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龙芯CPU再进一步,国产CPU们追上英特尔还需多久?

Simon观察 来源:电子发烧友网 作者:黄山明 2021-12-25 07:09 次阅读
电子发烧友网报道(文/黄山明)近日,据“中科院科技创新亮点成果筛选”活动页面的结果显示,龙芯中科技术股份有限公司已经完成了基于自主LoongArch指令系统的龙芯3C5000服务器CPU的研制,国产服务器CPU再向前迈出了一步。
龙芯3C5000服务器CPU(图源:龙芯中科)

对于CPU的命名,一般A系列为桌面级CPU,而C系列则是服务器CPU。从公开信息来看,龙芯3C5000吴福气CPU内部集成了16个高性能的龙芯LA464处理器、32MB的共享偏上高速缓存和4个64位DDR4-3200内存控制器,主频为2.1-2.3GHz,单新品双精度浮点运算速度超过0.5TFLOPS。

单从性能上来看,龙芯这款3C5000已经与市面中的主流CPU相当,已经可以满足当下云计算与数据中心的性能要求。

国产的CPU

值得一提的是,LoongArch也就是龙芯自主指令系统架构已经实现了完全自主、技术先进、兼容生态三方面的特点,其中拥有近2000条指令,并不包含MIPS指令系统。该架构今年正式被龙芯对外发布。

在今年7月份,龙芯中科发布了3A5000CPU,作为桌面级CPU,其性能已经逼近市场的主流产品,据相关机构评测数据显示,龙芯3A5000单核SPECCPU 2006 Base定浮点分值在2.5GHz主频下性能超过了26分,平均每GHz性能超过了10分,已经与市场主流X86产品相当接近。

其中,龙芯处理器除了CPU核心是自研的以外,包括GPU核、内存控制器和PHY、高速IO接口控制器和PHY等上百种IP均自主研发。

国内的CPU生力军除了龙芯以外,还有如兆芯、飞腾等。如兆芯在2015年便发布了一款ZX-C4600/4610处理器,算是价格门槛较低的国产通用型X86 CPU。主频为2GHz,采用28nm制造工艺。
兆芯ZX-C4600(图源:兆芯)

根据测试,这款兆芯的芯片性能基本等同于英特尔在2007年发布的奔腾双核E2160的两倍,已经可以满足日常办公需求,同时由于采用了X86架构,因此可以兼容Windows、Linux等操作系统。

飞腾也发布过处理器产品,如经典的FT-1500A/4四核处理器,不过由于采用了Arm V8的架构,因此无法与Windows兼容,基本只能运行国产化Linux系统,距离普通消费者就更远了。
图源:飞腾

如今飞腾还发布了FT-1500A/16的16核心处理器以及FT-2000+/64的64核心版本的服务器平台。

除了以上几款之外,国产CPU还有如鲲鹏、海光、申威等品牌,如申威的CPU便被曾经全球第一的超算神威·太湖之光所采用。

国产CPU的困境与现状

上文已经了解到国内的部分国产CPU相关产品,但可以肯定的是,如果并非是业内人士,可能基本没有听闻过这些国产的CPU。一方面是由于国产CPU市场份额过小,知名度只局限于相关专业人士,另一个原因在于价格原因导致国产CPU推广更加困难。

首先说价格,可能一般用户会认为,既然国产CPU性能相比英特尔、AMD还存在差距,甚至可能还不如上一代的奔腾、赛扬,那么售价也必须要比这些产品更便宜才对。

但事实上,正是因为国产处理器受众较小,大多数用户并不买单,销量较低,而研发成本又摆在这里,平摊下来每块CPU成本并不低。假设研发出一个新系列耗费1亿元(成本已经很低),但最终只卖出了10万套不到(10万套基本已经是国产CPU销量天花板),那么每一套的成本就达到1000元,这还没有算渠道费用以及存储、运输等额外的支出。

对比英特尔、AMD动辄数百万以上的销量,国产CPU的成本很难降低,这就导致如今的国产CPU价格甚至比这些国外CPU产品更高。

当成本降不下来,性能还不如国外同类产品的情况下,普通消费者基本不会支持,只能依赖于政府采购为主。如果想要普通消费者买单,如今只能走补贴的路线来将价格降下来。

除了成本以外,另一个问题还在于生态。兆芯CPU采用了X86架构,可以兼容Windows,其生态环境稍好一些。但对于龙芯以及飞腾而言,由于采用的分别为自研架构LoongArch以及Arm架构,因此与Windows并不兼容。

这对于用户而言就不太友好了,没有相应的软件生态环境,就意味着没有国产CPU施展能力的空间。如果想要软件生态,就只能放弃自研,采购通用架构,制造服务器CPU,来帮助企业迅速回本。不过这样一来,一旦被国外“卡脖子”企业很难有还手余地。

国产CPU多久能够替换英特尔?

如今国内掀起了一股国产替代的浪潮,而CPU作为计算机系统运算和控制的核心,如何实现CPU的自主可控,并能够经受住市场的考验实现替换,是国产崛起的关键。

当前已经多款国产CPU产品,那么距离替换英特尔还有多远呢?

如果光从性能上来看,龙芯3A5000性能与2015年的英特尔i5水平相当,这已经很不错了,要知道在过去国内外CPU在性能上的差距就能达到10年以上。因此只看性能的话,大概5-8年左右就能够替换英特尔。

但CPU除了性能以外,生态也非常重要。简单地打个比方,在海外,安卓手机大多都会使用GMS框架,只有拥有了GMS才能运行谷歌应用及需要GMS支持的应用,而大多数海外的安卓应用都需要GMS支持才能够使用。当有手机被禁止使用GMS时,在海外市场就意味着除了打电话以外,基本干不了什么其他的事了,这就是生态。

由于英特尔CPU的强大市场地位,Windows基本是基于X86而开发的,对于其他的CPU而言,会产生兼容性的问题。

而其他CPU稀少的市场份额,很难吸引到开发者愿意去为这一架构开发相应软件,最后陷入恶性循环,强者恒强,弱者越弱。

好在如今一些CPU开始着力打破这个生态系统,如龙芯也开始走兼容模式,已经能够运行一些Windows程序,未来随着能够运行的程序越来越多,相信也会在市场中慢慢占有一席之地,通过市场来带动国产CPU技术的迭代与发展。

那么答案很明显了,如果只看性能的话,可能需要5-8年才能完全替代英特尔,如果没有那么极客,如今的国产CPU已经可供日常使用。但生态的缺陷让国产CPU境地较为尴尬,虽然喊出要打造第三套生态系统,但显然是一个漫长的过程。在此之前,与另两个生态兼容将是国产CPU的必由之路。
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