龙芯中科研究报告：自主创新水平最高CPU

（报告出品方/作者：申万宏源研究，黄忠煌、杨海燕）

前言

龙芯中科主营业务为处理器及配套芯片的研制、销售及服务。区别于使用国外授权主 流 x86 和 ARM 架 构的公 司，龙 芯从建 立之 初强调 “ 自主 创新” ，最新 产品 3A5000/3B5000 处理器是基于自研的 LoongArch 架构。公司目前已经全面掌握 CPU 指令系统、处理器 IP 核、操作系统等计算机核心技术，打造自主开放的软硬件生态和信息 产业体系。 公司基于信息系统和工控系统两条主线，产品在电子政务、能源、交通、金融、电信、 教育等行业领域已获得广泛应用。 公司 2021 年实现营业收入 12 亿元，其中工控类芯片、信息化类芯片、解决方案分别 占比 24.61%、54.71%、20.68%。从业务占比变化看，2020 年开始信息化类芯片实现 大幅度增长，主要系 3A4000 系列产品性能成倍提升，对虚拟化、安全机制等方面的支持 加强，更加符合目前已进入快速增长阶段的关键信息基础设施领域的应用需求。

公司实控人系胡伟武、晋红夫妇，中科院计算所间接持股 21.52%。胡伟武、晋红夫 妇通过持股平台合计控制公司 33.61%表决权，胡伟武担任公司董事长、总经理。国资部分， 中科院计算所通过中可算源持股 21.52%，北京市政府通过北工投持股 7.17%。 持股平台涉及员工共 167 人，绑定公司利益。公司目前有天童芯源、芯源投资、天童 芯正、天童芯泰、天童芯民 5 个持股平台，其中员工持股比例为 30.42%。

胡伟武带领团队研制中国首款通用 CPU，脱离体制艰苦创业。胡伟武先生获得中科院 计算所计算机系统结构专业工学博士，历任计算所博士生导师、总工程师等职务。 2001-2010 年，实验室开拓积累,主要靠国家经费。2001 年，胡伟武团队利用 100 万 元经费做出了龙芯的原型系统，在此后一年时间成功研制出中国首款通用 CPU，终结了中 国计算机只能进口通用 CPU 的历史。2001-2010 年，课题组先后得到了中科院知识创新 工程、863、973、核高基等项目支持，总共花费约 4 亿元国家经费。 2010 年-至今，主动投入市场,建立正向循环。胡伟武带领课题组绝大多数技术骨干主 动离开体制，转型开始市场化运作，从“专家实验室认证”正式向“市场认证”过渡。2012 年，由于国家重大专项资助重心偏移，自主通用 CPU 的支持力度减弱，“专用高性能”的 路线使龙芯陷入危机，龙芯真正开始深入客户和市场，开拓小而散的工控市场，于 2015 年营收破亿元，实现盈亏平衡。 2015 年开始，龙芯在信息系统和工控系统同步推进产品迭代，不断拓展应用领域。 从学院派到做产品，龙芯已经证明完成了转变，2021 年实现年产 268万颗CPU 成绩。

人员方面，伴随业务规模快速增长，用工人数增长较快，截至 2021 年末，公司研发技 术人员占比超过 65%。

1. 龙芯 CPU 自主创新程度最高，布局最可持续

1.1 CPU 自主创新认知是进阶过程

在信息技术体系的主要依赖链中，我国目前在应用和整机的部分“上层建筑”中已经 具备较强的实力，应用层面有腾讯、金山办公等全球知名厂商，整机层面包括联想、浪潮 信息等全球领先企业。然而从操作系统、CPU 层级向下的“地基”部分却长期依赖进口。若想实现完全自主创新，长期看还是需要深入到“根技术”——指令系统，否则依然 会被在其他阶段“卡脖子”。

