龙芯IPO幕后事:中国芯六大家族的艰难“成人礼”

新闻 Emily 2周前 (01-14) 26次浏览

龙芯IPO幕后事:中国芯六大家族的艰难“成人礼”

龙芯IPO幕后事:中国芯六大家族的艰难“成人礼”

撰文 /   唐煜 牛耕
编辑 /   赵艳秋

 

国产CPU第一股终于要来了。


近日,中国证监会北京监管局官网披露,龙芯中科技术股份有限公司(下称“龙芯中科”)拟于科创板上市。


CPU,相当于计算机的大脑,因为研发门槛高、生态构建难,被视作是芯片界的“珠穆朗玛峰”。20年前,龙芯中科是国内最早研发国产CPU的公司之一,也是目前国产六大通用CPU厂商中首家抢滩科创板的公司,其他五家分别为天津飞腾、华为鲲鹏、海光信息、上海申威和上海兆芯。


相比英特尔、AMD这几家全球CPU公司,很多人对“龙芯”这个名字可能感到比较陌生,因为龙芯中科CPU主要用在政府办公以及国之重器之中,比如北斗卫星上的核心芯片用的就是龙芯中科CPU。这家公司的雏形是2001年中科院下属的一个课题组。

龙芯中科为何在此时上市?

“为什么龙芯中科要在这时候上市?”产业链人士贾北对此感到不解。在他看来,龙芯中科目前在政府PC市场拥有最大的市场份额,完全可以再等两三年把盘子做得更大些再上市。毕竟投资者都是以赚钱为目标,上市之后,企业在盈利、业绩上都会受到牵制,放手砸钱投入研发需要顾忌的东西会更多。

龙芯IPO幕后事:中国芯六大家族的艰难“成人礼”
图/视觉中国

    

虽然龙芯中科尚未披露招股说明书,但一位产业链人士说,大约从2012年开始,龙芯中科就没有再拿政府拨款。根据龙芯中科董事长胡伟武的讲述,做了20年的CPU,前10年龙芯中科一直是靠着国家给的4亿元经费,直到2010年才成立公司走市场化路线。2015年,龙芯中科开始实现盈亏平衡,2019年净利润首破1亿元。


另一位接近胡伟武的人士对AI财经社回忆,2020年春天,胡伟武见到他的第一句话就是“我们赢利了”。


“但龙芯中科确实需要钱。”多位人士对AI财经社说,“一定要有钱做研发、做生态,国家不可能直接拨钱。”以研发为例,根据公开数据,英特尔2017年到2019年的总研发投入在260亿元左右,同期AMD的研发投入为46亿元,“龙芯中科肯定也要投入很多经费去升级CPU,特别是这个市场的竞争在持续加剧”。


在英特尔、AMD等国际大厂几乎垄断CPU消费级和企业市场的情况下,像龙芯中科这类国产通用CPU先从政府办公等市场撕开了一道口。


服务器行业资深人士卓明对AI财经社说,2019年前,国家信创项目(信息化应用创新)做了两批试点,总共四五百家单位做了国产替代。根据他的了解,由于龙芯和飞腾做得比较早,又分别是中科大和国防科大的背景,获得先发优势。其中桌面CPU市场绝大部分是龙芯中科获得,服务器CPU市场80%也是龙芯,剩下的20%才是飞腾和兆芯。经过近些年的政策推动,龙芯中科已经形成了一定的生态,现在支持常规办公没问题。


但在2019年后,随着其他国产CPU,如天津海光、华为入局,整个市场竞争变得更为激烈。中国电信公布的2020年采购项目中,华为鲲鹏和海光就首次中标。


“龙芯的势头未来还能不能保持?”卓明说,特别是华为进来之后,对整个市场杀伤力很大。“它的风格是不惜成本做事。”卓明还记得,华为当年做x86服务器时,任正非对团队讲,你们要不亏3个亿,根本就不要做。


要稳住自己的地位进一步发展,龙芯中科势必要进行巨额投入。以生态为例,“华为投了10亿美元做鲲鹏生态。”鲲鹏生态链人士苏清说。华为这次广泛发动力量,不仅通过第三方组建了一支数千人的销售团队,还在20多个城市创立鲲鹏生态创新中心,政府出一部分钱,华为出一部分,由生态链上的大企业运营。“龙芯这块我没看到类似动作,他们可能还靠着自己的销售团队打市场,如果销售人员不多,后续的差距会很大。”行业人士龙宇观察说。


