国产龙芯用了全新架构 中国芯走向世界

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？

“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。

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。

龙芯GS464、GS464E正式流片之前一些小程序的验证情况

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。

除了满足市场化的需求，龙芯能够代表中国芯的还在于其在专门用途的芯片的应用。包括应用于天气预报云图的风云二号卫星，以及中国的航母、新型战斗机，先进的战舰都搭载有龙芯芯片。还有今年3月31日新增的第17颗北斗卫星首次使用龙芯的CPU。

中国芯离英特尔这样的全球领先芯片企业自然还有不小的差距。但是随着具有官方色彩的龙芯真正自主芯片的性能逐步提升以及市场化的战略，以及消费领域的华为海思、展讯等IC设计公司的加速发展，可以预期中国芯最终能够看齐英特尔甚至超越英特尔。