2000 年以前，对 CPU 国产化讨论和探索一直存在，但是基本局限于“专用高性能” 方向发展，对通用性探索较少。Intel 从 20 世纪 80 年代开始与 IBM 及微软合作，占领了 PC 和服务器端通用 CPU 全球的绝大多数市场，高利润率使 Intel 有持续的大量的科研经费 投入，不断甩开竞争对手。就国内基础来看，CPU 的复杂程度极高，前期需要的投入巨大， 且产品可能难以望其项背，学术界和产业界多数人认为自研显然不如外购划算。

2000 年之后，我国逐步开始对通用 CPU 的探索。Windows 的漏洞可能导致系统可 靠性问题，2013 年的“棱镜门事件”推动去“IOE”，2018 年以来的美国“实体清单”影 响，2022 年的俄乌冲突中，OpenBLAS 等开源社区提议终端俄罗斯境内部分产品的适配， 即使是开源社区都是有国界的。

国产化的意义不仅是应对“断供”风险，还出于对安全的考虑，防范 CPU 中的“后门”。 “后门”是指能够绕过正常的安全机制的方法，通常是设计者有意安排，被认为是“有意 设下的秘密通道”。“后门”的方式是通过 CPU 的设计者未公开的接口收集用户信息甚至 实现恶意控制。2018 年，安全领域 Black Hat 会议上《Hardware Backdoors in X86 CPU》 披露了威盛公司 C3 处理器的一个后门，存在一条未公开的指令，可以使程序突破正常的安 全限制，获得最高权限，威盛公司并未正面回应是否为有意为之。

国产 CPU 的“后发劣势”明显，在“十五”期间启动发展国产 CPU 的泰山计划，2006 年正式启动的“核高基专项”才让国产 CPU 快速发展。在国家支持下，孵化出鲲鹏、飞腾、 龙芯、兆芯、海光、申威等一批优质国产 CPU 公司。

1.2 国产 CPU 的三条道路，龙芯自主创新水平最高

当前，国产 CPU 公司走出三条不同的道路，核心区别在于选择何种架构以实现国产化 需求：

1）X86 架构：兆芯、海光。此种模式属于 IP 内核授权的模式，目前是仅内核层级的 授权，优点是技术门槛低、性能起点高、没有生态壁垒，缺点是自主创新的程度低，且购 买授权的成本较高。以这条路线发展，不存在生态壁垒，在技术上通过不断迭代逐步缩小 差距。AMD 是采用这种方式获得市场，但是这种购买授权的方式，没有从根本上解决自主 创新的需求，市场上一些激进的声音甚至认为使用 X86 的不能称为“自主芯片”。

2）ARM 架构：飞腾、鲲鹏。此种模式为指令集架构授权，自主化程度相对较高，ARM 主要有三种授权等级：其中指令集层级授权等级最高，企业可以对 ARM 指令集进行改造以 实现自行设计处理器，此前海思、飞腾已经获得 ARMV8 永久授权，ARM 此前确认 ARM v9 架构不受约束,华为海思依然可获授权。以这条路线发展，存在较高的技术门槛，ARM 架 构目前在桌面和服务器端的生态远不如 X86，在前期的国产化替代中，应用到核心系统的 案例较少。指令集架构的永久授权，一定程度上满足了自主创新的需求，依然存在未来更 新版本被断供的风险。

3）MIPS、LoongArch 等自主架构：龙芯、申威。此种模式是自主研制的指令集， 高度自主创新，但是技术门槛最高，生态构建极其困难。龙芯在前期使用买断 MIPS 的架 构，现阶段已经切换到纯自主的 LoongArch；申威目前在专用高性能方面比较突出，通用 CPU 探索较少。从自主创新程度而言，龙芯是自主创新程度最高的国产 CPU。

