CPU“芯”战事，Arm浪潮涌向何方

21世纪经济报道2022-08-18

21世纪经济报道见习记者李强北京报道在所有芯片分类中，作为运算及控制中心，CPU一直是驱动各行业智能化发展的最核心芯片。根据IC Insights数据，2021年全球CPU总销售额超830亿美元，由于其技术壁垒极高，市场格局也极为稳定，基本为英特尔、高通、AMD等巨头垄断。而在全球半导体产业链持续割裂的背景下，国内市场对于“自主可控”的需求愈发高涨，国产化的市场氛围也在悄然氤氲。自2021年至今...

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Insights数据，2021年全球CPU总销售额超830亿美元，由于其技术壁垒极高，市场格局也极为稳定，基本为英特尔、高通、AMD等巨头垄断。而在全球半导体产业链持续割裂的背景下，国内市场对于“自主可控”的需求愈发高涨，国产化的市场氛围也在悄然氤氲。自2021年至今，十几家CPU初创企业涌现，靠着核心人员华丽的职业履历，吸引了高瓴等机构参与，融资进展颇为迅速。以此芯科技为例，创始人孙文剑是前AMD客户定制部中国区负责人，CTO刘芳曾任职苹果核心架构师，参与并负责了多代A系列、M系列处理器的CPU、GPU、SoC架构设计，自2月份以来，已完成多轮累计1亿美元的融资。新选手如雨后春笋，老玩家也在加速“升空”。6月24日和8月12日，龙芯中科、海光信息两家有着中科院背景的CPU企业先后登陆科创板，拉升着外界对国产CPU的关注度。想象拉满发展之初，基于不同场景下的性能需求，CPU发展出了不同的架构路线，最主要的是x86架构和Arm架构。其中，x86以其强大的算力和出色的性能几乎垄断PC端市场，主要玩家为英特尔、AMD；Arm则依靠释放其低功耗的核心能力在移动端领域大放异彩，代表的则是高通、联发科等。随着Arm架构的不断成熟、算力及能效比的逐步提升，Arm的性能短板得以延长，在某些特定的用户需求场景下，手机、平板等移动端甚至开始出现“性能过剩”的概念，于是开始有科技公司尝试将Arm芯片应用在PC、服务器等领域。2020年，苹果正式宣布放弃x86架构的英特尔处理器，推出了Arm架构的自研M1芯片，结果搭载M1芯片的Mac电脑比x86笔记本的待机时间更长，能效比更高，在10W的功耗限制下，M1芯片可提供传统x86笔记本处理器2倍以上的CPU性能。作为科技行业的标杆，苹果在Arm选择上的决绝与取得的成效，无疑代表着某种风向，更重要的是，苹果成功地将x86的PC市场炸开缺口。面对x86“被抛弃”，强如英特尔也似乎难挡大势。2021年10月，英特尔CEO Pat Gelsinger表示，希望未来能通过创造比苹果“更好的芯片”来赢回苹果的业务。不只是苹果，曾经共富贵的“老战友”微软也在试图把路走宽。在过去的PC互联网时代，英特尔不断推出更强性能的CPU芯片，而微软则不断升级Windows系统来消化英特尔提升的算力，二者通过建立软硬件深度绑定的“Wintel联盟”，利用各自的技术壁垒奠定了两大巨头在PC时代的龙头地位。近年来，除了寻求与英特尔之外的更多芯片供应商合作，微软也正在为自家的Azure云计算服务器以及Surface设备设计Arm芯片，同时亚马逊、谷歌等科技巨头也都在自研Arm服务器CPU队伍中。2018年，亚马逊研发出基于Arm架构的自研服务器CPU——Graviton，至今已推出3代并在AWS（亚马逊云科技）服务器中积极推进部署，2021年Arm架构处理器的部署已达其整体服务器建设的15%，预计2020年将超过20%。近期国内涌现的一批初创企业中，大多瞄准的也是Arm架构CPU，可以说，Arm对于x86传统市场的蚕食，成为这波CPU国产创业潮的技术背景。需求强劲随着云计算、大数据、人工智能等技术的铺开，承载算力增长的服务器市场稳健增长。根据工信部发布的数据，2021年，我国算力核心产业规模达1.5万亿元。截至2022年6月底，我国在用数据中心机架总规模超过590万标准机架，服务器规模近2000万台，算力总规模排名全球第二。根据中信证券研报，2021年全球服务器出货量为1354万台，国内服务器出货量375万台，预测对应CPU市场规模为799亿元，增速14%。一方面，中国服务器市场亟需国产服务器CPU芯片提高话语权，另一方面，电信、金融等行业端信创进入爆发期，在“安全自主可控”需求的拉动下，处于起步阶段，技术生态相对羸弱的国产CPU企业也迎来了“绿洲市场”。