飞腾cpu 国产CPU的“飞腾”之路

从去年的中兴事件和今年的华为禁令事件开始，自控、国产替代成为目前最热门的话题，也成为国内半导体行业的大势所趋。这也让一些真正能做到自主可控的国内芯片厂商被推到了风口浪尖，国内领先的CpU公司天津腾飞信息技术有限公司就是其中之一。

2019年12月19日，飞腾在北京举办了主题为“同心筑生态，前路共飞腾”的首届生态伙伴大会，吸引了包括两院院士、业内专家、政府主管部门、行业协会、用户单位、软硬件厂商、系统集成商、媒体、金融机构在内的全国各地的参会代表共计2000余人参加，参会单位和企业超过500家。足见产业界对于国产CpU代表厂商飞腾的关注。与此同时，飞腾还携手数十家厂商还在大会上发布和展示了近百款基于飞腾CpU的终端新品，展示了日益繁荣的飞腾生态。2019年12月19日，腾飞在京举办首届生态合作伙伴大会，主题为“同心建设生态，共飞共进”，来自全国各地的2000多名与会者，包括两院院士、行业专家、政府部门、行业协会、用户单位、软硬件厂商、系统集成商、媒体和金融机构，以及500多名与会者和企业。说明业界对国产CpU代表厂商腾飞的关注。与此同时，腾飞与数十家厂商还在会上发布展示了近百款基于腾飞CpU的新终端产品，展示了日益繁荣的腾飞生态。

一、关于国产CpU自主路线的争议

众所周知，高端CpU市场一直以Intel X86架构为主。目前，英特尔占据了90%以上的服务器市场。并且得益于pC时代的Wintel联盟，英特尔的X86架构在pC和服务器市场有着强大的生态屏障。

在此背景之下，一直以来，我国在高端通用芯片高度也是严重依赖进口，尤其是CpU芯片，在pC和服务器领域，国产厂商存在感很小，基本被国际大厂所垄断。在此背景之下，要想实现国产CpU的自主可控，只三条路线。在这种背景下，中国高端通用芯片，尤其是CpU芯片，一直严重依赖进口。在pC和服务器领域，国内厂商几乎没有立足之地，基本被国际厂商垄断。在这种背景下，实现国产CpU的自控只有三条路线。

1.从头开始构建CpU软硬件生态系统

显然，这是最难也是最不现实的。且不说能不能做出来，性能有多强，因为即使做好了一个CpU内核，也没有生态，只有少数中国厂商自己玩，还是“废物”。

2.获得X86架构授权，设计您自己的X86 CpU。

这是最省力的方法。毕竟英特尔的X86架构在性能和高起点上有很大的优势，可以充分分享英特尔在服务器和pC市场的生态。

但是，X86架构是英特尔的知识产权。制造X86架构芯片，国内芯片厂商首先需要解决的是X86技术的授权问题。对于英特尔来说，它显然不愿意将X86架构授权给中国大陆芯片制造商。幸运的是，AMD和VIA都有X86技术的许可证。但是，根据英特尔与AMD和VIA的原始X86技术许可协议，他们无权向第三方许可X86技术。所以国内的CpU厂商选择和他们建立合资企业来获得授权。

比如2013年成立的上海赵信，通过VIA获得了X86架构的授权。此外，2016年成立的天津广海通过AMD获得X86架构和SoC Ip进行芯片开发。为此，AMD还收到了价值2.93亿美元的现金，包括版税。

但这种通过合资公司获得X86架构授权的形式是有效的，但还是存在一些“不可控”的因素，因为其技术来源始终受制于合资外企，后续的技术升级可能会有一些困难。比如今年6月，AMD宣布不再向中国公司授权其新的X86 Ip产品。这也意味着天津广海后续的X86 CpU重大升级可能会遇到瓶颈。

3.选择开放的CpU架构。

目前世界著名的开源或外部oauth2.0芯片架构主要有Arm、MIpS、ALpHA、SpARC、pOWER、RISC-V等。选择现有的开源或可许可架构意味着您可以利用现有的开放生态，而无需从头开始。可以说这也是国产CpU的一个不错的选择。

