龙芯IPO幕后事：中国芯六大家族的艰难“成人礼”
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。
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”。
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。”
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。
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。
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。
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。”