以中国电信为例，在2020-2021年近7万台的服务器集采中，国产CPU（H系列）占比为35.5%，总量为24823台。其中华为、紫光华山、同方股份使用鲲鹏芯片；中科可控、浪潮信息使用海光芯片。而在2022-2023年服务器集中采购项目中，国产芯片采购规模占比26.7%，值得注意的是，尽管比例有所下滑，但由于集采总量激增至20万台，国产CPU的市场仍在扩大。2021年10月，阿里旗下半导体公司平头哥发布了用于数据中心的Arm架构服务器CPU倚天710，打响了创业Arm CPU公司起跑的发令枪。倚天710问世前后，启灵芯、西芯、鸿钧微、遇贤微等多个阿里平头哥背景的创业公司进入了投资人视野。业内人士向记者直言，只需要获得IP内核授权，基于半成品进行后端设计，尤其像服务器CPU可以通过堆核解决性能问题，攒出一个能用的CPU并不难。“对于大厂出来的团队，他一看服务器CPU这么简单，就会说‘凑几个人我也能干’，商业化路径短，造出来有市场就能卖。”上述人士分析道。挑战重重Arm势头固然凶猛，但x86也不会轻易交出权杖，对于造芯新势力而言，破局更是艰难。随着近几十年的发展，Arm和x86所代表的两种路径互相吸取对方的优点，在性能等方面的差距也在缩小，维持二者市场“表面和谐”的核心是二者各自的生态壁垒。先到先得、赢者通吃是CPU行业的特性，x86+Windows、Arm+android已经绑定多年，软件生态相互独立，因此一直以来，x86进军移动领域铩羽而归，Arm想在PC和服务器市场上有所建树也困难重重。之所以苹果能够做到“阵营转换”，是因为对内容生态具备足够的控制力，开发者们及时主动跟进，兼容等问题得以解决，同时绑定自家产品，实现市场买单，而不管是谷歌在android，还是微软在Windows，都缺乏这样的号召力。这显然也不是造芯新势力能够独立解决的，其中聚焦PC端有代表性的如此芯科技，远远没有服务器市场上那么热闹，不过在市场格局变化中，初创企业也可以搭巨头“便车”来寻求机会。在苹果M1芯片的刺激下，微软和高通在WoA（Windows on Arm）笔记本产品上的研发也获得了新的动力。今年2月，微软加入为Arm生态开发软件的全球合作组织Linaro，通过和Arm（英国Arm公司）、高通构建的联合团队来加强支持WoA原生应用开发的生态，值得注意的是，尽管只是一家初创企业，目前此芯科技也跻身其中。另外，在获得联想创投的投资后，此芯将业务方向确定为电脑CPU芯片，对标其CTO刘芳曾参与的苹果M1芯片。作为此芯的战略投资方，2021年，联想去年卖出8190万台个人电脑，全球市占率23.5%，中国（大陆）市占率近40%，这毫无疑问是此芯商业化落地的重要助力。“这两年融资环境变了，之前看团队，现在则是商业化落地，之前融到资但商业化难以落地的企业，将来能不能维系是一个问题。”业内人士告诉记者，这也是大量ARM服务器CPU初创企业面临的问题。根据IDC数据，2021年中国服务器市场出货量达到391.1万台，同比增长8.4%，其中x86服务器出货量为375.1万台，占比达95.9%。也就是说，到目前为止服务器市场仍是被X86架构垄断。目前，Arm架构在数据中心服务器仍只是小批量采购，且基本都是云厂商巨头超大规模的数据中心为主推动，以企业为主导的数据中心市场进度缓慢。华为等云厂商下场亲自参与Arm服务器CPU自研和推广，其逻辑是基于自身定制化需求实现“自产自销”，服务器市场需求不对外开放，相反这些大厂随时也可以参与外部国内市场份额的争夺。另外，和造芯新势力同台竞技的，还有龙芯中科等背景和技术都更为深厚的老一批玩家，市场争夺极为激烈。“虽然Arm服务器CPU符合时代发展趋势，但这是不是一家创业公司的机会可能还要存疑。”上述人士对记者表示。并且，造芯新势力们基于Arm CPU IP进行集成开发是一种同质化的竞争，也未能实现真正的独立自主，想要在市场竞争中活下来，这些初创企业还是要在自研CPU核心、硬件IP以及软硬件系统优化等方面下功夫，然而炮制一家中国的英特尔、高通注定异常艰难。近日，国内Arm CPU初创企业启灵芯于停止运营，有消息称是由于合伙人之间无法就控制权达成共识。同样也有着明星团队，同样融资顺利的启灵芯，成为这波CPU创业潮中的第一个“哑炮”。还未起跑便已经退赛，着实有些可惜，但芯片创业道阻且长，如何在巨头们的纵横捭阖中左右逢源，寻找差异化市场，一步步实现商业落地，考验着造芯新势力们的生存艺术。（作者：李强 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