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         時事新聞
        國產芯片取得驚人進展 龍芯現狀如何
        日期:[2022-6-29 13:21:06]   共閱[33]次

        國內的半導體技術到底是什么水平?這個問題想必很多國人都感興趣,其實感興趣的不只國人,老外也十分關注中國的半導體行業發展,外國科技數碼網站刊登一篇關于中國半導體芯片的報道。

        標題十分吸引人:《Loongson Claims its CPU IPC Will Match AMD Zen 3 and Intel Willow Cove by 2023》,翻譯一下就是:龍芯稱其CPU的IPC性能將在2023年之前與AMD Zen3及英特爾Willow Cove(十一代酷睿的架構)匹敵。

        對半導體、芯片領域不熟悉的讀者可能沒什么感覺,但是只要對這兩個領域有一定了解,都會感到震驚,畢竟Zen3和Willow Cove可是實打實的先進制程+先進架構,代表著目前世界上半導體行業的最高水準。

        不說對標Zen3和Willow Cove,只要龍芯能夠達到Zen1的水平,都足以讓我們在半導體領域揚眉吐氣,直接與AMD、英特爾叫板。理智告訴我們雖然國內半導體行業發展已經十分迅速,但是想要在如此短的時間內追上世界先進水平,可能性還是太低了。到底是什么東西,能讓老外們給出這樣的報道?


        龍芯大戰Zen3?

        在外網的文章報道中,龍芯公司聲稱將在2023年推出在IPC性能上能夠與AMD Zen3匹敵的處理器。首先我們了解一下什么是IPC性能,簡單來說,IPC就是CPU每一時鐘周期內執行的指令數量,假設時鐘周期為1,上一代的CPU可以在1的時鐘周期內執行100條指令,下一代提升為115條,那么就等于IPC性能提升15%。

        而且,英特爾提出的CPU性能判斷公式就是CPU性能=IPC*主頻,所以在主頻不變的情況下,對比IPC性能就可以得出CPU性能的提升幅度。舉個例子,同樣是3.0GHz主頻,A型CPU的IPC性能為100,B型CPU性能為150,那么B型CPU的性能就比A型CPU高50%。

        當然,CPU的真實性能涉及到更復雜的變量,比如系統、應用環境等,只是單純從數據方面來說,如此計算也是對的。所以,IPC性能指標十分重要,甚至可以說IPC性能的提升基本上就等同于CPU性能的提升。

        那么龍芯下一代處理器3A6000的IPC能夠與Zen3媲美,說明3A6000在性能上能夠媲美Zen3?并不是,IPC性能是一個重要的指標,但是CPU主頻一樣重要,只要其中一項數據無法并駕齊驅,真實性能就不可能相等。

        AMD的Zen3處理器目前最低端的入門型號為Ryzen3 5400U,四核八線程,基準主頻為2.6GHz,最大加速時鐘頻率為4.0GHz。作為對比,龍芯3A5000的主頻為2.3GHz-2.5GHz(目前龍芯主頻最高的在售處理器),主頻的巨大差距意味著即使兩者的IPC性能相當,3A5000的最高性能也不如Ryzen3 5400U的正常最低性能。

        即使樂觀預計下一代的3A6000能夠提升主頻,大概率也不會超過2.8GHz,0.3GHz的提升看似很小,但是了解處理器領域的讀者應該清楚,0.3GHz的變化基本上等同AMD Zen2到Zen3的提升幅度,難度其實非常大。

        當然,就算真實性能無法與Zen3媲美,光是IPC性能相當就足以讓人感到興奮。不過在龍芯官網卻沒有看到相關的報道,僅僅是看到:龍芯3A6000及龍芯3C6000系列將采用12nm工藝和新的LA664架構設計。

        另外,龍芯基于新架構和工藝做的仿真測試結果顯示:龍芯3A6000處理器單核SPEC CPU 2006定點/浮點base分值從26/28分提高到35/45分,分別提升37%及68%。以上就是官方公布的關于3A6000系列處理器性能的消息,并沒有提到IPC性能,那么IPC性能的數據又來源于哪里呢?

        經過檢索,在網友的指路下發現IPC性能的相關報道來自于一個自媒體,作者通過整合前兩代龍芯的性能測試結果,基于龍芯給出的3A6000模擬數據計算出了SPEC06單核定點Base和浮點Base的成績。最后假設3A6000的主頻達到2.5GHz-2.8GHz,那么3A6000的IPC性能就將與Zen3相仿。

        簡單來說,這個結果是基于假設的模仿測試得出的,暫時還沒有實際的數據支撐,所以國產CPU的支持者還是別高興得太早了。


        龍芯現狀如何?

        龍芯現在到底走到了哪里?近日舉辦的“2022年LoongArch生態發展暨通明湖創新應用論壇”也許可以給出答案。LoongArch可能聽過的人并不多,不過另一個名字大家應該都熟悉——龍芯,LoongArch正是龍芯中科研發的一個指令集架構,目前主要應用在旗下的龍芯系列芯片中。

        在論壇上,龍芯中科正式發布3C5000系列芯片,所采用的就是上面提到的LoonArch指令集架構,根據官方說法,3C5000系列芯片可以滿足通用計算、大型數據中心和云計算中心的使用需求。

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        雖然國內半導體行業在過去發生過不少讓人難以啟齒的問題,但是作為國內自研半導體芯片的龍頭,龍芯確實無愧于他們的名字。3C5000系列的官方數據顯示,其采用16核心設計,unixbench分數達到95000分以上,雙精度計算能力可達560GFlops,峰值性能與典型ARM 64核處理器相當。

        此外,3C5000系列最高支持16路互連,搭配一并推出的龍芯7A2000橋接芯片,使PCIe帶寬對比上一代芯片提升達400%以上。從描述來看,3C5000系列確實擁有不錯的性能,那么具體性能如何呢?

        具體參數方面,3C5000L的主頻為2.0GHz-2.2GHz,支持4個72位DDR4-3200控制器,支持ECC校驗,支持1個SPI、1個UART、3個I2C、16個GPIO接口,功耗為130W。

        雖然3C5000L看起來并不算出彩,但是在國產處理器中卻是數一數二的存在,進步的速度也遠比預料的快。而且,LoongArch也已經擺脫了MIPS的束縛,根據相關信息來看,LoongArch是完全自主研發的新型架構,僅通過二進制翻譯技術兼容MIPS。

        甚至可以說,如今束縛國產芯片的主要因素其實只剩下制程工藝和光刻機,而在芯片設計上國產芯片已經迸發出讓人驚嘆的實力,在穩步前進的情況下,只要能夠解決光刻機等問題,那么在未來的10年左右追上領先水平并非沒有可能。

        有讀者可能覺得10年也太久了吧?實際上,能夠用30年追上英特爾、AMD六七十年的研發成果,已經足以讓人感嘆我們在半導體領域的進步神速了。


        來源:雷科技

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