需要指出的是，目前除了X86和Arm之外，其他MIP、ALpHA、SpARC、pOWER和RISC-V架构在生态系统中非常薄弱。

那么如果选择开放式的CpU架构，应该选择哪种架构呢？

我们可以看到，国内的CpU厂商龙芯选择了MIpS架构，目前做的不错，但是MIpS生态主要覆盖嵌入式市场。虽然龙芯也有pC和服务器产品，并已进入政府服务器采购目录，但目前在国内pC和服务器市场的影响力仍然非常有限。

2018-2019年政府采购关于国产芯片服务器的具体参数要求2018-2019年国产芯片服务器政府采购具体参数要求

国内另一家CpU厂商沈巍选择了ALpHA架构，在超级计算领域取得了巨大的成就。获得世界第一的“神威太湖之光”超级计算机，搭载“神威26010”众核处理器。虽然神威也在推广服务器产品，并已进入政府服务器采购目录，但由于ALpHA架构的生态较弱，神威的服务器产品在国内市场的影响力相当有限。

起初，腾飞研究了SpARC、MIpS和ALpHA架构，所有这些架构都可以以极低的价格获得许可。最后，腾飞选择了SpARC架构进行CpU研发。

2006年，腾飞团队成功开发了两代国产CpU，并在关键领域实现了大规模应用。“十一五”期间，在国家“核高基金”科技重大项目的支持下，以FT-1000/FT-1000A和FT1500为代表的第三代腾飞中央处理器进入商业应用。然而，SpARC脆弱的生态系统使得腾飞CpU在大规模商业使用中进展缓慢。

▲飞腾总经理窦强▲腾飞总经理窦强

腾飞总经理窦强告诉新知讯:“在Arm之前，我们做了一代基于Sparc架构的超级计算，做了几代处理器。当时推广汉化非常困难。一是芯片本身性能比较低，二是软件生态也比较差，所以当时用户体验很差，很难推动。但当时我们没有其他选择，没有X86的出路，目前也没有明确的商业模式。当时Arm只有32位指令集。中国是个大国，所以必须正面对抗，正面竞争。想避免就避免不了。如果一定要有自己的IT行业，有更多的话语权，选择肯定不多。”

然而，这种情况在2012年发生了变化。2012年，Arm正式推出首个64位指令集处理器架构ARMv8，希望进入服务器等新领域。之后，腾飞果断放弃了SpARC，接下了Armv8指令集架构的授权，全面转向ARM阵营。

另外，国内CpU厂商华为选择了Arm指令集架构。华为也很早就开始构建基于Arm系统的从芯片到服务器的一系列产品线。目前华为的Arm架构服务器相关工业产品有三条主线:Hi16系列CpU、鲲鹏系列Arm CpU、泰山服务器。而华为第一款基于ARMv8指令集架构的自主设计的服务器芯片鲲鹏920，直到今年才正式发布。

二、Arm服务器的生态战

得益于Arm在智能手机市场的强大生态积累，选择Arm架构作为服务器比X86以外的架构在生态上更好。但是基于Arm架构的服务器CpU发展并不顺利，很难突破X86的封锁。

从一片衰败到百花齐放

首先，由于ARM芯片在服务器领域的性能较差，Arm芯片很难与高端X86服务器芯片竞争。虽然低功耗和高能效是Arm在手机市场取得成功的关键优势，但是Arm的这种优势在服务器芯片领域已经不明显了。

腾飞总经理窦强也表示，在服务器领域，对性能的要求更高。在同等计算能力的前提下，Arm的功耗不一定比X86低。当然，从成本的角度来看，Arm还是比X86有很大优势的。

其次，在生态建设方面，相比多年来深入培育和繁荣的X86生态，Arm生态的发展是比较艰难的。

虽然像Applied Micro、三星、英伟达、博通、Marvell、高通、AMD、华信通等等厂商之前都投入过巨资，但是效果并不理想。去年高通放弃了投资了几年的Arm服务器芯片业务，今年4月底高通和贵州合资的华信通倒闭。一时间，传来了Arm服务器的声音。

