盘点国产 CPU“六君子”之中科海光发展史

国产 CPU 的发展之路，从来不是一帆风顺的，其中有坦途、有歧路；有来自内外部的挑战、有时代造就的发展机遇。而对于以中科海光等“六君子”为代表的的国产 CPU 而言，如何抓住机遇，以最小的成本走上良性发展坦途，可能是更重要的。

我们先来看看中科海光是如何抓住了难得的历史机遇，迈进了高端 CPU 的大门。

技术豪赌下的双赢

2016 年，AMD 以 2.93 亿美元，将 ZEN 架构永久授权给了中科海光。

彼时的 AMD 已经被 Intel 逼入墙角。由于 AMD 的推土机架构已经过时，在近十年与 Intel 的对抗中完全处于下风，服务器市场已经几无份额，在 PC 市场份额也只有不到两成。AMD 已经连续六季度亏损，股价一度跌至 2 美元。

ZEN 架构研发是 AMD 最后的希望，是 AMD 逆袭之战的一场豪赌。后续的事实证明，AMD 赌赢了，ZEN 比上代推土机架构性能提升 52%，并且还凭借 ZEN2 侵蚀了 Intel 相当一部分的市场份额，AMD 打了一场漂亮的翻身仗。

但这一仗并不轻松。在当时 AMD 财务状况堪忧，ZEN 架构的研发已经让 AMD 濒于崩溃边缘，急需一笔资金来续命。否则，ZEN 架构作为当时最先进的 x86 架构之一，是绝对的“非卖品”，绝无对外授权的可能。而中科海光抓住了难得的机遇，以 2.93 亿美元获得了 ZEN 架构。

这是一场双赢的合作。对 AMD 而言，这笔授权费让 AMD 坚持到了 ZEN 架构的初代锐龙、宵龙量产上市。而对中科海光而言，永久获得 ZEN 架构指令集授权，这意味着国内 CPU 企业第一次见到了没有代差、领先的 x86 架构设计全貌，这提升了中国企业对高端 CPU 架构设计的思考维度。

这就相当于，以前我们知道有一处宝藏，也知道这个宝藏的大致位置，但不知道怎样过去。而获得 ZEN 架构授权，则让我们不但知道了宝藏的确切地点，还知道了走哪条路，需要做哪些准备，连挖宝藏的要用什么工具也一清二楚。从此，国产 CPU 企业在对处理器设计的认知上，站在了世界级的高度。中科海光借着这一历史机遇，在与 AMD 签订交叉许可授权后，正式进入 x86 处理器设计领域。

交叉授权模式，打开 x86 的大门

因交叉授权模式，中科海光还拥有在 ZEN 架构上自研进阶的权利。x86 架构已经构建的完整生态，开始对中科海光敞开大门。

由于 CPU 技术极其复杂，哪怕 Intel 作为 x86 指令集的创造者和所有者，也没有全部 x86 架构相关的专利。为了促进 x86 阵营的生态开放与技术发展，早期 Intel 与 AMD 在专利技术合作上达成平衡，基于授权可以相互使用对方的专利。且在对方已授权的专利基础上，研发出新的专利成果，也不会造成侵权。

因此，中科海光可以基于 ZEN 自由开发 x86 架构的处理器，并不会受到专利限制。

如果把 x86 指令集与架构设计，看作一份造房子的设计图纸，那么 Intel 是最初画图纸（发明 x86 指令集）的人，AMD 是在 Intel 基础上丰富绘制（延伸出新的 x86 架构）的人。而中科海光获得交叉授权后，也有了使用这张图纸造房子，并且可以继续绘制扩展自己的图纸。而且中科海光造出来的房子可以上市销售，且专利属于自己，确保了安全可控。

规避 x86 指令集的知识产权纠纷，与获得 ZEN 架构有同等重要的意义。如果说 ZEN 架构是拿到了找宝藏的攻略地图，解决专利问题就代表着中科海光拥有了从宝藏中分走一份的权力。

x86 生态是真正的宝藏。无论在服务器市场还是 PC 市场，x86 处理器是绝对的主流。Counterpoint Research 的调研数据显示，2022 年全球服务器市场上，x86 指令集仍然是服务器 CPU 市场的主导，占到了 91%左右。而根据 IDC 数据，2021 年，国内 x86 服务器出货量为 382.0 万台，在国内服务器市场中的占比高达 97.7%。

