除了麒麟950 华为ARM处理器还有啥

在麒麟950的发布会上，华为宣布用于服务器的自主芯片正在紧锣密鼓的研发中。其实，正在开发ARM服务器芯片的远远不止华为，国防科大、高通、AMD等IC设计单位或公司都已经设计出或正在设计ARM服务器芯片。

相对于ARM的32位指令集授权上的谨慎，ARM对其的64位指令集授权则显得非常大方，除了拉拢ARM阵营IC设计公司冲击服务器芯片市场外，也有ARM的64位指令集自身的原因。

ARM 为什么会放松64位指令集授权？

其实，当初的ARM的64位指令和32位指令不是一回事，两者无法像MIPS64和MIPS32，X86 64和X86 32那样完全兼容。ARM的64位指令某种程度上是重新定义过的，在软件上与ARM 32位指令无法兼容，只有在系统状态切换时才能在32和64位指令间切换，如果内核是ARM 64位的，应用是ARM 32位的，或者内核是ARM 32位的，应用是ARM 64位的，就会出问题。

最初的ARM的64位指令和32位指令有点类似于Intel当年IA-32和IA-64的关系，IA-64是超长指令集（VLIW），与是CISC的IA-32不兼容。

因此，ARM之所以热衷于推销64位指令，根本原因就在于此，当年Intel正是因为IA-32和IA-64的不兼容，在IA-64的生态建设上力所不逮，被AMD抓住机会做出了64位的X86服务器芯片，迫使Intel不得不推出了64位的X86芯片，并放弃了安腾，才重新占据上风。

ARM可能是吸取了Intel当年的教训——为了更快速的推广64位指令集和建立相应的软件生态，必然要一改过去对ARM 32位指令集授权的谨慎，选择了向诸多颇有实力的厂商授权64位指令集，加速生态建设，防止被竞争对手抓住机遇。同时，用虚拟化的办法混跑32位和64位。在ARM 32位指令集时代，华为、国防科大等一大批原本公司或单位是不具备ARM指令集授权的，但也借着ARM推广64位指令集的东风拿到了授权。

不过，即便如此，指令集授权费用依旧价格不菲，据小道消息称，国防科大拿到的授权费为每5年1亿美元，而且5年后是否延续授权，以什么价格都必须重新和ARM谈判，虽然没有关于华为的小道消息，但对照国防科大的条件，很有可能也是类似的价格，也是5年期的授权。

华为在ARM芯片方面有什么成就？

华为的ARM芯片最广为人所知的就是海思麒麟了。6年前，初出茅庐的K3因为成品不够成熟以及营销、铺货策略失误导致最终连在山寨机市场都无法立足，但第一次大胆尝试给海思公司积累了宝贵的经验。两年后的K3V2则是全球首个发布的集成了4核ARM cortex A9的手机芯片方案，虽然存在兼容性差、功耗大等问题，但之后的麒麟910，用Mali450MP4替换掉GC4000，并使用28nm HPM制程工艺后一举脱胎换骨，成为海思麒麟第一款能用的SOC，荣耀3C LTE版、P7、Mate2、荣耀X1等机型在搭载麒麟910后，其性能和功耗的完美平衡倍受好评，并逐步被市场接受。

2014年5月发布的麒麟920堪称惊艳，麒麟920采用大小核架构，集成了4核ARM cortex A7和四核ARM cortex A15，在GPU方面选择了 Mali T628MP4。客观地说，麒麟920在性能方面相对于麒麟910是一个质的飞跃。良好的功耗控制和多核调度使麒麟920在保障性能满足绝大多数应用的同时，功耗控制得非常好，相对于处于同一档次，并被媒体报道存在漏电瑕疵的联发科MT6595，麒麟920在多核调度、性能和功耗的平衡方面做得更好。搭载麒麟920系列SOC的荣耀6、荣耀6plus、Mate7等机型无一例外获得成功，其中Mate7还成为国家***用于赠送外宾的礼品。

2015年的麒麟930集成了8核ARM cortex A53，在GPU方面和麒麟920一样选择了 Mali T628MP4，在性能方面相对于麒麟920提升有限，但其基带使用了华为自主研发的4G MSA技术，在信号的稳定性和通话质量方面有一定提升。

最新发布的麒麟950集成了4核ARM cortex A53和4核ARM cortex A72，得益于16nm FF+工艺，麒麟950在功耗和性能的平衡上做得非常好，ARM cortex A72 在23G主频下，单核功耗为125W，加上智能感知处理器、LPDDR4、新系统总线等新特性，麒麟950完全能续写自麒麟920以来开创的辉煌历史。

