12月24日，國產CPU廠商龍芯中科在國家會議中心舉辦了2019產品發(fā)布暨用戶大會，這次大會最大的亮點就在于發(fā)布了其自主研發(fā)的新一代通用處理器3A4000和3B4000。龍芯3系列的A代表桌面級，可達4到8核，B則是面向高性能計算的，可達16到32核。
12月24日龍芯發(fā)布會
據(jù)介紹，這兩款CPU采用28nm FDSOI工藝，從半導體加工工藝來看，不算先進，線寬和上代一樣，但是架構經過徹底優(yōu)化，性能達到了上一代的兩倍以上。這是革命性的進步。
龍芯3A4000產品圖
那么，龍芯3A4000的性能究竟如何?
在發(fā)布會上，龍芯公司介紹說，龍芯3A4000的性能已經與28nm工藝的AMD挖掘機處理器相當，其單核性能已高于用14nm實現(xiàn)的Arm處理器。由于目前使用龍芯3A4000的產品還沒有評測報告，我們只能通過它的對標產品來推測它的性能。
AMD公司的挖掘機（Excavator）架構是在2011年10月公布的，使用這個架構的正式產品代號為Carrizo，于2015年上市，典型產品就是Athlon X4 845，工作頻率為3.5Ghz,可睿頻至3.8Ghz。那么這款CPU的性能如何呢？筆者查找了2015年左右媒體的評測報告，得到了以下性能指標：
PCMark 8 Home成績
PCMark 8 Work成績
我們可以看到，AMD Athlon X4 845的PCMark 8 跑分成績略好于Intel第四代酷睿i5 4440處理器。筆者家里有臺比較老的臺式電腦，使用的是英特爾第三代酷睿i5 3550處理器，其性能日常辦公已經足夠用了，后來筆者加了一塊比較好的3D加速卡，運行現(xiàn)在主流的游戲都比較順暢。
如果龍芯3A4000的性能真能達到Athlon X4 845的水平，那么日常使用是綽綽有余的。
龍芯3A4000的架構意義如何重大?
值得注意的是，龍芯3A4000的性能是在使用比較落后的28納米加工工藝，完全通過架構優(yōu)化而達到的。其性能已經達到了AMD和Intel公司28納米主流處理器的水平，比當前ARM架構使用更先進半導體工藝的處理器的性能都要高很多。這說明龍芯團隊的架構設計水平已經成熟了，能夠與世界一流團隊相媲美。
架構設計有多重要？非常重要，實際上，處理器的性能主要由兩方面決定，一個是架構設計，另一個是半導體加工工藝，而這兩者是互相促進的，只有架構設計水平高，才能發(fā)揮出更先進半導體加工工藝的潛力。
一個現(xiàn)實的例子就是，現(xiàn)在的ARM架構處理器，蘋果公司的A13采用了自己研制的先進內核架構，其單核性能吊打使用ARM公版內核的華為麒麟990與高通驍龍865。
而Intel公司堅持了幾十年的Tick-Tock開發(fā)流程一直促進處理器的性能按照摩爾定律發(fā)展。每個Tick-Tock中的“Tick”，代表著工藝的提升、晶體管變小，并在此基礎上增強原有的微架構，而Tick-Tock中的“Tock”，則在維持相同工藝的前提下，進行微架構的革新。每個Tick或者Tock，都能比上一代產品的性能提高10%左右。
Intel公司的Tick-Tock開發(fā)模式
龍芯3A4000相當于完成了英特爾公司的一個“Tock”流程。而下一步，將進行半導體生產工藝的進步，即一個“Tick”流程。
龍芯的下一步：更高規(guī)格的工藝生產
龍芯的產品已經連續(xù)好幾年都使用28納米的加工工藝。據(jù)筆者了解，其早期的代工廠是歐洲意法半導體。28納米是性價比最高的半導體工藝（按照單位數(shù)量的晶體管成本計算），而更先進的16/14納米工藝，成本要高很多。龍芯公司的資金長期不是很充裕，使用28納米工藝也是迫不得已。但是現(xiàn)在情況已經有所改觀。隨著龍芯產業(yè)鏈的成熟，龍芯公司已經有實力投入更先進工藝的開發(fā)。
這次發(fā)布會上，龍芯公司宣布未來的龍芯5000和6000處理器就將采用14納米甚至更先進的工藝制造，其性能將會再上一個臺階。
