龍芯中科發(fā)布自重研發(fā)的新一代CPU——龍芯3號

龍芯中科發(fā)布了自主研發(fā)的新一代通用處理器（CPU）3A4000/3B4000，芯片所有源代碼均為自主設(shè)計，使用28nm工藝，主頻為1.8GHz-2.0GHz，采用4核處理器。

就通用處理性能而言，龍芯3A4000與2015年推出的AMD挖掘機(jī)相當(dāng)，雖說仍存在一定差距，但可喜的是，在一大批“國之重器”上，龍芯正扮演起越來越重要的角色。

龍芯有望兩年內(nèi)追平AMD

龍芯3A4000/3B4000是龍芯3號系列處理器的最新產(chǎn)品，據(jù)上一代龍芯3A3000發(fā)布已相隔兩年。

據(jù)介紹，龍芯3A4000采用28nm工藝，主頻從龍芯3A3000的1.5GHz提升到2.0GHz，性能為上一代的2倍。

通過優(yōu)化功耗管理，基于龍芯3A4000的筆記本，工作時間比上一代產(chǎn)品延長一倍以上。通過CPU直連形成的3B4000四路服務(wù)器綜合性能，是上一代產(chǎn)品3B3000雙路服務(wù)器的四倍以上，虛擬機(jī)效率也從上一代產(chǎn)品的85%以上提高到95%以上。

龍芯3A4000的所有模塊源代碼和各類全定制模塊均為自主研發(fā)，除了廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)單元庫和內(nèi)存編譯器（Memory Compiler）外，沒有任何第三方IP。

據(jù)龍芯中科總裁胡偉武介紹，龍芯3A4000通用處理性能已經(jīng)追平AMD公司28nm工藝最后一款CPU“挖掘機(jī)（Excavator）”。

龍芯3A4000 CPU正面照

“挖掘機(jī)”是AMD公司28nm“推土機(jī)（Bulldozer）”系列的最后一代（第四代）產(chǎn)品，發(fā)布于2015年。在CPU專業(yè)性能評估軟件SPECCPU2006上，龍芯3A4000定點(diǎn)和浮點(diǎn)單核分值均超過20分，與AMD挖掘機(jī)參數(shù)相當(dāng)。

AMD銳龍系列CPU

2017年，AMD推出了以X86-64為架構(gòu)的14nm制程CPU Zen，也就后來大熱的銳龍Ryzen系列，而今年上市的AMD銳龍3000系列處理器已采用7nm制程。

兩相比較，國產(chǎn)自主研發(fā)的龍芯CPU制造工藝與國外巨頭仍存在兩代左右的差距，但龍芯公司已宣布將于明后年推出使用12nm工藝的四核3A5000和16核3C5000，其主頻將提高到2.5GHz以上，通用處理性能將達(dá)到當(dāng)時AMD的水平。

如果這一目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著龍芯經(jīng)過20年的努力，通用處理性能終于達(dá)到產(chǎn)品級的世界先進(jìn)水平。

從背鍋俠到國之重器的心臟

2001年5月，中科院計算所知識創(chuàng)新工程支持下的龍芯課題組，著眼于解決國防和信息安全領(lǐng)域“無芯可用”的困境，創(chuàng)立出了龍芯中科，胡偉武出任首席科學(xué)家，開始帶隊自主研發(fā)真正的“中國芯”。

和我們常見的X86（Intel 、AMD）指令集不同，龍芯使用的是MIPS指令集體系。

龍芯早期的廣告標(biāo)語

18年來，龍芯團(tuán)隊?wèi)驯е圃靽H一流CPU芯片的夢想，在研發(fā)道路上探索，從最初只有10來個人的小實(shí)驗室，發(fā)展到400余人的龍芯中科公司。但是，人們對于這家“中國芯”企業(yè)認(rèn)知度并不高，甚至很多人還把“龍芯”當(dāng)做了“漢芯”。

2006年，漢芯造假事件曝光，對中國自主芯片發(fā)展造成極大負(fù)面影響。而龍芯和漢芯僅一字之差，不幸成為背鍋俠，不但在網(wǎng)絡(luò)上遭到了大量網(wǎng)友的怒噴，不明狀況的客戶也對龍芯退避三舍。

漢芯造假事件

中科大錄取通知書為新生送去“龍芯3號

十二五（2011-2015年）之后，國家項目重點(diǎn)引進(jìn)X86和ARM CPU，而龍芯基本斷奶，只能在市場上摸爬滾打，依靠自己賺取的利潤和投資人的注資度日。直到2015年，龍芯才實(shí)現(xiàn)自收自支，自負(fù)盈虧。

如今，在工業(yè)領(lǐng)域的以太網(wǎng)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)稅控機(jī)等產(chǎn)品，民用領(lǐng)域的智能指紋鎖、開源主板、3D打印機(jī)、電動汽車充電樁等越來越多的移動終端都開始搭載著刻有“龍芯”字樣的芯片。在艱難條件下步步前進(jìn)的龍芯，已經(jīng)成為一大批“國之重器”運(yùn)作的心臟。

