受益；鲤鹏也具有很高性能，但其在生态适配及完善度需要进一步补齐。各厂商典型CPU产品参数比较Inte1AMD海光兆芯海思品牌Xeon6354EPYC7542海光7285开胜KH300001920-726核心数183232864超线程366464不支持不支持主频3.0GHz2.9GHz2.0GHz30GHz2.6GHz内存

8、类型DDR4DDR4DDR4DDR4DDR4内存通道数88828最高内存频率3200MHz3200MHz2666M11z2666MHz2933MHzPCIe通道数M1281281640整体来看，x86CPU处理器架构优势主要为以下三点：1、由于X86处理器起步较早，生态环境较其他处理器具有明显优势，x86指令集具有业界最好的产业生态支持，现有运行中以及开发中的绝大部分服务器、硬件设备、软件系统均基于或兼容x86指令集，应用迁移转换成本低。2、x86性能门槛高，在计算密集型领域，可匹配复杂的高性能应用场景，如企业计算、云计算数据中心、大数据分析等。3、x86处理器市场规模较大。应用x86处理器的

9、服务器销售额占全部服务器销售额的比例约为91%,销售量占比超过97%,处于显著领先的地位，存量扩容需求不容忽视。四、国内x86典型代表国内海光在x86处理器设计领域，研发出兼具“生态、性能、安全”三大特点的国产x86架构处理器产品；包括7000系列、5000系列、3000系列的高、中、低端CPU芯片，以及8000系列的DCU芯片。海光CPU7()()系列S(MM)系列3()()。系列从兼容性来讲，海光CPU兼容X86指令集，处理器性能参数与国际同类型主流处理器产品相当，支持国内外主流操作系统、数据库、虚拟化平台或云计算平台，能够有效兼容目前存在的数百万款基于x86指令集的系统软件和应用软件，具

10、有优异的性能、生态优势。在性能方面，海光产品性能总体与Inte1相当。通过选取InteI在2023年发布的6款至强钳金系列产品和海光7285进行性能比较,发现海光7285CPU的SPECCPU2017的实测性能与国际领先芯片设计企业InteI同期发布的主流处理器产品的实测性能总体相当。产品名称发布时间4路测试结果双路测试结果SpeccpuINTSpeccpuFPSpeccpuINTSpeccpuFP1nte!8380H1（钳金）2023年第二季度7846573923291nte1838OH（的金）2023年第二季度784653392327Intd8376H1（钳金）2023年第二季度76564

11、13833211nte!8376H（的金）2023年第.季度756643378322海光72852023年第一季度-3483081nte18360H1（钳金）2023年第三季度690599345300Inte1836OH1i1A）2023年第三季度688597344299在安全性方面，海光CPU通过扩充安全的指令、集成安全算法专用加速电路等方式，有效提升了数据安全性和计算环境的安全性，原生支持可信计算。在业务连续性上，海光获得了X86处理器设计核心技术，研制出符合中国用户使用需求、兼具“生态、性能、安全”三大特点的国产x86架构处理器产品O产品图片口也三!土典型功耗175-225W90-135

12、W45-105W海光7200海光5200海光3200典型计重能力SPECrate2017_int_base：348SPECrate2017fpbase：308SPECrate2017intbase:158SPECrate2017Jpbase:148SPECrate2017intbase:4CSPECrate2017fpbase:36安全性采用自主根秘钥、国密算法等安全技术集成专用的安全处理器支持硬件机制的安全启动集成了安全算法专用加速电路支持可信计算采用自主根秘钥、国密算法等安全技术集成专用的安全处理器支持硬件机制的安全启动集成了安全算法专用加速电路支持可信计算采用自主根秘钥、国密法等安全技术

13、集成专用的安全处理器支持硬件机制的安全启集成了安全算法专用加电路支持可信计算未来，随着海光产品不断更迭，性能也将不断实现优化。x86拥有成熟的软硬件生态和较大的处理器市场规模，基于主流架构研发CPU,对未来行业客户拓展将十分便利。在人工智能发展迅速的背景下,针对AI计算的硬件产品将是发展的重要方向。五、总结通过在与国内国产CPU、国外主流CPU的横向对比中可以发现，海光CPU主要指标处于领先地位，同时承袭x86体系，在服务器市场具备天然优势。CPU是信息产业的核心，为了发展集成电路,国家给予高度重视，出台各方面政策为我国CPU发展保驾护航，为产业后续实现跨越式发展创造了良好的外部环境。基于海光既有优势，结合政策利好，相信海光将充分发挥其在CPU领域的领导作用。编辑：黄飞