追了20年，龍芯何時能硬剛英特爾？
【文/觀察者網 呂棟】
2021年歲末，對國產CPU設計企業龍芯中科來説，最大的好消息莫過於科創板IPO在經過半年審查後正式提交註冊。如果速度夠快，龍芯中科的股票應該可以在春節前上市交易，成為A股首家國產CPU公司。
上交所官網截圖
就在一週前，美國CPU巨頭英特爾在涉疆問題上挑事，引發不少國人憤慨。被傷害民族感情的網友們，情緒激烈但又有些無奈。他們點着國產CPU廠商的名字説：如果國產CPU夠強，英特爾肯定不會這麼囂張。這其中被點名的，就包括龍芯。
背靠中科院、但實為胡偉武夫婦控股的龍芯，無疑是一眾“國產”CPU裏，國產化最徹底的那一個。與其它同行往往基於X86或ARM授權不同，龍芯的指令集系統和IP內核全部自研，是真正意義上的自主可控。
不過，完全自主帶來的是譭譽參半。技術有多純粹，商業化落地就有多困難，龍芯選擇的道路是否真正適合中國CPU行業發展，仍然充滿爭議，就連國家級的集成電路“大基金”，也尚未選擇龍芯作為投資對象。
某種意義上，胡偉武是中國CPU行業最“倔”的男人，儘管收穫了巨大的聲名，並且享受着政府每年的鉅額補貼，但龍芯能否真的扛起國產CPU大旗，仍然充滿疑問。
融資渠道有限
被網友寄予厚望的龍芯，體量並不算大。按招股書中的數據來還原這家公司，它的基本情況應該是這樣的：歷史長達20年但員工僅有700多人，過去三年營收總和不到20億，淨利潤不到3億，政府補助佔淨利潤的比重最高時超過85%。研發投入3.6億，佔營收的比重在25%左右。
圖源：招股書截圖（下同）
多年來融資渠道有限，做芯片又很燒錢，龍芯闖關科創板明顯是要求援。這家宣稱要將自主進行到底的公司，IPO擬募資35億元，這一金額既是其過去三年營收總和的2倍，也是其資產總額的2倍。募集來的資金將用於三個方面：先進製程芯片、高性能通用處理器芯片和補充流動資金。
儘管龍芯IPO募資金額還不夠英特爾半個月燒的，但前者的目標卻很宏大。為了將自己的產品商業化，龍芯對外要迎戰英特爾、AMD、ARM等外企，對內也要和華為鯤鵬、天津飛騰、海光信息、申威科技、上海兆芯等爭搶份額。難上加難的是，龍芯不僅要實現性能上的追趕，還計劃建立一套徹底獨立於西方的體系。
既要趕超技術又要完善生態，強敵環伺之下，龍芯能做到嗎？
圖源：龍芯中科官網
龍芯最初並不是一家公司的名字，而是中國最早研製的高性能通用處理器的代稱。據龍芯中科官網信息，2001年，中科院計算所開始研發龍芯處理器，得到核高基等不少國家重大項目的支持。經過10年的技術積累後，中科院和北京市政府共同牽頭出資成立龍芯中科，目的是將龍芯的研發成果產業化。
在課題組成立20週年之際，龍芯中科已形成面向嵌入式專門應用的龍芯1號系列處理器、面向工控和終端類應用的龍芯2號系列處理器，及面向桌面與服務器類應用的龍芯3號系列處理器等主要產品。
基於這些產品，龍芯中科也已經形成信息系統和工控系統兩條業務主線。其中，龍芯1號系列、龍芯2號系列主要面向工控類應用；龍芯3號系列主要面向信息化應用，部分面向高端工控類應用。我們日常所説的要對標英特爾AMD的處理器，指的就是就是龍芯3號系列，主要用於PC和服務器。
技術自主可控一直是龍芯的口號。在龍芯總設計師胡偉武看來，凡是在“西方地基”上蓋房子，最終都會不堪一擊。龍芯的目標就是打造一套完全自主的技術體系，堅持用毛澤東思想武裝龍芯。在此背景下，龍芯中科還制定了一套選人用人標準：“又紅又專，紅重於專”。
自2018年中興通訊遭美國製裁以來，研發自主可控的國產芯片，幾乎成為中國產學研各界的共識，市場上蹭着國產替代熱點進行大手筆融資的公司屢見不鮮。而龍芯喊出“將自主進行到底”的響亮口號，似乎並沒有引起資本市場的興趣。從2018年到2020年，龍芯中科只進行過一次增資。
