文/易俊江 丁建宇 杨健楷
来源/远川科技评论（ID：kechuangych）
在近年来中美交锋引发的历史性机遇下，国产CPU行业被由上而下牵引着，面临着一个全新的发展环境：大门打开的政府采购市场，闻风而来的ODM工厂，逐渐统一的OS操作系统。
发展环境向好演变，国产CPU捷报频传：龙芯和海光相继通过科创板注册，飞腾引入多家战投加速向资本市场迈进。
远川科技评论一直紧密追踪着国产CPU行业的动态：
2020年11月发布的《谁主沉浮：国产CPU的三大路线之战》一文，将龙芯、海光和飞腾分别归类为自主派、引进派和生态派；当年年底，我们应邀参与了飞腾在天津举办的生态大会，亲身见证了国产CPU茁壮成长的IT生态。
2021年3月发布的《死磕：一颗国产CPU的浮沉样本》一文，以胡伟武的创业之旅为轴，着重回顾了以龙芯为代表的自主派如何一步步迈过荆棘、走向成功之路；当年5月底，我们对龙芯创办人胡伟武做了两个小时的访谈，对国产CPU创业做了全面系统的方法论复盘。
时值国产CPU上市潮，远川科技评论根据招股书、实地走访、过往访谈等资料，试图对国产CPU行业做一个全面的总结。
本文主要分为三个部分：
1.产品应用、财务业绩与原因分析；
2.技术基座的重要性；
3.产业链构建、生态与市场拓展。
产品应用、财务业绩与原因分析
首先对比下x86与Arm国产CPU的营收与利润。背靠中科曙光和中电的支持，采用x86架构的海光和采用Arm架构的飞腾在最近三年的营收增长态势相近，但是飞腾的净利润状况要显著优于海光。
再对比下引进派与自主派的利润数据，能够发现，龙芯一直维持着很好的净利率，尤其在2019、2020年与海光是一正一负的区别。当然到了2021年，龙芯在净利润总额上不及海光，但净利率依然略高。
龙芯的净利润率相对较高，来源于更加均衡的营收结构。2021年，工控类芯片收入增长约70%，占比近25%，这是龙芯区别于其他国产CPU的很关键的一点。
仅是简单的营收、利润上的分析，还不足以说明真实的经营状况，计算国产CPU至今整个生命周期的投入产出比，才能看出不同技术路线究竟如何：
x86架构的投入是公开数据显示最高的，国内的两大玩家仅购买架构授权和IP等就花了不下5亿美元。此外，根据财报披露，海光2021年关联交易占营业收入比重超过60%，研发费用资本化比例直到2021年上半年依然维持在40%以上，超过一半的研发费用被列入无形资产。
Arm架构在国内的指令集授权费用是一个谜，目前尚无Arm阵营国产CPU公布详尽的财务数据，不好妄加揣测，故不作比较。
采用自主架构的龙芯，在2015年盈亏平衡前总计投入2.5亿元，此后一直维持在盈利状态，是盈利时间最长（七年）的国产CPU，加上2018年前未披露的净利润数据，龙芯的累计净利润总额完全可以达到国内第一梯队，若计算ROI（投入产出比），则是ROI最高的国产CPU公司。
而且，根据公开财务数据，龙芯营收的关联交易占比低于3%，研发支出资本化比例为12.7%，无形资产占总资产比例仅为6%。说明龙芯的盈利质量非常高。
这说明了龙芯的一个核心优势：没有整机公司控股和扶持，独立性很强，不依靠关联方的赚钱能力最强，但也是龙芯在过去较长一段时间内令人哭笑不得的“劣势”——没有整机公司作为大股东。
简要分析完三大国产CPU公司的财务数据，我们会发现一个有意思的现象。
在国产CPU市场和产业链成熟的背景下，x86和Arm架构同样是获取了大量资本投入、购买现成的架构与IP、借助现有渠道顺势切入，在最近两年的收入和利润总额趋势上增长迅猛，但若算盈利质量和ROI，反而是坚持自主架构、被默认为市场“钱景”不足的龙芯，是财务层面上最健康的、也最可持续的。
