摘要:服务器芯片领域主要有两条技术路线:x86和Arm。这是两种架构,是芯片和软件间的“翻译”。前者由英特尔、AMD主导,后者只要购买Arm公司的指令集授权,就能自己定制芯片。
六年间,从能用到好用,鲲鹏做对了什么?还需要做什么?
文|吴俊宇
编辑|谢丽容
2018年,华为芯片“备胎”计划启动——鲲鹏920由此诞生。这是一款基于Arm架构设计的7nm(纳米)服务器CPU(中央处理器)。
服务器芯片领域主要有两条技术路线:x86和Arm。这是两种架构,是芯片和软件间的“翻译”。前者由英特尔、AMD主导,后者只要购买Arm公司的指令集授权,就能自己定制芯片。
鲲鹏920这个“备胎”计划外界一度不理解——为何要费时费力做一款国产服务器芯片?
毕竟当时的全球服务器市场,x86架构芯片占据了99%的份额。华为当时是x86服务器出货大户,2018年在中国x86服务器市场份额高达18%,位居第二。
转向Arm架构CPU自研,华为可谓花大力气绕小路——需要找到一批愿意生产销售鲲鹏服务器的整机厂商,还要重新帮助客户把企业软件从x86架构迁移到Arm架构。
事后证明,启用“备胎”是正确的。2019年华为被美国政府列入实体清单后,无法获得x86芯片,x86服务器出货量两年内归零。鲲鹏成了唯一的路。
时隔六年,这条路迎来里程碑时刻。
此时,尽管英伟达为代表的GPU(图形处理器)大行其道,CPU主导的通用算力依旧十分重要——它是基础和底座,AI芯片服务商消耗的训练、推理算力和数据,依然需要用CPU服务器进行存储和处理。“CPU+AI芯片”的服务器组合会是大部分企业的刚需。
国际市场调研机构IDC最新数据显示,2024年搭载鲲鹏CPU的服务器在中国服务器(包括x86服务器和Arm服务器)市场份额突破20%。我们多方了解到,鲲鹏服务器在国产芯片服务器(包括鲲鹏、海光、飞腾、龙芯等)市场份额已经远超50%。
“鲲鹏系”13家服务器厂商从零起步,用六年时间超过了华为在2018年的份额。历经六年,鲲鹏服务器从最初勉强能用,发展到逐渐好用。鲲鹏服务器已经跑在电信运营商、金融机构、公共部门、互联网等行业的核心系统中。如今,鲲鹏至少解决了“活下来”的问题。
鲲鹏这六年发展历程,反映了一个事实:做大国产芯片,不仅要踩准技术路线,还要做大软硬件生态,更要全社会、全行业的合作参与。
那么,鲲鹏做对了什么?接下来还要面对哪些挑战?又要如何抓住这一轮AI浪潮?