目前，龍芯已有龍芯1、龍芯2、龍芯3三個系列的產(chǎn)品。

龍芯1號、龍芯2號、龍芯3號照片

龍芯1E和龍芯1F為宇航級國防芯片，已經(jīng)成功地運(yùn)用在我國自主研制的北斗系衛(wèi)星上。2015年4月，隨著搭載龍芯抗輻照芯片的第17顆北斗衛(wèi)星升空并開機(jī)運(yùn)行，我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在自主可控的征程上邁出了關(guān)鍵一步。

除了衛(wèi)星芯片，中國兵器工業(yè)集團(tuán)也基于龍芯2F+1A研發(fā)了的四余度火控計算機(jī)系統(tǒng)。龍芯3B1000則被用于高性能計算機(jī)KD-90和超算曙光6000，這是在中國超算中具有里程碑意義的計算機(jī)，實(shí)際算力可達(dá)每秒1271萬億次，是中國首臺、世界第三臺可以實(shí)現(xiàn)每秒過萬億次的超算。

曙光超算

中國雷達(dá)工業(yè)的發(fā)源地中電14所研發(fā)的華睿1號、華睿2號芯片，結(jié)束了長期依賴進(jìn)口數(shù)碼信號處理芯片的歷史，而華睿系列所用的就是龍芯3號通用處理器的架構(gòu)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用之后增加了專用指令和運(yùn)算單元研發(fā)，不但實(shí)現(xiàn)了完全自主，還解決了雷達(dá)系統(tǒng)大帶寬、高吞吐量的需求。

2017年，龍芯中國年營收達(dá)1.5億元，利潤2000多萬元，2018年營收和利潤均比2017年翻番，利潤達(dá)到歷史最高水平。這已經(jīng)是龍芯連續(xù)四年盈利，而放眼全國，做CPU能盈利芯片企業(yè)鳳毛麟角。

國產(chǎn)架構(gòu)系統(tǒng)成熟度接近XP

與此同時，龍芯也在探索建立wintel和ARM+安卓兩大體系之外的自主研發(fā)生態(tài)體系。據(jù)統(tǒng)計，2019年龍芯芯片出貨量達(dá)到50萬顆以上，并已與聯(lián)想、曙光、同方等上千家信息產(chǎn)業(yè)廠商建立生態(tài)合作伙伴關(guān)系。

龍芯公布的主要產(chǎn)品線

值得一提的是，前段時間國產(chǎn)統(tǒng)一操作系統(tǒng)UOS（unity operating system），已經(jīng)完成了和龍芯處理器的兼容適配，適配龍芯的桌面電腦、服務(wù)器等設(shè)備，陸續(xù)在UOS官網(wǎng)上線。統(tǒng)一操作系統(tǒng)UOS龍芯版，目前已適用龍芯3A3000/3B3000，3A4000/3B4000，這一系統(tǒng)的成熟度也已經(jīng)接近Windows XP。

通用CPU被稱作是半導(dǎo)體行業(yè)中的“珠穆朗瑪峰”，對集成電路和軟件產(chǎn)業(yè)具有基礎(chǔ)性和帶動性作用。而如今，在“龍芯”的研發(fā)創(chuàng)造之下，我國由于缺少自主CPU技術(shù)和產(chǎn)業(yè)而在信息領(lǐng)域嚴(yán)重受制于人的現(xiàn)狀已經(jīng)悄然改變。

雖然，龍芯在性能、功耗和生態(tài)系統(tǒng)與Intel、AMD尚有差距，但盈利能力逐年上升說明他們已經(jīng)找到自己的發(fā)展道路，尤其是在信息安全要求最高的專用芯片和系統(tǒng)領(lǐng)域，龍芯的作用正在凸顯。

目前，已有數(shù)萬人在龍芯的軟硬件生態(tài)上做開發(fā)，相比大平臺數(shù)百萬級別的開發(fā)者差距還很大，但這至少說明，中國人并非完全沒有機(jī)會另起爐灶，打造一套新的生態(tài)平臺。

如今，龍芯的應(yīng)用已經(jīng)全面鋪開，不僅局限于航空航天、政企辦公，在工業(yè)控制、石油勘探等領(lǐng)域也能見到它的身影。

也許正如胡偉武說，國產(chǎn)CPU應(yīng)“不怕遠(yuǎn)征難”。縱觀歷史，高復(fù)雜系統(tǒng)能力建設(shè)需要數(shù)十年甚至百年的技術(shù)積累，不能幻想彎道超車。龍芯已歷經(jīng)19年發(fā)展，而這場遠(yuǎn)征才剛剛開始，“當(dāng)自主可控的信息技術(shù)體系建立起來之后，我們失去的只有鎖鏈，得到的將是整個世界?！?/p>