指令集“断供”风险并不是“杞人忧天”，日本 CPU 曾因 Intel“断供”而一蹶不振。 日本在历史上的 CPU 水平仅次于美国，犯下的致命问题就是只重视 CPU 产品而忽视了生 态的主导权。生产兼容 CPU 仅是美国公司的追随者，无法绕开授权障碍。在日本公司贡献 力量将 x86 推广成“世界通用标准”后，1986 年在 80386 处理器即将上市之际，Intel 断 供日本的 32 位 CPU 授权，从此日本的 CPU 产业便失去发展。 指令集就是个标准规范，成果形式就是一份文档。相比于 CPU 设计需要多年积累，指 令集可能几个月就能完成。但是世界上主流的指令集不超过 10 个，主要就是生态问题。软 件开发是高成本的工作，高质量的软件销售价格很容易超过计算机硬件，软件厂商面对新 的指令集时，很难有动力为其投入成本。

高端 CPU 的指令集已经比较复杂，远远超过简单 CPU，往往需要上百条甚至更多指 令。其中像电源管理、安全机制、虚拟化、调试接口这次额技术，设计指令集时必须和 CPU 内部架构、操作系统进行统筹考虑。设置需要把 CPU、操作系统原型都开发出来，经过长 期测试验证才能保证指令集的设计达到完善程度。没有强大的技术和资源积累，是没有办 法支撑的。 LoongArch 与 2021 年 4 月 15 日正式发布，从顶层规划到各指令部分的功能定义， 再到细节上每条指令和每个寄存器的编码、名称、含义，全部自行设计。LoongArch 指令 系统已经通过中国电子信息产业发展研究院的知识产权评估，认定其与 ARM、MIPS、X86 等为不同的指令系统设计。 LoongArch 充分考虑兼容现有生态，融合了国际主流指令系统的主要功能。依托龙芯 团队在二进制翻译技术方面的十余年研究，能够把现有龙芯计算机上应用程序的二进制无损自动翻译到 LoongArch，并支持多种国际主流指令系统（x86、ARM 等）的高效二进 制翻译。

作为过渡，二进制翻译可以直接将 x86 和 ARM 上的软件在 LoongArch 的 CPU 中 运行，从而拓展更多用户，促使更多软件厂商出于用户更佳的体验，开发 LoongArch 架 构的软件，再吸引更多用户。 LoongArch 是充分考虑兼容需求的自主指令集，是发展独立自主的产业体系的根基。 龙芯中科从 2020 年起新研的 CPU 均支持 LoongArch 架构。2021 年推出全新 CPU 产品 ——龙芯 3A5000 是首款采用 LoongArch 的芯片。

基于目前国产 CPU 替代市场的主要特征，我们认为， 使用 X86 和 ARM 架构的国产 CPU，现阶段性能和生态相对较好，短期内可充分受益 于信创相关政策，两种架构可以在不同场景下实现互补，尤其是在服务器端可以有突出表 现，但中长期看受外部影响较大，还是存在较大的不确定性； 使用自主架构的国产 CPU，生态建立虽然需要一定的时间，但是要实现完全自主创新 目标，必然要将自主深入到“CPU/操作系统——BIOS/编译器/CPU 核心——指令系统“的 每一层，建立在非自主架构上的自主产品，只能作为”缓兵之计“在短期发展。因此，中 长期看，龙芯为代表的自主架构通用CPU 有望实现党政及特殊领域的大面积甚至全面替代。（报告来源：未来智库）

1.3 龙芯“步步为营”布局方式最可持续

龙芯的主要业务分为两部分：处理器及配套芯片、解决方案。 处理器及配套芯片：龙芯 CPU 主要包括龙芯 1 号、2 号、3 号三个产品线，其中 1 号、2 号面向工控系统， 3 号面向信息系统及少量高端工控系统： 龙芯 1 号用在嵌入式、物联网领域，特点是性能简单、功耗低，通常集成 1 个 32 位低 功耗处理器核； 龙芯 2 号主要用在工业控制、网络设备领域，特点是性能适中、接口丰富；通常集成 1-4 个 64 位低功耗处理器核； 龙芯 3 号主要用在台式计算机、服务器、笔记本计算机上，特点是性能强、核数多； 通常继承 4 个及以上 64 位高性能处理器核。 配套芯片包括桥片及正在研发尚未实现销售的电源芯片、时钟芯片等： 桥片主要与龙芯 3 号系列处理器配套使用和销售， 电源芯片和时钟芯片主要与龙芯 2 号、龙芯 3 号系列处理器配套使用。