这些都需要真金白银,哪怕是推动生态合作伙伴做适配。苏清称,华为会为每家企业补贴几万块,激励上下游合作伙一起做软件适配。


除了需要大量资金,上市也讲究顺势而为。一位人士推测,无芯之痛的大背景里,顶着“国产CPU”的光环,龙芯中科大概率会复刻2020年7月中芯国际上市首日暴涨的盛况。“人人都上市,为什么不呢?”在两位投资人看来,在当下的芯片上市潮中,龙芯中科的选择并不意外。


“做生意,还是要看大势的。龙芯中科上市,围绕它的上下游,也会获得部分红利。”龙宇说。

龙芯的起伏

和众多芯片企业一样,走到上市这一步,过去20年龙芯中科也经历了诸多坎坷。


2002年8月10日早上6点,当大多数人还在睡梦之中,中科院计算所北楼309房间爆发出一阵欢呼。经过一年半的研发,龙芯中科CPU首席科学家胡伟武和团队,终于做成了中国首款通用CPU“龙芯一号”。


看着计算机屏幕上出现的“login:”字样,胡伟武编辑了“龙芯-1”产生的第一个文件。其中一句是:“The day in which we make computer with only foreign CPUs is gone with the wind of the morning of 2002.8.10。(我们只能用国外CPU制造电脑的日子,随着2002年8月10日的这个早晨一去不复返了)。他们还给龙芯取了一个颇有中国特色的小名“狗剩”,希望名字贱一点容易养大,音译成英文,就是“Godson”。

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图/龙芯官网

  

除了龙芯中科,当时全国涌现出了多支向英特尔发起挑战的“中国”力量,这些企业受到极大关注。不过很快,“中国芯”就遭遇了风暴。


2006年1月,清华BBS上发布了一篇《汉芯黑幕》的帖子,举报当时上海一家号称自主知识产权的“汉芯CPU”是一场骗局。这个所谓的国产CPU,是负责人陈进从美国购买了飞思卡尔芯片后,委托一家家装公司将表面Logo用细砂纸磨去,再打上汉芯标志,骗取了国家上亿元的科研经费。“汉芯”造假一事被证实后,不仅伤了很多国人的心,也株连了当时包括龙芯在内的一系列国产CPU。


一篇报道指出,龙芯指令集与美国MIPS的指令集有95%的相似度,MIPS是斯坦福大学教授 John Hennessy开发出的一套指令集。一时间,“汉芯第二”、“伪自主”等质疑笼罩在龙芯中科头顶。那么龙芯和MIPS到底是什么关系?


卓明告诉AI财经社,开发CPU包含了指令集(一套编程的规范)和设计两部分,当年CPU的指令集授权方有英国Arm,美国MIPS、SPARC和Alpha等。指令集的授权一般同时卖两套东西,一是允许你用指令集,另一是把实现指令集的一套公共代码给你,方便产品快速上市。一些国产CPU企业,是在授权拿到的这套公共代码上进行优化后,就把产品包装上市的。这种操作实际上不能证明企业有自主CPU的设计能力。


但龙芯中科的做法遵循了MIPS的指令集,并没有拿MIPS的这套公开代码,而是自己设计的CPU,“它有自己的CPU设计能力。”包括龙芯中科的友商在内,多位业内人士对此表示认可。


但当年中科院计算所的做法似有不妥之处,它喊出了“自主知识产权的CPU”,这是不恰当的,毕竟龙芯的基础指令集是美国MIPS的。


后来争议实在太激烈,胡伟武不得不出来解释:2003年龙芯中科考虑购买授权,MIPS开出了500万美元(按当时汇率约3500-4000万元)的天价,但项目组当时只有1000万元的启动资金,国家在龙芯项目上平均年投入也只有2000万元,“不是不想买,确实是买不起。”


因此,龙芯中科早期产品主要使用一些MIPS的公开技术,但由于一些受专利保护的关键指令无法使用,导致龙芯无法兼容一些软件应用。

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图/视觉中国(龙芯3号)

   

其后,金融危机给了龙芯“捡漏”的机会,公司在2009年买断了MIPS32位与MIPS64位的永久专利授权,可以在任何时候随时使用,不受限制。


2010年,在推出两款商用芯片后,中国科学院和北京市政府共同牵头出资,龙芯中科技术有限公司正式成立,胡伟武的身份也从课题组长变为龙芯中科总裁。前5年公司一直处于亏损状态,用胡伟武自己的话来说,脱离市场太久,“企业办得糊里糊涂”。