而不同国产CPU的财务表现，决定于对核心技术的掌控层次和力度。
技术基座的重要性
说到核心技术，说到“缺芯少魂”，大家会说“CPU+OS”，但不得不指出，这是浅尝辄止的、教条主义的。发展到现在，产业链分工已经十分完善，做出一个CPU并不困难，以Arm架构为例：
对于一般公司而言，只要有了使用权授权，在加上Arm及安谋科技的本地化IP生态支持，就可以迅速攒出一个CPU，甚至之前被认为难度较大的服务器CPU，现在也扎堆出现了很多创业公司。
可见，在现有成熟架构的技术和生态加持下，造出一颗CPU的难度被大大降低了。
那么，要给CPU配套OS操作系统呢？也不难。仅以操作系统中的浏览器为例，只需要用Chrome核套一个壳就可以了，很多国产OS都是如此。
可见，“CPU+OS”，其实早已不是一件难事。真正难的，是两个核心环节：构成CPU的核心IP模块，连接CPU与OS的基础软件组件。IP模块与基础软件组件的自研与否，在相当程度上决定了研发投入是否健康有效，也决定了产品毛利率与净利率能否经受价格战冲击。
如龙芯在工控类芯片的毛利率上一直维持在70%以上，便是得益于此。
国内工控领域从硬件到软件都是垂直独立，没有被生态垄断，服务能力要求高，可以说是一个天然的试验场。2013年开始，龙芯凭借自主研发的内核、内存控制器等，逐渐形成了适配工控场景的应用平台，做出了全球一流的图形实时操作系统。也正是在早期积累下的数百个工控项目的经验，使龙芯能够接住最近工控市场国产化的机遇，在收入迅速放量的同时也维持住了相当的毛利率。
IP模块与基础软件组件的重要性，不仅仅体现在财务层面，还体现在战略层面。根据此前对龙芯的访谈，胡伟武这样总结：
自研IP模块的意义在于，在透彻掌握IP核后，一可以更容易实现CPU性能突破，二可以解决购买国外IP核引发的操作系统升级不兼容问题，三可以自由组合、调教IP模块，磨合好细节，充分释放CPU架构潜力。
简单来说，IP模块自研可以让我们在现有的国内工艺节点下，仍然做出媲美市场水平的全自主CPU。
自研基础软件组件的意义在于，只有透彻掌握三大编译器（GCC、LLVM、Golang）和三大虚拟机（Java、JavaScript、.NET），才能牢牢把住生态的命门。
举个最简单的例子，很多事业单位还在用IE浏览器，一般的国产操作系统因为在虚拟机领域投入不足，是没办法做到兼容的。但龙芯作为一家国产CPU厂商推出了兼容IE的龙芯浏览器，这样就可以自行打通并构建起完整的生态，最终使用户受益。
所以，生态不是跟出来的，不是移植复制软件就可以的，而是在掌握基础软件组件后做出来的。
综上，“CPU+OS”并不是核心，“IP模块+基础软件组件”才是核心，我们可以将其称为“技术基座”。“技术基座”是奠定信息化大厦的地基，只有地基打的牢固，往上盖楼才能越盖越高。“技术基座”也是建设信息化大厦的最基本单元，一旦掌握，也就不必或租或买，也不会在付出了昂贵的代价后依然不能掌握发展的主动权。
那么，这个“技术基座”又是如何形成的？
北大的路风教授有一个关于高科技工业的技术能力理论，大意是说，“技术基座”来源于“技术能力”。技术可以买到，但技术能力买不到，技术能力来自于产品开发过程中对核心技术环节的高强度学习。
如果一家国产CPU的研发，没有涉及到“IP模块+基础软件组件”，不管其研发费用有多高，其技术能力、核心竞争力和可持续发展能力都是要大打折扣的。
