10年、20年，甚至50年后，一定有不少的科技領域關注者會再度回想起這一天——
2022年6月24日。
在這個看起來很普通的日子，國內有一家芯片設計公司上市了。
提到中國的芯片設計產業，網友們最熟悉的大概就是華為海思。
其實還有一群人，沒有那么出名，他們用20年的時間，親手終結了中國人需要依賴外國才能設計CPU的時代，但也有很多人說他們是騙子。
他們就是龍芯。
說實在的，這家公司，乍看之下，甚至會讓人產生一種“販賣情懷”的感覺。明明是一家從事極具未來科技感、生產國際化產品的公司，結果，不論是公司“龍芯”，還是產品的命名，都很“中國紅”。
比如，這家公司文化墻上貼的不是“效率”、“盈利”之類的商業口號，而是毛主席語錄。
再比如，2021年7月發布的最新一代的消費級芯片龍芯3A5000代號為“KMYC70”，是為了紀念抗美援朝70年。
新一代服務器芯片龍芯3C5000L代號“CPC100”，是為了慶祝建黨100周年。
6月24日，這家公司正式登陸科創板，并獲得“國產CPU第一股”的稱號。
那么，這家公司到底是“龍的傳人”還是“芯片騙子”呢？
（本文旨在前沿產業的科普，請大家放心服用，內容偏硬核，建議耐心點消化）
口說無憑，我們還是要親手測一下。我們用Linux系統下的經典跑分軟件Unixbench，然后用龍芯的上一代產品3A4000，國產X86芯片廠商兆芯的最新款處理器KX-U6780A，AMD的FX4100推土機，以及網上查到的AMD銳龍R7 1700X數據作為對照組。
看了半個小時滿屏的代碼之后，Unixbench最后得出的結果是：龍芯3A5000的單核成績達到了1369分，相比前代產品龍芯3A4000大幅提升76%以上。比AMD的初代銳龍低20%左右，但同頻成績高了24%；多核成績也提高到了3211分，相比兆芯KX-U6780A和AMD FX4100遠遠領先。
并且，龍芯3A5000跑到這個成績，僅僅只用了35W的超低功耗，而性能相近的初代四核銳龍處理器功耗高達65W。
所以綜合來看，這片龍芯3A5000的跑分，基本可以看齊2017年發布的初代AMD銳龍處理器R3-1200或者Intel 6代酷睿的性能。
翻譯一下就是，性能大概比美國同類產品落后四年。
看到這里很多讀者可能會覺得比較失望，對吧？
畢竟最新一代只能對標別人四年前的水平直觀感覺乏善可陳。不過我們還是必需得公允地說，這個結果意味著龍芯3A5000是中國芯片發展史上的重要里程碑。為什么這么說呢？
首先從用戶體驗的角度來說，之前龍芯的CPU大概只能對標AMD十年前的水平，就是這個3A4000大家可以看到各項數據跟AMD推土機差不多，這個性能落后就太多了，說白了就是會很卡。
如果各位有家人朋友做公務員的，他們有一定概率上班的時候會用到裝龍芯CPU的電腦，我之前簡單調研過，整體來說抱怨挺多的。
我有個朋友就打了個比方如果說用自己家的電腦是開車的話，用龍芯的電腦相當于在開拖拉機，畢竟很少有人家里用十年前的電腦嘛。
但是3A5000就不一樣了，家里用四年前的電腦還是大有人在的，只要你不跑最新的大型游戲性能上是沒有問題的對吧。也就是說這一代的龍芯突破了用戶體驗的臨界點，它可以用了。
第二點更重要的是，龍芯3A5000處理器上第一次用上了它自己的指令集LoongArch，不是Intel X86，不是ARM，也不是之前龍芯用的MIPS，整個芯片微架構是完全自主研發的，這一點跟華為海思跟別的中國芯片設計企業都不一樣，毫不夸張的說，有重大的戰略意義。
可能不熟悉芯片產業的朋友聽了這個指令集微架構感覺這是什么玩意兒，跟華為不一樣不一樣在哪里？
說實話我之前也不是很懂，查閱中文互聯網的資料也沒有人用簡單的表達把這件事說清楚的，導致我之前每次做視頻講到這里只能含糊帶過，非常地不爽。
但是這次我鳥槍換炮了，有幸邀請到龍芯中科的技術總監張福新老師幫我講了半天，我感覺我懂了，我成為懂王了。
接下來跟大家簡單科普一下整個芯片設計的過程。
這是最新的蘋果M1pro芯片的版圖，大家可以看到這里寫的性能核就是負責性能的CPU核，我們常說的大核，效率核就是負責效率的CPU核，小核，這個16核GPU，就是有16個負責圖形處理的核，還有16個NPU就是負責AI計算的核，所有這些統稱IP核。
而它們內部的架構就是所謂微架構，微架構決定了每一個IP核的性能，IP核經過整合之后構成整個處理器的性能。
那要怎么去設計這樣的一片芯片呢？
