龙芯中科发布了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。
就通用处理性能而言,龙芯3a4000与2015年推出的amd挖掘机相当,虽说仍存在一定差距,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的角色。
龙芯有望两年内追平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。
据介绍,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。
龙芯3a4000的所有模块源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)”。
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。
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仍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。
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先进水平。
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,着眼于解决国防和信息安全领域“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”。
和我们常见的x86(intel 、amd)指令集不同,龙芯使用的是mips指令集体系。
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。
汉芯造假事件
中科大录取通知书为新生送去“龙芯3号
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,只能在市场上摸爬滚打,依靠自己赚取的利润和投资人的注资度日。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。
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系卫星上。2015年4月,随着搭载龙芯抗辐照芯片的第17颗北斗卫星升空并开机运行,我国卫星导航系统在自主可控的征程上迈出了关键一步。
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、世界第三台可以实现每秒过万亿次的超算。
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。
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。
龙芯公布的主要产品线
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。
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。
如今,龙芯的应用已经全面铺开,不仅局限于航空航天、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数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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