只引进、学习具体产品形式，不学习原理；只是原样复制产业链环节、不复制能力的产业发展路线，最终会被淘汰。中国的彩电、VCD等产业有大量的失败案例，无不印证了这一点。
纵观国产CPU产业，在已有生态繁荣景象的吸引下，一些参与者是没有必要、没有动力、也没有时间去探索更为深入的“技术基座”的，毕竟市场尚处于跑马圈地阶段。但这不代表就能回避更长远的问题，因为，当CPU架构的定义权掌握在别人手里的时候，问题始终是难以回避的。
产业链构建、生态与市场拓展
一些人可能会问，又不是非得有自己的架构，不掌握架构定义权又怎么样？我们以x86和Arm架构为例来探讨一下：
首先是x86架构：
早在成立之初，国内两家CPU公司通过外资合作伙伴绕道取得x86授权，这或许意味着合作的共识是只能在中国市场做生意，不能向外拓展市场，触及他人的利益；去年年底，英特尔将威盛旗下x86处理器研发子公司 Centaur Technology 部分开发部门收入囊中；今年2月，英特尔宣布将开放x86内核授权，以吸引客户前来代工；并且还要收购以色列晶圆代工厂高塔半导体。
英特尔这一系列动作影响深远，说明不掌握架构定义权，授权取决于他人，变数大。架构所有者的任何产品、股权和战略上的变动，都会对该架构的使用者产生连带影响。
英特尔发展代工，看起来和x86国产CPU没有关系，但其实影响深远。实际上，造x86 CPU变得更加容易了，市面上将来会出现大量中低端产品，竞争更加激烈，那当初高价获得授权的意义又何在？
再看Arm架构：
在市场范围上，Arm比x86要好一些，但Arm在俄乌冲突中宣布断供俄罗斯，最近英国政府进一步加码，拟禁止俄厂商获得架构授权。在资本结构上，Arm在创始人离休后股权结构不稳定，已经成为国外资本眼中的肥肉，资本方的动作会对中国市场产生影响，如最近的安谋内斗，使一些观察者质疑Arm是否还要继续之前的本地化研发政策。最后，比较容易被人忽略的一点，Arm作为一个以架构和专利许可商业模式立足的公司，对于其授权的企业，是有权审计并要求提供各类信息的，至于审计权限，则视Arm背后的商业和资本利益而定。
接下来我们探讨下自主架构。坚持自主架构，也就是完全掌握架构定义权，相信会引发大家一连串更加疑惑的问题：国产自主的怎么发展起来生态？怎么在经济性和易用性上与别人PK？能开拓更大的市场么？
要回答这一系列问题，我们不妨看一下Arm架构的成功经验。
很早以前，Arm架构其实比不上MIPS，因为在处理器核技术上不够先进，起先MIPS的客户要更多更好。后来高通要选一个架构研发CPU，MIPS自恃技术高深爱搭不理，Arm则是很努力地争取，让利很大。最后的结果大家都知道了，高通在手机市场攻城略地，手机CPU尽是Arm的地盘。
可以看出，生态不是一日建成的，市场不是天上掉下来的。一个新生架构的崛起，往往开始于一个不为人所注意的市场。
龙芯作为坚持全自主架构的国产CPU玩家，在一些门槛较高、难度较大的核心市场已站稳脚跟。在党政内网市场，龙芯的市场份额居于统治地位；电力、石油、轨交等关键工控市场也成为龙芯的根据地，近两年一些特定行业收入实现成倍增长。
当然，外界对龙芯LoongArch架构的真实地位有一些疑问。但实际上，LoongArch已获得国际开源社区的认可，并拿到了CPU架构的身份证——由GNU组织颁发的ELF machine码，编号为258，从而与x86、Arm架构并列，真正掌握了架构的定义权。
龙芯掌握LoongArch架构的定义权，对其长远发展意义重大：
一，掌握定义权意味着，规则由自己制定，龙芯可以自主决定是否接受他人提交的补丁，发展权也就紧紧攥在自己手中。而如果是沿用已有架构，则受制于人。
