日前，龍芯在國家會議中心舉辦龍芯中科2019產品發布暨用戶大會。這次大會最大的亮點就是龍芯發布了3A4000處理器。3A4000與3A3000一樣，都采用28nm工藝，雖然工藝相同，但在性能上實現了性能翻倍。相對于那些在性能提升上高度依賴臺積電先進工藝和國外技術支持的CPU，龍芯完全依靠自身的設計能力實現CPU性能翻倍，這在國內是極其罕見的，充分證明了自主研發后勁，展現出龍芯厚積薄發的功力。
龍芯28nm CPU超越16nm ARM CPU
芯片的性能主要在芯片的設計和芯片的制造，就設計這一塊，主要靠IC設計公司，就制造這一塊，則主要仰仗臺積電這類晶圓廠。誠然，部分設計工作和制造結合的很緊密，如果磨合的好的話可以威力倍增，比如英特爾用45nm工藝就可以把CPU主頻做到2.5G以上，而國內ARM陣營IC設計公司把CPU做到2.5G以上則需要臺積電7/10/12/16nm工藝配合。
因此，如果一家公司采用落后工藝，CPU性能反而超越了采用先進工藝的CPU，那么，這足以說明這家采用落后工藝的CPU公司，其具備比較強的CPU設計能力。就這一點來說，龍芯與國內ARM陣營的友商就形成了這種對比。
以某ARM CPU來說，其IPC在過去5年里提升相對有限，堪稱英特爾擠牙膏：
2014—2015年的某款CPU(28nm)單核性能為11左右(@2G)，換算一下5.5/G;
之后的一款多核服務器CPU(28nm)的單核性能為12.4(@2G)，換算一下6.2/G;
之后把工藝換成了16nm，出了一款多核服務器CPU，單核性能為13(@2.4G)，換算一下5.4/G;
最近出了一款四核桌面芯片，2.6G主頻下定點16.5，換算一下是6.3/G。如果主頻滿血到3.0Ghz，那么定點應該在19分左右。
另一家ARM CPU，其采用16nm工藝的時候，一款是買A57做SoC設計，還有一款是買A72做SoC設計。即便是A72那一款，單核定點成績也在17至18左右。
相比之下，采用28nm工藝的龍芯3A4000，單核定點18+(@1.8G)，2G主頻下可以達到20+。
之所以在主頻落后的情況下，龍芯還能在性能上反超，根源就是龍芯在微結構設計水平上具有較強的能力。CPU的性能，不能只看工藝和主頻，微結構設計水平也非常關鍵，當年英特爾P4處理器主頻高達3G，但性能就是不行，并榮獲“高頻低能”的“美譽”。這兩款ARM CPU性能略遜色于龍芯3A4000，主要就是其微結構遜色于龍芯設計的GS464V，因而導致其主頻更高，但芯片性能略遜一籌。
龍芯延用28nm根源是囊中羞澀和發展規劃
不知為何，一些媒體因為龍芯采用28nm工藝就鄙夷龍芯技術不行，然而，這種觀點是值得商榷的，上28nm工藝還是7nm工藝，技術方面的因素偏少，錢方面的因素偏多，一些公司財大氣粗，或者獲得國家資源傾斜較多，自然有錢用臺積電先進工藝。而龍芯在體量上無法與大公司相比，在獲得國家扶持方面也非常有限，在十二五之后，核高基等頂層設計重點扶持技術引進的X86和ARM CPU，以兆芯、華為為代表，技術引進企業獲得了鼎力扶持。
由于國家斷奶，龍芯只能在市場上摸爬滾打，依靠自己賺取的利潤和投資人的注資過日子。直到2015年，終于實現自收自支，自負盈虧。在有國家隊背景的幾家CPU公司中，拿不到政策資金補助，反而只能去拿橫琴利禾博股權投資基金、鼎暉投資、中海投資、北工投資等單位的風投，國內唯獨龍芯一家。