但是，就像硬币有两面一样，在一些厂商退出Arm服务器市场的同时，也有很多新的力量加入进来。

2018年初，英特尔前总裁雷内·詹姆斯(Rene James)也成立了Arm服务器CpU公司安培，并加入了与x86服务器的竞争。2018年11月底，亚马逊正式推出基于Arm的服务器芯片Graviton，以减少对英特尔的依赖。今年1月，华为发布了首款基于ARMv8架构自主设计的服务器芯片鲲鹏920。今年3月，富士通也从SpARC架构系统改为Armv8架构系统，推出全新的A64FX芯片，实现了ARM架构中新的可扩展矢量扩展。今年11月，Marvell的新一代Arm服务器CpU路线图曝光，据说下一代的性能将是ThunderX2的两倍。今年12月初，亚马逊在AWS re:invent大会上推出了基于Arm架构的第二代服务器芯片Graviton2，其单核性能超过了英特尔至强白金版。

Arm服务器生态，从没落到百花齐放，似乎都来得那么突然，其实有很多必然。

云计算架构的拐点已经到来

第一，去年Arm在服务器市场发布了全新的Neoverse架构处理器的Ip路线图，大大提升了性能，每一代后续的平台性能都会比上一代提升30%。此举提高了Arm架构在服务器和基础设施领域的竞争力，凸显了Arm对服务器的重视，提升了Arm服务器阵营厂商的信心。

其次，随着Arm移动终端的热潮和云协作的趋势，支持Arm相关生态的底层系统和上层应用逐渐增多，三个Linux发行版都直接支持Arm Server。

第三，也是最关键的，在云市场，随着人工智能计算的发展，出现了新的趋势和拐点。

随着近年来数据的爆炸性增长和人工智能的兴起，云市场对计算的需求开始发生巨大变化，这使得计算架构发生变化。因为CpU不是AI计算的最佳载体，所以云计算已经从最初的X86架构逐渐转变为异构计算。

比如在云AI培训中，之前采用了更多的CpU+GpU架构，现在开始出现CpU+专用AI芯片集群；在AI推理中，更多的人会选择CpU+FpGA或者CpU+专用云AI芯片。随着云中对AI计算能力的要求越来越高，原来云计算只依靠CpU的局面已经被彻底打破。

我们可以看到，除了很多AI芯片厂商推出了针对云的AI芯片之外，一些云服务厂商也在推出针对云的AI芯片。比如去年7月，百度发布了首款云全功能AI芯片“昆仑”；去年11月，亚马逊宣布推出首款云AI芯片大推理；；今年9月，华为推出Atlas900，云的AI训练集群；今年9月，阿里还发布了“夜光800”，被誉为全球最强的云用AI推理芯片。因为对于这些云服务提供商来说，他们更了解自己对AI能力和AI应用领域的需求。在这种背景下，云对原有英特尔服务器CpU的依赖进一步减弱，Arm服务器CpU迎来了巨大的机遇。

另一方面，云服务提供商在推出自己的云AI芯片的同时，也在积极寻求减少对英特尔CpU的依赖。华为和亚马逊推出自己的Arm服务器芯片为例。

“只有大的云服务提供商才有能力和资金自己做Arm服务器芯片，因为需求巨大。另一方面，这也是他们制衡供应商的重要筹码。”在窦强看来:“云服务厂商开始推自己的Arm服务器芯片是好事，有利于加速Arm服务器生态的繁荣。而且对于更多的中小型云服务提供商和服务器厂商来说，他们并不具备自主制造服务器芯片的研发能力和资金实力，这已经成为我们Arm服务器芯片厂商的一个机会。”

经过三五年的坚持，腾飞生态已经初具规模

虽然前面提到的Arm服务器芯片厂商有很多，也有一些退出者和新进入者，但是坚持做Arm服务器芯片多年的“追随者”并不多，腾飞就是其中之一。自2014年推出第一款Arm服务器芯片以来，五年多过去了，腾飞的生态已经初具规模。

转向Arm指令集架构

2014年4月，中国电子集团与天津滨海新区人民政府签署合作协议，在滨海新区落户中国电子集团旗下的腾飞中央处理器项目。随后，2014年8月，天津腾飞信息技术有限公司正式成立，注册资本6亿元。天津腾飞成立时，第一台兼容Arm指令集的CPU FT-1500 a已经准备就绪。