这不仅仅代表着近乎垄断的市场地位，更关键的是围绕 x86 架构已经建立起规模庞大的软硬件生态。这也是 ARM 架构难以撼动 x86 市场地位的关键原因。尽管 ARM 在移动设备市场上拥有领先地位，但在服务器市场上，由于配套生态的短板、应用开发的难度，尽管国内外多个大厂都投入了重金和大量人才研发推广，而 ARM 的市场份额始终不足 5%，还面临着 Risc-V 这一新生儿的觊觎。

而由于采用了 x86 指令集，中科海光的 CPU 可以使用 WinTel 生态，兼容度更高，这能极大地降低了国产化替代过程中的迁移成本，并获得了广泛的软硬件生态支持，从而打开规模庞大的市场空间。据中科海光招股书披露，目前中科海光已推出 3 代产品，并广泛应用于电信、金融、互联网、教育、交通等重要行业。2019-2021 年，海光营业收入年复合增长率高达 146.9%，研发投入从 8.65 亿元增长到 15.85 亿元，涨幅达到 83.3%。显然，基于 x86 的生态基础，中科海光正在形成技术创新和商业回报相互促进的“滚雪球”效应。

消化技术才是真正抓住了历史机遇

获得 ZEN 架构是一次难得的机遇，但也容易陷入“造不如买”的陷阱。而事实证明，中科海光似乎从没打算将自主可控的命脉交给他人。

2019 年 AMD 宣布不会向中科海光授权更先进的 ZEN2 架构。但从目前海光后续的研发计划和量产产品来看，基本没有影响。我们也推测，中科海光原本也无继续购买的打算，原因在于其研发实力可以支撑产品自主迭代。

中科海光以三年三款产品迭代，证明自己已经走上了自研之路。

据评测对比，海光三号在性能上比海光二号提升了 40%左右，接近于 ZEN3 产品水平。并且，中科海光与 AMD 的技术路线也出现了分歧。后续 ZEN 架构主要通过采用更先进的芯片工艺和提升单核性能，使 AMD 在消费级个人电脑市场上具有很强的竞争力。而以服务器为核心市场的海光处理器，在海光二号之后选择的迭代路线则是通过对微架构的设计创新和芯片架构升级，提升单核与多核性能并重。因此行业普遍认为，中科海光已经吃透了 x86 技术，知其然也知其所以然，并能在此基础上，基于自己的市场策略开发更有优势的产品。

这种进步靠的不是 AMD 的授权，而是实打实的高额研发投入。据了解，2019 年度至 2021 年度，中科海光累计研发投入为 35.39 亿元，占营业收入比例高达到 95.35%。而研发投入带来了性能领先的产品，产品领先性能带来高营收，高营收促进高研发投入保障产品优势。我们可以认为，中科海光已经形成了可持续发展的飞轮。

另外，由于中科海光拿到了 ZEN 架构永久授权，这保障了海光可以在 x86 指令集产品上自由设计和迭代，再加上大量的资源投入和研发攻坚，建立起了基于自身实力的良性循环。这条路似曾相识，龙芯、申威、飞腾等国产芯片，早期也都是购买国外授权版本后，先吸收、再创新、后替代，逐步走上了完全自主的路线。这个模式，在我国的高铁、大飞机等核心装备上也得到了大量的复制和验证，足以说明这条路的可行性。面对网络上的个别质疑声音，中科海光大可不必理会，朝着前方努力奔赴才是正道。

虽然国产 CPU 产业还不够强大，但中科海光的出现，为这个原本闭塞的小圈子带来了一池活水，不仅达到了世界主流水平，也让我国信息产业的自主化之路有了更大的腾挪空间，同时也为中国 IC 设计产业积累了更多先进的人才和经验。中科海光的这些宝贵财富，无疑将带来加速效应，积极推动国产 CPU 产业成功突围。

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