正是因為在資金上不寬裕，因而每一筆錢必須省著花，自然要精打細算，選擇最具性價比的工藝。
另外，選擇28nm工藝與龍芯的發展規劃也有很大關系，按照龍芯的規劃，是一代提升工藝，一代提升CPU核，龍芯3A2000、3A4000都是提升CPU核，3A3000和3A5000是提升制造工藝，選擇28nm這樣比較成熟的工藝，有助于降低CPU核升級中不確定因素帶來的風險，一旦發現問題，改進設計缺陷后重新流片的成本也低。在GS464V經過3A4000驗證后，就可以直接升級工藝流片，這樣就能降低3A5000研制的風險，提升3A5000的研發進度。某種程度上，3A4000其實是3A5000的墊腳石，為3A5000的研制做驗證。
展望龍芯3A5000
在龍芯3A4000的CPU核經過實踐驗證后，龍芯3A5000流片也水到渠成。此前，采用12/16nm的龍芯3A5000的測試片已經完成流片，這足以說明采用先進工藝流片對龍芯而言沒有什么技術障礙，完全只是錢的問題，在當年開始研發3A4000的時候，龍芯財力有限，而且12/16nm工藝流片成本很貴。隨著12/16nm工藝流片費用下降，以及龍芯這幾年營收的增長，龍芯也有能力采用12/16nm工藝流片。參考龍芯3A2000到龍芯3A3000工藝升級的進度，龍芯3A5000的進度也會比較快。根據現場發布的PPT，龍芯3A5000將在2020年中流片，最遲年底前就會有成品。
必須說明的是，3A4000的工藝是28nm，潛力很大，換12/16nm工藝提升主頻就能把單核性能提升到25分——龍芯3A5000對內核小改后，換12/16nm工藝，性能有望達到25至27分，龍芯PPT里30分的規劃偏樂觀。
另外，PPT上還有一個點值得關注，那就是龍芯7A2000橋片，龍芯7A1000橋片只是解決有無問題，一些接口都顯得比較有歷史的厚重感，而7A2000橋片則進行了升級，并搭配龍芯3A/B5000于2020年下半年問世。
從龍芯的發展歷程看，可以很清晰的看出一條CPU迭代演進和IPC提升的軌跡。龍芯選擇一代提升微結構，一代提升工藝，2012年以前的龍芯3A1000和龍芯3B1500，其IPC為3/G左右(定點)，2015年的3A2000是微結構升級，IPC為6.5/G，2016—2017年3A3000是小改微結構后升級工藝，IPC為7+/G，2019年的3A4000是微結構升級，IPC則達到了10+/G。
這種一步一個腳印的發展軌跡，是國內那些宣稱自主研發的ARM CPU所不具備的。那些技術引進的ARM CPU，第一款產品往往是橫空出世，之后IPC多年提升有限，這種現象與其宣稱是完全自主研發、自主可控是存在一定出入的。一些ARM CPU采用先進工藝后，在性能上反而被龍芯用老舊工藝反超，足以說明自主研發雖然道路更加坎坷，但發展后勁更足。
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這顆靠毛澤東思想哺育的芯片，承受了太多不公與誤解
文 / 子午，轉自“中流微刊”
7月12日，@中科院之聲 微博賬號發布配圖內容：“中國科學院大學李樹深校長給2019級本科新生的信中，嵌入了一枚‘龍芯三號’實物芯片。”
不成想卻引來某些網友“龍芯又出來騙取國家經費”的指責。@中科院之聲 隨即霸氣回應：
