1 自主CPU芯片现状
CPU芯片是整个自主可控产品中最重要的环节，整个软件生态架构都建立在底层CPU架构之上，因为目前中国主要竞争厂商选择了相互不兼容的底层技术架构，因此其竞争也是非常激烈的。
目前进入自主可控核心目录的主要芯片厂商有三家：龙芯、飞腾、兆芯。分别代表MIPS、ARM、x86三种架构技术路线。未来有可能进入该领域还有三家：中科曙光的海光(x86)、华为海思(ARM)、申威(Alpha)。其中，龙芯隶属于中科院，采用自主的Long-MIPS技术架构，是中国最早的CPU芯片研发团队；飞腾隶属于中国电子，采用ARM架构，是国际上较早做出领先ARM主机和服务器芯片的厂商；兆芯引进的台湾威盛公司的x86芯片架构。截止2019年5月16日，安全可靠工作委员会会员单位中共有12家芯片厂商。
以龙芯、飞腾、申威为主的国产CPU已经在党政军办公以及部分重点项目上取得应用，随着ARM芯片高性能、低功耗、开放式授权等优点，将会在专业领域逐步得到部署应用。
2 自主CPU芯片设计需求
目前国内的终端硬件平台均为依托Intel、AMD等公司CPU，TI、TS等公司的DSP等中央处理芯片的硬件平台。为了维护我国信息安全，必须开展具有自主知识产权芯片的研发和设计。应当从技术体制上，采用自主可控的先进技术，开展低功耗、高可靠、自主可控的芯片研发和设计，应用在船载/机载/手持等各类通信设备中。芯片设计是实现自主可控的关键环节，也是知识产权与专利的重要载体。自主研发和设计芯片，将实现从底层硬件、技术体制、算法实现等全方面的自主可控。
在芯片技术架构上，重点面向基于ARM指令集和开源RISC-V架构的CPU/OS体系架构，大力发展多核CPU芯片，满足高性能、低功耗、低成本的要求，完成与整机、生态软件与应用系统的适配与优化，具备芯片产品批量生产能力，满足物联网、智能终端及嵌入式应用领域的需求。
3 自主CPU芯片设计关键技术
3.1 复杂CPU架构设计技术
使用特定指令集系统，结合信息系统应用需求，定义CPU内部功能部件和外围接口，研发设计全新架构的高性能通用处理器，应用于服务器、桌面、嵌入式系统、武器装备等领域。
3.2 CPU结构优化技术
结合CPU、图形图像处理器、向量处理器、阵列处理器和可重构处理器特点，创新高性能多核CPU架构，解决“存储器墙”、“通信墙”问题，提升高性能计算和数据处理的吞吐率；融合CPU、GPU和流媒体处理和网络化应用特点，形成有特色、面向多网融合的新型SoC架构，在性能适用的前提下降低成本和功耗。
3.3 高时钟频率设计技术
根据自主CPU的特点，与芯片制造厂商密切合作，结合CPU的特殊要求优化工艺参数，获取最佳性能及成品率；突破与工艺密切结合的全定制设计技术，挖掘工艺性能，提升高性能CPU的设计能力，从而提高CPU的工作频率。
3.4 高I/O带宽设计技术
在微处理器引脚有限的情况下，克服纳米级工艺带来的困难，设计高速I/O接口，提高微处理器的接口带宽，缓解带宽墙问题；通过3D封装以及光互连等新技术解决带宽墙问题。
3.5 低功耗设计技术
在高性能CPU的研发全过程中，采用不同层次的低功耗设计策略和低功耗管理措施，降低高性能CPU功耗与运行功耗，提升能效比。
3.6 高复杂度系统的验证测试技术
突破高性能多核CPU以及复杂SOC的验证、测试以及设计分析与评估技术，形成适合自主CPU研发的流程和方法，缩短研制周期，提高成功率。