值得一提的是，儘管官方背景鮮明，但龍芯並不是一家國資控股的公司。在龍芯中科最新的股權結構中，胡偉武和晉紅夫妻是龍芯中科的實控人，合計控制該公司33.61%的表決權，二人還分別擔任龍芯中科董事長和投資總監；其次是國有股份，中科院計算所控股的中科算源和北京國資控股的北工投，分別持股21.52%和7.7%，剩下的基本是國內的私募基金。
龍芯中科股權結構
對比來看，胡偉武弟子陳雲霽創辦的AI芯片企業寒武紀，在IPO之前的幾輪融資中連續獲得阿里巴巴、聯想集團、科大訊飛、國投基金等明星產業資本的青睞。
如果説民間資本不願在國產CPU這個技術和生態壁壘幾乎是最高的賽道中坐冷板凳，那以產業扶持為最終目的的國家集成電路產業基金（下稱：大基金）應該早就關注到了龍芯中科。
自大基金成立以來，無論是上游的EDA公司華大九天、設備企業中微公司、材料企業南大光電、設計企業紫光展鋭，還是中游晶圓代工廠中芯國際，以及下游企業長電科技，均曾獲得注資。
截至2021年6月，國家大基金投資的芯片設計領域的公司名單
但在龍芯中科以及其他五家國產CPU企業的股東名單中，並沒有看到大基金的身影。
在這條頗為艱難的道路上，龍芯還有一條渠道獲得資金支持，那就是政府補助。
2018年，政府補助佔龍芯中科利潤的比例曾超過85%，但近三年半補助總額只有1.76億元，而該公司2020年一年的研發投入就達到2.1億元，加上應收賬款和存貨規模的不斷增長，龍芯中科的資金流動性面臨嚴峻考驗。招股書顯示，今年上半年，龍芯中科的流動比率在所有可比公司中是最低的。
2021年前9個月，由於加大研發力度，龍芯扣非淨利潤同比減少超過7000萬元。
融資渠道有限，芯片研發又要持續投入，龍芯中科揹着可比公司中最高的資產負債率去科創板求援。
客户集中度較高，降價爭市場致毛利率驟降
雖然今年6月才提交科創板上市申請，但龍芯中科早在去年底就已開始上市準備。2020年11月，龍芯中科召開股東會宣佈整體變更為股份有限公司，隨後在12月開啓上市輔導；2021年1月，胡偉武從中科院計算所離崗，專注於龍芯經營。
選在2020年-2021年這個時間點IPO，龍芯是有考慮的，因為這兩年該公司的業績取得明顯增長，對提高估值有不小幫助。財報顯示，龍芯中科2020年營收10.8億元，同比增長123%；扣非後的歸母淨利潤為2.0億元，同比增長77%，均創下歷史新高。兩年前的2018年，龍芯中科的營收還不到2億，淨利潤只有幾百萬。
據龍芯中科披露，該公司主要客户是整機廠商與ODM廠商，應用場景包括信息化領域（政務、金融、教育等）和工控領域（物聯終端、儀器設備、數據採集等）。2018年-2021年6月，龍芯中科前五大客户收入合計佔營收比重保持在70%左右，存在客户集中度較高的風險，並且未來仍可能保持較高水平。
基於2020年的業績，並結合報告期內的股權融資情況、可比A股上市公司二級市場估值情況，龍芯中科選擇適用《上市規則》2.1.2條款的第四項上市標準，即“預計市值不低於人民幣30億元，且最近一年營業收入不低於人民幣3億元”。
其實近期業績猛增的國產CPU企業不止龍芯一家，有的企業業績甚至比龍芯還要亮眼。據中國長城公告披露，其參股的國產CPU公司天津飛騰，2020年營收12.72億元，同比大幅增長513.86%，淨利潤3.41億元，脱離長期以來盈虧平衡的狀態；2021年上半年，飛騰營收11.83億元，淨利潤4.60億元。
業績接連報喜，國產CPU在市場上終於能打了？
這樣説也對也不對，還是要從細分市場來看。目前，CPU市場主要分為三類：一是政務及重點行業市場，這一市場對安全和定製化要求較高，但對產業生態要求相對較低，契合國產CPU的發展現狀，被國產CPU企業視為核心市場；二是企業級市場，這一市場對產業生態要求高於政務但低於消費級市場，被國產CPU視為未來重要的增量市場；最後是消費級市場，這一市場對產業生態要求最高，對性價比較為敏感，迭代週期短，被國產CPU視為需要長期突破的目標市場。