龍芯雖然是中科院計算機所的親兒子，但在山頭林立的中科院，龍芯都算是很受待見。這次中國科學院大學的錄取通知書放了龍芯的實體芯片，中科院的公眾號又主動為龍芯辟謠，也算是難得的支持了。與大多數網友想象截然不同的是，龍芯在成長過程中并沒有享受到所謂的“舉國之力”“花了國家很多錢”的支持。
替“騙子”背鍋的龍芯
對于龍芯背鍋對象——上海交通大學微電子學院院長陳進負責的團隊推出的“漢芯一號”。“漢芯一號”不過是陳從美國一家公司買回的芯片，雇人將芯片表面的原有標志用砂紙磨掉，然后加上“漢芯”標志“研制”而成借助“漢芯一號”，陳進又申請了數十個科研項目，騙取了高達上億元的科研基金。
漢芯造假事件，百度百科是這樣介紹的，“漢芯1號”正式發布于2003年2月26日。當天的盛大場面：上海市政府新聞辦公室親自主持，信產部科技司司長、上海市副市長、上海科委、教委負責人悉數到場。在發布會上，由鄒士昌、許居衍等知名院士和“863計劃”集成電路專項小組負責人嚴曉浪組成的鑒定專家組作出了一致評定：上海“漢芯1號”及其相關設計和應用開發平臺，達到了國際先進水平，是中國芯片發展史上一個重要的里程碑。
2006年1月17日，一篇舉報貼文在清華大學水木清華BBS上，公開指責上海交通大學微電子學院院長陳進教授發明的“漢芯一號”造假。1月28日，科技部、教育部和上海市政府成立專家調查組并開始工作，一個個事實漸次浮出水面。一個月后的2月18日，該事件的調查組得出結論：“漢芯一號”造假基本屬實。5月12日，上海交通大學向有關媒體通報表示，陳進被撤銷各項職務和學術頭銜，并被追討各項費用。值得注意的是，即使騙取了如此數額的科研經費，上海交大仍未提及事件責任人有沒有受到法律追究。
漢芯造假事件損害了國家公信力，卻連累了龍芯。一些人有意或無意地把漢芯做的事情張冠李戴到龍芯身上，讓龍芯為漢芯背了十多年的鍋。
2016年初，《財經國家周刊》發表了一篇題為《龍芯之痛：國產芯片陷燒錢怪圈》的報道，介紹了因為胡偉武“要政策”言論重入大眾視野的龍芯。這篇報道歷數2013 年“棱鏡門”事件后，國家為取得核心軟硬件的自主可控而上馬的“長電科技并購星科金朋、通富微電收購AMD封測廠、中芯國際增資擴股”等10多個“燒錢”項目，并含沙射影的表示對這些項目的否定。這篇報道所描述的問題基本屬實，但這個標題卻很容易讓標題黨將“燒錢”的帽子甩給龍芯。
然而，真實的狀況卻與網友的臆測截然相反。
不受“待見”的龍芯
上海交大的漢芯造假事件十年后，同樣是在上海，2013年4月，上海市國資委下屬的上海聯投和臺灣VIA成立合資企業兆芯。上海聯投注資12億元人民幣，還承接了核高基1號專項，獲得了不少于70億的項目經費。中國桌面芯片長期被Intel、AMD壟斷，通過與臺灣VIA合資，兆芯拿到了VIA的X86芯片架構。上海市政府扶持兆芯的初衷是和Intel、AMD在民用市場競爭，但因為VIA的X86授權來自于Intel，兆芯根本無法繞開X86專利進入民用市場。
相對于背景強硬、牛氣哄哄的兆芯，2001年成立之時只有十幾人團隊、一間50-60平米的實驗室的龍芯，就顯得寒酸至極了。
7月16日，博主鐵流在他的公眾號“鐵君”中發表了《錄取通知書里那枚鍥而不舍的龍芯 為何還在替人背鍋》一文，介紹了龍芯目前的真實處境：
