随着国内半导体产业迅猛发展，在核心技术最受关注的CPU芯片领域正迎来历史性的发展机遇。在此背景下，国产CPU设计厂商龙芯中科技术股份有限公司（以下简称“龙芯中科”，688047.SH）经过历时一年多的努力，终于如愿成为“国产CPU第一股”。

 

2022年6月24日，龙芯中科成功登陆科创板挂牌上市，本次发行股票数量4100万股，发行价格每股60.05元，募资总额为24.6亿元。龙芯中科对此表示，募集资金将用于先进制程芯片研发及产业化、高性能通用图形处理器芯片及系统研发以及补充流动资金。

 

作为成功登陆科创板的第一家CPU设计公司，龙芯中科是国产CPU“自主派”的领军企业。而在2021年，龙芯中科旗下的龙芯中科（合肥）技术有限公司，也被确立为安徽省“专精特新”中小企业，成为国产芯片技术领域的排头兵。

 

如果从2001年课题组成立时算起，龙芯中科走到上市这一步用了21年时间。经过这21年来的不懈努力，龙芯中科的芯片设计研发不断取得新成果，但在抓住登陆资本市场的重要契机后，龙芯中科将如何实现中国版“Wintel”的生态愿景其实更为外界关注。

 

 

龙芯中科的发展始终围绕着芯片产业展开。虽然“龙芯”迭代芯片发展至今已经有数十款产品问世，但“龙芯”芯片一路走来，没有想象中那么容易。

 

2001年，当时还是中国科学院计算技术研究所研究员的胡伟武，在看到国内CPU产业的薄弱处境时，他决心带着10来个人和100万元经费，在研究所一间50平方米的实验室里成立了“龙芯课题组”，这也是龙芯中科前身的由来。从成立的第一天起，“龙芯课题组”的目标就很明确，就是要“做出中国第一台不依赖进口CPU的计算机”。经历为期一年多的努力，终于在2002年8月10日，胡伟武宣布第一代产品“龙芯1号”流片（即试生产）成功，这意味着龙芯课题组填补了中国计算机产业“无芯”的空白，国产CPU历史崭新的一页就此徐徐翻开。

 

“龙芯1号”的成功，得到有关部门更多的重视和支持，龙芯课题组也申请到“国家863重点项目”，此后“龙芯”开始进入芯片迭代“小步快走”阶段。

 

从2003年到2009年期间，龙芯2B、2C、2E、2F以及3A等数款芯片先后流片成功。其中，“龙芯2E”在IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）方面已经达到了同时期英特尔CPU性能一半的水平，而“龙芯2F”作为龙芯中科的第一款商用芯片，销量也达到数十万片。

 

不过，“龙芯”芯片的迭代看似一帆风顺，但实际上却经历了不少弯路和坎坷，尤其是“龙芯3号”的研制过程更是一波三折。2010年11月，当科研团队进行“龙芯3B型号”芯片的测试时发现连操作系统都启动不了。后经测试发现，这款芯片在可测性设计部分有逻辑错误，虽然一再改版调试总算顺利解决，但接着又出现压力测试下的死机现象，甚至还有测试死锁问题出现。直到反复修改一年多时间，“龙芯3B型号”芯片才最终达到稳定状态。

 

胡伟武曾公开表示，“龙芯”芯片的研制过程如此坎坷，除了研发流程需要完善外，根本原因还在于团队坚持自己开发核心模块，挑战的是难中之难的问题。“这些问题，如果是‘攒’芯片，一般不会碰到，与他人合作更不会遇到，我们这样做，也是因为用别人的产品时吃过亏。我国信息产业企业成千上万家，如果不掌握核心技术，那就成了卖盒子，打开里面都一样。”

 

随着“龙芯”迭代芯片的不断成熟和进化，目前，基于12nm制程工艺，“龙芯3号”最新一代产品3C5000服务器处理器已经正式发布。该产品采用的是龙芯中科自主研发的LoongArch指令系统，不用海外企业授权，在设计上完全不用担心被ARM、英特尔等国际厂商断供。

 

谈到“龙芯”芯片从无到有的发展过程时，深度科技研究院院长张孝荣表示，“龙芯中科作为国产CPU的代表，在业内一直是坚持自主可控的发展道路。但芯片设计领域一直离不开大量资金的支持，仅仅靠企业自身盈利水平不足以支持发展，因此上市融资是一条比较靠谱的路。在此次完成科创板上市后，龙芯中科也有望在芯片设计上实现更大的突破。”