筆者猜測，未來的龍芯產品將會使用中芯國際的14納米甚至12納米工藝代工生產。這樣，龍芯無論是設計還是生產都是在中國大陸完成，真正自主化。
中芯國際在2019年初就宣布，其14納米工藝已經進入小批量生產階段，而下一個工藝節(jié)點，12納米，進展順利。
龍芯任重道遠，但必須走下去
我們應該看到，當前世界的主流CPU都已經進入到7納米工藝生產，基本上都是由臺積電和三星公司代工；英特爾公司10納米工藝的酷睿10代低電壓處理器也已經量產，其工藝水平從晶體管密度與功耗上來看，與臺積電和三星的7納米工藝差不多。
所以即使龍芯下一代產品使用了14納米工藝，還是落后于世界大廠。但是，我們必須支持龍芯一步一步走下去。
目前國產CPU的架構和卡脖子現(xiàn)實
目前我國的通用CPU產業(yè)主要有這些產品：
中科龍芯基于MIPS架構，實際上它的指令集市MIPS的一個超集，核心完全自己設計，已經與MIPS公版內核沒有什么關系了。中科龍芯公司早已買斷MIPS的永久授權，并且MIPS在2019年3月份宣布開源?？梢哉f，龍芯在知識產權上完全自主，不受制于外國。
基于ARM架構的移動處理器，包括華為海思的麒麟系列，紫光展瑞的新5G處理器，還有飛騰公司的FT2000plus系列處理器，理論上都受制于美國的出口管制。我們不能忘記ARM公司在2019年5月份曾經宣布暫停與華為的合作的報道。雖然后來ARM公司又恢復了與華為的合作，但是這表明，所有基于ARM架構的處理器都無法做到完全自主。
基于X86授權的國產處理器，包括從AMD取得授權的天津海光公司以及從威盛電子（VIA）取得授權的上海兆芯，也都受制于美國的出口管制。實際上美國商務部已經在2019年6月21日將海光公司納入了管制實體清單，AMD公司也宣布停止與海光的合作。
基于DEC Alpha處理器架構的總參江南所的申威處理器。經過二十多年的發(fā)展，申威處理器與原有Alpha架構已經沒有多少聯(lián)系了。它是我們完全獨立自主發(fā)展起來的處理器家族。申威處理器目前主要用于神威超級計算機，它在商用服務器領域的開拓并不順利。
綜上所述，我們完全獨立自主，不受美國限制的處理器，實際上只有龍芯和申威。在軟件和硬件生態(tài)圈上，龍芯要遠遠超過申威。這就是我們必須支持龍芯的理由。
難點就在軟件和硬件生態(tài)圈的建設上
網上對龍芯的批評，有一點是說MIPS生態(tài)圈已經死去，沒人再用了。這并不正確。MIPS公司原本與ARM公司一樣靠內核設計授權來盈利，但是在商務拓展上不如ARM，以至于在2019年3月宣布開源。在開源之后，由于總體費用驟降，MIPS生態(tài)圈有所恢復。在MIPS公司的伙伴列表里，目前有多達125家合作伙伴。所以龍芯并不孤獨。
世界上已經失敗的CPU架構
ARM架構占領移動端和X86架構占領桌面和服務器是長期市場競爭的結果,并不能說明它們技術最優(yōu)。歷史上比較知名的在競爭中失敗的通用CPU有一個長長的列表：從摩托羅拉的６８Ｋ系列，Ｚｉｌｏｇ公司的Ｚ８０ ＣＰＵ，到ＤＥＣ公司的Ａｌｐｈａ ＣＰＵ，惠普公司的ＰＡ－ＲＩＳＣ處理器，ＩＢＭ的Ｐｏｗｅｒ處理器，Ｓｕｎ／Ｏｒａｃｌｅ公司的ＳＰＡＲＣ處理器，甚至Ｉｎｔｅｌ公司自己的IA64架構處理器，全都在市場競爭中失敗了。
龍芯要想在市場上取得成功，除了國家的支持外，還需要吸取過去這些CPU失敗的教訓，找到自己在市場上的突破口，然后與合作伙伴一起，利益共享，建設生態(tài)圈。
值得欣喜的是，我們看到了龍芯在過去這些年中的進步。前途雖然困難，但充滿了希望。用毛主席的一句詩詞來表述就是：雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。
最后，讓我們記住新聞稿中提到的這幾家企業(yè)，是他們正在默默的支撐著龍芯賴以生存和發(fā)展的生態(tài)圈：“當天發(fā)布會上，聯(lián)想、中科曙光、方正、中國運載火箭技術研究院等也發(fā)布了基于龍芯新一代通用處理器的桌面計算機、筆記本、服務器、網絡安全設備、工業(yè)控制計算機等產品?！?/p>
（來源：環(huán)球時報 作者：微胖）
