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录取通知书里那枚锲而不舍的龙芯 为何还在替人背锅

铁流 · 2019-07-16 · 来源:铁君公众号
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和国内一些IC设计公司高度依赖从境外购买更好的IP和台积电先进工艺不同,龙芯是依靠自己的设计能力提升CPU的性能。

  日前,在录取通知书中,中国科学院大学李树深校长给2019级本科新生的信中嵌入了一枚“龙芯三号”实物芯片,之后引发舆论关注。然而,也有一些网友把汉芯的事情套在龙芯身上,随后,中科院官微进行了辟谣。就龙芯3A1000来说,其意义更多在于锻炼队伍,承前启后,为之后龙芯挖掘单核性能开发3A2000、3A3000、3A4000铺平了道路。

 

  

  龙芯替汉芯背锅

  一直以来,在网络舆论上,一说起国产芯片,各种“打磨”、“砂纸不够用”、“山寨”、“骗经费”的调侃充斥在评论中。造成这种局面的根源就在于当年的汉芯事件。当年,陈教授通过对摩托罗拉DSP进行打磨,然后成功“研发”出汉芯。

  根据某互联网公司的百科显示:

  “汉芯1号”正式发布于2003年2月26日。当天的盛大场面:上海市政府新闻办公室亲自主持,信产部科技司司长、上海市副市长、上??莆?、教委负责人悉数到场。在发布会上,由邹士昌、许居衍等知名院士和“863计划”集成电路专项小组负责人严晓浪组成的鉴定专家组作出了一致评定:上海“汉芯1号”及其相关设计和应用开发平台,达到了国际先进水平,是中国芯片发展史上一个重要的里程碑。

  被视为“汉芯1号”发明人的陈进自然也是荣誉加身。上海市科委授予其上海市科技创业领军人物称号,2004年上海交大将其特聘为长江学者。同时,陈进本人还身兼数职,上海交大微电子学院院长、上海硅知识产权交易中心CEO,上海交大汉芯科技有限公司总裁、上海交大创奇科技有限公司总经理。

  汉芯事件造成了极其恶劣的影响。不仅伤害了国家信誉的公信力,还伤害了其他干实事的单位。比如当年就盛传“汉芯龙芯,芯芯造假”,时至今日,一些人还把汉芯做的事情张冠李戴到龙芯身上,龙芯也为汉芯背十多年的锅。

  在这几年因为中兴和华为被制裁产生芯片热后,芯片获得国人非常大的关注,铁流在线下和线上都无数次辩解打磨芯片的是汉芯,而不是龙芯。在这个过程中,铁流发现即便是很多硕士、博士等知识分子,依然会把两者混为一谈。前几日,国科大校长给2019级本科新生信中嵌入了龙芯3A1000 CPU,结果还有人把汉芯的事情安在龙芯身上??晌绞呛盒驹旒?,龙芯背锅。

  3A1000研发之路坎坷

  龙芯3号的研发始于2005年。在2005年深秋,利用龙芯2E流片后等待芯片回来的时间,胡伟武带着部分龙芯课题组的骨干在香山别墅讨论龙芯3号的结构方案。明确了龙芯3号系列CPU的可伸缩互连结构,明确了片内集成内存控制器和HT接口等。

  在龙芯3号结构基本确定后就展开了龙芯3号CPU的研发。但当时“十五”863课题结束了,“十一五”“核高基”课题迟迟启动不了。加上之后“汉芯事件”,政策上加大了对芯片项目的审核力度,国家对芯片项目的拨款变得“非常谨慎”,这使国家资金迟迟没有到位。

  为此,科学院对龙芯3号的研制给了500万元的前期经费支持。在科技部高新司冯记春司长得知龙芯3号的第一款芯片龙芯3A1000已经基本完成设计,但缺少流片费时,在863计划内紧急安排了2000万的经费支持龙芯3号的研制。李国杰院士在所内设立了一个经费没有封顶的课题,龙芯课题组已经预支了计算所七、八千万元经费。

 