踩准技术路线
英特尔、AMD这两家芯片公司主导的x86架构超过40年。
全球首款x86服务器芯片诞生于1989年,距今也有30多年的历史。x86服务器芯片优势是,单核性能强、兼容性好,安全计算能力高。长期历史积淀,这让全球几乎所有服务器厂商都在生产销售x86芯片,几乎所有企业软件都跑在x86芯片上。
2018年,华为已处于被美国政府列入实体清单的前夕。一位中国政企数字化行业资深人士曾对我们表示,华为在这个时间点,就已经在为x86服务器芯片被断供做准备。
2019年5月,华为被列入实体清单,无法获取x86服务器芯片,2021年又被迫出售x86服务器业务。在此之后,做大鲲鹏成了唯一的路。
鲲鹏一开始就选Arm技术路线,而非更主流的x86技术路线。这个决策有多种因素。
华为在2013年就买断了Arm V8架构永久授权——理论上,只需要解决芯片代工问题,鲲鹏就不会被断供。
x86架构的授权则更加复杂。事实上,即使抛开政治因素,华为也无法拿到x86架构授权。因为从法律来看,英特尔和AMD通过交叉授权共同持有x86技术专利,双方都无权单独向第三方授权。换句话说,它无法像Arm架构一样被买断。
目前取得x86架构“授权”的极少数公司,实质是通过与AMD成立合资公司,由AMD控股51%的方式间接获得专利使用权——只有“使用权”,没有“所有权”。这背后的风险是,随时可能面临断供问题。且只能在特定的国家或地区使用,无法进入国际市场。
Arm在很长的一段时间内虽然并非主流,且生态并不完善,但它相比x86芯片的技术优势明显:
其一,Arm早期针对智能手机设计,用于服务器领域后,延续了体积小、能效比强、发热量低的优势。
其二,Arm芯片核心比x86芯片小,单位芯片面积能集成更多的核心,更适合云计算等现代技术架构。
其三,Arm芯片硬件逻辑简单,制造工艺难度更低,价格低廉,还能根据厂商自身的业务需求进行定制。
这些技术优势吸引了一批拥有云计算业务的大型科技公司、芯片创业公司。2019年开始,它们陆续选择用Arm芯片替代x86芯片——包括亚马逊、谷歌、阿里、微软,陆续自研了Arm芯片。知名创业公司Ampere设计的Arm芯片也被上述四家公司采购。中国市场,华为鲲鹏、银河飞腾则在提供Arm架构的国产服务器芯片。
Arm阵营随之逐渐做大。一位芯片技术人士曾对我们表示,亚马逊等云计算公司不愿意受制于英特尔、AMD,因此选择自研Arm芯片,以及采购Ampere公司的Arm芯片。自研芯片采购量足够大,成本足够低时,可以摊薄研发成本,进而得到更有性价比的算力。
到了2024年,Arm服务器芯片已经逐渐成势。国际市场调研机构IDC数据显示,2023年1月,Arm服务器芯片市场份额约为10%。一个重要信号是,2024年亚马逊全球新增CPU算力的一半以上都是基于Arm架构的自研芯片,规模已经超过了x86芯片。
在全球市场,x86服务器和Arm服务器市场份额也在此消彼长。x86服务器芯片增速相对缓慢,长期低于20%。国际市场调研机构Mercury Research数据显示,2024年三季度,英特尔x86服务器芯片出货量409万枚,同比增长15.3%;AMD的x86服务器芯片出货量139万枚,同比增长14.4%。
在中国,Arm服务器表现更加突出。国际独立投研机构伯恩斯坦公司2023年初曾报告称,中国拥有全球40%的Arm服务器。
国际市场调研机构IDC 2025年3月向我们独家提供的数据显示,2024年中国市场Arm服务器出货量占比18.1%,销售额占比25.1%。2024年Arm服务器出货量年增长率高达192.2%,销售额年增长率高达87.0%。
IDC中国研究经理索引对我们表示,中国Arm服务器市场占比正在逐年提高,这一趋势预计在未来几年将继续保持。
做大软硬生态
踩对Arm这条技术路线,只是鲲鹏做大的前提条件。