2014年10月，腾飞FT-1500A正式发布，各项性能指标均优异，引起业界的高度关注。从2012年Armv8指令集的正式发布到FT-1500A的正式发布，腾飞只用了三年左右的时间，更何况腾飞刚刚从SpARC架构切换到ARM。这也引起外界质疑FT-1500A直接使用Arm的Ip核。

“其实在2011年的时候，飞腾就已经开始了针对Arm架构的研究，当2012年Arm 64位指令集正式推出之后，我们就找到了Arm，希望做基于Arm架构的服务器CpU。因为Arm的生态非常的丰富，授权模式也很清晰，不仅有Ip核授权，也有指令集架构授权。当时Arm也希望能够有芯片厂商能够帮助他们进入服务器市场，于是双方一拍即合，我们也顺利的拿到了ARMv8指令集授权来开发自己的CpU。”窦强解释到。“事实上，2011年，腾飞就开始了对Arm架构的研究。2012年ARM的64位指令集正式上线时，我们找到了Arm，希望成为一个基于Arm架构的服务器CpU。因为Arm的生态非常丰富，授权模式非常明确，所以不仅有Ip核授权，还有指令集架构授权。当时Arm也希望芯片厂商能帮助他们进入服务器市场，于是双方一拍即合，我们成功获得了ARMv8指令集授权，开发自己的CpU。”窦强解释道。

转向Arm架构后，腾飞的发展开始加速。FT-1500A推出仅一年后，2016年5月，腾飞推出首款64核处理器FT-2000，在性能指标上达到了与英特尔E5服务器芯片相近的水平。几个月后，腾飞为桌面和嵌入式领域推出了双核处理器FT-2000A/2。另外，虽然FT-2000已经达到了与国际主流CpU相当的性能，但是一个CpU加八个存储扩展卡的建设成本非常高，导致FT-2000产业化不顺利。为了进一步降低成本，2017年3月，腾飞发布了优化升级后的FT-2000++。

时隔两年多之后，今年9月飞腾推出了新一代的桌面级四核处理器FT-2000/4，集成4个飞腾自研处理器内核FTC663，采用16nm工艺流片，主频最高3.0GHz，支持双通道DDR4-3000内存，典型功耗10W。芯片性能相比飞腾上一代桌面CpU提升了1倍，访存带宽提升了3倍，功耗降低三分之一。时隔两年多，今年9月，腾飞推出新一代台式机四核处理器FT-2000/4，集成四个自主研发的处理器内核FTC663，采用16nm工艺流程，最高频率3.0GHz，支持双通道DDR4-3000内存，典型功耗10 W..与腾飞上一代台式CpU相比，芯片性能提高了一倍，内存访问带宽提高了三倍，功耗降低了三分之一。

可以说FT-2000/4在CpU核心技术上实现了新的突破，进一步缩小了与国际主流台式机CpU的性能差距，在内置安全性上有着独特的创新。

新的安全架构标准

需要指出的是，自主控制虽然已经成为大趋势，但并不意味着任何国产处理器都是“安全”的。中国工程院院士沈昌祥也指出，可信计算技术是一个系统，是一个整体，需要各个环节的支持。当然，在整个信息系统中，CpU处理器是核心和基础组件，因此有必要加强安全能力。

在12月19日的腾飞生态合作伙伴大会上，腾飞公司副总经理郭玉峰博士正式发布了pSpA 1.0标准，并发布了该标准的技术白皮书及相关技术规范。据报道，pSpA是腾飞定义的处理器安全架构标准，从CpU层面实现了国内计算机系统的内在安全。

郭御风表示，“过去因为我们芯片和核心基础软件都是来自于国外，内部机制不透明的，我们只能站在旁观者的角度来看它有没有干坏事，今天我们已经从最基础的芯片做起了，如何运作如何工作的原理我们都很清楚。自主CpU的研制对我们内生安全提供了可能性。我们的FT-2000/4进一步强化了在安全方面的能力，已全面支持pSpA 1.0安全架构。目前我国可信计算系统的建设已走在世界前列，随着pSpA标准的发布，飞腾将联手生态伙伴打造安全可信的国产信息系统。”郭玉峰说:“在过去，因为我们的芯片和核心基础软件来自国外，内部机制不透明，我们只能从旁观者的角度看它是否做了坏事。今天我们从最基础的芯片开始，非常清楚它是怎么工作的，怎么工作的。自主CpU的发展为我们的内源性安全提供了可能。我们的FT-2000/4进一步加强了我们的安全能力，并完全支持pSpA 1.0安全架构。目前，我国可信计算系统建设已经走在世界前列。随着pSpA标准的发布，腾飞将与生态合作伙伴携手创建一个安全可信的国内信息系统。”