 

 

龙芯中科的发展离不开政府的支持。在多次公开场合当中，胡伟武都曾提到国家的 “十一五”“十二五”等计划给龙芯中科的发展提供了政策支持和资金扶持。

 

但在2006年，“汉芯一号”造假、骗取上亿元科研经费的事件在市场和业界引起轩然大波。这让彼时同样得到国家资金扶持的龙芯中科，也被卷入铺天盖地的质疑声中，不少人认为，龙芯中科无非也是依赖国家输血、骗取补贴的企业。

 

谈到对于“汉芯事件”带给龙芯中科的风波和影响时，胡伟武反倒是看得很开。在“2015中国计算机大会”上，他公开表示，这也不是坏事，逼着龙芯中科只能在市场中谋生存、谋发展，去服务客户，走市场化道路，这其实也是件好事。 

 

“十一五”时期，以龙芯中科、申威、飞腾为代表的本土CPU研发团队在产业化方面没有达到预期要求，国内开始出现鼓吹自主研发毫无出路、必须走技术引进道路的声音。与此同时，以IBM、ARM、高通、AMD和英特尔为代表的境外CPU公司一改过去严密技术封锁的策略，到中国开始创办合资公司。

 

面对外部的重重压力，胡伟武意识到早期团队在市场化经验上的不足，在政府的支持下，龙芯中科启动由学术团队向商业公司转型的历程。2010年，为将“龙芯”处理器的研发成果产业化，中国科学院和北京市政府共同牵头出资，宣布成立龙芯中科技术有限公司，开始走向市场化运作的道路。

 

根据公开信息显示，龙芯中科注册资本为3.6亿元。截至招股书签署日，中科院计算所100%出资的中科算源持股21.52%，此外，北京市国有资产经营有限责任公司100%出资的北京工业发展投资管理公司持股7.17%。而胡伟武和晋红夫妻二人，通过天童芯源及芯源投资、天童芯正、天童芯国合计控制33.61%的表决权，为龙芯中科共同实际控制人。

 

用胡伟武的话来说，自公司成立以来，龙芯中科主要是做了两件事：“第一件是把计算所的科研成果转化出来，把实验室样品做成产品；第二件是把做出来的产品拿到市场上试试看，跟市场形成一个闭环。”

 

从2010年到2015年，龙芯中科经历了从样品到产品、从实验室到企业的过渡，初步完成了与市场的结合。在这一阶段，龙芯中科主要面向基于嵌入式操作系统的单一应用及基于Linux通用操作系统的简单应用。

 

直到2019年，“龙芯”CPU的年出货量达到数十万片，2020年达到上百万片，应用方面达到了“可用”的水平，使用者对自主基础软硬件的抵触情绪也逐步消失。伴随着龙芯中科研发的CPU在市场上逐步得到认可，公司的业绩也有了好转。根据招股书显示，龙芯中科在2019年、2020年、2021年营收分别为4.86亿元、10.82亿元和12亿元；净利分别为1.92亿元、7223.74万元和2.37亿元；扣非后净利分别为1.13亿元、2亿元和1.7亿元。

 

在报告期内，公司计入当期收益的政府补助金额分别为9186万元、2884.6万元、8139万元，占当期利润总额比例分别为44.95%、29.76%、31.88%。

 

可以看出，龙芯中科对于来自政府补助的依赖逐渐减少，其自身也具备了成熟的盈利能力，这也说明龙芯中科在市场化运作方向上的正确性。

 

 

2015年，也就是龙芯中科销售收入首次突破1亿元实现盈亏平衡之际，胡伟武陷入了一个艰难的抉择：要不要采用自主指令集？
 

诚然，龙芯中科过去基于MIPS上拓展指令集，可以省下不少时间和资源成本，但是在CPU研发领域，自主指令集是最底层的技术。而在当时，龙芯中科主攻的党政办公市场正在全面采购招标，在这个关键时刻，一旦更换新的指令集系统，可能就意味着龙芯此前的不少工作成果需要推翻重来，这对于龙芯中科的市场拓展或将带来很大的影响。

 