2019 年之前，国产 CPU 需求尚未释放，工控芯片成为早期“现金牛”。工控芯片已 在多个关键领域验证及应用，持续渗透是大势所趋。国内上百家主要工控和网络安全设备 厂商推出了基于龙芯 CPU 的工控和网安产品，包括工业 PC、工业服务器、工业存储设备、 DCS、PLC、交换机、路由器、防火墙、网闸、网络监测设备、数据加密通信设备等。已经 规模应用和开展验证的场景包括发电、输变电、石油管道、轨道交通、高速公路 ETC 系统、 船舶运输控制系统等重大关键领域。据公开资料，北斗卫星搭载了龙芯 1E、1F 两款芯片； 中石油等将龙芯 1H 耐高温芯片应用到钻井平台项目中；龙芯 2K 应用于多款和国产数控机 床；龙芯 2J 也在军事领域中得到广泛应用，是目前性能最高、设计最复杂的军用 CPU。 龙芯 CPU 还应用于打印机、环境监测设备、智能门锁、跑步机等。

工控类芯片：量稳定增长，单价受产品结构影响下降。 主要原因为工控类芯片以龙芯 2 号系列芯片为主，龙芯 2 号系列部分产品对其应用场 景的环境要求较高，需要一定的工艺水平以及较高的测试要求，因此其销售单价较高。 随着工控类芯片中 1 号系列芯片的应用逐渐丰富，被广泛应用于加密卡、远程数据采 集、智能门锁、打印机等终端设备，销售数量提升，拉低了销售单价。

信息化类芯片率先在政务、金融发力，验证后的替换空间是真正的“星辰大海”。跟 随“信创”步伐，基于龙芯 CPU 的台式机、笔记本、一体机和服务器设备在电子政务办公 信息化系统中充分验证，金融领域开始试点。其中，政务领域的计算机与服务器出货量已 达到百万级，金融领域的解决方案（ATM 机、银行自助设备等）已经推出十几套。如果说 之前的动力是“信创”，现在在已知产品性能逐渐提升接近领先水平的前提下，已经得到 验证满足需求的国产 CPU，未来将会成为关键的信息基础设施领域的“主动选择”。

毛利率略有波动，也佐证工控类芯片“现金牛”作用。公司工控类芯片主要是龙芯 2 号，其对场景要求较高，长期耕耘建立一定壁垒，毛利率基本维持在 75%以上；信息化类 芯片的毛利率略有下降，2021 年为 44.61%，略低于海光信息的整体毛利率（由于海光信 息主营业务基本对应龙芯的信息化类业务，故将整体毛利率与之对比），我们认为主要原因系龙芯 3A5000 实现指令集切换，短期内还处于测试验证环节，预计 2022 年即可实现 放量拉动整体毛利率小幅提升。

2020-2021 年产销率提升，佐证信息化类芯片已经接力成长。2019 年产销率较低主 要由于 1C101 芯片当期入库数量较多，因此拉低了 2019 年当期产销率。该款芯片单价较 小，总金额较小，并且已于 2021 年实现批量销售（截至 2021 年 6 月末库存金额仅为 17.51 万元），对公司经营业绩不构成重大影响。2020 年以来，随着下游市场的快速拓展，公司 产销率大幅上升，两年各期产销率均超过 90%。

信息化类芯片：量在 2020 年实现爆发增长，21 年处于新架构磨合期，单价趋于合理， 变动主要与产品迭代相关。

量：2020 年实现爆发增长，21 年处于新架构磨合期。2019 年、2020 年，随着 3A4000 系列芯片产品的推出，产品性能得到进一步提升， 公司全面开展办公与业务信息化应用的推广，信息化类芯片销售数量的大幅增长； 2021 年下半年信息化类芯片向 3A5000 系列切换，由于 3A5000 系列使用 LoongArch 指令系统，整机厂商和操作系统厂商需要时间磨合，形成规模增长预计需要一 定时间，因此当年信息化类芯片销售量略有下滑。

