國產(chǎn)芯片能否靠自己走出一片未來？國產(chǎn)芯片性能排行榜

　　國產(chǎn)芯片性能排名是如何？

　　一直以來缺“芯”少“魂”是中國計算機產(chǎn)業(yè)的心病，除國防軍工和信息安全領(lǐng)域使用龍芯、申威、飛騰等國產(chǎn)CPU之外，民用市場上的國產(chǎn)計算機基本沒有“中國芯”，中國每年需要進口的芯片的資金已經(jīng)超過每年進口的石油總價，高達2000多億美元。

　　近年來，國家對集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度重視，成立了擁有1200億元人民幣的集成電路大基金扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，先后與IBM、VIA合資/合作成立兆芯、宏芯，并大力扶持展訊、海思、聯(lián)芯、新岸線等ARM陣營IC設(shè)計公司茁壯成長，那么各家在2015年各取得哪些技術(shù)成果？或者說2015年國產(chǎn)芯片哪家強？

　　龍芯

　　龍芯在2015年對龍芯可謂是豐收年，于年中發(fā)布的GS464E可謂里程碑式的突破，在SPEC2000測試中，整數(shù)和浮點性能成倍提升——SPEC2000 GCC4.8編譯器跑分為：整數(shù)764/G、浮點1120/G，使用LCC編譯器跑分為：整數(shù)828/G、浮點1578/G。特別是其浮點性能已經(jīng)接近了Intel IVY。3A2000也得益于新微結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相較于3A1000性能提升1倍，不僅一掃3A1000和3B1000時代的憋屈。

　　從表中可以看出，龍芯和Intel，最大的差距在主頻上。其次才是制程和微結(jié)構(gòu)的差距。

　　龍芯正在流片的3A3000，針對GS464E的瓶頸做了改進，將定點發(fā)射隊列從16項提升到32項，將浮點發(fā)射隊列從24項提升到32項，并提升了緩存和主頻。期待3A3000流片歸來后的表現(xiàn)。

　　申威

　　因為某些原因申威始終帶著神秘色彩，而且公開資料也非常少，即便了解到情況也怯于下筆。

　　2015年申威的超算芯片性能達到Intel第一代至強PHI計算卡的水平，而且有著更好的性能功耗比，在設(shè)計理念上也更先進，并被用于采用純自主技術(shù)的100P超算。

　　筆者曾認為申威專注于超算芯片，放棄了桌面芯片的進一步研發(fā)，但事實證明筆者低估了申威的技術(shù)實力，在完成超算芯片研發(fā)的同時，申威還發(fā)布了新一代桌面芯片，該芯片采用中芯國際40nm制程，主頻1.6G，功耗40-50W，根據(jù)SPEC2000測試，整數(shù)超過1000分（@1.6G主頻）。

　　目前，申威也積極進軍黨政軍安全PC市場，并對龍芯、飛騰、兆芯等做安全市場的IC設(shè)計公司造成沖擊。目前申威桌面芯片的性能基本滿足黨政軍辦公需求，真正的短板在軟件支持上。

　　此外，在服務(wù)器芯片方面，申威也正在積極開發(fā)一款16核服務(wù)器芯片。

　　飛騰

　　飛騰后仿制過德州儀器的DSP，做過Intel的安騰，仿制過流處理器，仿制過UltraSPARCT2，先后更換IA-64、SPARC、ARM三個指令集，將合作單位折磨的痛不欲生。

　　在飛騰購買ARM指令集授權(quán)后，飛騰于2015年發(fā)布了自主設(shè)計的微結(jié)構(gòu)和CPU。

　　2015年，飛騰（ARM）有“火星”和“地球”2款產(chǎn)品?！暗厍颉笔且豢?核CPU，微結(jié)構(gòu)是國防科大自主研發(fā)的“小米”，是一款桌面CPU?！盎鹦恰钡奈⒔Y(jié)構(gòu)也是“小米”，“火星”擁有64核心，主頻達2G，制程工藝28nm，功耗120W。雖然“火星”單核性能較弱，但依靠核心數(shù)量優(yōu)勢，在Spec 2006的模擬器測試中，多核整數(shù)分數(shù)達672，浮點分數(shù)585，足以和Xeon E5－2699v3相媲美（Xeon E5－2699v3整數(shù)、浮點成績分別是680和460）。