在2019年那个时间点,Arm芯片通常只被云计算厂商用于自己的数据中心,不会直接对外销售给客户。鲲鹏选了更难的一条路,它需要重起炉灶——既要找到一批愿意生产销售鲲鹏服务器的整机厂商,还要重起炉灶帮客户把企业软件从x86架构搬到Arm架构。
硬件生态方面,华为的做法是 “往后退”。简单理解,就是尽量少做自有品牌的服务器。华为2021年出售x86服务器业务之后,在服务器市场大步后退,鲲鹏芯片和主板也是优先供应给其他整机厂商。
一位中国政企数字化行业资深人士对此曾解释,芯片供应商想获得整机厂商信任,一个重要做法就是,尽量自己不做服务器,把蛋糕分给合作伙伴。英特尔和AMD都不做自己的服务器。华为的理想情况是,和英特尔与其他服务器厂商一样,形成清晰的上下游供应关系。
一个重要标志性事件是,2021年之后,中国移动、中国电信、中国联通的国产服务器集采,华为全面退出,取而代之的是“鲲鹏系”的整机厂商。
鲲鹏的硬件生态由此逐渐建立——其中包括华鲲振宇、神州鲲泰、昆仑技术、长江计算、清华同方、湘江鲲鹏等13家厂商。其中一些整机厂商曾经是华为的服务器分销商成立的子公司。对它们来说,传统硬件(如x86服务器、存储设备)分销业务长期增长乏力,生产销售鲲鹏等国产芯片服务器增长速度更快、利润空间更大。
比硬件生态更难建立的,是软件生态。这是Arm服务器芯片起步晚决定的。
为解决这个问题,华为下场完善软件工具链。这些工具链可以让开发者迅速将企业的应用从x86服务器搬迁到鲲鹏上。
早年,鲲鹏的基础软件(如服务器操作系统、数据库等)、应用软件(如OA办公应用、ERP企业资源管理软件、垂直行业软件)都不完善。
一位服务器厂商高管2021年底直言,一些政企机构采购鲲鹏服务器后,通常还要进行至少半个月的软件适配和优化,否则只能发挥理论性能的30%-60%。如果不做优化,应用迁移后容易性能损耗。为此,早些年企业使用鲲鹏服务器,需要一批技术人员驻场服务,把企业软件从x86服务器切换到鲲鹏。
工程师长期驻场做适配的人力成本太高、效率太低。这在软件生态发展初期是必要的。但长期来看,提供完整的工具链,才是“授人以渔”。 一位鲲鹏人士的看法是,国产化改造应该从底层的服务器,到上层的操作系统、数据库、中间件彻底做改造。
为此,华为长期在鲲鹏背后解决x86芯片切换到Arm芯片的问题。它选择从基础软件和应用软件入手。
这是必要的。因为软件是芯片的重要竞争壁垒。如果一款芯片让大部分开发者已经熟悉了它的开发、迁移工具,它将建立先发优势。
服务器的基础软件包括操作系统、数据库。
2019年,openEuler服务器操作系统开源,随后代码、社区等资产捐献给中国开放原子开源基金会。2020年,华为还开源了openGauss数据库。
目前,openEuler和openGauss均取得较大进展。2024年中国服务器操作系统领域,openEuler系份额达到50%。中国新增线下集中式关系型数据库,openGauss系市场份额占比达到30.2%。在openEuler、openGauss等基础软件上,鲲鹏硬件性能可以充分释放。
企业除了要迁移基础软件,还需要迁移大量应用软件。
为此,华为提供了前中后期完整工具。其中,前期有IT-planning工具辅助用户做规划,系统迁移实施阶段有DevKit工具一键自动迁移实施,迁移结束后有BoostKit等工具对软件调优。这种改造可以降低迁移成本,还能充分释放芯片性能,减少性能损耗。
得益于这些改造,鲲鹏由从最初的“勉强能用”,发展到现在的“逐渐好用”。鲲鹏服务器已经可以成熟跑在电信运营商、金融机构、公共部门、互联网等行业的核心系统中。
x86服务器到鲲鹏服务器的迁移、适配正在变得更平滑。尤其是在电信、金融等最初进入的“种子行业”,效应更明显。
一位软件工程师2023年的看法是,他在鲲鹏920服务器上测试大型应用软件和云管理软件,发现性能比过去几年更强。在云上使用鲲鹏920,整体性价比不输于x86芯片。
