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算力自主化的新征途，國(guó)產(chǎn)CPU的突圍之路

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算力自主化的新征途，國(guó)產(chǎn)CPU的突圍之路

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算力自主化的新征途，國(guó)產(chǎn)CPU的突圍之路

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國(guó)家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中指出：堅(jiān)持創(chuàng)新在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位 ， 把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐 。 堅(jiān)決走科技自立自強(qiáng)的路線 ， 同時(shí)要通過真正的科技創(chuàng)新 ， 融入到整個(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新的主賽道 。
長(zhǎng)期以來 ， 我國(guó)在算力核心技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ｍ饧夹g(shù)的依賴度較高 ， 要走向科技自強(qiáng)、自立 ， 構(gòu)建自主可控的信息技術(shù)體系已上升為國(guó)家戰(zhàn)略 。
在此背景下 ， 信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)成為了實(shí)現(xiàn)技術(shù)突圍的重要路徑 。 而CPU作為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施 ， 和生態(tài)體系建設(shè)的核心支點(diǎn) ， 是構(gòu)建“可用、可控、安全”的國(guó)產(chǎn)化信息技術(shù)體系的關(guān)鍵 。

當(dāng)前 ， 國(guó)產(chǎn)CPU形成了多種技術(shù)路線并行的格局 ， 選擇既能保障生態(tài)兼容性、又能實(shí)現(xiàn)自主迭代的技術(shù)路徑 ， 則是信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)落地的關(guān)鍵命題 。
在自主可控與生態(tài)兼容間尋找最優(yōu)解自2020年黨政機(jī)關(guān)率先啟動(dòng)信創(chuàng)規(guī)?；少?gòu)以來 ， 信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)逐步向幾大關(guān)鍵行業(yè)滲透 ， 并已經(jīng)形成了一定的規(guī)模 。 據(jù)預(yù)測(cè) ， 2026年信創(chuàng)硬件市場(chǎng)規(guī)模將突破7800億元 ， 信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)正在步入新的發(fā)展階段 ， 同時(shí)也呈現(xiàn)出兩個(gè)特征：
第一 ， 應(yīng)用行業(yè)從政務(wù)向金融、電信、能源等關(guān)鍵行業(yè)核心系統(tǒng)延伸；第二 ， 行業(yè)客戶的技術(shù)需求從簡(jiǎn)單的硬件替代轉(zhuǎn)向全棧生態(tài)適配 。
這意味著 ， 信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力已從政策推動(dòng) ， 轉(zhuǎn)向市場(chǎng)需求與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的雙輪驅(qū)動(dòng) ， 同時(shí)也帶動(dòng)了國(guó)產(chǎn)算力的需求變化 。
早期信創(chuàng)硬件采購(gòu)以“能用”為導(dǎo)向 ， 但隨著國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)入深水區(qū) ， 行業(yè)用戶對(duì)性能、生態(tài)、遷移成本提出更高要求 。 這會(huì)倒逼國(guó)產(chǎn)CPU廠商必須突破“替代品”定位 ， 在性能、生態(tài)、安全等維度構(gòu)建核心競(jìng)爭(zhēng)力 。
比如在性能方面 ， 要對(duì)標(biāo)國(guó)際主流水平 ， 滿足復(fù)雜計(jì)算與多任務(wù)處理需求 。 去滿足金融行業(yè)核心交易系統(tǒng)對(duì)單核算力的高要求 ， 以及電信業(yè)對(duì)低功耗與高并發(fā)能力的需求等等 。
同時(shí) ， 硬件的性能需通過操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)的完整體系中釋放 ， 生態(tài)的兼容性非常重要 ， 同時(shí)用戶對(duì)遷移成本也極為敏感 ， 這說明我們亟需尋找一條技術(shù)自主與生態(tài)兼容的“平衡術(shù)” 。

