二十年磨一剑：从“龙芯”出发

去年12月，OFweek电子工程网曾经报道过关于龙芯中科技术有限公司（以下简称“龙芯中科”）新一代处理器龙芯3A4000／3B4000的消息，这是我国真正意义上完全自主可控的芯片，龙芯处理器从架构到设计到加工生产均由我国自主研制，是目前国内最强的自主CPU之一。

图片源自龙芯中科官方发布

就在近日，龙芯中科官方正式发布了龙芯3A4000／3B4000的详细资料，还透露了下一代处理器龙芯3A5000系列的相关信息，OFweek电子工程网在此将其做了整理分享，来看看具体介绍。

为桌面而生：龙芯3A4000

首先来看一张龙芯3A4000／3B4000性能测试数据图表：

数据源自中国电子技术标准化研究院（CESI）中国赛西实验室

这是一张由中国电子技术标准化研究院（CESI）中国赛西实验室对龙芯芯片进行测试后得出的结果。结合龙芯官网的介绍，龙芯3A4000集成了新一代的GS464v处理器核心，支持LoongISA2．0指令集，是一款面向桌面版本的通用处理器，适用于桌面电脑、笔记本产品。

我们通过与上一代龙芯处理器的对比数据来看下龙芯3A4000的强悍之处，首先是在芯片制作工艺上，龙芯3A4000采用了和龙芯3A3000相同的28nm工艺，在相同制造工艺的情况下，通过提升主频、核心运算速度、访存性能等模块来达到全局提升的效果。

龙芯3A4000主频由1．2GHz–1．5GHz提升至1．8GHz－2．0GHz，每个CPU芯片包含4个独立的处理器核，封装尺寸缩小到37．5mmx37．5mm，引脚个数增加到了1211，接口定义上去除了PCI接口、LPC接口，还将内存接口由DDR3－1600提升至DDR4－2400。

在上图的测试数据中可以看到，龙芯3A4000的定点和浮点单核分值均超过20分，而当初龙芯3A3000的测试结果为10分；在面向科学计算、高密度数值信息处理的峰值计算性能测试上，龙芯3A4000内置256位向量计算单元，是龙芯3A3000的4倍以上；在计算性能、访存性能这两个最重要的通用计算性能指标上，龙芯3A4000是龙芯3A3000的两倍以上。

更详细的芯片参数大家还可以在龙芯官网上找到更多，在这里值得一提的是龙芯3A4000在帮助计算机设备实现功耗的缩减和性能提升上的帮助。据笔者了解，通常人们对降低计算机设备的功耗无非是：使用低功耗CPU芯片、设置优化用电方案等等，而龙芯3A4000作为一款桌面级的通用处理器，采用了“睿频”技术，内置功耗控制核心，在处理器工作时根据运行负载、功耗要求、电源管理模式进行动态的频率调整。除了频率调整以外，龙芯3A4000还同时支持动态的调整电压，这是在SoC设计中非常领先的技术。通过操作系统配合实现优化功耗管理，龙芯3A4000笔记本电脑工作时间能比龙芯3A3000长一倍以上。

为云而生：龙芯3B4000

龙芯3B4000则是一款为了满足对大数据量、高并发的业务处理而生的处理器，它属于龙芯服务器CPU产品线，多用在多路服务器整机产品上，龙芯3B4000服务器支持轻量级容器（Docker）、虚拟化（KVM）两种方案，全面满足云平台的要求。

龙芯3B4000四路服务器结构图，源自龙芯中科官方发布

从官方发布的龙芯3B4000四路服务器结构图可以看出，龙芯3B4000每个CPU芯片包含4个独立的处理器核。在一台服务器上可安装4个龙芯3B4000芯片，最多包含16个处理器核。四个CPU之间采用经过优化的高速互连总线直接互联，共享使用物理内存，跨片访存实际带宽提升400％以上。

这种CPU多路互联的架构好处在于，实现了计算性能和存储性能的平衡。在计算性能方面，一个服务器主板通过安装多个CPU芯片而提高核数，并且可以根据计算任务的需求而灵活配置成双路或者四路；在存储性能方面，每一个CPU都有独立的内存访问通道，多个CPU可以并行的访问内存，成倍提升内存访问带宽。此外，龙芯3B4000提升了对于大内存容量支持，支持DDR4内存，四路服务器最高内存容量可达1TB。

下一代龙芯3A5000，20年积累追上AMD

“二十年磨一剑，今朝看龙芯”，如今距离龙芯自主研发造芯已经过去了20年。

官方也在此时透露了下一代芯片龙芯3A5000的研发进展，将会在龙芯3A4000／3B4000基础上继续提升处理器主频、提升内存控制器频率、降低功耗、提高核数。制造工艺也将有28nm提升至12nm，每个CPU上也会包含4核心，主频进一步提升至2．5GHz，单核性能达到30分左右，将与3A4000保持封装兼容，实现在同一主板上“原位替换升级”。据悉，龙芯3A5000的性能将会达到AMD性能水平。该芯片目前正在设计中，计划在2020上半年流片。

中外芯片产业相比差距在哪？

中外芯片差距一直都是存在的，只不过自中兴被美封杀事件之前，社会对“中国芯”的关注度还没那么强烈。

从芯片产业来看，可以分为芯片设计和芯片制造。芯片设计方面，海思半导体、紫光展锐、中兴微电子、华大半导体、汇顶科技、兆易创新等国内IC设计已经逐渐成长起来，对抗海外的AMD、NVIDIA、高通、博通等老牌强者，不过发展时间较短，加上芯片设计技术成熟度不够完善、芯片人才缺口等因素，不过国内的芯片设计产业环境也已经在政府引导下改善了不少；芯片制造方面，我国虽然是制造大国，但是芯片制造区别去传统制造业，它涉及到设备、工艺、材料、封装、测试等一系列复杂的流程，就比如被掌握在荷兰ASML手中的光刻机设备，一台就要上亿美元，整条生产线下来需要的投入更多，因此现在国内也只有中芯国际、士兰微、长电科技等为数不多的大型芯片制造企业。

从芯片分类来看，在专用芯片和通用芯片上，我国发展的也很不均衡。比如国家重点扶持的自主国产CPU芯片就是通用芯片，龙芯也是通用芯片，中兴事件中被美国禁止采购的芯片也指的是通用芯片。据统计，芯片是我国目前进口额最大的产品，每年要花费1．58万亿人民币，而这其中绝大多数都是通用芯片。而且在国际市场上，通用芯片不论是设计还是制造，比专用芯片都要难好几个级别；相比之下，国内专业芯片研发做的却很不错，无论是海思的移动芯片麒麟系列，比特大陆的矿机芯片，还是阿里平头哥的AIoT芯片，都达到了业内的顶尖水平，相比国外不落下风。

写在最后

以前有种流传很广的说法：“造不如买，买不如租”。一项技术如果自主研发需要比较长的周期，最快最便宜的办法就是买现成的，因此这也是当初我国在芯片研发的起步时期的失误。如今面临芯片危机的时候，反倒才引起了国人的焦虑，才明白真正的技术是买不来的。

现在国内芯片产业的发展也如火如荼的进行着，我们更希望看到的，是如龙芯官方强调的完全自主研发：芯片中的所有功能模块均自主设计、所有电路设计源代码均为龙芯团队从零开始自已编写、整个芯片的电路版图均为龙芯团队自主设计。首先让国内拥有更多芯片研发的自主创新技术，再去谈性能赶超AMD、Intel。面包要是有了，幸福还会远吗？