价：有所下降，趋于合理。 2019-2020 年， 3A4000 系列产品推出，3A3000 系列产品价格下降；同时为了进一 步开拓日趋成熟并进入快速增长阶段的电子政务领域的市场，3A4000 系列产品推出时的 平均销售单价略低于 3A3000 系列产品推出时的平均销售单价； 2021 年，随着公司 3A5000 系列产品推出，3A4000 系列产品价格下降，3A5000 处 于磨合期销量有限，单价拉动效果不明显。 信息化类芯片中，桥片等配套芯片的销量占比提高，而配套芯片的平均单价显著低于 3 号系列芯片的平均单价，导致公司信息化产品单价整体下降。桥片占比提高也能证明龙芯 产品整体性能结构的完善，更多以板卡的形式整体出售，有助于提升毛利率。

2. 架构+技术+生态，龙芯差距在哪里

2.1 横向：国产 CPU 性能差距、生态差距均存在

首先需要明确，高端通用 CPU 是高度复杂的集成电路，开发团队至少是上百人，从设 计到生产有精细的分工，研制流程相当复杂，每个步骤都需要经验丰富专业技术人员，对 学历和实践背景要求较高，我国前期的高校计算机人才培养重视软件和应用层面，对于计 算机体系结构的人才培养相对欠缺；其次，高端自主 CPU 具有“小投入，净亏损；大投入， 无收益；超大投入，大收益”的特点，没有国家支持的科研团队前期积累，很难作为一个 企业从头做起，因此具有很高的门槛。

具体到 CPU 产品来看，国产 CPU 与全球领先水平有哪些方面差距？我们认为主要包 括：

1、单核性能不行还是核数不够多？ 目前国产 CPU 的关键问题还是在于单核的性能较弱。Intel 还在做 4 核产品的时候， 国内核高基计划就已经实现了 8 核产品的研制，但是整体性能完全劣后于 Intel 同期产品。

2、工艺不行还是设计能力不行？ 目前国产 CPU 的主要差距在于设计能力上。以 Intel 和完全自主的龙芯对比，Intel 在 130nm 工艺就做到了主频 3.8G，而龙芯的 3A1000 在同等工艺和核数前提下，主频只有 1G，如果将 Intel 产品降到 1G，性能是龙芯的 5 倍。 纵向对比看，同样以龙芯为例，其第二代产品 3A2000 在没有提升主频的前提下，通 过设计能力的改进，性能提升了 2.5 倍；3A3000 提升至 28nm 制程后，主频提升至 1.5G， 性能提升 1.6 倍；3A4000 在原工艺基础上，通过设计提升性能 2 倍；3A5000 提升至 14nm 制程，性能提升 1.6 倍；目前在研的 3A6000，据龙芯介绍，其性能已经达到了 Intel 在 14nm 的性能水平。从纵向发展历程来看，相同工艺条件下，设计能力提升带来的产品性能提升十分显著， 在 fabless 模式下，设计能力的差距显得尤为重要。 总结来看，工艺水平对性能有较大影响，在相同设计水平上，能带来 20%-30%的稳定 提升，但是更为重要的设计水平，能给产品带来一倍以上的性能提升。

3、产品性能完全决定用户体验？ 产品性能是影响用户体验的重要因素，但是系统优化同样重要。例如，在 2010 年 iPad 就风靡全球，但当时的 CPU 性能只有 Intel 的 1/2 到 1/3 左右，但是用户体验和评价都很 好，就是得益于苹果的系统优化。而国产 CPU 由于积累不够，即使在产品性能已经能满足 某些重点领域信创的要求的情况下，用户体验依然比 Intel 差一些。