　　誠然，目前的“小米”還無法與Intel的ivy、haswel相比，但在ARM陣營中，根據(jù)模擬器測試成績，單核性能是強于ARM Cortex A57的（筆者認為SPEC2006整數(shù)9.6/G是開auto parallel的結(jié)果，關(guān)autoparallel，使用GCC，將來實測有7/G就是勝利）。

　　目前，“火星”和“地球”都在流片中，估計2016年年中會有好消息。

　　君正

　　君正在2015年和三星合作，使君正產(chǎn)品能夠獲得三星正在推廣的Tizen系統(tǒng)的支持。并推出了針對智能穿戴芯片市場和物聯(lián)網(wǎng)芯片市場的M200和X1000。這兩塊芯片最大的優(yōu)勢就是在性能夠用的前提下，非常廉價且功耗很低。君正打算將X1000賣到15-20元，搭載X1000的開源開發(fā)板可以賣到100左右。極低的價格再加上芯片本身又集成了RAM，外圍電路相對簡單，X1000甚至可以跨界充當“超級單片機”。

　　由于嵌入式芯片在軟件方面也是底層+OS+應(yīng)用軟件，底層+OS往往由芯片供應(yīng)商解決，而應(yīng)用軟件一般按需求定制。這導(dǎo)致在智能可穿戴市場，相當一部分可穿戴產(chǎn)品和應(yīng)用軟件具有專用性，軟件生態(tài)鏈相對較短，加上應(yīng)用需求的多樣化，導(dǎo)致不能用一套通用方案來滿足所有人的要求，所以在這個領(lǐng)域沒有某個廠商可以實現(xiàn)壟斷。

　　因此，在智能穿戴市場未必會出現(xiàn)PC和手機市場那樣贏著通吃的情況，而這就給君正一個機會，比如某個正在做WIFI音響的創(chuàng)客團隊，就因飛思卡爾前段時間漲價30%，而選擇了廉價的X1000芯片，并訂購了1萬片做測試。

　　智能穿戴芯片和物聯(lián)網(wǎng)芯片對性能要求不高，君正的產(chǎn)品完全滿足性能要求，而Intel的愛迪生雖然性能強悍，但頗有大炮打蚊子的嫌疑。ARM陣營IC設(shè)計公司受制于相對較高的授權(quán)費，在芯片產(chǎn)量較小的情況下，并不具備價格上的競爭力。

　　因為對性能要求較高的應(yīng)用場景相對較少，大部分應(yīng)用場景更關(guān)注低功耗、廉價、尺寸等因素，所以智能穿戴芯片和物聯(lián)網(wǎng)芯片市場真正的競爭力不是性能，而是功耗、廉價和軟件支持。因此，就不比較性能了。

　　宏芯

　　由于引進技術(shù)中，往往有這樣一個過程，先貼牌，后仿制，再修改原始設(shè)計，最后在將引進的技術(shù)融會貫通后自主創(chuàng)新。因此，宏芯2015年發(fā)布的CP1，其實就是IBM的Power8的馬甲。根據(jù)宏芯公布的PPT，要走完貼牌、仿制、修改、自主創(chuàng)新這個過程基本要到2018—2019年的CP3。祝宏芯能用5年時間實現(xiàn)技術(shù)的消化吸收和推陳出新。

　　兆芯

　　2013年，上海市國資委下屬的上海聯(lián)投和***VIA合資兆芯，上海聯(lián)投注資12億元人民幣，還承接了核高基1號專項，獲得了不少于70億的項目經(jīng)費。

　　兆芯的產(chǎn)品線很長，根據(jù)兆芯官網(wǎng)的資料，有智能機頂盒解決方案、智能手機解決方案、臺式機解決方案、筆記本解決方案。其中智能機頂盒解決方案、智能手機解決方案的CPU核購買自ARM，GPU用的是購買自S3的技術(shù)，到底是買S3的技術(shù)授權(quán)，還是購買全套技術(shù)資料，因具體交易細節(jié)尚未披露也就不得而知了。如果是購買了S3全部知識產(chǎn)權(quán)，并可以此為平臺開發(fā)自己的產(chǎn)品，那么兆芯（GPU）將會是景嘉微電子的強力競爭對手。

