龙芯中国自主研发的国产芯,产品一直是大家的关注。最近龙芯给爆出研发出全新架构能够比肩英特尔Ivy Bridge和IBM Power7让不少人为之振奋。有了这个架构,龙芯是否真正的强大起来呢?

国产龙芯用了全新架构 中国芯走向世界

“龙芯”研制初期,主要依靠国家的“天使投资”完成了九年的技术积累,到了2010年,龙芯团队转型,成立公司,正式走向产业化。由于其长久的国字号以及对于自主架构持续的研究,龙芯的产品更加算得上自主芯片,因此被认为是中国芯的代表。

近年来,国家加大了对自主芯片的支持。一方面,2014年,全球集成电路产业规模已经达到3300亿美元,中国集成电路产业的整体规模约为2700亿元。与此同时,中国集成电路市场规模已经达到约1万亿元,产业自给率仍不足30%。鉴于这种情况,2014年4月,《国家集成电路产业发展推进纲要》正式发布,随后集成电路产业投资基金正式落地。根据规划,产业投资基金在未来10年将拉动5万亿元资金投入集成电路产业领域。

另外一方面,龙芯总设计师表示:“CPU是国家大宗战略产品,我国由于缺少自主的CPU技术和产业,不仅信息产业严重受制于人,国家安全也面临威胁。” 2012年伊朗核离心装置遭到“震网”病毒攻击的实例,20%的离心机报废,监控录像被篡改,更令人惊恐的是,遭攻击的电脑是物理隔离的,也就是说和外界的网线是完全断开的。再加上斯诺登曝光的美国监听丑闻,让国家更加意识到拥有自主芯片的重要性。

然而,龙芯在发展中遇到了两大问题。第一个问题就是由于龙芯团队到2010才完成转型,转型后他们的学院派理念还较强烈,国家项目导向明显,因此在转型早期自主CPU上不能够有很好的应用体验。而第二个问题则是缺乏技术与人才,龙芯是中科院计算所龙芯项目组研发,兼容MIPS指令集,具备完全自主知识产权的CPU系列。我们知道龙芯在架构上一直不如英特尔x86或者ARM的架构,而架构又是一个处理器的核心。CPU优劣的评判标准除了性能、价格、功耗,还有体积和可靠性、稳定性、寿命等。

国产龙芯用了全新架构 中国芯走向世界

龙芯3A2000/3B2000的设计版图

针对以上两个问题,龙芯也进行了相对应的改变。目前,龙芯分1号、2号、3号三大产品线,分别对应超低功耗嵌入式芯片、低功耗SoC与主流PC、服务器CPU几大目标市场。目前代表龙芯最强水平的型号是龙芯3B-1500 CPU,有8个核心,32nm制造工艺,主频1.2GHZ;其次是四核心的龙芯3A 1.2GHZ。

在产品进一步市场化之后,针对由于架构带来的性能不足的问题。龙芯在《中国科学:信息科学》期刊上公布了下一代处理器微架构“GS464E”的设计,并公开了相关数据测试结果。据悉,基于GS464E架构的龙芯3A2000、3B2000已经完成流片,并于2015年4月回到龙芯公司。通过测试数据可以看到,龙芯GS464E在架构设计上比GS464有了质的提升,各项指标远远超过,并且绝大多数参数都已经接近Ivy Bridge,甚至在分支误预测率、浮点程序性能上有些有所超越。再通过与市场主流CPU架构设计进行直观的比较,可以看出,GS464E已经接近Intel、AMD现在市场上的主流架构性能,与Intel Core i3-550和AMD FX-8320基本相当,与Intel Core i5-2300略有差距,同时明显强于Intel Atom、VIA Nano、ARM Cortex-A57等低功耗架构。

国产龙芯用了全新架构 中国芯走向世界

龙芯GS464、GS464E正式流片之前一些小程序的验证情况

国产龙芯用了全新架构 中国芯走向世界

架构性能提升带来可喜消息的同时也看到,龙芯的主频还要比Intel/AMD慢很多,整体性能依旧落后不少。在这样的情况下,对于中国芯真的看齐甚至超越英特尔的观点则还有几个疑问。虽然下一代处理器架构能够带来更佳的性能,但是要让中国芯真正的崛起,就需要被市场所接受。性能只是评价CPU一个重要的方面,在量产和使用的过程中将势必会出现诸多的问题,特别是对于不够成熟的架构。海思就是一个很好的例子,当初海思首次用在自家手机上时也遭到了业内的诟病,但就是这种因市场化而遭遇的诟病,让海思得以不断发现问题并及时修正。我们也希望龙芯能够通过这样市场化的方式,能够凭借自身的实力,迅速占领市场。