二，可以在全球范围内进行IP授权，进一步完善龙芯生态，这是具有独特意义的。相较之下，x86和ARM兼容的国产CPU即使芯片销售也可能根据授权协议有地域和领域的限制，更不用说对外进行IP授权了。
同时，用其他架构面临一个现实的问题：在地缘政治趋于紧张的背景下，外资厂商往往不愿意给最新的架构，或对最新架构的授权模棱两可。授权x86的AMD需要遵守日益严格的美国法律；Arm公司则对最新推出的V9架构授权不置可否，若是之后每一代新的架构授权都有延迟或根本没有，中国厂商便不能定制最新的处理器核IP，而只能购买设计好的IP做芯片，这无疑会部分削弱市场竞争力。
三，就架构本身而言，借助开源社区的认可，龙芯能够吸纳全球智慧，不断精进架构。一旦两年后龙芯做好准备向全球免费全部开放LoongArch架构，正反馈更会加速。例如，LoongArch成为.NET支持的唯三架构之一。.NET是微软旗下用于构建多种服务器应用的开源平台，有了.NET支持，龙芯的软件生态得以进一步完善。
如果只有自主架构，那还不够。因为这只解决了CPU的问题，但要组成一块主板，必然少不了GPU、时钟芯片等周边配套芯片，这些芯片自己做不了，就只能高价外购，这样一来即使CPU不要钱，主板上其他器件加起来依然价格不菲。
不同于一些国产CPU已经出现的价格战趋势，龙芯追求的不是单颗芯片的性价比，而是整机系统的性价比。因此，龙芯推出了自己的GPU/桥片/电源和时钟芯片，还有各种接口，做齐了一块主板的配套芯片。
基于强大的技术实力，龙芯有了更大胆的尝试：砍掉一些环节，重构产业链！胡伟武将其称为充满颠覆意味的“硅谷模式”：
首先是团结ODM厂商。虽然龙芯具备做主板的能力，但不具备比较优势，需要扶持发展一些ODM厂商。
比如，珠三角地区有很多焊接厂，他们只做代工，没有自己的产品，技术含量不高，附加值也低。于是，龙芯提供操作系统，教他们如何制造自己的主板产品。如此一来，他们做每块主板，能够获得几倍于代工的利润，也就愿意与龙芯紧密绑定。产能上去了，产业链成本也就降下来了。
其次，在山西长治、浙江金华等发展IT产业意愿极强的地市，建立以龙芯为核心的产业集群。龙芯获得地方政府的全力信任，在拿下一个地市全部换机需求的同时，也主导上下游产业链在当地生根发芽，自然形成配套。
因此，自主架构CPU是大有可为的，龙芯的实践趟出了一条市场之路。市场的发育按照顺序是这样的：
在掌握了架构定义权后，龙芯生态的建设速度加快，对于一般用户的吸引力增强；此时，龙芯凭借自研周边芯片大大降低整机生产成本，并将主板制造环节创造性地交给珠三角代工厂商，减少产业链的环节，以达到提升产能的目的；随着龙芯推行试点的地市越多，那些跟着龙芯赚到钱的产业链参与者自发地到各地设点，也就能消化每个市场的需求。
那么，按照龙芯的节奏来，国产CPU的市场前景，就远远不只是政策性市场，而是开放市场的更大份额。对于接下来两三年的开放性市场拓展，龙芯有三个重点：
一：工控。这里指的是比较低端的民用市场，如智能门锁、跑步机等。龙芯提供基于芯片的解决方案，鼓励智能门锁等企业自己生产，或扶持小规模的ODM企业代工电路板。这一市场对标的是兆易创新的消费级MCU，但减少了产业链的环节和成本，潜力巨大。
二：教育。这是一个每年数百万台出货的庞大市场，当然也是国产CPU通往开放市场最重要的桥梁。龙芯尤其重视在中小学信息技术教学当中的应用，凭借较x86、Arm更优的编程环境进入编程课堂，既逐步向教师、家庭群体渗透，又培养未来习惯使用LoongArch架构的工程师。