性能差距只是外在表现，我们认为造成这种差距的内因，主要有以下几点： 1、微架构设计能力存在显著差距。所谓微架构，即在指令集架构体系之内的一种结构 设计，是 CPU 内部晶体管的一种排列方式，属于指令集架构体系的框架之内，例如 Intel 的 Icelacke、Broadwell。Intel 和 AMD 不断更新微架构，实现性能的不断迭代提升，国 产 CPU 的微架构在乱序执行、高速缓存、多核互联等技术上，由于起步较晚，都与先进水 平有一定差距。

2、定制化水平差导致精细度不足。Intel 针对特定领域和客户，会采用高度定制化的 设计，例如人工设计版图、采用锁存器 Latch 替换触发器 flipflop、全定制设计关键单元等 方案。定制化的实现需要多年的技术积累和人力投入，目前国产 CPU 很难实现，基本还是 采用传统的 EDA 工具生成版图和做版图优化的方式，精细度远低于定制化产品。

3、使用通用 EDA（Electronic Design Automation）工具缺乏协同。全球 EDA 软 件市场中，美国产品份额超过 95%，“三巨头”即 Synopsys、Cadence、Mentor。Intel 等欧美大厂许多都有自研的 EDA 工具或拓展，以及成熟的 flow，设计过程中出现的问题可 以与 EDA 部门直接协同解决，显著提升了设计效率和设计能力，不断拓展边界，而国产CPU 厂商目前普遍采用的是外购的 EDA 工具，缺少与设计工具的协同，且国产 EDA 工具 竞争力较弱，这一环节也难以实现自主创新。

4、与 Foundry 配合不够密切。在生产模式上，Intel 是典型的 IDM 厂商，AMD 虽 然是 Fabless 厂商，但与之前分拆出去的 Global Foundries 保持密切联系，两者都能实现 设计与制造环节的密切配合与协同。国产 CPU 由于起步晚、规模小以及国内芯片制造能力 弱，都是 Fabless 模式，难以与 Foundry 实现密切配合，限制了产品技术发展的速度。

落后的软硬件生态系统是制约国产 CPU 发展的另一瓶颈。X86 是目前桌面和服务器领 域的绝对主流架构，所以选用 X86 架构的受影响最小，可以直接使用 Windows 系统及软 件，ARM 架构的生态在全球范围内逐渐完善，而使用自主架构的面临巨大挑战。 生态系统很重要的一点是能够吸引全球程序员共同参与的各类应用软件开发的盈利模 式、知识产权分享机制等制度安排。CPU 设计需要耗费大量时间和人力开发编译器，芯片 流片成功后，还需要移植 Linux 内核、Android 系统等，后期系统的软件也涵盖了驱动层、 中间层到应用层，还需要不断针对这种架构进行迭代优化。前期即使大量投入，如果软件 上适配和推广不足，销量受限，软件开发者便会激励不足，用户更少，引起恶性循环，商 业模式便会出现问题。

2.2 纵向：龙芯 3 代产品迭代，单核性能提升 10 倍

龙芯经历了 3 代产品的迭代，产品性能提升逐步提升。每一代产品在国际通用的 CPU 计算性能测试集 SPEC CPU2006、访存性能测试集 STREAM 上的分值都得到了显著变化。

龙芯中科成立至今的10年时间里，单核性能提升了10 倍以上。2012 年的龙芯3A1000， 其实单核分值只有 2.7 分；2019 年发布的龙芯 3A4000 提升到 21.1 分，已经从“能用” 转变为“好用”；2021 年发布的龙芯 3A5000 提升到 25 分以上。 通过大幅度提升通用处理能力，龙芯计算机运行应用程序的体验明显改善。根据相关 机构测试，在龙芯3A1000 计算机上打开20MB 的Office文档需要33 秒，而在龙芯3A4000 计算机上不到 1 秒就能打开。 龙芯在设计能力通过积累实现跨越。龙芯 3A4000 和龙芯 3A3000 工艺相同，但是龙 芯 3A4000 的性能比龙芯 3A3000 提升了一倍。这是龙芯 20 年来优化经验积累的成果。 龙芯 3A5000、3C5000 在 2021 年推出，主频超过 2.5GHz，单核性能接近 30 分， 一个芯片最多包含 16 个处理器核，支持四至十六路服务器，具备高端服务器的商业竞争力。 与龙芯 3A4000 相比，SPEC CPU 2006 性能提升 50%以上、STREAM 性能提升 40%以上、 Unixbench 性能提升 100%以上。龙芯 3A5000 整体性能实现了全面超越。