設計嘛，通常來說意味著帶著思路去畫圖對吧，不管是平面設計畫一個logo，還是工業設計畫一座橋，一輛車，一個電飯煲，一個手辦，都是畫圖。
但是在芯片設計中有一點區別，就是這塊芯片當中集成了337億個晶體管，也就是它的基本邏輯單元，并且這些晶體管和它的支撐部件，絕緣部件，連接它們的電路一起組成了一個平均50層左右3D結構。
我們算一下即便一個人的效率非常高，他每天可以畫1000個晶體管和它的附屬結構，也需要92329年，才能把它畫完，所以這是不科學的，大家千萬不要這樣去做。
實際的芯片設計大概是這樣的，我們分塊看一下這個圖當中的核心流程。
首先這個規格制定就是我們需要根據設計目標拉一張清單，列清楚我們這個芯片的各方面的算力，功耗等等需要達到一個怎樣的標準，然后用這個硬件設計語言寫代碼，把芯片用編程的方式描述出來。
比如你需要幾個加法器幾個內存單元，然后做仿真就是把代碼導入模擬軟件跑一跑，看我們寫的代碼能不能符合最初的設計要求，不符合的話就改到符合為止。
代碼符合要求之后，下一步就是這個邏輯合成，這是非常關鍵的一部，也就是EDA軟件會幫你把代碼自動生成邏輯電路圖，不需要自己畫。然后我們再模擬驗證幾個項目看它有沒有問題，如果沒有問題的話，就進一步生成版圖。
版圖和電路圖的區別是電路圖是抽象的，你可以大約理解為思維導圖那樣的感覺，而版圖是跟物理世界一一對應的。在電路圖的基礎上，你需要確定你要用到的制程，比如是7納米還是14納米，各個部分怎么擺放布局，以及各部分之間怎么連接走線，才能生成版圖。
然后再用軟件驗證這個版圖，比如你這樣走線它的電流信號會不會干擾啊，沒問題的話就可以拿去臺積電或者中芯國際這種代工廠進行試生產了，我們稱為流片，高性能處理器的流片一次一般要幾千萬到幾個億。如果流片成功沒有問題，就可以進入到大規模生產，然后就可以去市場上賣錢了。
那我們在設計層面，想要優化這個芯片讓它變得更強，要怎么做呢？大致有以下三個層面可以操作。
第一個層面是優化整體的設計。
因為每次設計芯片的需求，性能、功耗都會不一樣，每個時代的資源，比如最新的代工廠制程，最新的主板的供電和散熱能力，也會升級。所以就需要去做相應的調整，增加或者減少IP核的種類和數量，改變它的排布方式等等。
就比如蘋果的M1，M1Pro，M1Max，可以非常直觀地看出它里面的IP核數量和排布方式都差得很多。
第二個也是最核心的，是優化IP核的設計，也就是改微架構。
微架構一方面它是IP核的物理結構，另一方面它也對應到芯片可以完成的任務，也就是指令，優化微架構里面加法器乘法器寄存器這些功能單元的數量，增加可以并行計算路徑數，可以讓每條指令更快速的執行。同時也要平衡性能和發熱，不斷探索最佳配比的資源配備。比如ARM的A77 IP核就比A76 IP核性能大概高出22%。
第三個就是，如果你對軟件自動生成的加法器乘法器寄存器等IP核內部功能模塊相當于零部件不滿意，你當然也可以去細節地改這些零部件的設計把性能做到極限。
而所謂指令集就是，每一條指令就是一行代碼，它對應到微架構的物理結構，也就是對應到這種微架構能實現的某項功能。整個指令集也就對應到芯片的所有功能。并且它還是芯片從硬件層面對到軟件層面的接口，任何操作系統，任何應用軟件的運行本質上就是按一定的順序執行指令集，任何的編程語言本質上都是指令集的集成整合。
我們可以把設計芯片類比成規劃一個特大型的城市群。
整體設計上當然不同的城市群會大相徑庭，大灣區城市群和長江中游城市群很顯然它的自然條件不同，功能不同，他里面具體的城市布局和交通電力網絡當然也會大不一樣。
IP核微架構優化就相當于去改每一座城市的具體規劃，比方說這個深圳需要多大的居民區，多大的工業區，多大的商圈，有限的淡水要怎么分配，能源要怎么分配，道路要怎么規劃，垃圾要怎么處理，這個城市的資源條件可以支撐多大的人口體量等等。
功能模塊優化就相當于我們去改具體的購物中心，居民樓的設計。
而指令集相當于是城市的服務和使用這些服務的規則，比如說你這個城市的官方語言是中文普通話，你要辦證得去市民中心，帶這些材料，開公司則要去工商局，帶的材料當然也不同，紅燈停綠燈行靠右走，打開水龍頭就可以喝水。
軟件呢就對應到城市里居民，任何人只要遵守這個規則就可以利用城市的資源去干自己的事兒。并且在中國，這套指令集在不同的城市基本上是一樣的，你只要會普通話有各種基本常識，那你去哪個城市都可以。在印度就不一定了。
