ARM派系CPU國產(chǎn)化，現(xiàn)狀和進展如何？
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來源：智能計算芯世界
ARM處理器在國內(nèi)的興起，除了ARM在能耗、多核和制造工藝優(yōu)勢外，中美國際貿(mào)易摩擦也推動了ARM（當(dāng)然也包括MIPS和RISC-V等）國產(chǎn)化發(fā)展進程。目前ARM架構(gòu)的代表廠商包括華為海思、飛騰、高通、Cavium和Amazon等。此外，國產(chǎn)化主旋律下，以華為、飛騰、海光和兆芯等為代表的本土CPU廠商有望搶占國內(nèi)利基市場，包括政務(wù)、金融、電力等國產(chǎn)化需求強勁的部門。
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CPU國產(chǎn)化途徑主要有三種：一是獲得IP核授權(quán)，二是獲得指令集架構(gòu)授權(quán)，三是自主研發(fā)指令集。
其中，IP核授權(quán)以一個內(nèi)核為基礎(chǔ)加上自己的外設(shè)，技術(shù)門檻相對較低，功能上可以實現(xiàn)差異化，但自主可控程度較低；指令集架構(gòu)授權(quán)則可以對架構(gòu)進行擴展或縮減，自主可控程度高，但技術(shù)難度也比較大，同時面臨生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的難題。目前商用的指令集架構(gòu)主要包括x86、ARM、MIPS和ALPHA等：
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x86架構(gòu)掌握在Intel和AMD手中，不對外開放，天津海光和兆芯通過IP核授權(quán)的方式嘗試CPU自研；
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ARM架構(gòu)為ARM公司所有，對外開放架構(gòu)授權(quán)和IP核授權(quán)，國內(nèi)華為鯤鵬和飛騰均獲得64位V8指令集授權(quán)；
MIPS架構(gòu)在2018年獲得Wave Computing的正式完全開源，國產(chǎn)廠商龍芯在2008年一次性買斷MIPS指令集永久授權(quán)；
ALPHA架構(gòu)為美國DEC所有，目前已經(jīng)停止更新，國產(chǎn)申威獲得該架構(gòu)授權(quán)，主要用于超算和軍用市場。
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架構(gòu)主要應(yīng)用在移動端和服務(wù)器市場。由于ARM架構(gòu)高并發(fā)、低功耗、高集成的特點，不僅在移動和云端設(shè)備廣泛應(yīng)用，而且在超算系統(tǒng)中奪魁。
ARM服務(wù)器的生態(tài)環(huán)境已初步建立，Linux、WindowsServer等大型操作系統(tǒng)，Docker、VMware、KVM、Kubernetes等容器化和虛擬化工具，CUDA、Java等平臺都已支持ARM架構(gòu)。從技術(shù)優(yōu)勢、市場應(yīng)用和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建等角度看，ARM架構(gòu)目前最具與x86抗衡的實力。
圖片來源：安信證券
在海外，國際上高通和Cavium等曾推出基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器CPU；國內(nèi)方面，飛騰和華為是ARM架構(gòu)的主要擁護者：
飛騰基于ARMv8指令集，于2016年發(fā)布飛騰2000，最高支持64核心，主頻1.5GHz～2.0GHz，制程為28nm，功耗100W，在性能上與IntelE5服務(wù)器芯片持平。
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天津飛騰產(chǎn)品有CPU、ASIC和SoC等，CPU主要包括入門級服務(wù)器的FT-1500A/16、高端服務(wù)器的FT-2000+/64、桌面終端的FT-1500A/4、應(yīng)用于嵌入式工控的FT-2000A/2等。
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飛騰以Sparc架構(gòu)（開源）為基礎(chǔ)設(shè)計了FT-1000和FT-1500兩款CPU，分別在天河一號和天河二號超算中心獲得使用；2012年選擇ARM陣營，獲得授權(quán)后開發(fā)出FTC660、FTC661兩款CPU核，以及FT-1500A/4、FT-1500A/16、FT-2000、FT-2000plus5款CPU?！疤旌尤枴保偶壴蜋C采用全自主創(chuàng)新的飛騰CPU。目前，飛騰系列CPU已經(jīng)形成完整家族，可滿足黨政軍多個領(lǐng)域的實際需求。
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在生態(tài)上，飛騰處理器與麒麟操作系統(tǒng)同為中國電子集團旗下產(chǎn)品，兩者深度適配，組成“PK”（Phytium+Kylin）國產(chǎn)體系。將在移動、云、虛擬化、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域構(gòu)建自主、安全、可靠的“中國體系”。
目前中國電子集團已推出基于辦公和事務(wù)處理場景的PK體系1.0標準，并有多種應(yīng)用落地。基于最新型飛騰處理器的PK2.0體系在第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上被提出。
天河一號計算速度曾位居世界第一；2013年6月17日天河二號面世，計算速度再次登上全球榜首；2020年，運算速度將達到百億億次的天河三號有望研制成功，首次實現(xiàn)所有元器件國產(chǎn)化，同時也是繼神威太湖之光之后第二臺全面搭載國產(chǎn)自主處理器的超算平臺。
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華為于2019年推出第二代鯤鵬920，同樣基于ARMv8指令集，最高支持64核心，主頻2.6GHz，采用7nm工藝，功耗較業(yè)界基準降低30%。
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云巨頭方面，Amazon和Microsoft均布局使用基于ARM架構(gòu)的服務(wù)器CPU。此外，Amazon和華為均基于ARM架構(gòu)自主研發(fā)系列處理器芯片，即基于ARMv8架構(gòu)，自研處理器核、微架構(gòu)和芯片設(shè)計。目前均已實現(xiàn)商用。
Amazon于2015年以3.5億美元收購以色列芯片公司Annapurna Labs，該公司主要研發(fā)服務(wù)器微處理器。2019年12月，Amazon推出基于ARM架構(gòu)的自研Graviton 2處理器，成本較上一代芯片降低45%。
華為在2019年發(fā)布ARM服務(wù)器芯片Kunpeng 920（鯤鵬920），以及基于該處理器的三款TaiShan（泰山）服務(wù)器。鯤鵬920采用7nm工藝，可支持64個內(nèi)核，主頻達2.6GHz，集成8通道DDR4和100G RoCE以太網(wǎng)卡；支持PCIe4.0，可提供640Gbps總帶寬。
在芯片布局方面，華為擁有ARMv8永久架構(gòu)授權(quán)，并完全掌握64處理器核芯片設(shè)計技術(shù)，在此基礎(chǔ)上發(fā)布了基于ARM架構(gòu)的鯤鵬系列處理器，同時開發(fā)了包括“算、存、傳、管、智”在內(nèi)的全面芯片體系。
在生態(tài)上，華為大力拓展硬OEM和軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和虛擬化等）合作商，從關(guān)鍵器件、核心部件（SSD卡、網(wǎng)卡、RAID卡、顯卡和內(nèi)存等）、基礎(chǔ)軟件到上層行業(yè)應(yīng)用，雖然受實體清單影響，鯤鵬處理器生產(chǎn)存在比較大的問題，但華為在ARM處理器研發(fā)，以及生態(tài)拓展的戰(zhàn)略上一往直前。
泰山服務(wù)器旨在樹立標桿，使能整個鯤鵬計算產(chǎn)業(yè)鏈，解決服務(wù)器整機廠商硬件設(shè)計（包含BIOS、BMC芯片）能力不足問題，帶動相關(guān)廠家發(fā)展基于鯤鵬處理器主板的自有品牌服務(wù)器。
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