目前來看，國產CPU企業有競爭力的領域只是這兩年需求爆發的信創產業。龍芯中科表示，在政務服務領域，基於龍芯的計算機與服務器已經在各類辦公業務系統中應用達百萬套以上，相關重點行業的關鍵信息基礎設施正在開展國產CPU應用，對信息安全、供應鏈安全要求相對較高的領域，是國產CPU的優勢市場。
在國內外大環境下，政務和重點行業市場在採購時無疑會傾向國產CPU，但訂單畢竟還是有限的，龍芯之外還有飛騰等5家國產CPU企業在盯着這個市場。為了爭奪市場，龍芯採取了降價策略。招股書披露，2020年、2021年1-6月，為了進一步開拓日趨成熟並進入快速增長階段的電子政務領域的市場，龍芯適當降低新一代產品的銷售單價，大幅提升了該公司芯片產品在桌面、服務器領域的銷量。
但降價勢必會對毛利率形成壓力。龍芯披露，2018年-2021年6月，該公司綜合毛利率從62.55%降至47.54%。其中工控類芯片的毛利率波動不大，一直保持在70%以上，而信息化類芯片的毛利率持續下滑，從2019年的50.11%降至2021年上半年的39.89%，並且這一類芯片的銷售佔比顯著上升。
從產品結構來看，龍芯早期產品以工控類為主，2018年工控類芯片在龍芯中科的營收佔比超過50%，信息化類芯片營收佔比不到30%。但隨着用於桌面和服務器領域的3A4000/3B4000處理器於2019年推出，龍芯信息化類芯片的營收佔比開始迅速上升，2020年超過70%。
龍芯表示，該公司2011-2015年在工控領域進行第一輪迭代，達到每年幾萬片量級；2016-2019年在電子政務領域的第二輪迭代，達到每年幾十萬片量級，將在2020-2022年進行更多應用場景的第三輪迭代，每年穩定地達到幾百萬片量級。
但隨着規模擴大，龍芯在經營上還存在另外兩個風險。一是應收賬款餘額增加導致的壞賬風險，2018年-2020年其應收賬款餘額從0.8億元攀升至3.1億元；二是存貨跌價風險，2018年末-2021年上半年末，其存貨規模從0.9億元攀升至3.6億元，對該公司流動資金佔用較大。
2023年硬剛英特爾？
對國產CPU來説，中國整體的市場空間足夠大，即便近兩年採用國產CPU的桌面和服務器產品發展迅速，市場份額仍不足5%。關鍵是，國產CPU如何從保護性的政企領域向充分競爭的消費級市場突破，進而打破英特爾和AMD對市場的壟斷。
目前，國產CPU走的是三條路線。其中，上海兆芯和海光信息走的是X86內核授權模式，由於英特爾和AMD都是X86架構，所以這一模式生態是最成熟的，但這一模式自主可控程度最低；華為鯤鵬和天津飛騰走的ARM指令集授權模式，這一模式可以自主設計CPU核心，可控程度較高，但ARM架構的桌面和服務器生態尚未成熟；龍芯和申威走的是最艱難的路線，指令集系統和IP內核全部自研，這種模式可以實現技術上的完全自主可控，但生態領域幾乎是一片空白。
所謂生態，就是在硬件基礎上建立起的一套軟件體系，一種指令系統對應一種軟件生態。如果沒有豐富的應用程序，就算是性能世界第一的硬件也無法打開市場。無法打開市場，就沒有人用，也就不會有人有動力去開發適配這款硬件的軟件，最終就會形成惡性循環。
目前，X86架構和Windows已經建成Wintel體系，ARM架構和安卓在移動端構成AA體系，兩大體系擁有豐富的應用生態，基於這兩大體系開發CPU會減少很多困難。如果説X86授權的自主可控程度較低，那麼ARM長期以中立性面向市場，而且在蘋果轉向自研ARM架構桌面CPU後，市場普遍認為ARM生態會逐步豐富起來，國產CPU也可能最先從這個方向突圍。
但胡偉武認為這兩大體系都不可靠，即便ARM一直保持中立也不行，所以龍芯執意要做“第三碼事”。