國(guó)產(chǎn)CPU從替代到進(jìn)化在信創(chuàng)硬件創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)鏈中 ， 形成了三大技術(shù)陣營(yíng) 。
第一 ， 是小眾指令集路線 ， 以龍芯、申威為代表 ， 基于MIPS/Alpha架構(gòu)二次開發(fā)形成獨(dú)立指令集 ， 安全可控性高 ， 但生態(tài)適配相對(duì)困難 ， 目前在國(guó)產(chǎn)化市場(chǎng)的占比不高；
第二 ， 是ARM授權(quán)路線 。 飛騰、鯤鵬采用ARM授權(quán)版本指令集 ， 依托移動(dòng)端生態(tài)優(yōu)勢(shì)快速切入市場(chǎng) ， 并在低功耗的技術(shù)創(chuàng)新上 ， 實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新；
第三 ， 是x86兼容路線：以海光和兆芯為代表 ， 具備兼容性強(qiáng)、軟硬件生態(tài)豐富的特點(diǎn) ， 其中 ， 海光已實(shí)現(xiàn)C86指令集到微架構(gòu)的獨(dú)立發(fā)展 。
另外 ， 從授權(quán)模式來看 ， 海光通過交叉專利授權(quán) ， 獲得了完整的x86指令集源代碼 ， 能夠自行擴(kuò)充指令集 ， 進(jìn)而建立了國(guó)產(chǎn)C86指令體系 。 這一優(yōu)勢(shì)讓海光在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面不存在受限及糾紛問題 ， 為產(chǎn)品的持續(xù)迭代升級(jí)提供了保障 。
筆者認(rèn)為 ， 國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程并不是對(duì)過去幾十年企業(yè)信息化基礎(chǔ)的推倒重來 ， 任何企業(yè)沉淀的信息化資產(chǎn)都是一筆寶貴的數(shù)字財(cái)富 ， 要善用這些財(cái)富 ， 就要將國(guó)產(chǎn)化作為企業(yè)信息化長(zhǎng)期演進(jìn)的一個(gè)階段性的步驟 ， 而非終點(diǎn) 。
【算力自主化的新征途，國(guó)產(chǎn)CPU的突圍之路】這要求企業(yè)不能為國(guó)產(chǎn)化而國(guó)產(chǎn)化 ， 要從核心系統(tǒng)的順滑演進(jìn)為依托 ， 以企業(yè)應(yīng)用的實(shí)際情況為準(zhǔn)則 。 比如 ， 海光聯(lián)合聯(lián)想、新華三、中科可控等整機(jī)廠和麒麟、統(tǒng)信、中科方德等OS廠 ， 共同構(gòu)建了完整兼容主流Wintel生態(tài)的C86全國(guó)產(chǎn)生態(tài) ， 在各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“零”感平滑替換 ， 推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化軟硬件從“可用”走向“好用” 。 從這個(gè)視角切入 ， 選擇C86全國(guó)產(chǎn)生態(tài)路線是否代表著一種低成本、更順滑的系統(tǒng)演進(jìn)呢？

