去年8月，美國歷史性的“芯片法案”正式落地。而在3月11日，該國政府再次放話稱，即將再次收緊半導體制造設備的出口限制，進一步阻止中國發展先進芯片產業。
現在，留給國產芯片實現自主可控的時間，可能已經不多了。尤其是對于計算設備的核心中央處理器(CPU)來說，更是如此。
國產CPU的六顆“芯”
在這一領域，業界普遍的觀點是，只有具備獨立的微架構設計和自主迭代能力，才算是具備了CPU的研發能力。
目前，國內主流的CPU廠商有六家：龍芯中科、申威科技、天津飛騰、華為鯤鵬、海光信息及上海兆芯。
雖然同為CPU的設計和制造，但在具體的路線上，這幾家卻各不相同。
指令集的三條路
對于CPU來說，最終實現系統控制和計算的核心便是“指令集”。而指令集的先進與否，也關系到CPU的性能發揮。
目前，常見的指令集有兩種，即復雜指令集(CISC)與精簡指令集(RISC)。其中，x86是復雜指令集的代表，而ARM、MIPS、ALPHA和RISC-V等是精簡指令集的代表。
六家大廠間的競爭，也要從這“三大路線”上說起。
? ARM指令集(華為、飛騰)
ARM架構具有低功耗小體積的特點，主要聚焦移動終端市場，在消費類電子產品中被普遍采用。
國內廠商中，ARM路線代表有華為鯤鵬和飛騰，根據公開資料，兩家都獲得了ARM v8架構版本的永久授權，產品也圍繞該版本研發和生產。
然而，ARM公司僅對外授權某一具體版本的指令集(比如ARM v8)，大版本更新后(如ARMv9)需要重新購買授權，并且要求獲得授權的企業不得隨意修改和擴展指令集，否則就會造成侵權。
目前，鯤鵬和飛騰均沒有取得ARM v9的授權，將來大概率也不會拿到授權，這樣一來，不僅無法擴展專用型指令集和特定算法，而且還可能遭受依托新指令的執行單元在性能上帶來的降維打擊。長期來看，在技術生態上也有被脫鉤的可能。
圖為ARM的IP授權模式
? 自研指令集(申威Alpha/SW-64，龍芯MIPS/LoongArch)
主要代表是龍芯和申威。其中，龍芯早期獲得了MIPS有限授權，并在后續研發了LoongArch指令集，但受限于生態羸弱，市場空間有限。
申威早期采用的是Alpha架構，更新的資料顯示，其64位服務器上搭載的CPU是基于自研的SW-64指令集(兼容Alpha指令集)。其中，Alpha結構簡單，易于實現超標量和高主頻計算。雖然也有生態局限，但申威目前也只服務于特定的專用領域，所以還好。
? x86指令集(海光、兆芯)
在x86方面，根據AMD和Intel的交叉授權協議，雙方及獲得授權的企業，不會在指令集上出現知識產權問題。也就是說，無論哪一方都可以基于新發布的指令集來進行CPU的設計。
除此之外，x86架構兼容性強，配套軟件及開發工具相對成熟，且x86架構功能強大，高效使用主存儲器，在處理復雜指令和商業計算的運用方面有較大優勢。
國內X86陣營主要有海光和兆芯兩家廠商，但走的道路也不相同。
兆芯通過收購威盛電子而獲得英特爾階段性授權，但是據說后期還需要不斷購買威盛的技術和IP研發產品，實力堪憂，同時還面臨授權有效期結束，且無法?續訂的困境。
海光則從AMD拿到了ZEN1架構和X86指令集的永久授權，不僅可以自行設計CPU內核和SOC，也可以自行安全擴充指令集，目前發展空間和潛力最大。根據公開資料，海光目前已經實現了自主迭代，自主研發的海光3號處理器性能超越了Zen 2，并接近Zen 3的水平。
國產CPU如何破局？
整體來看，國產CPU陣容不容小覷，也已取得了不小的進展，但獨立自主依然是最重要的底層邏輯。基于當前的內外環境，采用x86指令集及授權+自研的企業，在自主迭代上更有保障。
不過，這也只是開始，芯片架構的后續迭代發展，依然只能靠企業進行自主研發。因此，持續的資金和人才投入也非常重要。
此外，國產芯片想要破局，勢必需要走上商業化的路子，這就必須依托于成熟而完整的軟硬件生態，類似于蘋果的封閉式生態路線并不適合所有廠商，除了龐大的資金投入，尤其需要大把的時間和寬松的環境。這些都是國內企業最缺少的。
如今，整個國產CPU陣營都面臨著巨大的壓力，破局固然不是朝夕之功，但可以找到一個突破口，優先發力，進而帶動整個產業。