但华为的ARM芯片不仅仅只有麒麟。在2015年初，华为发布了集成32核ARM cortex A57的芯片，该款芯片采用台积电16nm制程，是用于高性能、低能耗设备的网络处理器。此外，在麒麟950发布会上，华为还宣布正在设计自主微结构的服务器芯片，该款芯片一旦上市，将彻底结束华为使用ARM公版微结构的历史。

其实，海思的芯片是服务于华为的发展战略的，并有云、管、端三个方向，“端”指的就是终端，就是大家最常见的手机芯片，也最为人所知。而“管”则广泛用于通信领域，比如大家打电话，十有八九要经过这些芯片处理。“云”的CPU市场普及，最大障碍并非技术，而是软件生态。

华为的ARM服务器能卖得好吗？

相对于使用ARM公版微结构的手机芯片，华为自主设计的服务器芯片才是笔者更关心的话题。不过，在短时间内，笔者并不看好ARM服务器芯片。

正如同Intel在打入手机芯片市场时，受制于软件生态，导致事倍功半的结果，在向PC和服务器芯片市场进军时，ARM也遭遇到了同样的难题。加上Intel已经上市的低功耗服务器芯片彻底堵死了ARM通过低功耗服务器芯片侵蚀市场的可能性，导致ARM很难在服务器芯片市场于Intel竞争，只能靠走差异化或，政策保护的路子。

具体来说，国防科大的64核ARM服务器芯片“火星”性能不可谓不强，根据SPEC2006模拟器成绩，在多核性能方面能与Intel E5比肩，但受制于相对较弱的单核性能和软件生态，将来即便和银河麒麟操作系统联手出击，在相当一段时间里，也只能在党政军市场中混口饭吃。

而高通也是看到了凭借纯粹的市场竞争，ARM服务器芯片很难撼动X86服务器芯片的地位，而美国政府显然不会为高通拉偏架打压Intel。于是高通找到贵州省政府，成立合资公司贵州华芯通半导体技术有限公司，依靠中国地方政府的保护和投资获取ARM服务器芯片的生存空间。（该公司首期注册资本为185亿人民币，贵州省政府的投资机构占股55%，美国高通公司的一家子公司占股45%。笔者认为该项合资，有可能演变为合资公司拿高通的芯片穿个马甲，摇身一变成为具有“中国自主知识产权”的芯片，再由地方政府买单，借助政府的力量向党政军推广，和兆芯基本一个性质）

而AMD做ARM芯片则是出于急病乱投医——在X86芯片上被Intel多年压着打，股价早已是低的不可思议后的无奈之举，而且还有很强的试试水，捞一票的性质，虽然AMD的ARM宣称能够运行Windows。

华为的ARM芯片哪怕在1-2年后成功研发，即便拥有不弱于国防科大“火星”的性能，其市场前景依旧不乐观——很有可能要华为自产自销，或者借助华为和政府、运营商之间良好的关系来打市场，非党政军市场的数据中心很有可能依旧以X86服务器为主流。

结语

笔者认为，华为自主设计高性能服务器芯片，其最大的意义并非在于该服务器芯片能在商业上从Intel手中抢走市场份额，而在于服务华为的“云、管、端”发展战略，以及培养人才、锻炼队伍、积累经验和技术！

目前，国内成功研发出安全可控高性能芯片的单位仅仅有龙芯、申威和飞腾，三者都是有着深厚的技术积累和渊源——龙芯源自中科大的技术力量，龙芯的董事长和总裁都是夏培肃院士的学生；飞腾则与哈军工一脉相承；申威则和建国初期就存在的科研院所有很深的渊源

相对于其他合资ARM阵营IC设计公司拿国外芯片穿马甲，或拿ARM公版微结构“设计”SOC的厂商来说，华为自主研发之举显然更具雄心，也更有在技术上开拓创新的勇气。

ARM

中兴微电子和ARM是ARM好，ARM凭借IP设计师这一角色，早已打造了成熟的生态圈。就中国而言，ARM就拥有超过100多家合作伙伴，华为、飞腾、华芯通都购买了ARM指令集授权，用于开发服务器CPU

CPU又称中央处理器，作为计算机系统的运算和控制核心，是半导体产业技术最密集、最具战略价值的产品，是一个国家技术势力的象征。

目前CPU的市场基本被美国的两大公司垄断，分别是大哥Intel和小弟AMD，两家几乎占领了99%的市场份额。

目前Intel和AMD以X86指令集和微软共同建立了庞大的生态系统并且不对外开放，这样一来，中国队想要自己做CPU的空间不多了。

01 CPU定义

CPU在半导体行业中是人们常接触到的一种芯片，最常见的应用就是在电脑中，其中有名的有Intel的 i9-11980HK 和AMD的 R7-5800X 。

按照CPU种类来分类，可以分为服务器CPU、家用电脑CPU、嵌入式设备CPU和手机CPU，服务器CPU需要更出色的性能、稳定性和安全性，要求服务器365天开机运行，连续工作，一个服务器可以安装多个CPU；而家用电脑CPU性能要求相对较低，容量较小，不要求连续工作，一个电脑只能安装一个CPU；嵌入式设备和手机对CPU的性能要求相对更低。