　　兆芯的臺式機和筆記本解決方案所用的X86芯片，但存在知識產(chǎn)權(quán)瑕疵——VIA的X86授權(quán)源自收購Cyrix，但在Intel收緊X86授權(quán)后，VIA遭受Intel專利大棒暴擊，使VIA的橋片銷聲匿跡。在英特爾與美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會（FTC）達成協(xié)議后，英特爾需向VIA提供x86授權(quán)協(xié)議延長至2018年4月。

　　目前，兆芯有ZX-A和ZX-C兩款X86芯片，ZX-A是VIA Nano的馬甲。

　　2015年兆芯發(fā)布的ZX-C其實就是當年VIA做到一半，后被放棄掉的四核CPU，VIA/兆芯在拿到核高基的經(jīng)費后，將當年的半成品做成成品。ZX-A和ZX-C使用同樣的微結(jié)構(gòu)，差距僅限于雙核變四核，主頻提升到2G，40nm變28nm。

　　從表中可以看出來，雖然ZX-C有2G主頻，但是因為微結(jié)構(gòu)性能有限，整體性能并不強。

　　海思麒麟、展訊、聯(lián)芯

　　由于都是購買ARM IP核授權(quán)就索性一起說了。

　　2015年海思和展訊在商業(yè)上都實現(xiàn)巨大成功——根據(jù)IC Insights發(fā)布 2015 年全球前十大 IC設(shè)計商排行與整體銷售排名，海思和展訊雙雙擠入前10。麒麟950非常高的概率成為2015年能在市場上買到的安卓最強芯。而展訊在被紫光收購后，也成為不差錢的主，員工數(shù)量迅速擴充到4000余人，在擁有雄厚的資金后，和以廉價著稱的聯(lián)發(fā)科大打價格戰(zhàn)，大幅侵蝕3G手機芯片市場，并將聯(lián)發(fā)科打的丟盔棄甲，股價慘遭腰斬。

　　而聯(lián)芯則借小米的東風，將LC1860推向市場，雖然無法和海思和展訊相比，但畢竟是一個好的開始。

　　不過在海思麒麟、展訊、聯(lián)芯在商業(yè)市場取得成功的同時，也要注意到，這三家公司賣出的手機芯片沒有一片是自主設(shè)計的微結(jié)構(gòu)。三家公司都是購買ARM的CPU核、GPU核以及各種接口IP核，通過一定的流程，集成（高級組裝）SOC。雖然通過購買國外技術(shù)大幅降低了技術(shù)門檻，縮短了研發(fā)周期，但整個過程根本不涉及最核心的微結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此，在芯片的性能、功耗、安全性、利潤分配方面缺乏話語權(quán)，在完全依附于AA體系后，在發(fā)展路線和安全可控方面完全受制于ARM和谷歌。

　　由于都是購買ARM IP核授權(quán)，產(chǎn)品高度同質(zhì)化，性能差距的根源在于ARM不同微結(jié)構(gòu)的性能差距，因此，麒麟950在性能上大幅領(lǐng)先SC9830A、LC1860。

　　因為搭載三星獵戶座8890和高通驍龍820的手機還無法在市場上買到，加上筆者對GK跑分不感冒，所以就比較已經(jīng)在市場上可以買到的獵戶座7420和麒麟950。麒麟950（4A53+4A72）和三星獵戶座7420（4A53+4A57）比較的話，由于主頻相差不大，就看A72和A57孰強孰弱了。

　　根據(jù)華為公布的SPEC2006測試，A57整數(shù)得分為6，A72整數(shù)得分為6.7，因此，在CPU方面麒麟950也強于三星獵戶座7420；GPU方面麒麟950是ARM的Mali T880MP4，獵戶座7420是Mali T760MP8，根據(jù)ARM的資料，兩者性能相當。

　　龍芯現(xiàn)在是什么水平，什么時候能把英特爾和AMD趕出國門？

　　龍芯，在國人的眼中是一個巨大的IP，我們這一代人對龍芯的期待，不亞于我們上一輩人對第一顆原子彈爆炸的期待，作為國產(chǎn)芯片的掌門人，我們給予了龍芯太多太多的厚望，只不過國產(chǎn)芯片的道路上，龍芯一路艱難前行，太多的坎坷與漫長正在考驗著龍芯。