三：云服务器。随着互联网大厂日益成为服务器市场的主流用户，白牌服务器预计会占到整个市场的1/3。其特点是：第一，应用比较固定第一；第二，不需要特别强的生态。因此，只要能把性价比做高，就能打进市场。龙芯作为CPU原厂控制服务器成本，主攻应用固定、服务集中的客户，用重构产业链的方式再新开辟一个全新的市场。
可以看出，龙芯的市场策略是比较有想象力的，也是比较注重利用市场主体的力量的。相比之下，x86和Arm的国产CPU其实更需要充分利用好手头的资源。
海光背靠曙光，就势切入服务器市场是比较容易的，在三大运营商的中标记录可以说明这一点。
飞腾身处中电的“PKS”体系，大股东长城在体系内有相当的影响力，天津的信创产业链也初步形成气候。因而，飞腾充分发挥央企的技术、渠道资源，已经可以有很好的增长，加强Arm生态建设，向重点行业进行更多拓展，是接下来的重点。
尾声
我国目前的国产CPU大战，有些类似美国上个世纪八九十年代轰轰烈烈的CPU大战，参与的公司数量之多，令人眼花缭乱。
不同的是，我国目前的国产CPU大战，目前只能看到一家自主CPU架构。而美国的CPU大战，可是MIPS、Alpha、x86、Sparc等多个原创CPU架构的混战。
美国的CPU大战，培养了大批对原创架构理解深刻、具备多层次IT系统能力的人才。比如硅谷大名鼎鼎的芯片架构设计师Jim Keller，先后在DEC、AMD、SiByte从事研发工作，他使用过的芯片架构，就包括了Alpha、x86和MIPS。等到2008年他进入苹果，随后开发出A系列芯片，一炮走红。
所以，美国IT系统保持活力和霸主地位的关键，不是因为其拥有x86架构的所有权，也不是因为苹果公司强大的芯片设计能力，而是那些掌握了架构定义能力的领导者与工程师群体。他们亲身参与了一个架构从无到有、从发展到消亡或壮大的过程，也就能够在反复权衡后，设计出地表最强的CPU。
那么，中国的国产CPU产业，是多一些得到国际认可的原创架构好，还是跟着别人已经设计好、培养好的架构走？
因为中国市场实在庞大，民用市场存在大量的沿用成熟架构的机器，用现成架构、做好备份、做大市场，当然没错。
但是，坚定地做大自己的架构，更有意义。
高技术行业各类专业人才的密度，决定了组织的未来，进而决定了其所处商业环境的成熟度与高度。如果中国从事CPU核心IP模块设计、基础软件组件的人，始终只能从龙芯这样的公司培养出来，IT系统便无法走向成熟和稳定，也无法向上攫取更多的超额利润。
假以时日，有越来越多像龙芯一样的自主架构公司，中国也就不用为用哪个架构烦恼了，因为我们可以设计自己的架构。
此外，由政策主导创造出来的国产CPU产业链，注定可以培植出几个年营收几十亿的公司，但如果仅止于此的话，未免代价太大。大力发展一个自主架构，在为技术自主、自立、自强赢得更多话语权同时，也可以成为我国参与国际政治博弈的一个有力工具。
龙芯已将出海计划提上日程并取得了一定进展，目标是帮助他们打造自己的整机企业。如果顺利推进，则龙芯不仅能实现国产CPU出海，还将逐步把重构产业链的方法输出到全球。
最后，国产CPU登陆资本市场，是终局，但也可以是开局。
无论股价如何，那些具备技术能力、坚持自主创新的国产CPU玩家，都将逐渐占据更多的公开市场份额。对于引进派CPU来说，上市可能就是目标，是终局。但对于以建立自有生态为目标的龙芯来说，上市只是新征程的开始，是开局。
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