按照CPU指令集架构来分类，CPU可以分为RISC和CISC。

CISC 即复杂指令系统计算机，物如其名，CISC是比较复杂的，指令系统比较丰富，有特定的指令来完成对应的功能，可以处理特殊任务。

RISC及精简指令集计算机，把精力集中在经常使用的指令上，对不常用的功能，通过组合指令来完成，实现简单高效的特点，一次RISC不能处理特殊任务。通俗来说就是经常用的功能简单化，不经常用的功能复杂化。

这其中CISC代表的指令集有X86，RISC代表的指令集有ARM、MIPS、RISC-V、Alpha、SPARS，除了这两种之外，还有我国自主研发的指令集DEC和LoongArch。

02 六大国产CPU

首先我们来了解一下什么是CPU的生态环境， CPU的生态环境就是一块CPU推出后，系统和软件对它的支持和优化有多少， 比如国产CPU龙芯就没有一个好的生态，不论是采用MIPS还是自主研发的LoongArch都不能支持Windows系统。

自主建立生态环境又难于上青天，而生态如果没有建立，软件商店就不会有软件（比如QQ在Linux中停更），这也是国产CPU发展最大的瓶颈之一。

目前国内有六大CPU设计厂商，他们是华为、飞腾、兆芯、申威、龙芯、海光（均未上市），他们分别以不同的方式参与CPU的设计。

CPU国产替代的故事得从Intel开始。

Intel趁着PC的东风迅速发展，建立了X86架构，标识了一套通用计算机指令集合，并且与微软一起在X86指令集上建立了庞大的生态。

目前的X86指令集不对外授权，只被英特尔和AMD所掌握，而X86又是PC、服务器领域做得最好的，别的指令集的生态环境远远抵不过X86，留给中国队的发展空间实属有限。

中国队CPU分为3个路线。

其一是由 龙芯 和 申威 代表的：自研指令集

龙芯最初采用的是MIPS精简指令集，制作通用CPU，主要产品是自主可控消费类例如服务器、台式机、嵌入式、航天器等领域。

申威最初采用的是Alpha精简指令集，主要应用在超级计算机和军事领域。

龙芯和申威都因为生态的原因，很难发展起来，尤其是龙芯，想要打入服务器和台式机市场必须有很好的生态。

龙芯因为MIPS的分崩离析，开始发展自己的指令集—— LoongArch ，它是完全有龙芯自主研发，可以兼容MIPS生态， 并且开始尝试用二进制翻译兼容ARM、X86处理器，龙芯的目标是在2025年消除指令集之间的壁垒，彻底搞定兼容问题。

申威也因为Alpha被收购，开始发展自主研发的指令集—— SW64 ，它是由Alpha改进而来，申威制作的神威·太湖之光超级计算机便采用SW64指令集，被称为“国之重器”，在国际上都有一定的地位，多项指标全球第一。

第二路线是由 华为 和 飞腾 代表的：ARM指令集授权

华为芯片“四大天王”麒麟、鲲鹏、巴龙、升腾中，除了巴龙以外，均采用ARM指令集授权来开发。这其中最著名的就是“麒麟”了，在手机领域一度领先，直至海外因畏惧华为的崛起，开始了制裁华为事件，就此“麒麟”短暂隐身。

飞腾也是国内目前使用ARM架构制作CPU的厂商之一，其技术不弱于高通，目前公司也被美国列入黑名单，其芯片制造环节同样被卡脖子，可能成为第二个华为。

除了华为和飞腾以外，国内以ARM架构制作芯片的厂商还有很多，例如贵州华芯通、展讯通信等。

第三路线是由 兆芯 和 海光 代表的：合资获取X86授权

兆芯的X86架构授权是源自于VIA公司将部分X86处理器相关技术、资料等IP产权以118亿美元价格卖给兆芯。兆芯基于X86的生态和技术，性能方面普遍高于龙芯，但还是不能和英特尔比肩。

海光的X86架构授权是通过和AMD合资公司来拥有AMD授权IP，但并不是完整的技术转让，而是阉割后的残缺版，所以性能上面和AMD锐龙、高通骁龙差一个档次。

03 RISC-V

RISC-V近些年流行的新型指令集，它是一种开源式指令集，对使用者免费开放，也是这种特性使它被众多专家认为是中国处理器产业的一次机会，而且可能是最后一次机会。

目前全球CPU的市场格局是以X86架构垄断PC、服务器行业；ARM架构垄断移动设备行业，这两家几乎涵盖了所有CPU市场需求。

X86架构归“Wintel”（英特尔+微软）所属，是一种封闭指令集，不对外授权， 简单说就是谁也别想用，就我自己能用 ；ARM架构属于可授权指令集+可授权设计， 简单说就是你用需要经过我同意并且收费，你想再它基础上设计还得再经过我同意并且再收费。

