國內的半導體技術到底是什麼水平？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，而在小雷日常逛外國科技數碼網站的時候，就看到了一篇關於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。説實話，粗看標題小雷第一反應是今天是不是愚人節，顯然不是，畢竟五一假期都過去一個多月了。對半導體、芯片領域不熟悉的讀者可能沒什麼感覺，但是隻要對這兩個領域有一定了解，都會感到震驚，畢竟 Zen3 和 Willow Cove 可是實打實的先進製程 + 先進架構，代表着目前世界上半導體行業的最高水準。不説對標 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。到底是什麼東西，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。首先我們瞭解一下什麼是 IPC 性能，簡單來説，IPC 就是 CPU 每一時鐘週期內執行的指令數量，假設時鐘週期為 1，上一代的 CPU 可以在 1 的時鐘週期內執行 100 條指令，下一代提升為 115 條，那麼就等於 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，那麼 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説，如此計算也是對的。所以，IPC 性能指標十分重要，甚至可以説 IPC 性能的提升基本上就等同於 CPU 性能的提升。那麼龍芯下一代處理器 3A6000 的 IPC 能夠與 Zen3 媲美，説明 3A6000 在性能上能夠媲美 Zen3？並不是，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並駕齊驅，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着即使兩者的 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，但是瞭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。不過我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 系列將採用 12nm 工藝和新的 LA664 架構設計。另外，龍芯基於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%。以上就是官方公佈的關於 3A6000 系列處理器性能的消息，並沒有提到 IPC 性能，那麼 IPC 性能的數據又來源於哪裏呢？（圖片來源：龍芯官網）經過檢索，在網友的指路下我發現 IPC 性能的相關報道來自於一個自媒體，作者通過整合前兩代龍芯的性能測試結果，基於龍芯給出的 3A6000 模擬數據計算出了 SPEC06 單核定點 Base 和浮點 Base 的成績。最後假設 3A6000 的主頻達到 2.5GHz-2.8GHz，那麼 3A6000 的 IPC 性能就將與 Zen3 相仿。簡單來説，這個結果是基於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裏？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 可能聽過的人並不多，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。（圖片來源：龍芯官網）在論壇上，龍芯中科正式發佈 3C5000 系列芯片，所採用的就是上面提到的 LoonArch 指令集架構，根據官方説法，3C5000 系列芯片可以滿足通用計算、大型數據中心和雲計算中心的使用需求。（圖片來源：龍芯官網）雖然國內半導體行業在過去發生過不少讓人難以啓齒的問題，但是作為國內自研半導體芯片的龍頭，龍芯確實無愧於他們的名字。3C5000 系列的官方數據顯示，其採用 16 核心設計，unixbench 分數達到 95000 分以上，雙精度計算能力可達 560GFlops，峯值性能與典型 ARM 64 核處理器相當。此外，3C5000 系列最高支持 16 路互連，搭配一併推出的龍芯 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，那麼具體性能如何呢？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。（圖片來源：龍芯官網）雖然 3C5000L 看起來並不算出彩，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 也已經擺脱了 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。甚至可以説，如今束縛國產芯片的主要因素其實只剩下製程工藝和光刻機，而在芯片設計上國產芯片已經迸發出讓人驚歎的實力，在穩步前進的情況下，只要能夠解決光刻機等問題，那麼在未來的 10 年左右追上領先水平並非沒有可能。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。

英特爾

國產 CPU 的支持者還是別高興得太早了？

國產芯片取得驚人進展，AMD 和英特爾慌嗎？