国内的半导体技术到底是什么水平？这个问题想必很多国人都感兴趣，其实感兴趣的不只国人，老外也十分关注中国的半导体行业发展，而在小雷日常逛外国科技数码网站的时候，就看到了一篇关于中国半导体芯片的报道。标题十分吸引人：《Loongson Claims its CPU IPC Will Match AMD Zen 3 and Intel Willow Cove by 2023》，翻译一下就是：龙芯称其 CPU 的 IPC 性能将在 2023 年之前与 AMD Zen3 及英特尔 Willow Cove（十一代酷睿的架构）匹敌。说实话，粗看标题小雷第一反应是今天是不是愚人节，显然不是，毕竟五一假期都过去一个多月了。对半导体、芯片领域不熟悉的读者可能没什么感觉，但是只要对这两个领域有一定了解，都会感到震惊，毕竟 Zen3 和 Willow Cove 可是实打实的先进制程 + 先进架构，代表着目前世界上半导体行业的最高水准。不说对标 Zen3 和 Willow Cove，只要龙芯能够达到 Zen1 的水平，都足以让我们在半导体领域扬眉吐气，直接与 AMD、英特尔叫板。理智告诉我虽然国内半导体行业发展已经十分迅速，但是想要在如此短的时间内追上世界先进水平，可能性还是太低了。到底是什么东西，能让老外们给出这样的报道？？龙芯大战 Zen3？在外网的文章报道中，龙芯公司声称将在 2023 年推出在 IPC 性能上能够与 AMD Zen3 匹敌的处理器。首先我们了解一下什么是 IPC 性能，简单来说，IPC 就是 CPU 每一时钟周期内执行的指令数量，假设时钟周期为 1，上一代的 CPU 可以在 1 的时钟周期内执行 100 条指令，下一代提升为 115 条，那么就等于 IPC 性能提升 15%。而且，英特尔提出的 CPU 性能判断公式就是 CPU 性能=IPC* 主频，所以在主频不变的情况下，对比 IPC 性能就可以得出 CPU 性能的提升幅度。举个例子，同样是 3.0GHz 主频，A 型 CPU 的 IPC 性能为 100，B 型 CPU 性能为 150，那么 B 型 CPU 的性能就比 A 型 CPU 高 50%。当然，CPU 的真实性能涉及到更复杂的变量，比如系统、应用环境等，只是单纯从数据方面来说，如此计算也是对的。所以，IPC 性能指标十分重要，甚至可以说 IPC 性能的提升基本上就等同于 CPU 性能的提升。那么龙芯下一代处理器 3A6000 的 IPC 能够与 Zen3 媲美，说明 3A6000 在性能上能够媲美 Zen3？并不是，IPC 性能是一个重要的指标，但是 CPU 主频一样重要，只要其中一项数据无法并驾齐驱，真实性能就不可能相等。AMD 的 Zen3 处理器目前最低端的入门型号为 Ryzen3 5400U，四核八线程，基准主频为 2.6GHz，最大加速时钟频率为 4.0GHz。作为对比，龙芯 3A5000 的主频为 2.3GHz-2.5GHz（目前龙芯主频最高的在售处理器），主频的巨大差距意味着即使两者的 IPC 性能相当，3A5000 的最高性能也不如 Ryzen3 5400U 的正常最低性能。即使乐观预计下一代的 3A6000 能够提升主频，大概率也不会超过 2.8GHz，0.3GHz 的提升看似很小，但是了解处理器领域的读者应该清楚，0.3GHz 的变化基本上等同 AMD Zen2 到 Zen3 的提升幅度，难度其实非常大。当然，就算真实性能无法与 Zen3 媲美，光是 IPC 性能相当就足以让人感到兴奋。不过我在龙芯官网却没有看到相关的报道，仅仅是看到：龙芯 3A6000 及龙芯 3C6000 系列将采用 12nm 工艺和新的 LA664 架构设计。另外，龙芯基于新架构和工艺做的仿真测试结果显示：龙芯 3A6000 处理器单核 SPEC CPU 2006 定点/浮点 base 分值从 26/28 分提高到 35/45 分，分别提升 37% 及 68%。以上就是官方公布的关于 3A6000 系列处理器性能的消息，并没有提到 IPC 性能，那么 IPC 性能的数据又来源于哪里呢？（图片来源：龙芯官网）经过检索，在网友的指路下我发现 IPC 性能的相关报道来自于一个自媒体，作者通过整合前两代龙芯的性能测试结果，基于龙芯给出的 3A6000 模拟数据计算出了 SPEC06 单核定点 Base 和浮点 Base 的成绩。最后假设 3A6000 的主频达到 2.5GHz-2.8GHz，那么 3A6000 的 IPC 性能就将与 Zen3 相仿。简单来说，这个结果是基于假设的模仿测试得出的，暂时还没有实际的数据支撑，所以国产 CPU 的支持者还是别高兴得太早了。龙芯现状如何？龙芯现在到底走到了哪里？近日举办的 “2022 年 LoongArch 生态发展暨通明湖创新应用论坛” 也许可以给出答案。LoongArch 可能听过的人并不多，不过另一个名字大家应该都熟悉——龙芯，LoongArch 正是龙芯中科研发的一个指令集架构，目前主要应用在旗下的龙芯系列芯片中。（图片来源：龙芯官网）在论坛上，龙芯中科正式发布 3C5000 系列芯片，所采用的就是上面提到的 LoonArch 指令集架构，根据官方说法，3C5000 系列芯片可以满足通用计算、大型数据中心和云计算中心的使用需求。（图片来源：龙芯官网）虽然国内半导体行业在过去发生过不少让人难以启齿的问题，但是作为国内自研半导体芯片的龙头，龙芯确实无愧于他们的名字。3C5000 系列的官方数据显示，其采用 16 核心设计，unixbench 分数达到 95000 分以上，双精度计算能力可达 560GFlops，峰值性能与典型 ARM 64 核处理器相当。此外，3C5000 系列最高支持 16 路互连，搭配一并推出的龙芯 7A2000 桥接芯片，使 PCIe 带宽对比上一代芯片提升达 400% 以上。从描述来看，3C5000 系列确实拥有不错的性能，那么具体性能如何呢？具体参数方面，3C5000L 的主频为 2.0GHz-2.2GHz，支持 4 个 72 位 DDR4-3200 控制器，支持 ECC 校验，支持 1 个 SPI、1 个 UART、3 个 I2C、16 个 GPIO 接口，功耗为 130W。（图片来源：龙芯官网）虽然 3C5000L 看起来并不算出彩，但是在国产处理器中却是数一数二的存在，进步的速度也远比预料的快。而且，LoongArch 也已经摆脱了 MIPS 的束缚，根据相关信息来看，LoongArch 是完全自主研发的新型架构，仅通过二进制翻译技术兼容 MIPS。甚至可以说，如今束缚国产芯片的主要因素其实只剩下制程工艺和光刻机，而在芯片设计上国产芯片已经迸发出让人惊叹的实力，在稳步前进的情况下，只要能够解决光刻机等问题，那么在未来的 10 年左右追上领先水平并非没有可能。有读者可能觉得 10 年也太久了吧？实际上，能够用 30 年追上英特尔、AMD 六七十年的研发成果，已经足以让人感叹我们在半导体领域的进步神速了。

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国产 CPU 的支持者还是别高兴得太早了？

国产芯片取得惊人进展，AMD 和英特尔慌吗？