  正是依靠冯记春司长、李国杰院士等领导和专家,以及科学院的全力支持,龙芯3号才能顺利完成研发。龙芯3A1000之所以选择意法半导体(ST)流片,主要是因为这是中法两国在IT领域战略合作的一部分,而且在龙芯2号的研发中,ST花三百多万美元授权费购买了龙芯2号系列产品的授权,两家单位一直保持着比较好的合作关系,沟通成本也比找新的合作单位要低,因而就延续在ST流片了。除了3A2000在境内流片之外,之后的龙芯3A3000也是在ST流片。

  2009年5月,龙芯3A1000晶圆生产下线,9月龙芯拿到样片,主频800MHz-1GHz,在实践中发现有一些小问题。在2012年,龙芯3A1000进行了第二次改版。第二次改版主要是双路直连时在特定访问序列下导致两片间的互连网络死锁。至此龙芯3A1000就很稳定了,至今还是龙芯销售的一个重要芯片,尤其是在工控领域。

  总的来说,由于龙芯3A1000的处理器核沿袭了龙芯2E和龙芯2F的处理器核结构,因而单核性能提升有限。虽然在MIPS64兼容性方面有较大改进,性能只进行了局部优化。与此同时,英特尔却通过升级处理器结构,IPC如同芝麻开花般节节高,龙芯在IPC上的进步明显放慢了。龙芯3A1000处理器核的性能略高于Pentium III的水平(这里是同频比较,总体性能略高于Pentium III要到3A3000),在2006年龙芯2E刚出来时这个性能还说得过去。龙芯3A1000仍沿用该处理器核有点慢了。

  时至今日,龙芯3A1000的性能大约是龙芯最新的3A4000的六分之一左右。因此,对于获得龙芯3A1000的国科大新生而言,最佳的选择不是给3A1000找主板,而是收藏这款芯片。

 

  

  自力更生 持续提升单核性能

  龙芯的名字会使很多人以为龙芯是举国之力打造的CPU,诚然,在“十五”期间龙芯获得国家较大扶持,在“十一五”期间,由于“汉芯事件”,这使国家资金迟迟没有到位。在“十二五”之后,国家资源大力扶持兆芯和华为,核高基等国家项目基本对龙芯断奶,龙芯只能自己赚钱和依靠投资人的投资养活自己。

  在过去18年的时间里,国家只给了龙芯5亿多的经费。正是因为囊中羞涩,使龙芯在“断奶后”,芯片的制造工艺上普遍落后于同时期其他国产CPU,比如2015年前后问世的龙芯3A2000,工艺为40nm,而在此时,国内同行CPU的工艺大多为28nm。2019年问世的龙芯3A4000,制造工艺为28nm,国内同行的工艺普遍为7/16nm。

  虽然面临资金不足,人手不足的困境,龙芯依然锲而不舍开发CPU。和国内一些IC设计公司高度依赖从境外购买更好的IP和台积电先进工艺不同,龙芯是依靠自己的设计能力提升CPU的性能。从3A2000到3A3000,再到3A4000,龙芯的制造工艺普遍落后同时期其他国产CPU,但就性能来说,却大致处于同一水平。而从3A3000升级到3A4000,龙芯在使用相同制造工艺的情况下,将CPU性能提升超过80%,完全依然自己的设计能力,而不依赖从境外买IP和先进工艺提升性能,这在国内都是非常罕见的。

  就目前公开的消息来看,龙芯3A4000的SEPC06定点成绩为20分,同主频性能与AMD第一代锐龙的差距大约在10%以内,主要的不足是主频偏低,只有2G。

  不过,考虑到龙芯3A4000采用的是28nm工艺,在制造工艺上还有很大提升空间,铁流估计采用16nm工艺,龙芯可以把主频提升到2.5G,如果采用7nm工艺,那么,龙芯也许可以把主频提升到3G。

  就日常使用来说,龙芯3A4000这个性能已经是非常够用了,剩下的就是软件生态的构建,以及通过应用牵引增加芯片产能,进而把芯片的价格降下来。

 

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