900亿超级芯片独角兽即将上市,层层隐忧的国产CPU,多久能够替换英特尔?

IT猿人 2022-07-04

英特尔国产cpurisc-v

2886 字丨阅读本文需 7 分钟

7月4日消息,证监会对海光信息首次公开发行股票并在科创板上市的注册申请文件进行了审核,已同意海光信息首次公开发行股票的注册申请。至此,海光信息离IPO又近了一步。

成立于2014年的海光信息为中科院系公司,其第一大股东为中科曙光。海光信息主要从事高端处理器、加速器等计算芯片产品和系统的研究、开发,产品主要包含海光通用处理器(CPU)和海光协处理器(DCU)。据招股书,2020年,海光信息营收为10.22亿元。而其最新估值超900亿元。

海光信息为火爆的CPU赛道加了一把火。从海外到国内,进军CPU大风越刮越猛,前有英伟达提出“三芯战略”,后有壁仞跟随。在这个成熟但充满了变局的赛道上,也悄悄涌现出如鸿钧微、启灵芯、遇贤微等一批新兴公司。与创业潮一同到来的还有投资热,知名VC/PE纷纷排队登门。

1、脱胎中科院,估值超900亿元

2014年恰逢半导体行业发展的新节点,《国家集成电路产业发展推动纲要》发布,千亿规模的国家集成电路产业投资基金第成立,海光信息也在这一年成立了,主攻CPU。

CPU是服务器、工作站、个人计算机等的核心部件,影响了操作系统、数据库、应用软件的技术路线和实际性能,是 IT 领域最为重要的基础器件。换言之,人们的手机、电脑离不开CPU,现代人的生活也离不开CPU。

这一领域原本被海外巨头牢牢占据。截至 2020 年底,x86 架构服务器 CPU 在全球服务器市场中销量占比超过 97.00%,为当前主流架构,其代表性国际厂商为英特尔和 AMD。

但国家在持续支持国产CPU发展。兴业证券报告显示,从“十五计划”开始,国产CPU自主性的问题多次被提上议程,产业政策不断加码。在泰山计划、863计划等科研计划的支持下,一批国产CPU品牌诞生,如龙芯。2002年,我国首款通用CPU——龙芯1号(代号X1A50)流片成功。2006年,国家还曾推出了“核高基”重大专项,“高”即为高端通用CPU。

而海光信息的诞生也处在这一大背景之下。和脱胎于中科院的龙芯中科类似,海光信息也是中科院系公司的典型代表。截止目前,中科院系上市公司中科曙光为海光信息第一大股东,持股比例为32.10%。

从成立之初即带有“国家队”光环,海光信息得到了不少风险投资机构的支持。2014年海光信息天使轮融资中,中科曙光、国科控股、CBC宽带资本、混沌投资、长虹电器、金石投资、天创资本、中冀投资、中信证券投资等机构都来了。

2018年,海光信息启动A轮融资,获得长虹电器、成都产业集团、成都高投集团、新鼎资本、钛信资本、工银亚投、国科投资等机构的支持。同年A+轮,其获得海河产业基金加码。

2020年,海光信息完成了B轮和C轮融资,融泰中和、晨山资本、昆高新集团参与投资。

目前,海光信息最新估值超900亿元,据统计,截至2022年6月13日,A股300多家科创板企业中,市值超过900亿元的公司仅4家。

2、国产CPU的层层隐忧

尽管国内CPU整体取得了不小的突破,但在地缘政治及产业巨变之际,国内CPU发展的隐忧亦浮出水面

集微咨询(JW Insights)认为,国产CPU面临的隐忧主要在三大层面。

一是CPU核心,这是实现自主可控的“基石”。国内CPU厂商采用核心不同,却各有各的“难处”。

国内CPU厂商主要有三大路线:一是以龙芯中科和申威为代表的指令集+自研的架构;二是以飞腾和华为鲲鹏为代表基于Arm指令集授权的架构。Arm主要有三种授权等级,而海思、飞腾已经获得Arm V8永久授权;三是以海光、兆芯为代表获得x86的授权(仅内核层级的授权),未来扩充指令集形成自主可控指令集难度较大。

总的来说,IP核授权和指令集架构授权都存在被卡脖子的风险,而自主研制指令集又面临应用生态问题,这是制约国产CPU发展的两大屏障。Arm授权是采用Arm架构CPU厂商头顶的达摩克里斯之剑。从x86内核授权来看,虽然生态完善,但存在安全可控和技术授权壁垒,比如天津海光自被美国列入实体清单后,AMD表示最新的架构将不再进行授权。龙芯中科和申威授权+自主研制指令集来开路,虽然自主可控程度最高,但其最大的瓶颈在于生态壁垒。

二是CPU需要先进制程的配合。伴随CPU持续追求更高性能,必然会在多核设计、高速接口、先进制程与封装工艺方向演进,而国内在代工先进工艺进军已然受阻,从设备、材料等诸多方面实现突围还需较长的一段时间。

