处理器芯片发展历程与趋势 - 过去40年处理器芯片发展呈现螺旋式路径：自研-放弃自研-重新自研 [6] - 近5年整机和平台厂商重新加入芯片战争，趋势从以CPU为中心的同构计算转向CPU联合xPU的异构计算 [6] - "十五五"规划建议稿强调加快科技自立自强，聚焦半导体等关键技术环节 [7] 指令集架构的市场格局与演进 - 当前CPU领域由两种指令集主导：PC和服务器领域的x86架构与智能手机领域的ARM架构 [11] - x86架构特点为指令复杂、性能高但功耗大，主导厂商为英特尔和AMD [12] - ARM架构特点为指令简单、功耗效率高，主要应用于移动设备 [12] - RISC-V架构为开源模式，可定制但存在碎片化问题，核心厂商包括SiFive、Andes、阿里平头哥等 [12] - 历史上许多创新架构如i860/i960、68000、PowerPC等逐渐凋零，x86胜出靠的是向高端RISC学习并不断扩展指令子集，以及PC与服务器芯片出货量大的规模效应 [13] - 架构创新的根本挑战在于经济规律，软件生态的统治力难以颠覆，例如英特尔和惠普联合开发的IA-64安腾处理器耗资巨大最终未能成功 [13][19] 计算体系结构的发展与挑战 - 摩尔定律逐渐失效后，业界依赖增加晶体管数量并行提升性能，如增加数据位宽、功能部件和处理器核数量 [16] - 计算机体系结构分为激进结构（完全动态优化）、保守结构（静态优化）和折中结构（动静态结合优化） [17] - 高端CPU常采用激进结构但复杂且易受硬件漏洞攻击，业界更倾向于通过增加处理器核数量的众核结构来提升性能 [18] - 众核xPU芯片（如英特尔Xeon Phi、Google TPU、GPGPU）大规模应用需解决生态系统问题，英伟达CUDA拥有成熟的并行软件生态是其优势 [18][19] - 2009至2018年，x86软件开发费用持续上升，2018年全球投入高达600亿美元，而同期全球服务器硬件总收入为800亿美元，软件投入远超硬件 [20][21] ARM架构的机遇与RISC-V的挑战 - ARM服务器打破x86垄断的机遇在于：掌控全栈技术的大厂（如苹果、亚马逊）放弃x86进行生态迁移，以及端云融合使ARM终端优势蔓延至云端 [24] - RISC-V目前商业化成功领域集中于软件简单的嵌入式场景，如微控制器和存储类产品 [26] - RISC-V硬件生态不成熟，缺乏有竞争力的高性价比处理器核和支持多核互连的高性能片上网络，且ARM不单独授权片上网络IP [26] - 尽管跨平台语言和虚拟机技术发展，但硬件指令的直接支持对性能、能效比至关重要，英特尔持续扩展指令集（如SGX、AVX512、AI扩展指令集） [27] - 业界软件主要针对英特尔CPU优化，即使同为x86的AMD CPU支持软件配置种类也较少，阿里公有云平台仅使用英特尔CPU产品 [27] - RISC-V进入通用计算平台仍有漫长路程 [28] 自研芯片的模式与成功关键 - 云厂商自研芯片模式可行，因其盈利基础在于增值服务而非硬件，且掌控全栈软硬件使生态移植困难较小，自身规模大可负担研发费用 [30] - 苹果公司实现核心产品线处理器全线自研（手机A系列、平板/PC的M系列、手表W系列、耳机H系列），是成功案例 [31] - 苹果自研成功关键在于配合自研系统软件优化用户体验，并通过营销形成高端形象，而非仅聚焦纸面参数 [32] - 软件生态投入大于硬件研发，软件掉队会导致硬件利用率不高，如部分国产智算中心投资规模大但实际利用率低 [33] 中国算力芯片的发展路径 - 未来五年十年国产算力芯片的突破口在于指令系统结构的统一 [7] - 建议将RISC-V作为统一指令系统，所有CPU/GPU/xPU基于RISC-V及其扩展开发，以推动架构创新、扩大规模效应并高效利用研发资源 [7][36] - 体系结构创新可在现有指令系统框架内实现，例如Tenstorrent基于RISC-V扩展AI子指令集开发AI加速方案，或扩展密码学子指令集支持后量子密码 [35] - 统一指令集可避免重复劳动和研发资源浪费，是应对软件生态高投入挑战的关键路径 [36]

以下文章来源于腾讯科技 ，作者唐志敏 腾讯科技 . 腾讯新闻旗下腾讯科技官方账号，在这里读懂科技！ 【编者按】第十五个五年规划启幕。展望下一个五年规划方向、2035远景目标、乃至到本世纪中叶的第二 个百年目标，规划蓝图如何制定，中国经济将呈现何种特色？腾讯科技邀请各领域专家，推出特别策划 《擘画新蓝图·聚焦十五五》系列文章。 文丨 唐志敏 深圳理工大学算力微电子学院院长、象帝先董事长 编辑丨苏扬 过去40年，处理器芯片呈现出"否定之否定"的螺旋式发展道路：自研-放弃自研-自研。 系统结构的一致性，更能推动架构层面的创新，比如把RISC-V作为统一指令系统，所有 CPU/GPU/xPU都基于RISC-V及其扩展来开发，在扩大规模效应的同时，高效利用研发资 源。 指令集相当于软硬件"连接器"，按标准编写软件，即可向硬件发出计算指令。 01 经济规模与生态成本 决定架构的"生与死" 计算机差不多经历了八十多年的历史，早期特点是集中式处理，少数专业人员通过终端设备才 能访问到昂贵的计算资源。 最近5年，越来越多的整机和平台厂商，重新加入自研的"芯片战争"，并且显现出一个新趋势 —— 以CPU为中心的同构计算系统，转变 ...