龍芯公布下一代 CPU 3A4000 系列產(chǎn)品

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龍芯3A4000的設(shè)計(jì)指標(biāo)如何，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)指標(biāo)有何難度?龍芯3A4000性能會有哪些可能性呢?

關(guān)于3A4000的進(jìn)度

關(guān)于龍芯3A4000，龍芯對其寄予了厚望，特別是吸取了3A2000和3A3000的不足后，做了修改，而且改動比較大。

龍芯方面最理想的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)GCC編譯器下SPEC06定點(diǎn)20分，不過這個(gè)是最理想狀態(tài)下的，畢竟CPU公司跳票或者沒能達(dá)到計(jì)劃的情況很常見，即便是Intel、AMD都有這種黑歷史。

先介紹一下3A4000的進(jìn)度。3A4000的研發(fā)會比較慢，主要是兩個(gè)目標(biāo)定的很高，一個(gè)是GCC編譯器下，SPEC2006測試能達(dá)到10/G，另一個(gè)是主頻到2G。

10/G是什么概念呢?AMD的Zen大概也就這個(gè)水平——AMD自己公布的是3.4G，31.5分，換算以下就是9.26/G。不過由于一些優(yōu)化選項(xiàng)沒開，而且編譯器是GCC4.6，換一下GCC編譯器版本，多開一些優(yōu)化，10+/G的成績Zen還是能達(dá)到的。

Intel的Haswell，像賽揚(yáng)的話，因?yàn)闆]有AVX指令帶來的向量優(yōu)化，以及緩存被“閹割”等因素，也就9.3/G，而i5-4460因?yàn)椴幌褓悡P(yáng)被“閹割”，可以到11/G，網(wǎng)友測試Skylake，大約也就11+/G(畢竟Intel這些年在擠牙膏)。

因此，如果龍芯3A4000能到10/G，那在微結(jié)構(gòu)上和Intel、AMD的差距就比較小了。不過，考慮到越往上走，微結(jié)構(gòu)優(yōu)化難度越大,像3A4000基本上是3A3000里一點(diǎn)一點(diǎn)的摳，因而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的難度很大。

難度到底有多大呢?作為參照，以AMD的實(shí)力憋出Zen都用了九牛二虎之力，而龍芯3A3000的微結(jié)構(gòu)GS464E除了帶寬是K10的兩倍之外，總體上GS464E和K10相當(dāng)，等于是龍芯要完成AMD從K10到Zen的跨越。

AMD憋出Zen都用了這么久，龍芯要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，難度可想而知。

第二是主頻，龍芯3A3000主頻上不去，固然有自身后端設(shè)計(jì)能力相對有限的因素，但也和人力、財(cái)力，以及和代工廠的能力息息相關(guān)，而境內(nèi)的代工廠在同制程下只有臺積電的60%，和龍芯長期合作的ST在同制程下也只有臺積電的80%，而臺積電和Intel又有一定差距。

另外，如果主頻要做上去，IC設(shè)計(jì)公司和代工廠就必須建立非常密切的關(guān)系，要開放一些技術(shù)資料，像Intel和曾經(jīng)的AMD、IBM都是IDM廠商，因此可以開放技術(shù)資料設(shè)計(jì)和工藝制造不斷磨合。

雖然IBM和AMD把晶圓廠賣了，但依舊和GF保持了過去的密切聯(lián)系，很多技術(shù)儲備和資料也都保留了下來，這樣就可以繼續(xù)做高主頻CPU，但龍芯和ST不可能建立這種關(guān)系。

而境內(nèi)的一些代工廠，在技術(shù)實(shí)力上還有待提高——境內(nèi)工藝的一致性比境外工藝有一定差距，包括不同批次的一致性，仿真模型和實(shí)際晶體管參數(shù)的一致性都和國外工藝有一定差距，設(shè)計(jì)時(shí)要多留些裕量，蒙特卡羅仿真也要把參數(shù)波動范圍設(shè)大一些。

龍芯3A2000在研制中就因?yàn)楹途硟?nèi)代工廠磨合多耗費(fèi)了1年時(shí)間，而在ST流片的3A3000則非常順利了，從立項(xiàng)到流片也就用了1年時(shí)間左右。

換言之，就是龍芯即便和境內(nèi)代工廠建立了密切的合作關(guān)系，境內(nèi)代工廠也只能說：臣妾做不到啊!

此外，微結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，后端設(shè)計(jì)壓力就越大，比如像把A53主頻做到2G和把Zen的主頻做到2G完全不是一個(gè)檔次的工作難度。

像3A4000這種CPU的微結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)目標(biāo)接近Haswell的東西，對于任何一家國內(nèi)團(tuán)隊(duì)來說，后端設(shè)計(jì)難度都非常大，而且龍芯3A3000和龍芯3A4000，還是使用同樣的制造工藝，這樣就不可能通過工藝的提升來提升主頻，完全靠自身的設(shè)計(jì)能力把主頻提升30%，難度可想而知。

最后，雖然目前微結(jié)構(gòu)優(yōu)化的成果比較喜人，而且已經(jīng)有仿真結(jié)果了。但由于要達(dá)到2G主頻，最后可能會做一些權(quán)衡。最后能拿出怎么樣的產(chǎn)品，只有等待時(shí)間檢驗(yàn)了。

筆者做一個(gè)預(yù)測，龍芯3A4000可能會采用ST 28nm FD SOI工藝，如果搶時(shí)間的話，保守估計(jì)主頻1.8-2.0，SPEC06 GCC編譯器下定點(diǎn)16-18分。

如果多花費(fèi)一些時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，而且龍芯團(tuán)隊(duì)發(fā)揮正常的話，3A4000主頻為2G，SPEC06 GCC編譯器下定點(diǎn)18+分。

如果龍芯團(tuán)隊(duì)超水平發(fā)揮，ST也沒有掉鏈子，也許能實(shí)現(xiàn)GCC編譯器下SPEC06 定點(diǎn)20分。

關(guān)于龍芯走自主道路和發(fā)展方向

必須強(qiáng)調(diào)的是，雖然網(wǎng)絡(luò)上充斥著對龍芯各種不靠譜的報(bào)道，但龍芯對自己的能力，與Intel、AMD的差距認(rèn)識的非常清楚。