三是生态层面的突破亦难关重重。目前国内CPU大多集中在党政机关、国企事业单位以及特定行业有一定的推广和应用,在商业市场上的突破仍待时日。

变局从生

在上述泾渭分明的格局之外,如今的行业面临诸多变局,加之大国博弈的影响,不同企业为长远计,也在尝试各种布局、突破、合纵等,让行业格局发生微妙的变化,并对未来的发展产生长远影响。

一方面,在嵌入式领域横扫的Arm架构阵营正集结了新的集团军,向x86优势领域发起新的冲锋。苹果率先在Mac电脑应用基于Arm架构的M系列处理器,并已取得不俗战绩,而谷歌、高通等也将加一阵营。在服务器CPU领域,亚马逊、谷歌、Marvell、富士通、阿里巴巴、中兴等诸多实力排选手也在竞相打造基于Arm的CPU,性能不断提升、生态不断完善,与x86架构正面竞争,蚕食之势不容小觑。

但在英特尔x86架构的技术壁垒和成熟生态面前,Arm这条路径更显不易。一方面,开发Arm架构的服务器芯片难关重重,不止设计复杂,对性能、功耗要求极高,无疑是一场重投入、长周期的战役。而且,开发之后能否批量销售、客户用起来不出问题等更是无形的挑战。另一方面,显然也不能忽视x86架构护城河的力量。据TrendForce预测,至2023年前以Arm架构为代表的服务器芯片仍难与x86抗衡。

值得关注的是,去年华为宣布出售x86服务器业务,表明未来将专注于继续发展鲲鹏这条高价值路线。不过,后续华为仍要面临如何解决制造、构建完整的鲲鹏生态、把握市场机遇等层层考验。

另一方面,新兴的开源RISC-V架构有望成为x86和Arm之后第三极。RISC-V开源特性吸引IBM、NXP、西部数据、英伟达、高通、三星、谷歌、华为、阿里、Red Hat 与特斯拉等数百家科技公司加盟。据Semico Research,预计到2025 年,采用 RISC-V 架构的芯片数量将增至624 亿颗,2018 年至2025 年复合增长率高达 146%。但要指出的是,x86和Arm在各自领域形成了强大生态体系,RISC-V 在短期内难以替代,或从AIoT 领域起步逐步拓展。

在RISC-V市场层面,引发业界热议的是,2021年3月,MIPS公司正式宣称放弃自研架构,转身研发RISC-V。到了8月Imagination宣布基于RISC-V的ISA设计重新进入CPU市场。而英特尔在之前就宣称基于7nm RISC-V架构的Horse Creek开发平台将于2022年登场,甚至一度要以20亿美元的价格收购以开源RISC-V为基础的芯片设计公司SiFive但却被拒,一系列变化将对RISC-V格局甚至整个半导体业产生长远影响。

3、国产CPU多久能够替换英特尔?

如今国内掀起了一股国产替代的浪潮,而CPU作为计算机系统运算和控制的核心,如何实现CPU的自主可控,并能够经受住市场的考验实现替换,是国产崛起的关键。

当前已经多款国产CPU产品,那么距离替换英特尔还有多远呢?

如果光从性能上来看,龙芯3A5000性能与2015年的英特尔i5水平相当,这已经很不错了,要知道在过去国内外CPU在性能上的差距就能达到10年以上。因此只看性能的话,大概5-8年左右就能够替换英特尔。

但CPU除了性能以外,生态也非常重要。简单地打个比方,在海外,安卓手机大多都会使用GMS框架,只有拥有了GMS才能运行谷歌应用及需要GMS支持的应用,而大多数海外的安卓应用都需要GMS支持才能够使用。当有手机被禁止使用GMS时,在海外市场就意味着除了打电话以外,基本干不了什么其他的事了,这就是生态。

由于英特尔CPU的强大市场地位,Windows基本是基于X86而开发的,对于其他的CPU而言,会产生兼容性的问题。

而其他CPU稀少的市场份额,很难吸引到开发者愿意去为这一架构开发相应软件,最后陷入恶性循环,强者恒强,弱者越弱。

好在如今一些CPU开始着力打破这个生态系统,如龙芯也开始走兼容模式,已经能够运行一些Windows程序,未来随着能够运行的程序越来越多,相信也会在市场中慢慢占有一席之地,通过市场来带动国产CPU技术的迭代与发展。

那么答案很明显了,如果只看性能的话,可能需要5-8年才能完全替代英特尔,如果没有那么极客,如今的国产CPU已经可供日常使用。但生态的缺陷让国产CPU境地较为尴尬,虽然喊出要打造第三套生态系统,但显然是一个漫长的过程。在此之前,与另两个生态兼容将是国产CPU的必由之路。

来源:爱集微APP,天天IPO,电子发烧友

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