正因为如此，RISC-V作为开放式指令集，被中国队大力支持，看作救命稻草。

那RISC-V究竟有没有那么好呢？我们主要得看两方面： 一个是它的生态好不好，生态是决定指令集发展空间的最大因素；另一个就是它到底是不是彻头彻尾的免费，日后会不会再被卡脖子。

第一，RISC-V的生态怎么样。

RISC-V具有性能高、功率低、面积小、易于扩展等技术特点，最重要的是它的开源、免费的独特属性，为其带来众多合作商，影响力逐步扩大。

从2015年组织RISC-V基金会成立是的25个成员，到现在已经有超过300多个单位的加入，其中包括阿里、谷歌、华为、英伟达、高通、中科院、麻省理工等等。

日前，有知情人士表明，英特尔将以20亿美元收购RISC-V领域的重量级公司SiFive，这也表明了英特尔的态度。

虽然英特尔靠X86架构在PC、服务器领域无人能敌，但是移动设备一直是他的心病，ARM在移动设备领域是他无法抗衡的，而RISC-V的出现，给了机会。

但是看好归看好，ARM的垄断地位依旧很难撼动，RISC-V后续可能与X86联手对抗ARM，但更大的可能是打入嵌入式设备市场中，做物联网领域的“一哥”。

总体来说，不论是PC、服务器，还是移动设备，都很难被RISC-V介入，相反一些嵌入式设备比如空调、冰箱、扫地机器人、电动车等等发展环境更好。

第二，RISC-V是否永远免费。

RISC-V源于2010年，加州大学伯克利分校的一个研究团队研发，当时他们因为市场已存在的指令集相当复杂，且成本和门槛太高，所以建立了新的指令集。

“开源架构RISC-V将永久免费，成为人类共有财产。相较于X86和ARM架构的高门槛，开源架构RISC-V将带来芯片设计的革命”——RISC-V架构开发者之一Krste Asanovic博士。

这是RISC-V架构开发者的原话，表明该指令集是完全开源免费的，到目前为止他们也很好的履行了，甚至把基金会总部搬离美国，迁移至瑞士（永久中立国）以防止美国地方政策的限制。

尽管RISC-V从表现来看做得很优秀，但抽丝剥茧，终究还是有隐患在的。

实现RISC-V指令级架构的处理器内核有很多个不同的微架构实现，而微架构实际的模式是分不同类型的，其中有开放的、需授权的以及封闭的。

虽然基于RISC-V开发CPU不需要支付授权费用，但如果直接用RISC-V内核设计，也是需要支付授权费的。通俗来说就是你用我不需要收费，但是想在它的基础上设计得经过我同意，甚至收费（我们目前是全免费，但我有权利在以后收些钱）。

总结来说，目前全球的指令集呈现以X86、ARM、RISC-V三足鼎立的局势，RISC-V作为新时代的弄潮儿得到了各大厂商的认可，有发展的空间，但它不足以撼动其他两个指令集的地位，不过可以预料到的是，等RISC-V成长起来，仍然有可能对我国CPU发展卡脖子，我们需要保持隐患意识，在跟随洋人步伐的同时，发展自身CPU业务。

纵观国内厂商在电脑CPU领域，龙芯以自研为主，开发属于中国的指令集，目前已经可以满足一些党政领域以及机密工作的需求，但打入家用电脑领域仍需要提升CPU的生态和性能；服务器CPU中，申威在超算上小有成绩；华为近期也有消息称完成40nm去美化工作线投产，在明年更将攻破20nm的工作线，麒麟可能会重新归来；一些未上市公司如芯来 科技 、平头哥等也有在尝试RISC-V领域。

种种迹象都在证明，虽然我们起步慢了30年之久，但国产CPU一直在突破，路途艰辛却一路披荆斩，长夜漫漫，但黎明终将到来。

全文由各种资料查证，如有专业领域上的错误，希望可以抛砖引玉，有所探讨。

芯片全产业链图（绿底已经写完）

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“ARM架构云平台”的建立基于贵州华芯通半导体技术有限公司生产的ARM架构中央处理器，充分利用了该服务器CPU的高性能、低功耗和低成本的优势。同时，基于华芯通半导体的服务器参考评估设备(REP)，并通过与云服务提供商——云上贵州大数据产业发展有限公司合作，实现了典型的云服务应用。

扩展资料

ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。

中国新闻网-国内首个ARM架构云平台发布