但一向怀着“走自主路线”设想的胡伟武，还是在继续做大市场和强化自研技术之间选择了后者。

 

在2020年召开的一次学术大会上，龙芯中科宣布不再使用MIPS开发新产品，转而推出了一套具有完全自主知识产权的指令集LoongArch，这与之前基于MIPS上拓展的looglSA指令集相比是一次跨越性的进步。

 

“若想寻求长远发展，我们不能基于国外指令系统建设自主的信息生态体系。”对于龙芯中科的发展规划，胡伟武非常清醒，他认为，龙芯中科必须掌握完整的自主产权，才能在未来市场化竞争当中避免陷入“卡脖子”的处境。

 

LoongArch自主指令集的推出，意味着从整个架构的顶层规划，到各部分的功能定义，再到细节上每条指令的编码、名称和含义都进行了自主重新设计，具有相当充分的自主性。基于这一基础，龙芯中科顺势推出了新一代3A5000/3C5000L芯片，在性能上接近市场主流产品的水平。

 

目前，龙芯中科已面向工控类应用和信息类应用两大领域，推出了“龙芯1号”“龙芯2号”和“龙芯3号”三大系列“龙芯”产品。其中，“龙芯1号”“龙芯2号”主要面向工控类应用，“龙芯3号”则主要面向信息类应用。

 

由于龙芯中科在自研技术上的加强，其研发投入费用也在逐年增长。数据显示，2019年至2021年期间，龙芯中科各年研发投入分别为7821.39万元、2.08亿元和3.22亿元，占各年营收比例分别为16.11%、19.26%和26.78%。

 

“MIPS指令集在授权上比较开放，龙芯中科之前可以扩展修改其指令集，并自行设计可控的产品。但如今这个指令集的授权方已经不复存在，龙芯中科完全走上了自主可控的发展道路。基于Linux平台发展软件生态，也是一条探索了多年的道路，这种系统在商用领域有广泛的应用，在消费领域发展，需要给软件厂商一定的时间去做适配性改造。”张孝荣表示。

 

 

二十年的不懈奋斗，让龙芯中科成为国产CPU的一面旗帜。但必须指出的是，相对于国际领先水平，龙芯中科还有着不小的差距。
 

对此，赛迪顾问集成电路产业研究中心总经理滕冉指出，“架构和制程工艺对于芯片来说至关重要，目前AMD的桌面处理器正式进入5nm时代，而Intel已经迈向10nm，龙芯中科的量产芯片与国际厂商还存在着2代到3代的技术代差。”

 

想要在性能方面赶上甚至超过主流的X86处理器，“龙芯”CPU还有很长的路要走。而更为关键的是，龙芯中科的产品还需要面临生态建设上的短板问题。

 

历经数十年的发展，全球当前已经形成了“Wintel”（即Windows+Intel）生态体系和“AA”（即ARM+Android）两大信息化生态体系，并且都由美国作为主导。而龙芯中科的下一步目标，就是希望能够打造出中国版的 “Wintel” 生态或“AA 生态”。

 

事实上，推出一个自主的指令系统不算太难，难的是生态的构建，这也是业界的共识所在。所谓生态，就是在硬件基础上建立起的一套软件体系，一种指令系统对应着一种软件生态。

 

为了尽快完成自身生态建设，目前龙芯中科正尝试通过二进制翻译技术，兼容部分x86和ARM的应用，从而达到生态融合的目的。在兼容现有生态的同时，龙芯中科已经组建起LoongArch联盟，把LoongArch指令集免费开放，联盟不光对指令集本身开放，也将对部分处理器的IP核实现代码全部开放，以最大的开放程度来打造LoongArch生态联盟。

 

“想要在未来实现更大的商用化，龙芯中科需要在生态建设方面持续推进。一是要继续开放，越开放合作伙伴越多，产业生态力量越大；二是要兼容，越兼容越容易形成合力，产业生态不易碎片化；三是要优化，以用户体验为中心，通过软硬件紧密结合进行优化。”滕冉表示。

 

正如胡伟武曾经说过，发展核心技术不能妄想“弯道超车”。国产CPU这种高复杂系统的建设，应以30年为一个研发周期，在试错中发展。如今，龙芯中科正走在这条试错的道路上，只有等到其在生态建设上走向成熟的那一刻，国产CPU才能在全球市场的竞争当中彻底崛起。