2015年是龙芯中科的转折点,公司实现了盈亏平衡,同时鼎晖资本入局。随着2016年3A3000研制成功,龙芯CPU的性能开始能应对政府办公市场;2017年,龙芯开始应用于北斗卫星在内的国家重器中。


目前龙芯和英特尔在性能上差距如何?多位行业人士对AI财经社提出,由于MIPS架构的原因,龙芯CPU的核数目前最高为8核,而英特处理器已经能做到64核,“处理器通过堆加最佳核数来提升性能,这是龙芯的瓶颈。”行业人士龙宇称。


多位产业链人士认为,过去20年间龙芯中科一直埋头在做一些基础性工作,“可用”完全没问题,但是要做到“好用”,在商用世界厮杀,性能和生态仍需全面提升。


实现完全自主,应该一直是龙芯中科的目标。“用什么指令集去编写,就像写文章前考虑汉语写作还是英语写作一样,你用自己造的文字写一篇文章,人家认识吗?”胡伟武曾这样解释为何当时龙芯中科没有自行研发一套新的指令集。但在2020年一场学术年会上,胡伟武提到,龙芯中科正在研发一套完全自主设计的指令集 LoongArch。


如果成功,这意味着最基础的指令集也是龙芯自主设计的,它才实现了真正意义上的完全自主知识产权的国产CPU。

国产CPU六大家族三大阵营

十年前,当龙芯中科决定走市场化道路时,同届的”兄弟们“都因为各种原因销声匿迹。彼时,随着“十一五”计划的收尾,国家津贴收紧,而发展了10年的“中国芯”们也发展缓慢,面对各种问题和质疑。那是“中国芯”的低谷,这些企业都站在了十字路口上。除了龙芯中科,当时仅留下了飞腾、申威两家国字号队伍。


飞腾是一家起步于1999年、背靠国防科大的学院派CPU企业,2006年飞腾团队研制成功了两代国产CPU,在关键领域实现了规模化应用。但相比龙芯,飞腾在技术路线上曾半路换道。飞腾最早采用美国SPARC架构。闻名的日本超级计算机“京”也曾使用SPARC处理器,还拿了两届全球最快计算机的冠军。

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图/视觉中国

  

但是基于SPARC架构的软硬件生态非常孱弱。就算芯片性能再好,如果软件不行,也跟废铁无异。2011年秋天,飞腾团队开了一场“遵义会议”,最后决定由SPARC转投Arm。


另一个国产CPU申威,团队背景是无锡江南计算所,而令申威声名远扬的是超算中心。2010年,济南国家超算中心采用了申威CPU;2016年,申威的CPU又用在了无锡“神威·太湖之光”超算里,而神威·太湖之光已经连续三次登上世界超级计算机TOP500第一名,使用了多达40960颗申威26010处理器。


申威CPU是在美国DEC发明的Alpha指令集基础上进行的扩展,2006年设计出自主微架构,现在的申威处理器和以前的Alpha处理器已经不可同日而语,而DEC则在几轮的并购再转手后销声匿迹。


虽然龙芯和申威最早均采用美国的指令集,但一位国产CPU人士对AI财经社说,这两家的CPU可算作自主可控,即如今已不受任何外国指令集授权的制约。原因是MIPS和Alpha在授权上比较开放,可以扩展修改其指令集;此外,这两个指令集的拥有方如今已不复存在,龙芯和申威也都走上自己的技术发展路径。


这与Arm不同。Arm为了掌握控制权,维护它的是商业模式,是不允许其他企业修改指令集的,大家只能跟着Arm升级走,否则会存在不兼容问题。这让采用Arm的飞腾和华为,即便是自己设计,也只能叫做“半自主路线”。


2013年之后,在相关政策的支持下,兆芯、海光等一批国产CPU企业迅速成立,他们选择了x86架构。作为英特尔的根本,x86指令集并不对外授权,仅有美国AMD和中国台湾威盛(VIA)通过多年前的反垄断、知识产权交叉授权等获得了x86。海光和兆芯则通过与上述两家公司分别成立合资公司的办法,间接获得了x86,这为“合资路线”。


作为最晚的入局者,华为在2019年推出基于Arm架构的通用CPU芯片鲲鹏。至此形成了目前的国产六大CPU家族,而它们也分化出了三大技术阵营:以龙芯、申威为代表可控路线,以飞腾、华为鲲鹏为主的Arm路线,以及以海光、兆芯为代表的X86路线。


