面对美国科技制裁导致相关供应链断裂，以及国内加快构建自主可控的信息技术体系的趋势，国产CPU厂商将迎来市场利好。其中，龙芯中科凭借自主可控的指令系统，有望破局现有的两极竞争结构。
来源 | 经理人传媒旗下《经理人》杂志
■本刊记者/林岸
两极竞争的全球通用处理器领域，如今，出现了第三极！
CPU（中央处理器），作为计算机系统的运算和控制核心，有着生态构建难度大、研发门槛高的技术特点，导致了行业竞争高度集中。从全球来看，前有Intel（英特尔公司）后有AMD（超威半导体公司），两者合计近乎垄断了CPU行业的市场份额，而其他厂商的整体市场份额则不超过1%。
与此同时，在信息技术体系里，指令系统是计算机最基础、最核心的知识产权，它反映了计算机所拥有的基本功能，也是建立独立生态系统的基础。
于是，凭着在CPU领域的垄断地位，Intel与微软形成的Wintel体系、ARM与安卓形成的AA体系，便成为全球通用处理器领域里占据主导地位的两大生态系统。前者承载了桌面计算机和服务器产业，后者则主要占据了移动终端产业。
如今，后来者已来。LoongArch（龙芯架构）指令系统，由龙芯中科技术股份有限公司（以下简称“龙芯中科”）研发推出，这使得我国在信息产业生态上实现独立自主具备了可能性。
龙芯中科的主营业务为处理器及配套芯片的研制、销售及服务，主要产品与服务包括龙芯1号系列、龙芯2号系列、龙芯3号系列处理器及配套芯片产品与基础软硬件解决方案业务。2022年3月29日，龙芯中科在科创板IPO注册生效，这也意味着其是目前国产六大通用CPU厂商中首家抢滩科创板的公司，而剩余五家分别是天津飞腾、华为鲲鹏、海光信息、上海申威和上海兆芯。
与前述两家CPU龙头厂商已大规模进入消费级领域不同的是，龙芯中科的CPU系列产品仍以面向电子政务、网络安全、办公与业务信息化、工控及物联网等领域为主，目前在消费级领域的产业化规模仍然有限。
另起炉灶，对于龙芯中科而言，究竟意味着走向生态系统的独立自主、与现有两大生态系统形成“三足鼎立”的态势？还是闭门造车、可能逐步落后于现有技术的更新迭代速度？
探寻底层技术
不同于其他国产CPU厂商或采用IP核授权、或采用指令系统授权进行芯片设计研发的路线，龙芯中科自研发初期便选择了基于开放度较高的指令系统并结合自研的模式，在授权体系相对开放的MIPS指令系统基础上扩展了数百条自定义指令，形成了MIPS兼容指令系统LoongISA，并主要应用于多款CPU芯片中。
到了2020年，在处理器研发、基础软件研发、生态体系建设等各方面具备相对充足的技术和经验累积的条件下，龙芯中科推出了自主指令系统LoongArch。据招股书显示，LoongArch是一款充分考虑兼容需求的自主指令系统，可以通过“指令系统创新+二进制翻译”的方式，高效运行其他平台上的二进制应用程序，从而达到生态融合的目的。
与此同时，基于LoongArch，龙芯中科迁移或研发了操作系统的核心模块，并形成了面向信息化应用的基础版操作系统Loongnix和面向工控类应用的基础版操作系统LoongOS。对于旗下通用处理器的性能，龙芯中科表示已经逼近商用领域市场主流产品水平，操作系统也已经趋于稳定成熟，将在迭代优化后逐步走向商用领域开放市场。
在研发投入费用和研发团队方面，如表1所示，2019-2021年报告期内，龙芯中科累积投入研发费用为6.08亿元，分别占营业收入的比例为16.11%、19.26%和26.78%；截至2021年底，拥有研发人员共计539人，占员工总数的65.57%；并累计取得境内发明专利388项，境外发明专利21项。其中，在通用处理器设计、系统软件、编译技术等专业领域，龙芯中科取得了400余项专利，填补了国内核心基础软硬件领域的大量空白，也为自身研发实力提供核心技术储备。
但同时，目前龙芯中科也陷入了知识产权怪圈和仲裁诉讼风险中。据招股书披露，其存在1起与MIPS技术许可合同相关的仲裁事项。2011年、2017年，通过签署MIPS技术许可合同，龙芯中科获得了研发、生产、销售基于MIPS指令系统的芯片许可等权利，以及有权定期支付许可费直接延续MIPS指令系统的许可。
