龙芯公布下一代 CPU 3A4000 系列产品

日前，龙芯在发布会上发布了3A3000和一系列产品。而且发布会上还公布了龙芯开发者计划、龙芯高校计划、龙芯产业基金。不过，笔者本文介绍的是龙芯正在研发的下一代CPU——3A4000。

 

 

龙芯3A4000的设计指标如何，要实现这个指标有何难度?龙芯3A4000性能会有哪些可能性呢?

关于3A4000的进度

关于龙芯3A4000，龙芯对其寄予了厚望，特别是吸取了3A2000和3A3000的不足后，做了修改，而且改动比较大。

龙芯方面最理想的目标是实现GCC编译器下SPEC06定点20分，不过这个是最理想状态下的，毕竟CPU公司跳票或者没能达到计划的情况很常见，即便是Intel、AMD都有这种黑历史。

先介绍一下3A4000的进度。3A4000的研发会比较慢，主要是两个目标定的很高，一个是GCC编译器下，SPEC2006测试能达到10/G，另一个是主频到2G。

10/G是什么概念呢?AMD的Zen大概也就这个水平——AMD自己公布的是3.4G，31.5分，换算以下就是9.26/G。不过由于一些优化选项没开，而且编译器是GCC4.6，换一下GCC编译器版本，多开一些优化，10+/G的成绩Zen还是能达到的。

Intel的Haswell，像赛扬的话，因为没有AVX指令带来的向量优化，以及缓存被“阉割”等因素，也就9.3/G，而i5-4460因为不像赛扬被“阉割”，可以到11/G，网友测试Skylake，大约也就11+/G(毕竟Intel这些年在挤牙膏)。

因此，如果龙芯3A4000能到10/G，那在微结构上和Intel、AMD的差距就比较小了。不过，考虑到越往上走，微结构优化难度越大,像3A4000基本上是3A3000里一点一点的抠，因而要实现这一目标的难度很大。

难度到底有多大呢?作为参照，以AMD的实力憋出Zen都用了九牛二虎之力，而龙芯3A3000的微结构GS464E除了带宽是K10的两倍之外，总体上GS464E和K10相当，等于是龙芯要完成AMD从K10到Zen的跨越。

AMD憋出Zen都用了这么久，龙芯要实现这一点，难度可想而知。

第二是主频，龙芯3A3000主频上不去，固然有自身后端设计能力相对有限的因素，但也和人力、财力，以及和代工厂的能力息息相关，而境内的代工厂在同制程下只有台积电的60%，和龙芯长期合作的ST在同制程下也只有台积电的80%，而台积电和Intel又有一定差距。

另外，如果主频要做上去，IC设计公司和代工厂就必须建立非常密切的关系，要开放一些技术资料，像Intel和曾经的AMD、IBM都是IDM厂商，因此可以开放技术资料设计和工艺制造不断磨合。

虽然IBM和AMD把晶圆厂卖了，但依旧和GF保持了过去的密切联系，很多技术储备和资料也都保留了下来，这样就可以继续做高主频CPU，但龙芯和ST不可能建立这种关系。

而境内的一些代工厂，在技术实力上还有待提高——境内工艺的一致性比境外工艺有一定差距，包括不同批次的一致性，仿真模型和实际晶体管参数的一致性都和国外工艺有一定差距，设计时要多留些裕量，蒙特卡罗仿真也要把参数波动范围设大一些。

龙芯3A2000在研制中就因为和境内代工厂磨合多耗费了1年时间，而在ST流片的3A3000则非常顺利了，从立项到流片也就用了1年时间左右。

换言之，就是龙芯即便和境内代工厂建立了密切的合作关系，境内代工厂也只能说：臣妾做不到啊!

此外，微结构越复杂，后端设计压力就越大，比如像把A53主频做到2G和把Zen的主频做到2G完全不是一个档次的工作难度。

像3A4000这种CPU的微结构，设计目标接近Haswell的东西，对于任何一家国内团队来说，后端设计难度都非常大，而且龙芯3A3000和龙芯3A4000，还是使用同样的制造工艺，这样就不可能通过工艺的提升来提升主频，完全靠自身的设计能力把主频提升30%，难度可想而知。

最后，虽然目前微结构优化的成果比较喜人，而且已经有仿真结果了。但由于要达到2G主频，最后可能会做一些权衡。最后能拿出怎么样的产品，只有等待时间检验了。

笔者做一个预测，龙芯3A4000可能会采用ST 28nm FD SOI工艺，如果抢时间的话，保守估计主频1.8-2.0，SPEC06 GCC编译器下定点16-18分。

如果多花费一些时间进行优化，而且龙芯团队发挥正常的话，3A4000主频为2G，SPEC06 GCC编译器下定点18+分。

如果龙芯团队超水平发挥，ST也没有掉链子，也许能实现GCC编译器下SPEC06 定点20分。

关于龙芯走自主道路和发展方向

必须强调的是，虽然网络上充斥着对龙芯各种不靠谱的报道，但龙芯对自己的能力，与Intel、AMD的差距认识的非常清楚。