繁荣的腾飞生态

在12月19日的腾飞生态伙伴会议上，腾飞宣布了其国内生态伙伴的数量。与去年相比，腾飞在中国的生态伙伴今年有了很大的发展。比如OEM厂商从去年的9家增加到今年的33家，ODM厂商从7家增加到37家，嵌入式厂商从15家增加到62家，网络通信与安全厂商从10家增加到26家，存储厂商从4家增加到8家。换句话说，在一年内，腾飞硬件生态的合作伙伴增加了120多个。此外，新增整机设计410例，新增软件兼容性认证客户也达到157家。它显示了腾飞生态学的迅速发展。

值得注意的是，在此次的飞腾生态伙伴大会上，数十家企业多家企业布上百款基于飞腾CpU的全新产品和系统。值得注意的是，在此次腾飞生态合作伙伴大会上，数十家企业发布了数百款基于腾飞中央处理器的全新产品和系统。

如长城、联想、inspirur、航天科技、同方、曙光、紫光衡越、超越、攀登、电子六大等10家国内整机企业发布了基于FT-2000/4的电脑产品，长城、inspirur、中电金融发布了基于FT-2000/4的金融设备，紫光衡越、麦普、迪普、风云、奇奇

飞腾还同华迪、浪潮、华宇、东软、东华软件、万达信息、中电系统和中国软件8家国内领军集成商签署战略合作协议，共同推动飞腾CpU在国内更多领域的应用。腾飞还与国内领先的8家集成商华迪、Inspur、华宇、东软、东华软件、万达信息、中电和中软签署了战略合作协议，共同推动腾飞中央处理器在中国更多领域的应用。

特别值得一提的是，在这次发布会上，腾讯云宣布推出基于腾飞的全栈云平台系统，百度也宣布其云AI芯片“昆仑”正在适应腾飞CpU。中兴还宣布了基于腾飞中央处理器的整个产品改造方案。

另外，在大会同期的产品展示区域，更有多达120多家国内企业展示了基于飞腾CpU的成熟产品和解决方案，产品形态之丰富，应用领域之广泛，让人目不暇接。此外，在同期会议的产品展示区，国内120多家企业展示了基于腾飞CpU的成熟产品和解决方案，产品形式丰富，应用领域广泛，令人眼花缭乱。

“从现在飞腾的发展来看，当时选择Arm，确实是最好的选择。虽然现在像MIpS、pOWER都开放了，但是现在才开放有点像是生态衰落时的一种补救，能起到的作用有限。相比之下，Arm一直是开放的，生态也越来越繁荣，而且如果拿的是指令集架构授权，则更是能够把发展的主动权掌握在自己手里。”窦强说到。“从腾飞目前的发展来看，选择Arm在当时确实是最好的选择。虽然现在MIpS和pOWER都开放了，但是有点像是生态衰退的补救措施，可以发挥有限的作用。相比之下，Arm一直都是开放的，生态也越来越繁荣，如果得到指令集架构的授权，就可以在自己手中主动开发。”江豆说。

4.未来五年规划:累计投资150亿，年收入超100亿

对于未来的发展计划，腾飞还宣布了2020年至2024年的五年总统计划:

1.在公司管理层面:腾飞正在进行企业混业改革和股份制改革，并计划与资本市场开辟股权融资渠道，使更多的资本能够顺利进入腾飞体系，帮助腾飞更好地发展。

今年6月，中国电子信息产业集团有限公司宣布将中国振华电子集团有限公司持有的天津腾飞21.46%股权协议转让给中国长城，华大半导体有限公司也将其持有的腾飞13.54%股权转让给中国长城。这也使得中国长城成为腾飞的大股东，持股35%。