龍芯的名字會使很多人以為龍芯是舉國之力打造的CPU，誠然，在“十五”期間龍芯獲得國家較大扶持，在“十一五”期間，由于“漢芯事件”，這使國家資金遲遲沒有到位。在“十二五”之后，國家資源大力扶持兆芯和華為，核高基等國家項目基本對龍芯斷奶，龍芯只能自己賺錢和依靠投資人的投資養活自己。
根據鐵流的介紹我們得知，2005年開始研發的龍芯3號甚至差點面臨運十的命運——因斷糧而夭折。
在龍芯3號結構基本確定后就展開了龍芯3號CPU的研發。但當時“十五”863課題結束了，“十一五”“核高基”課題遲遲啟動不了……為此，科學院對龍芯3號的研制給了500萬元的前期經費支持。在科技部高新司馮記春司長得知龍芯3號的第一款芯片龍芯3A1000已經基本完成設計，但缺少流片費時，在863計劃內緊急安排了2000萬的經費支持龍芯3號的研制。李國杰院士在所內設立了一個經費沒有封頂的課題，龍芯課題組已經預支了計算所七、八千萬元經費。
正是依靠馮記春司長、李國杰院士這樣剛正不阿的老領導的支持，龍芯三號才避免了重蹈運十的覆轍。
從2001年成立至今的18年時間里，龍芯從國家863計劃、核高基專項中累計獲得項目經費5億人民幣，算上龍芯中科公司成立時北京市政府2億元的股權投資，龍芯這么多年統共也就拿到國家7億多資金支持。這個錢多嗎?都知道芯片研發是個燒錢的事情，與華為海思半導體10年4800億的投入相比，龍芯拿到的政府支持真的是九牛之一毛，光海思總裁年薪就有4億，麒麟970的研發成本更是高達200億。2015年年底，高通和貴州省政府成立合資公司，光注冊資本18.5億元，其中國資占55%;Intel每年研發經費超百億美元，員工超10萬……
然而，寒酸的龍芯卻不辱使命，成立3年內就做出了龍芯1號和龍芯2B兩個自主設計的產品。針對這種不公正待遇，胡偉武在2015中國計算機大會期間說“其實這也不是壞事，逼著龍芯只能在市場中謀生存、謀發展，逼著龍芯去服務客戶，走市場化道路，而不是去服務領導、伺候領導，這其實也是件好事。就像60年代蘇聯撤走專家，逼著中國人憑借自己的力量就把兩彈一星搞出來了。”冷暖自知，這話透出了無數的辛酸與無奈。2015年，龍芯營收突破1億，已基本擺脫政府輸血，實現自收自支，自負盈虧。
毛澤東思想哺育的“龍芯”
1999年的炸館事件、2001年的南海撞機事件，讓一部分原本抱著“和平與發展”迷蒙的人清醒，意識到我們與美帝的技術差距，市場換技術并未為我們帶來真正的技術，我們需要自己的民族工業和國防軍事工業，集成電路技術就是其中非常重要的一塊。
關于龍芯的誕生，《財經國家周刊》的文章是這樣介紹的：
在這樣的背景下，盡管沒有國家立項，中科院計算所依然決定先在內部研發邏輯芯片，龍芯團隊應運而生。
2001 年，33 歲的胡偉武自動請纓，出任首席科學家，組建隊伍，在時任中科院計算所所長李國杰的領導下，幾十名年輕人(半數為胡偉武中科大校友)日夜鏖戰，中科院計算機所僅有的 1000 萬元家底，不到一年就被盡數花光。
但這一切，在中國第一枚通用 CPU 的成就面前顯然是值得的。2002 年8月10日清晨6點，當龍芯 1 號實機運行的畫面出現在電腦屏幕上時，所有人歡呼了起來。中國終于擁有了首枚自主知識產權的通用高性能處理器芯片。
面對記者，胡偉武毫不諱言自己是“毛澤東的粉絲”，在龍芯團隊的會議室，靠墻正中是毛澤東半身雕像;在胡偉武的辦公室的墻上掛著毛澤東的標準像;胡偉武自己也一直戴著毛主席像章。