滿足哪些條件 ， 才稱得上是國(guó)產(chǎn)化的最佳選擇？當(dāng)然 ， 國(guó)產(chǎn)化從“可用”到“好用” ， 甚至走向更多的創(chuàng)新 ， 并不是一件簡(jiǎn)單的工作 。 既要滿足業(yè)務(wù)不間斷的前提下 ， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無縫切換 ， 又要滿足上層應(yīng)用迭代不受影響 ， 以及系統(tǒng)遷移的高性價(jià)比 。 從企業(yè)的視角出發(fā) ， 國(guó)產(chǎn)化選項(xiàng)到底要符合哪些條件 ， 才稱得上是最佳選擇？
第一 ， 生態(tài)遷移的經(jīng)濟(jì)性是大部分企業(yè)客戶的訴求
事實(shí)上 ， 大部分企業(yè)都希望業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移需控制在有限改造成本范圍內(nèi) ， 尤其金融、電信、互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、交通等行業(yè)對(duì)代碼兼容性敏感度極高 ， 并不愿意承擔(dān)過大的改造風(fēng)險(xiǎn) 。
而C86體系正是針對(duì)“遷移經(jīng)濟(jì)性”來設(shè)計(jì)的 ， 通過x86生態(tài)的完整兼容設(shè)計(jì) ， 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)平滑過渡 。 某金融行業(yè)和某三甲醫(yī)院的實(shí)際案例顯示 ， 將x86業(yè)務(wù)遷移至海光C86架構(gòu)硬件的代碼修改量不到5% ， 這種平滑遷移能力使其在金融、電信、互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、交通等強(qiáng)生態(tài)依賴領(lǐng)域快速打開市場(chǎng) 。
第二 ， 要解決企業(yè)對(duì)安全合規(guī)與業(yè)務(wù)效能匹配的平衡
在等保2.0和關(guān)基保護(hù)條例的雙重約束下 ， 政企用戶既要滿足自主可控要求 ， 又可能會(huì)面臨性能下降的焦慮 ， 國(guó)產(chǎn)化過程中的“安全不降速”也是當(dāng)下用戶的迫切需求之一 。
對(duì)此 ， 海光通過“三層防護(hù)”構(gòu)建安全體系：硬件層內(nèi)置集成國(guó)密算法加速引擎 ， 系統(tǒng)層支持可信啟動(dòng)鏈 ， 應(yīng)用層提供內(nèi)存加密擴(kuò)展指令 。 同時(shí) ， 海光C86系列處理器在加載安全模塊的情況下將性能損耗控制在1%以內(nèi) ， 并保持每代至少15%-30%的性能提升 ， 在國(guó)產(chǎn)芯片中率先實(shí)現(xiàn)性能與安全的雙重達(dá)標(biāo) ， 完成了安全基線達(dá)標(biāo)與商業(yè)價(jià)值存續(xù)的平衡 。

第三 ， 國(guó)產(chǎn)化替代的同時(shí)要保證技術(shù)的自主迭代性 。
國(guó)產(chǎn)化替代不是信息化的目的 ， 而是一個(gè)過程 ， 所以國(guó)產(chǎn)化的同時(shí)仍需要滿足技術(shù)的迭代性 ， 這是很多企業(yè)在國(guó)產(chǎn)化選型時(shí)的一個(gè)重要參考指標(biāo) 。
我們看到海光的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)之一 ， 就在于通過交叉授權(quán) ， 永久擁有x86指令集的完整源代碼 ， 為持續(xù)的自研迭代提供了保障 。 目前海光已通過獨(dú)立微架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)核心IP完全自主 ， 這種“開放兼容+自主迭代”的模式 ， 也有機(jī)會(huì)為國(guó)產(chǎn)CPU探索出一條可規(guī)模復(fù)制的突圍路徑 。
第四 ， 拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈效能提升 ， 才能激活整個(gè)國(guó)產(chǎn)化服務(wù)能力
對(duì)企業(yè)客戶而言 ， 國(guó)產(chǎn)化并不僅僅是替換成國(guó)產(chǎn)化的硬件設(shè)備 ， 更是一次從硬件到系統(tǒng) ， 再到應(yīng)用軟件的系統(tǒng)化升級(jí) 。 而CPU作為系統(tǒng)算力的核心 ， 特別適合作為拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈效能提升的“軸心” ， 并以此激活國(guó)產(chǎn)化全面的服務(wù)能力 。
海光主導(dǎo)構(gòu)建垂直整合生態(tài)：向上聯(lián)合操作系統(tǒng)廠商進(jìn)行深度調(diào)優(yōu) ， 向下對(duì)接整機(jī)廠實(shí)現(xiàn)主板級(jí)聯(lián)合設(shè)計(jì) ， 縮短產(chǎn)品交付周期 。 通過“芯片-系統(tǒng)-應(yīng)用”立體協(xié)同模式 ， 有效解決了傳統(tǒng)替代方案存在的軟硬件適配成本高、方案碎片化等問題 ， 為客戶提供了開箱即用的整體解決方案 。
隨著國(guó)家政策支持力度的不斷加大、市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)以及國(guó)產(chǎn)化替代空間的逐步擴(kuò)大 ， 以海光為代表的國(guó)產(chǎn)CPU憑借自主技術(shù)創(chuàng)新和開放兼容生態(tài) ， 印證了國(guó)產(chǎn)替代的可行性與必要性 ， 將為我國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的自主可控和安全發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐 。

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