除了自身的产品性能稳定提升，国际领先水平的提升放缓，给了公司快速追赶的绝佳 时机。 回顾 1980 年至今的商业 CPU 市场，性能提升呈现“慢—快—慢”的现象。摩尔定律、 Tick-Tock 模型共同带来了 1990-2010 年的快速提升，现阶段则是“挤牙膏”式的缓慢提 升。

主要原因有三个点：

1）缺少爆发式的应用新需求。2010 年以前，个人计算机和服务器的快速增长带动了 CPU 性能的提升，包括 20 世纪 90 年的多媒体、音视频、PC 端游戏；2000 年开始出现的 互联网应用、更高级的桌面用户体验等。人们需要两三年更换计算机，以便更好的处理这 些应用，而在 2010 年以后，PC 应用基本定型，除了特殊的游戏、视频剪辑等需求外，普 通的 CPU 足以应对。CPU 的提升主要聚焦于手机和云计算领域，但是不再是关注的焦点问 题。

2）Intel 市场份额绝对领先，不需要快速的性能提升来抢占市场。Intel 在桌面和服务 器端的产品市场份额长期在 80%以上，位居第二的 AMD 只在较少时间内对 Intel 构成短 暂的挑战，用户对品牌的依赖效应十分明显。

3）学术界没有新的 CPU 突破性理论。从 20 世纪 90 年代流水线模型、RISC 体系结 构基本确定之后，计算机体系结构在本质上没有太多突破性理论，现在的 CPU 性能提升， 主要是在工程细节上的优化，先进制程的红利，或者是靠 SoC 的“组合式创新”。（报告来源：未来智库）

2.3 纵向：生态建设实现突破，核心软件全面覆盖

CPU 价值由其上承载的软件生态的价值决定。CPU 本身没有实用价值，对于用户来说， 只有丰富的应用软件才能满足需求。CPU 厂商不可能自己完成开发所有的软件，打造生态 最难的事发展初期，很难打破“没用户-没厂商-没用户”的双向悖论。 龙芯与 2012 年就提出“Inside-Outside”模型，将 CPU 核和软件生态以芯片为衔接， 均衡发展。2013 年龙芯中科在原有芯片研发团队之外，组件系统软件研发团队，专门从事 软件生态建设。2020 年龙芯 CPU 完成性能补课，但是生态还需更长时间，也是未来发展 的重要课题。 复杂的软件生态是自下而上生长的多层结构，在相邻两层中，下层软件为上层软件提 供支撑服务。

龙芯中科的软件工程师主要是集中在系统软件，围绕龙芯指令集研发 Linux 操作系统 发行版，从中细分出面向不用 API 编程环境的开发小组，例如 Linux 内核、C/C++编译器、 Java 虚拟机、浏览器、图形库、媒体解码库、虚拟化和云平台等。 随着应用范围的不断扩大，产品性能的稳步提升，龙芯也开始进行应用程序的开发。 2015 年，龙芯中科研发了 3D 地球演示模型，证实了龙芯 3A2000 平台上通过软件优化能 够实现流畅的 3D 应用。2017 年，龙芯启动“龙芯应用公社”的开发，在龙芯计算机上集 成了类似手机端的应用商店，用户可以方便查询、下载、安装和升级。