這絕非胡偉武的炒作，而在這個非毛化盛行的時代，公然聲稱自己是毛澤東的粉絲是討不到任何“好處”的。
毛主席誕辰120周年的時候，胡偉武曾在網絡上撰文《永遠做毛主席的忠誠戰士》。胡偉武認為，如果龍芯課題組不堅持毛澤東思想，就不可能立住足。
關于學習毛澤東思想，胡偉武的體會有三點：第一，學他的精神，毛主席碰到過無數的敵人，從來沒有被敵人所嚇倒，而是他嚇倒了所有的敵人;毛澤東化就是革命化，那叫戰無不勝，龍芯有多少困難?酸甜苦辣都有，沒有這個精神是克服不了的。第二點，學方法，毛主席一輩子做事情從來都是抓主要矛盾，最善于從實踐中學習。毛主席是軍事天才，他沒讀過幾本軍事著作，他是在實踐中學習，龍芯團隊也需要。第三點，也是最重要的，就是要學毛澤東的立場，他永遠都站在工人農民的一邊，人民群眾的一邊，所以我經常說，龍芯的根本出路就是信息化為人民服務，真正讓中國50%-60%的人享受到信息化帶來的好處，而不是為了謀取利益。
這是龍芯團隊在經費極其有限、工資非常低的情況下，能夠堅持下去的信仰支撐。面對外企和私企幾倍的待遇，龍芯團隊的核心成員依然能夠堅守下來。而胡偉武更是作出了表率，吃住在辦公室。
每年的9月9日毛主席忌日，胡偉武都會從早上到晚上一整天不吃飯，不為迷信和崇拜，為的是經常提醒自己：餓肚子的滋味不好受，沒有毛主席我就會餓肚子，如果自己今天不堅持毛澤東思想，未來自己的子孫還會餓肚子。每年的9月9日和12月26日，胡偉武都會風雨無阻地排在毛主席紀念堂前長長的人流隊伍中，向毛主席匯報。
“進擊”的龍芯
在這個成王敗寇、有奶便是娘的社會，好事者總是拿商業成就做評判。更別說負責人公開聲稱自己是“毛澤東粉絲”的龍芯。一位好事者就曾拿華為來黑龍芯：“龍芯和華為不是一個階層，沒法比。一個是傾國之力搞的，一個是私企搞的。華為自掏腰包搞了10年就趕上了世界先進水平。龍芯有花不完的國家錢，搞了18年還沒到別人10年前的水平。所以是該夸龍芯呢，還是該夸麒麟呢?”。
不可否認，華為是一家成功的民營企業，但華為的海思芯片用的是ARM的IP授權，并不是真正意義上的完全自主，通俗點說就是華為在別人IP的基礎上，根據自己產品的需要來深加工。今年5月21日，華為老總任正非在深圳接受媒體采訪時稱“不要煽動民族情緒”，這話一定程度上其實也是在對美資企業釋放善意，畢竟在華為92家的核心供應商里面，美國占了36家，日本11家，臺灣10家。除了大陸的25家和香港的2家，其余均在美國可以影響或控制的國家和地區。
正如鐵流所說，一直以來，一些廠商和媒體就對買IP做集成設計SoC進行各種包裝，大肆吹捧買IP做集成設計SoC是非常高端的技術。事實上，買IP做集成設計SoC在技術上是非常成熟的，能不能走向市場的關鍵是商業模式和資金的長期支持。近年來，Intel、AMD、IBM、ARM、高通等美國科技公司紛紛來華合作或合資，國內合作或合資公司在班子草創的情況下，1-2年內就可以用外商的IP設計出一款SoC。對以商業化賺快錢為目的的IC設計公司而言，是否掌握核心IP不是這些IC設計公司所關心的，怎么樣能更好的在市場上賺錢才是這些公司所追求的，因此這些IC設計公司會大量使用商用IP，其專利授權成本會相對較高。