而在2019年，芯联芯声称MIPS公司将上述MIPS技术许可合同转让给芯联芯，并于2019年4月1日起正式生效。2021年，芯联芯进一步就有关争议向香港国际仲裁中心申请仲裁，主张龙芯中科违反了于2011年和2017年签署的MIPS技术许可合同等约定，存在未经授权使用、修改MIPS技术，协议到期后继续使用MIPS技术、少报版税等行为；并要求龙芯中科停止制造、销售与MIPS技术有关的产品，禁止使用、修改、转授权或以其他方式处理MIPS技术等，赔偿各类损失、相关利息和全部仲裁费用等。
对此，龙芯中科首先于2020年4月主动停止延续许可协议，但根据协议约定，其仍有权生产、分销和销售已商业化的芯片产品并按许可协议支付版税。得益于自主指令系统LoongArch的推出，其目前在研的CPU项目以及新研发的CPU产品均未涉及MIPS指令系统，因此，龙芯中科表示此次纠纷对自身技术方面不会产生重大不利影响。
尽管如此，因当前仲裁仍在进行，结果如何、龙芯中科是否真能安然度过风险，都尚未可知。首先，从龙芯中科销售的产品来看，其基于MIPS指令系统的产品在报告期内合计销售收入占比70%左右，占比较高；若仲裁结果出现不利，导致被停止使用或提前停止出售基于MIPS指令系统的产品，将对其生产经营产生负面影响。
其次，龙芯中科声称已为全面切换至基于LoongArch指令系统的产品做好技术和市场准备，且已成功研制、开始销售多款基于LoongArch指令系统的CPU产品。但与现有的Wintel体系和AA体系成熟生态相比，龙芯处理器的软件生态完备程度和整体成熟度偏低，处理器性能与市场主流高端产品也存在一定差距。若在转向自主指令系统的过程中，软硬件磨合、生态建设、市场开拓等均不及预期，龙芯中科也将难以覆盖产品销售和生产经营的缺口。
构建自主生态
从技术产权独立性和信息安全性来看，龙芯中科此次陷入仲裁纠纷，也为信息产业的发展敲响了警钟。尤其近几年国际科技制裁已导致相关供应链断裂和信息安全风险加剧，而目前我国国内市场对进口通用处理器仍存在过度依赖的局面，这在一定程度上成为我国信息产业发展的一大软肋，且使得相关产业链受制于国际供应链的不确定性影响。
加之我国一直致力于打造自主可控的信息技术体系和生态体系，对国产CPU领域的政策支持力度也在持续提高。具体包括，对CPU相关企业的研发引导、资金支持以及财税优惠政策；支持企业通过兼并重组、国际合作等方式做大做强，提高国产化能力；加强应用端扶持，推动国产化采购工作，将应用国产CPU芯片的整机产品列入政府采购清单，鼓励软件、周边设备对国产CPU进行优化和适配等等。
在相关政策的倾斜和扶持下，龙芯中科的核心市场也集中在政务及重点行业市场里。该领域对安全性和定制化的要求较高，同时对产业生态的要求又较低，恰好符合了当下国产CPU的发展现状。
但更大的增量市场在于企业级市场和消费级市场，这两者对于产业生态的要求更高于政务级市场，且消费级市场对性价比更为敏感、要求技术迭代周期短，将成为国产CPU需长期突破的目标市场。
一般而言，CPU的重要应用领域包括桌面和服务器。据IDC数据显示，在桌面领域，2015年至2018年间全球的出货量增速虽呈现缓慢下降的趋势，但整体的出货量依然保持在每年2.6亿台左右；而在服务器领域，2020年的出货量达到1220万台，同比增长3.92%。
国内市场方面，桌面领域的出货量虽与全球一样呈现缓慢下降的趋势，但整体出货量依旧保持在每年0.5亿台左右；在服务器领域，2020年中国的服务器出货量为350万台，同比增长9.80%，增速高于全球。
但与此同时，搭载国产CPU的桌面和服务器的市场份额却不足5%，处理器软件生态的完备程度和整体成熟度也偏低。此外，在整个产业链中，国产CPU厂商的合作企业数量与合作紧密程度仍有较大可提升的空间。
那么，国产CPU如何实现赶超呢？龙芯中科董事长胡伟武曾在公开报道中表示，选择在当前另起炉灶、构建自主可控的生态体系，是因为已经来到了独特的时间窗口。一来CPU进入后摩尔定律时期，升级速度已趋缓，国产CPU的性能与国际主流水平的差距将逐步缩小；二来新技术、新架构将为国产CPU带来发展契机，云计算、人工智能、区块链等技术的发展和成熟，将对传统计算需求形成巨大挑战并创造出新的计算需求，这时开源指令系统将提供重要的可选项。
对于龙芯中科而言，一方面需要继续深度构建自主可控的生态体系，抓住信息产业发展的快车道；另一方面也应积极走向开放市场和国际市场，接轨、参与全球的信息产业竞争，以独立自主为支撑，走向开放创新。
