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原创 中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平

天下网商记者 黄天然

中国芯”又获重大突破

12月24日,龙芯中科发布自主研发的新一代通用处理器(CPU)3A4000/3B4000,芯片所有源代码均为自主设计使用28nm工艺,主频为1.8GHz-2.0GHz,采用4核处理器。

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就通用处理性能而言,龙芯3A4000与2015年推出的AMD挖掘机相当,虽说仍存一定差距,但可喜的是,在一大批“国之重器”上,龙芯正扮演起越来越重要角色

龙芯有望年内追平AMD

龙芯3A4000/3B4000是龙芯3号系列处理器的最新产品,据上一代龙芯3A3000发布已相隔两年。

介绍,龙芯3A4000采用28nm工艺,主频从龙芯3A3000的1.5GHz提升到2.0GHz,性能为上一代的2倍。

通过优化功耗管理基于龙芯3A4000的笔记本工作时间比上一代产品延长一倍以上。通过CPU直连形成的3B4000四路服务器综合性能,是上一代产品3B3000双路服务器的四倍以上,虚拟机效率也从上一代产品的85%以上提高到95%以上。

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龙芯3A4000的所有模块代码和各类全定制模块均为自主研发,除了厂家提供的标准单元库和内存编译器(Memory Compiler)外,没有任何第三方IP。

据龙芯中科总裁胡伟武介绍,龙芯3A4000通用处理性能已经追平AMD公司28nm工艺最后一款CPU“挖掘机(Excavator)”。

原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平龙芯3A4000 CPU正面照

“挖掘机”是AMD公司28nm“推土机(Bulldozer)”系列的最后一代(第四代)产品,发布于2015年。在CPU专业性能评估软件SPECCPU2006上,龙芯3A4000定点和浮点单核分值均超过20分,与AMD挖掘机参数相当。

原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平AMD锐龙系列CPU

2017年,AMD推出了以X86-64为架构的14nm制程CPU Zen,也就后来大热的锐龙Ryzen系列,而今年上市的AMD锐龙3000系列处理器已采用7nm制程。

两相比较,国产自主研发的龙芯CPU制造工艺与国外巨头存在两代左右的差距,但龙芯公司已宣布将于明后年推出使用12nm工艺的四核3A5000和16核3C5000,其主频将提高到2.5GHz以上,通用处理性能将达到当时AMD的水平。

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如果这一目标得以实现,标志着龙芯经过20年的努力,通用处理性能终于达到产品级的世界进水平。

从背锅侠到国之重器的心脏

2001年5月,中科院计算所知识创新工程支持下的龙芯课题组,着眼于解决国防信息安全领域“无芯可用”的困境,创立出了龙芯中科,胡伟武出任首席科学家,开始带队自主研发真正的“中国芯”。

我们常见的X86(Intel 、AMD)指令集不同,龙芯使用的是MIPS指令集体系。

原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平龙芯早期的广告标语

18年来,龙芯团队怀抱着制造国际一流CPU芯片的梦想,在研发道路上探索,从最初只有10来个人的小实验室发展到400余人的龙芯中科公司。但是,人们对于这家“中国芯”企业认知度并不高,甚至很多人还把“龙芯”当做了“汉芯”。

2006年,汉芯造假事件曝光,对中国自主芯片发展造成极大负面影响。而龙芯和汉芯仅一字之差,不幸成为背锅侠,不但在网络上遭到了大量网友的怒喷,不明状况的客户也对龙芯退避三舍。

原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平汉芯造假事件

原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平今年中科大录取通知书为新生送去“龙芯3号”芯片,依然有网友误喷龙芯

十二五(2011-2015年)之后,国家项目重点引进X86和ARM CPU,而龙芯基本断奶,只能市场上摸爬滚打,依靠自己赚取的利润投资人的注资度日。直到2015年,龙芯才实现自收自支,自负盈亏。

如今,在工业领域的以太网交换机、网络税控机等产品,民用领域的智能指纹锁、开源主板、3D打印机电动汽车充电桩等越来越多的移动终端都开始搭载着刻有“龙芯”字样的芯片。在艰难条件下步步前进的龙芯,已经成为一大批“国之重器”运作的心脏。

目前,龙芯已有龙芯1、龙芯2、龙芯3三个系列的产品。

原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平龙芯1号、龙芯2号、龙芯3号照片

龙芯1E和龙芯1F为宇航级国防芯片,已经成功地运用在我国自主研制的北斗卫星上。2015年4月,随着搭载龙芯抗辐照芯片的第17颗北斗卫星升空开机运行,我国卫星导航系统在自主可控征程迈出关键一步

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除了卫星芯片,中国兵器工业集团也基于龙芯2F+1A研发了的四余度火控计算机系统。龙芯3B1000则被用于高性能计算机KD-90和超算曙光6000,这是在中国超算中具有里程碑意义的计算机,实际算力可达每秒1271万亿次,是中国首台、世界第三可以实现每秒过万亿次的超算。

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原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平曙光超算

中国雷达工业的发源地中电14所研发的华睿1号、华睿2号芯片,结束了长期依赖进口数码信号处理芯片的历史,而华睿系列所用的就是龙芯3号通用处理器的架构,结合实际应用之后增加了专用指令和运算单元研发,不但实现了完全自主,还解决了雷达系统大带宽、高吞吐量的需求

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2017年,龙芯中国年营收达1.5亿元,利润2000多万元,2018年营收和利润均比2017年翻番,利润达到历史最高水平。这已经是龙芯连续四年盈利,而放眼全国,做CPU能盈利芯片企业凤毛麟角。

国产架构系统成熟度接近XP

与此同时,龙芯也在探索建立wintel和ARM+安卓两大体系之外的自主研发生态体系。据统计,2019年龙芯芯片出货量达到50万颗以上,并已与联想、曙光、同方等上千家信息产业厂商建立生态合作伙伴关系

原创             中国芯崛起!新一代龙芯3号发布,国产CPU有望比肩世界先进水平龙芯公布的主要产品线(图片来源:龙芯中科)

值得一提的是,前段时间国产统一操作系统UOS(unity operating system),已经完成了和龙芯处理器的兼容适配,适配龙芯的桌面电脑、服务器等设备,陆续在UOS官网上线。统一操作系统UOS龙芯版,目前已适用龙芯3A3000/3B3000,3A4000/3B4000,这一系统的成熟度也已经接近Windows XP。

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通用CPU被称作是半导体行业中的“珠穆朗玛峰”,对集成电路和软件产业具有基础性和带动性作用。而如今,在“龙芯”的研发创造之下,我国由于缺少自主CPU技术和产业而在信息领域严重受制于人的现状已经悄然改变

虽然,龙芯在性能、功耗和生态系统与Intel、AMD尚有差距,但盈利能力逐年上升说明他们已经找到自己的发展道路,尤其是在信息安全要求最高的专用芯片和系统领域,龙芯的作用正在凸显

目前,已有数万人在龙芯的软硬件生态上做开发,相比大平台数百万级别的开发者差距还很大,但这至少说明,中国人并非完全没有机会另起炉灶,打造一套新的生态平台。

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如今,龙芯的应用已经全面铺开,不仅局限航空航天政企办公,在工业控制、石油勘探等领域也能见到它的身影

也许正如胡伟武说,国产CPU应“不怕远征难”。纵观历史,高复杂系统能力建设需要十年甚至百年的技术积累,不能幻想弯道超车。龙芯已历经19年发展,而这场远征才刚刚开始,“当自主可控的信息技术体系建立起来之后,我们失去的只有锁链,得到的将是整个世界。”

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