龍芯一開始就選擇了MIPS指令集，2009年恰逢美國金融危機，龍芯趁機買斷了MIPS授權。又經過一系列的發展，在MIPS 500條指令的基礎上新增了近1400條新的指令，形成了龍芯現在新的完全自主的LoongISA指令集。不管是CPU的微架構、還是內核IP、內存控制器、DDR2/3/4的PHY、互連網絡、HT控制器、HT PHY等都是龍芯自主開發的，只在少量外圍IP上使用商業IP。龍芯的這種布局，盡管讓自己的研發路線拉得更長、難度更大，但卻為以后推向民用市場節省了大量專利授權費用，更主要是這樣做就完全避開了使用他人架構存在的“后門”威脅，真正做到了自主可控。
然而，正是因為囊中羞澀，龍芯不得不使用比較落后的制造工藝。2015年前后問世的龍芯3A2000，工藝為40nm，而在此時，國內財大氣粗、買IP的同行CPU的工藝大多為28nm。2019年問世的龍芯3A4000，制造工藝為28nm，國內同行的工藝普遍為7-16nm。盡管如此，龍芯依然依靠自己的設計能力提升CPU的性能，使性能能夠與同行大致處于同一水平。從3A3000升級到3A4000，龍芯在使用28nm的“落后”工藝的情況下，將CPU性能提升超過80%，同主頻性能與AMD第一代銳龍的差距大約在10%以內。這完全依靠龍芯自己的設計能力，而不依賴從境外買IP和先進工藝提升性能。據博主鐵流分析，龍芯3A4000的主要不足是主頻偏低，只有2G。如果有足夠的研發經費支持，采用16nm工藝，龍芯可以把主頻提升到2.5G;采用7nm工藝可以把主頻提升到3G。
結語
此外，正如《財經國家周刊》的文章所指出的，“龍芯最大的差距不在于技術指標，而是未能與產業鏈對接、建立與之相匹配的生態系統。”而這一切遠非一家小小的龍芯通過“自強”就能做到的，這才真正需要依靠“舉國之力”完成整個生態系統的布局。
2015年，胡偉武指出“政府應該干啥，應該在黑暗森林里圍個籬笆墻，構建一個小森林，把國外芯片擋一擋。進入小森林的CPU公司必須嚴格界定，什么是自主的，什么是可控的，必須有統一的標準，把真正自主可控的放進小森林，小森林里玩的是市場競爭的叢林法則。讓國內各家CPU公司在小森林里適者生存的競爭——誰的產品好，誰的服務好，就選誰的產品，政府不要去干涉。在市場競爭中練出自己的體格，最后的勝出者踏著失敗者的尸體成長壯大后，再打破藩籬，和黑暗森林里的國外產品競爭。”
胡偉武的這番表述的核心意思是保護民族工業，對真正自主可控的芯片間的市場競爭，使中國芯磨礪成長。然而這樣的中肯之言，竟被媒體歪曲解讀成“要政策”。就算真的是“要政策”，胡偉武也是在為整個真正的民族芯行業要政策。不出臺有利于民族產業成長的政策，難道還要出臺有利于外資絞殺民族產業的政策嗎?胡偉武這番話三四年后的中美貿易摩擦，還不能讓某些人清醒嗎?
買IP做集成是很輕松、能賺塊錢;X86-Windows、ARM-Android的產業鏈和生態系統是很成熟，但這離自主可控相差十萬八千里。建立自己的產業鏈和生態系統才是正道，而靠毛澤東思想支撐的龍芯已經做出了表率，并且已經在國際資本殘酷競爭的荊棘中趟出了一條可以看見光明的大道。
注：本文參考、引用了鐵流老師的博文《買IP做集成不應被包裝為掌握核心科技和自主可控》、《錄取通知書里那枚鍥而不舍的龍芯 為何還在替人背鍋》的部分內容，在此鳴謝。
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