半导体领域扬眉吐气,直接与AMD、英特尔叫板

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。

半导体领域扬眉吐气,直接与AMD、英特尔叫板

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。

是什么让外国人做这样的报道??

教子vszen3?

在互联网上报道的文章中,龙芯宣布将于2023年推出一款处理器,在IPC性能上可与amdzen3匹敌。首先,让我们了解什么是IPC性能。简而言之,IPC是CPU在每个时钟周期内执行的指令数。假设时钟周期为1,上一代CPU可以在1个时钟周期内执行100条指令,下一代CPU可以将其增加到115条,相当于IPC性能提高了15%。

此外,Intel提出的CPU性能判断公式是CPU性能ipc*主频。因此,在主频不变的情况下,通过比较IPC性能可以获得CPU性能的改善。例如,在3.0GHz主频相同的情况下,a型CPU的IPC性能为100,B型CPU的IPC性能为150,因此B型CPU的性能比a型CPU高出50%。

当然,CPU的实际性能涉及到更复杂的变量,如系统、应用环境等。仅从数据方面来看,这种计算也是正确的。因此,IPC性能指标非常重要。甚至可以说,IPC性能的提高基本上等同于CPU性能的提高。

那么,龙芯下一代处理器3a6000的IPC可以与zen3媲美,这表明3a6000在性能上可以与zen3媲美?不,IPC性能是一个重要指标,但CPU频率同样重要。只要其中一个数据不能跟上速度,实际性能就不可能相等。

目前,AMDzen3处理器的最低入门级型号是ryzen35400u,具有四核八线程。参考频率为2.6GHz,最大加速时钟频率为4.0ghz。相比之下,龙芯3a5000的主频为2.3ghz-2.5ghz(目前销售的龙芯处理器的最高主频)。主频的巨大差异意味着,即使两者的IPC性能相当,3a5000的最高性能也不如ryzen35400u的正常最低性能。

尽管下一代3a6000能够改善主频是乐观的,但概率不会超过2.8GhZ。0.3ghz的改进似乎很小,但了解处理器领域的读者应该知道,0.3ghz的变化与amdzen2到zen3的改进基本相同,这实际上非常困难。

当然,即使真正的性能无法与zen3相比,IPC性能本身也是相当令人兴奋的。但是,我在龙芯的官方网站上没有看到任何相关报道。我刚刚看到,龙芯3a6000和龙芯3c6000系列将采用12NM工艺和全新的la6架构设计。

此外,基于新架构和流程的龙芯3a6000处理器的仿真测试结果表明,龙芯3a6000处理器的定点/浮点基准分数分别从26/28提高到35/45、37%和68%。以上是关于3a6000系列处理器性能的官方新闻。未提及IPC性能。IPC性能数据来自哪里?

(图片来源:龙芯官网)

在网民的搜索和引导下,我发现有关IPC表现的相关报道来自自媒体。作者根据龙芯提供的3a6000仿真数据,综合前两代龙芯的性能测试结果,计算了spec06单核定点基和浮点基的性能。最后,假设3a6000的主频达到2.5ghz-2.8ghz,3a6000的IPC性能将与zen3相似。

简单地说,这个结果是基于一个假设的模拟测试,目前还没有实际的数据支持,因此国内CPU的支持者不应该太高兴。

龙芯的现状如何?

教子现在去哪儿了?最近举行的“龙拱湖生态发展与2022年通明湖创新应用论坛”可能会给出答案。可能没有多少人听说过龙加奇,但每个人都应该熟悉另一个名字——龙加奇。Loongarch是由Loongarch开发的一种指令集架构,目前主要用于其Loongarch系列芯片。

(图片来源:龙芯官网)

在论坛上,龙芯中科正式发布了3c5000系列芯片,采用上述loonarch指令集架构。根据官方声明,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)

虽然过去国内半导体行业存在很多难以解释的问题,但作为国内自主研发半导体芯片的领导者,龙芯确实名副其实。根据3c5000系列的官方数据,采用16核设计,UnixBench分数达到95000以上,双精度计算能力达到560gflops,峰值性能相当于典型的ARM核处理器。

此外,3c5000系列支持多达16个互连通道。与龙芯7a2000桥接芯片相结合,PCIe带宽比上一代芯片高出400%以上。从描述来看,3c5000系统实际上具有良好的性能。具体表现如何?

具体参数方面,3c5000l主频为2.0ghz-2.2ghz,支持四个72位ddr4-3200控制器、ECC验证、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似乎并不出色,但它是中国最好的处理器之一,而且进展速度比预期快得多。此外,龙加奇也摆脱了MIPs的束缚。根据相关信息,龙格尔在研究方面完全独立新体系结构仅通过二进制翻译技术与MIPS兼容。

甚至可以说,目前制约国产芯片的主要因素只有工艺技术和光刻机。在芯片设计方面,国产芯片已经拥有惊人的实力。在稳步发展的情况下,只要光刻机等问题能够得到解决,在未来10年左右的时间里不可能赶上领先水平。

一些读者可能认为10年太长了?事实上,在过去的60到70年里,我们用了30年的时间才赶上英特尔和AMD的研发成果,这足以让人们惊叹于我们在半导体领域的快速发展。

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