在研發初期，龍芯CPU曾選擇基於開放度較高的指令系統並結合自研的模式，在授權體系相對開放的MIPS指令系統基礎上擴展了數百條自定義指令，形成了MIPS兼容指令系統LoongISA。2018年-2020年，龍芯的產品主要基於MIPS指令系統，佔主營業務收入的比例約80%左右。
2020年，龍芯推出自研LoongArch架構。據招股書披露，基於LoongArch指令系統的芯片產品龍芯3A5000已於2020年底完成流片，並於2021年5月形成銷售。2021年7月開始，龍芯信息化業務已經轉向基於LoongArch的系列處理器。
那麼這款採用自研架構的處理器性能怎麼樣？龍芯透露，3A5000/3B5000單核通用處理性能是龍芯3A4000/3B4000芯片的1.5倍右，逼近開放市場主流產品水平。在國產同類CPU中，3A5000單線程測試分值與採用領先兩個工藝代製程的ARM架構桌面產品性能相當；作為一款四核CPU，3A5000的多線程測試分值甚至超過採用X86和ARM架構的相同工藝節點的可比公司八核桌面產品。
而在國內第三方測試機構的測試結果中，12nm工藝的龍芯3A5000單核性能與14nm工藝英特爾i5-9500（2019年二季度推出）的差距並不大，性能為後者的89%，差距主要在多核性能方面，龍芯多核性能只有英特爾的67%。但與國產ARM V8八核14nm處理器相比，四核的龍芯3A5000性能高出600多分。
龍芯坦言，性能目前還不是該公司在高端市場的競爭優勢。該公司稱，龍芯處理器性能與市場主流高端產品尚存在一定差距，與處理器配套的基礎硬件（如GPU、網絡芯片等）還不夠齊全。
更艱難的是，性能只是龍芯苦苦追趕的一個方面，要想讓更多人用龍芯處理器，該公司還需要在生態方面努力。
龍芯透露，自研指令集LoongArch充分考慮了兼容需求，可以通過“指令系統創新+二進制翻譯”的方式，運行其他平台上的二進制應用程序，從而達到生態融合的目的。為支持芯片銷售及應用，龍芯還開發了基礎版操作系統及瀏覽器、Java虛擬機、基礎庫等重要基礎軟件，並以兩種方式免費提供給客户。
但即便如此，龍芯也坦承，目前龍芯處理器軟件生態完備程度和整體成熟度偏低，應用軟件的總體數目與成熟生態差別顯著，目前在Wintel體系和AA體系中的大量應用軟件尚不能在龍芯平台上運行。此外，在開放商用市場，相較於Intel、AMD等國際CPU龍頭企業，龍芯在產品和生態方面整體上還存在較大差距。
從以上信息不難看出，龍芯在性能和生態方面仍處於追趕狀態。但有意思的是，近日在互聯網上出現這樣一條信息，內容是“胡偉武表示龍芯要在2023年正面硬剛英特爾”，這話真是胡偉武説的嗎？
觀察者網查詢後發現，胡偉武近期並未做過這樣的表態。而在2020年10年的一檔採訪中，他曾表示，龍芯的“基礎補課”已經基本完成，性能跟市場主流產品相比並不算差，並且跟龍芯配合的操作系統也已經達到穩態，2023年可以走向開放市場競爭。
視頻截圖
但他同時坦言，不瞭解國產芯片的人情緒會很急躁，認為只要國家投入，五年就能趕超英特爾。但真實情況是，國產CPU跟英特爾差距仍十分明顯，因為英特爾已經發展了五十年，國內企業不可能短時間趕上。但當英特爾發展60年的時候，中國企業通過努力能接近它發展30年的水平，這是有可能的。“到2030年的時候，我們可以展望一下，比如你買電腦的時候你會想，我是買一個英特爾的還是買個龍芯的？你主要比較的可能是它的性價比。”胡偉武表示。
胡偉武採訪視頻截圖
在本月的一個公開論壇上，胡偉武在演講時還曾提到，英特爾處理器2003年到2010年每年性能提升23%，2010年到2015年每年性能提升12%，2015年之後每年性能提高3%，已經逼近天花板。他當時表示，自主CPU發展需要三十年，現在已經發展了二十年，正在呈現出加速發展的態勢。
再給十年，胡偉武能否真的“硬剛英特爾”？