但据腾飞总经理窦强向新志勋透露，目前腾飞已经完成了团队持股改革，团队将持有10%的股份。明年，我们将引入其他战略和金融投资，进一步优化股权结构。大股东也支持腾飞未来的独立上市，因为制造芯片的资金需求量很大，要加快其发展，需要大量的资金支持。

2、在研发投入上：为了加速公司的发展，飞腾计划在未来5年内持续投入150亿以上用于芯片的研发、生态建设和区域客户的保障。2.R&D投资:为了加快公司的发展，腾飞计划在未来五年内继续在芯片R&D、生态建设和区域客户保护方面投资超过150亿元。

3.人才方面:企业的发展离不开人才，尤其是芯片领域。为此，腾飞计划在2024年将团队规模扩大到3000多人。

4.在技术和产品创新方面:腾飞将继续以国际领先水平为基准，加快技术创新，同时打造以行业特色为牵引的“按需定制”流程。以生态伙伴的需求为导向，推动科技产品的迭代。未来，我们的目标是供应数百万台平板电脑，提高产品交付能力，并为良好的客户服务。

5.市场方面:腾飞希望不断巩固政务和行业办公市场，稳步提高市场份额，进一步发展金融、通信、能源、交通等行业的商业市场，希望通过“一带一路”开拓国际市场。此外，窦强还表示:“在2019年以及未来，我们将遇到IT行业前所未有的发展机遇。我们希望抓住机遇，实现快速发展，并在未来从利基市场进入更广泛的大众市场。”

根据腾飞宣布的收入目标，计划到2024年，公司收入将超过100亿元。与今年10亿元的预期收入相比，腾飞增长了10倍。这显示了腾飞对未来增长的信心。

6.在生态建设方面:腾飞将坚持开放、合作、共赢的战略。

腾飞总经理窦强强调:“现在AI芯片非常流行，腾飞也有一个前期研究团队跟踪最新技术。未来我们会对CpU指令集中的各种AI算法更加友好，但可能不会自己做AI芯片。我们仍然倾向于与百度、田芸李飞等AI芯片合作伙伴合作。当然，这种合作形式可以是芯片间对接、芯片间封装或芯片内集成。我们非常开放，我们将专注于做好自己的CpU，其他人将与合作伙伴共同努力，实现双赢。”

5.如何看待华为的竞争？

如前所述，今年华为也开始推出基于ARMv8指令集自行设计的服务器芯片鲲鹏920，进军服务器市场。那么对于腾飞，你如何看待华为的进入？会后的面试环节，新志勋把这个问题抛给了腾飞总经理窦强。

窦强表示，华为为国内芯片行业做出了巨大贡献。今年美国把华为列入黑名单后，他特意买了一些华为的产品表示支持。

“华为进入Arm服务器芯片市场是好事，不仅能为整个生态做出巨大贡献，还能给客户更多选择。毕竟现在的市场大部分还是被英特尔占领的。让更多的公司共同繁荣Arm服务器生态系统，绝对是一件好事。”

不过，窦强也承认，华为进入这个市场，确实会给腾飞等国内其他CpU厂商带来很大压力。毕竟华为自身的R&D实力很强，在产品端和市场端的驱动力也很强。未来，市场上每个人都会有市场竞争。但是竞争不是坏事，可以促进国产CpU的发展。

“腾飞和华为各有优势和特点，问题也不一样。腾飞做了很久，在服务器芯片和安全技术的积累上有更深的积累。此外，在经营战略上，我们非常开放，更多的合作伙伴将愿意与我们合作。今天的会议表明了这一点。相比之下，华为的垂直整合比较强，从上到下的每一步都会涉及到自己，对其他整机厂商会形成一定的壁垒。在产品方面，我们一直在加大研发投入，并将很快推出更具竞争力的产品。比如华为的鲲鹏920，性能比腾飞现在的产品要好，但是今年是7nm工艺，我们的是2017年的16nm工艺。目前，我们也在开发新产品。明年将会出现新一代服务器CpU，性能更强大。提高国产CpU在竞争中的水平和实力，正是广大用户希望看到的，我们也敢于面对这场竞争。”江豆自信地说。