鲲鹏的软件生态也逐渐初具规模。到今年3月,鲲鹏生态吸引了超335万个开发者。截至2024年底,超过6000家行业应用软件伙伴与鲲鹏深度合作。
鲲鹏这六年软件生态取得了肉眼可见的进步。但必须面对的现状是,它短期内还很难超越x86芯片的软件生态。
一位服务器行业资深人士的看法是,在x86架构占比仍然更高的市场现状下,Arm服务器需要投入大量的技术人员协助客户部署,帮助用户将应用逐渐从原有的x86架构切换到Arm架构,这需要时间沉淀。在这个过程中,Arm芯片的应用渗透率自然会不断提高,软件生态也将逐步趋于完善。
鲲鹏的下一步
中国服务器市场每年出货量超过400万台,x86服务器芯片仍然占据着近八成的出货量。
一位中国政企行业资深人士的看法是,鲲鹏解决了活下去的问题。接下来想要活得更好,要解决一些关键问题,比如扩大产能、持续演进。
“鲲鹏系”服务器在中国服务器市场占比20%,这看似很大,但这是13家整机厂商加在一起的结果。一些x86服务器大厂,仅一家在国内市场份额就超过20%。上述中国政企行业资深人士的看法是,鲲鹏如果想进一步做大,应该把这些x86服务器大厂拉进鲲鹏生态。
美国对中国AI产业链的持续施压正在倒逼一些x86服务器大厂考虑转向国产芯片。3月26日,特朗普政府将一批中国服务器厂商列入实体清单。这些厂商未来可能无法获取x86服务器芯片(详见《美国将多家中国服务器、大模型厂商列入实体清单,有何影响》)。一种被广泛认同的观点是x86芯片始终受制于人。放弃侥幸心态,转向国产芯片才是长线方案。
鲲鹏还在解决持续迭代演进的问题。2019年发布的鲲鹏920是基于Arm V8架构开发的7nm芯片。不过,Arm最新架构在2021年迭代到了V9,2025年全球服务器芯片也将跨入3nm阶段。
新的工艺制程、新的指令架构,意味着性能将更强,能效比也更高。只有持续演进,才不会被国际厂商拉开差距。我们了解到的情况是,2019年鲲鹏920发布后迭代了多个版本,它的性能有所提升。
鲲鹏生态做大的机会还包括哪些?出海、AI都被认为是重要机会。
鲲鹏谋求出海不只是为了获得销量,而是在国际竞争中理解技术趋势。这是倒逼鲲鹏持续提升竞争力的重要手段。
一种观点是,过去20年国产芯片长期孱弱的重要因素是,躺在国产替代的政策红利不思进取。一些芯片厂商因此固步自封,最终只能依靠政策红利生存。
鲲鹏的出海不只是硬件出海,而是选择了“硬件+软件”共同出海这一打法。其中不仅包括鲲鹏的芯片,还包括上层的云、openEuler操作系统、openGauss数据库等。对鲲鹏这类新的芯片来说,“硬件+软件”组合出海,容易靠软件屏蔽芯片的硬件差异,充分发挥技术特性。
一位云厂商技术人士解释,“硬件+软件”共同出海容易扬长避短,“比如,直接给客户鲲鹏芯片,对方可能因为不了解而有疑虑。但提供基于鲲鹏的云服务、数据库,对方看到性能优势后,更容易接受”。
这一轮AI浪潮,市场目光都聚焦于昇腾这类AI芯片。事实上,CPU主导的通用算力在AI时代依旧重要——它是基础和底座。在AI时代,“CPU+AI芯片”的服务器组合会是大部分企业的刚需。
一个典型的案例是,2025年DeepSeek热潮带动了鲲鹏服务器的销售。一位鲲鹏服务器整机厂商人士透露,他们2025年的服务器销售任务预计将提前完成。
原因是,DeepSeek的两款模型V3/R1是开源的,任何人都能下载、部署、使用。客户使用时需要消耗算力、数据,带动其他基础算力、软件产品(计算、存储、网络、数据库等)的销售。计算、存储、数据库等资源,仍然需要跑在CPU上。因此“鲲鹏+昇腾”的AI推理服务器正在被大量企业选用。
一位芯片技术人士的看法是,鲲鹏生态不会一蹴而就,需要以十年为周期长期推进,顺应AI时代需要,做强通用算力底座。
来源:财经杂志视频