目前，用于办公信息化处理的功能已经齐备，龙芯台式计算机上的丰富应用。基于龙 芯 CPU 已经有各种型号的台式计算机、服务器、笔记本计算机，运行的软件已经有 WPS 办公软件、浏览器、Java 虚拟机、各种中间件、数据库，以及各种云平台、大数据、AI 方 案。很多外围设备已经在龙芯计算机上适配，包括打印机、扫描仪、身份证读卡器等。

3. 国产 CPU 的市场有多大

CPU 的下游应用市场主要分为：政务及重点行业市场、企业级市场、消费级市场。其 中，政务及重点行业市场对安全性以及自主创新要求最高，同时对生态的要求相对最低， 是与国产 CPU 前期发展水平相匹配的，因此这部分市场是国产 CPU 成长的根基所在。 测算 CPU 市场规模，实际应该分为：测算整体市场规模（可参考历史静态数据）、可 国产替代市场规模。从整机形态，可分为 PC、服务器两个方向。

整体市场，PC CPU 需求超过 5000 万颗/年，服务器 CPU 需求约 800 万颗/年。根据 行业惯例，一台 PC 对应一颗 CPU，2021 年中国 PC 出货量超过 5000 万台，则整体 PC CPU 需求超过 5000 万颗。根据 IDC 数据，服务器市场超过 85%的服务器为 2 路服务器，即一 台服务器对应 2 颗 CPU，则中国区整体服务器 CPU 需求约为 800 万颗。假设 PC CPU 价 格为 1000 元/颗，服务器 CPU 为 8000 元/颗，则 PC CPU 市场规模超过 500 亿元，服务 器 CPU 静态市场规模约 640 亿元。 中短期看，确定性最高的是，可国产化市场规模。

国产 PC CPU 年化市场规模约为 200 亿元。考虑 PC 采购不同机构性质，分为核心替 代（公务员群体）、重点替代（事业编制群体）、逐步替代（国有企业群体）、可选替代 （一般企业工作人员），假设四类替代群体，稳定期后，国产 PC 采购比例分别为 80%、 60%、40%、10%。根据国际统计局数据，可得四类群体整体人员数量。假设单科 PC CPU 价格为 1000 元，则 PC CPU 整体规模为 1020 亿元。假设 PC 5 年完成折旧，则国产 PC CPU 年化市场规模约为 200 亿元。

国产服务器 CPU 静态市场规模约为 139 亿元。根据 IDC 服务器数据统计，可知党政、 通信、金融等重点行业 2021 年服务器出货量，假设党政、通信、金融、其他行业国产服务 器采购比例分别为 80%/40%/30%/10%，参照服务器 CPU 市场价格，假设服务器 CPU 价 格为 8000 元/颗，保守假设国产服务器全部为 2 路服务器（一台服务器配置 2 颗 CPU）， 则国产服务器 CPU 年化市场规模约为 139 亿元。

国产服务器 CPU 动态市场规模超过 200 亿元。值得注意的是，拉长 10 年维度看，PC 市场整体出货量相对稳定，服务器市场出货量随数据量、云计算催化，长期依然是增量市 场。考虑以上测算仅为静态数据，若考虑动态空间，假设服务器市场未来 5 年维持复合 10% 增速，则 2026 年，国产服务器 CPU 市场规模将超过 200 亿元。

4. 收入拆分与估值

收入与费用拆分

工控类芯片，重要行业基于现阶段的验证和应用预计将迎来高速增长，客户对龙芯产 品的接受度提升，部分解决方案类业务（前期主要为工控类芯片的技术支持类开发服务） 划归工控类芯片中，因此，假设工控类芯片 2022-2024 年的增速为 60%、45%、40%。 信息化类芯片，2022H1 处于信创政策调整期，LoonArch 架构迁移影响持续，增速相 对较缓，预计 H2 将有明显改善，2023-2024 年，预计应用领域从桌面向服务器快速拓展， 因此，假设信息化类芯片 2022-2024 年的增速为 20%、40%、40%。 假设解决方案 2022-2024 年的增速为 30%、20%、10%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。

来源：未来智库