　　2017年4月，龍芯終于給國人帶來了一個好消息：龍芯推出了代表國產(chǎn)最高水平的桌面處理器芯片。

　　其中最為令人振奮的是龍芯3A3000和龍芯3B3000，從實測數(shù)據(jù)看，這兩款芯片的綜合性能已經(jīng)大大超越了 Intel ATom系列處理器和ARM系列CPU，這個性能，用中國工程院院士磚家的話來說，已經(jīng)達到了可用的的水平，圖形計算能力出眾，日常辦公的使用以及出差都沒有任何問題！

　　國產(chǎn)手機處理器中前有華為麒麟的翹楚，后有小米松果處理器的后起之秀，作為桌面處理器的龍芯，這么多年國家大量經(jīng)費的投入，哪什么來給國人一個滿意的交代呢？從過去的發(fā)展路徑來看，即使是磕磕絆絆，但胡偉伍說，未來龍芯要做的，就是要把“天花板上的”CPU造出來。

　　在征服星辰大海之前，我們來看看這顆國產(chǎn)頂級CPU龍芯3A3000究竟怎么樣：

　　1、目前國產(chǎn)最強

　　由于目前CPU都是多核心架構(gòu)，所以比較芯片的絕對性能，那就是單核心的單挑，龍芯之父胡偉武介紹，3A3000這款芯片的單核心性能，在國產(chǎn)所有芯片里面性能最高，這一點是毫不夸張的說，國產(chǎn)芯片研發(fā)機構(gòu)本來就不多，所以龍芯在國產(chǎn)芯片領(lǐng)域最強理所當然。

　　2、超過Atmo和ARM！

　　具體性能方面，3A3000是龍芯上一代芯片性能的3-5倍，請看下圖，與VIA和AMD的主流中端芯片比較，數(shù)據(jù)幾乎相當，個別方面還有超越的地方。這個性能超于Intel atmo和頂級手機處理器中的ARM處理器，相當于Intel和AMD高端處理器的性能。

　　3、距離Intel最強技術(shù)仍有30%的差距，超越只是時間的問題。

　　雖然性能相當于Intel的高端處理器，但還是和Intel的頂尖水準有一定的差距，實際上作為一個剛剛成立，只有十年的企業(yè)，在國家政策的打理扶持下，難以在短時間內(nèi)達到國際頂尖水準也是情有可原的，雖然龍芯3A3000和Intel 高端CPU還有30%的差距，這大概就是一代產(chǎn)品的微小距離，不過只要加大經(jīng)費的投入，增加研發(fā)人員，目測只需要3年的時間就可以趕美超歐，不僅讓中國人用上國產(chǎn)的龍芯，更讓世界各國人民用上中國的芯片！

　　4、龍芯可是純自主研發(fā)

　　倪光南院士曾經(jīng)說，核心技術(shù)不可買來，買來的還是核心技術(shù)嗎？龍芯的開發(fā)一直走的是自主研發(fā)的道路，據(jù)胡偉武介紹，龍芯3A3000除了廠家提供基本的單元外，CPU和內(nèi)存控制器等模塊都是自主研發(fā)并設(shè)計生產(chǎn)，把第三方IP拒之門外。

　　龍芯之父胡偉武詳細介紹了龍芯的產(chǎn)品規(guī)劃，2019年—2020年，龍芯CPU要追上AMD全系列的水平，追上AMD胡偉武很有信心，實現(xiàn)這個目標，那么距離因特爾頂尖系列處理器 至強（Xeon）系列的差距就很小了，這個時候，單核心性能就會遇到物理的天花板，只能靠增多核心數(shù)來提高CPU的性能，需要說明的一點是，因特爾在2010—2012年就已經(jīng)觸及單核心性能的天花板。

　　龍芯已經(jīng)很強大，才發(fā)布的龍芯3A3000就已經(jīng)超越了Intel，相信在未來的幾年中，龍芯處理器取得更大的進步，把Intel和AMD趕出國門，相信在加大經(jīng)費投入的前提下，建立起龍芯的生態(tài)圈，國人也能早上用上基于龍芯CPU芯片研發(fā)的電腦進行辦公，用上龍芯的手機處理器，掉打驍龍三星手機處理器，實現(xiàn)中國心之夢！

　　正所謂十年磨一劍，龍芯的十年，是輝煌的十年，為中國芯片自研之路取得了巨大的成就，讓我們一起來見證龍芯超越國際頂尖處理器的輝煌時刻。