与威盛合资后两年,兆芯便实现了量产。而与AMD合资后,天津海光背靠中科曙光这个大客户,2019年营收3.9亿元,净利润0.6亿元,成立三年就已经赶上龙芯中科10年奋战的业绩。但时过境迁,天津海光目前已被美国列入实体清单,无法获得AMD的新一代架构。不过AI财经社获悉,海光已经发展了第二代产品,达到可以出货的水平。威盛则在2020年10月,宣布将以2.57亿美元出售x86等技术给兆芯,这桩交易目前还未披露新进展。


在新的形势变化下,国内信创产业如火如荼。公开资料显示,国家已调整2021年和2022年的国产替换比例,力争在2022年6月前完成工程实施。这也意味着绝大多数省部级政府单位,2021年底前将完成三年采购任务,这对于国产CPU是一大利好。


卓明感受到,2020年国产CPU变得非常抢手,“大家都在抢货”。以前整个市场不够成熟,国产CPU不能像英特尔那样预测市场,也没有英特尔的财力进行大批量备货,加上市场需求旺盛,芯片制造周期又比较长,“有时候刚做出一批CPU,啪地一下就全给卖光了”。


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对比国产CPU六大家族,多位行业人士评述,龙芯、申威因为参与国家关键性项目,已经成为“不可或缺”;华为鲲鹏的大投入、系统性打法,将给市场格局和生态带来较大影响,今年在华为鲲鹏的出货中,有将近一半是来自非信创的订单;海光和兆芯则被认为在商业和资本运作上更有意义。

国产CPU生态还需要10年?

经过20年,国产CPU已经立起来了。而下一步,生态决定了它们的未来。


“上世纪80年代,我看到有人买了PC却不知道干什么,因为上面没什么应用程序。”卓明回忆说,“到了90年代,英特尔PC上各种各样的应用都开始有了,2000年以后就很丰富了。算下来,英特尔的生态是通过近20年时间慢慢积累的。”

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图/视觉中国

   

原来,在CPU之上需要跑各种软件,这些软件90%以上都是基于x86架构开发的,不能直接跑在其他CPU上。这意味着,除了采用x86的海光和兆芯之外,国产CPU其他四大家族,都需要把软件搬过去,重新编译,跑到自己的CPU平台之上。这个过程叫适配。这也是建生态非常难的一步。


卓明坚信,国产CPU的生态积累也需要20年。“这就跟10月怀胎,一天都不能少一样。”他认为,如果按照国产CPU从2010年开始做生态算起,这个生态大约到2030年能建好。


行业人士龙宇称,这个建生态的过程有可能提速,但“需要天时地利人和”。天时是国家政策,地利是企业技术能力储备,人和是大家接受国产替代的意愿到底有多强烈,甚至说有多反感。“毕竟国产化过程带来了困难,可能会出现一些短期的退步和落后,大家如果对这个缺少包容心,这个事就会很难。”


AI财经社了解到,目前,一些基础软件,比如国产操作系统、国产数据库、国产中间件、通用应用软件已经基本没有问题了。但还有大量软件需要适配,比如,电力应用、金融应用、工业应用。不过,并不是所有企业都愿意去做这件事。“特别有些行业里很成功的应用,今天能赚很多钱,给你做适配,如果从底层代码开始,对于这些应用企业而言,要考虑代码会不会窃取,还费时间,没有什么好处。”生态链人士苏清说。


除了安全性,遇到大型应用,适配需要花费很多人力和时间,复杂的可能得花上好几个月。“有时候企业到年底或者是忙一些项目,没有那么多技术人员来配合我们做这件事。”华为的做法是全国撒网,和各地的政府共建生态创新中心,推动适配。张章说,华为会用补贴几万块的方式激励公司参加,并称2020年将投入2亿美元推动鲲鹏生态发展,3年内让90%的国产化软件在鲲鹏软件上跑起来。


“现在还只是个开始。”张章认为,本质的是,适配之后是人才的培养。“我们就是要让企业先把这个东西移过来,用完之后,最后在这个平台上生出来的应用才是最好的应用。现在还没有到真的生出来应用的阶段。”毕竟从英特尔生态移植过来的东西,不是原生的,性能不会是最优的。


“我觉得肯定是不需要10年的。”苏清称,去年他所在的某省鲲鹏创新中心,已经适配了数百个应用。“其实真正去接触企业的时间,也就不到一年,这个速度还是非常可观的,而越到后面越会呈现叠加效应。”

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龙芯是否还能再战十年?

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