那回到剛才的話題，龍芯和華為以及別的國內芯片設計公司都在設計芯片，他們到底有什么不同呢？
很顯然，龍芯用的是自己的指令集LoongArch，而華為用的是ARM的授權，別的芯片設計廠商要么拿的是ARM授權要么拿的是IntelX86授權，具體是什么意思呢？
拿ARM為例，它對外的授權方式大致有兩種，一種叫做IP核層級授權，另一種叫做架構層級授權。如果你只拿到IP核授權，就意味著你不能改微架構，只能用ARM現成的IP核排列組合布局一番，已達到你想要的功能。
也就是只能進行整體設計層面的優化，無權進行微架構和功能模塊的優化，這意味著你并沒有掌握芯片設計的底層能力，你所設計的芯片的性能也肯定是不高的。國內大部分廠商拿到的授權是類似這一類。順便說一下，恰恰這一類廠商拿到了政府專項補貼的大頭，這是不太合理的。
而華為，蘋果這些公司拿到的是架構層級授權，他們是可以改微架構和功能模塊的。也就是說華為海思也是掌握芯片底層設計能力的，這點跟龍芯是一樣的。華為用ARM的授權有很多的好處，它可以直接用ARM的部分IP核，比如麒麟9000的CPU部分用的是Cortex A77，這樣可以節省很多工作量，站在前人的肩膀上。
更重要的是，安卓操作系統和它上面的應用程序是跟ARM的指令綁定的，用ARM的指令集意味著可以跟安卓生態無縫對接。
而這種甜蜜的陷阱當中自然也蘊含著重大的戰略風險。
首先是老生常談的卡脖子問題，ARM可以隨時停止對華為的授權，雖然之前的授權是個軟件你想收回也收不回，但這會意味著ARM后續的指令集迭代不會跟華為同步，華為的芯片會漸漸跟安卓生態無法兼容，用戶不能買個沒法跑軟件的磚頭機回家吧？這也是鴻蒙為什么那么重要的原因之一。
第二點就是，一旦華為對于微架構的優化涉及到要改指令集，就必須通過ARM以及谷歌，三星等一系列ARM生態廠商的同意，并且一旦同意之后你的架構創新也會同步共享給他們，也就是你在ARM體系里面做得越先進，越會受到這個體系的掣肘。
第三點也是很關鍵的一點是，芯片的微架構異常復雜邏輯單元數量極其龐大，你一旦用了別人的微架構就不能保證它沒有隱藏的指令，也就是后門。
越是對于國家安全重要的領域，越是不方便用別人的微架構，你打仗的時候導彈發不出去了，你的核設施離心機在那兒自己空轉轉爆了，你的導航衛星要用的時候它自己關了，那就完了。
華為如果要擺脫這三重風險就必須下決心跟ARM體系做一個分叉，而龍芯雖然因為不能站在前人的肩膀上，它起步會非常的慢，但它不會被卡脖子，不會被掣肘，也沒有安全風險。
指令集在整個芯片產業中占據極為要害的位置，它是連接硬件物理結構和軟件操作系統的節點，它是所用功能實現的必經之路，由于所有軟件硬件如果都用同一套指令集它的效率是最高的，就如同中國大家都說普通話效率最高一樣，因為它成為了一個自然壟斷的節點。
所謂條條大路通羅馬，在整個芯片產業里面，指令集就是羅馬。
西方發達國家在發展出一個產業的時候，一直非常重視找出千頭萬緒的那個交匯的節點，然后很多時候是動用政府的力量去幫助自家的企業占據這個節點，以坐收整個產業發展的紅利，控制產業資源的流動，卡住所有參與者的脖子。
西方會把芯片制造交給日本，臺灣地區來做，甚至會把部分芯片設計交給韓國來做，但是它絕不會把指令集拱手讓出。
這種思路其實是我們需要學習的。
而龍芯相當于是在完全自主的做一個體系，自己用自己的指令集，從零開始發展迭代自己的微架構，用了20年的時間在性能上逐步逼近國際先進水平，然后還在運營一套自己的軟件生態，有種開宗立派的架勢，格局屬實有點大。
而目前的情況來看，這件事已經看到曙光了。
關于上市后的計劃，龍芯董事長胡偉武有著這樣一個“雄心”：“抓住登陸資本市場的重要契機，開啟從CPU和操作系統技術“補課”走向產業生態建設的新征程。”
但是退回到20年前的話，估計沒幾個人相信這件事會成功。
芯片產業因為有摩爾定律的存在，你的先發的競爭對手在摩爾定律驅使下每18個月性能翻一倍迭代了那么多年，都卷得冒煙了。你這個時候貿然地殺將進去，最初做出來的芯片性能會必然跟先進水平云泥之別，根本賣不出去賺不到錢的。
而與此同時，芯片設計又是一個智力和資本高度密集型的產業，能做芯片的人都是名校畢業，數學非常好熟練運用各種算法，這種人才隨便去個哪兒都是百萬年薪，這也就意味著你這家公司雇人做事的成本非常的高，同時流片，買各種設計軟件的成本也極高。
也就是說你需要在根本賺不到錢的情況下，帶一群絕頂聰明的人，堅持幾十年，投入所有的青春放棄所有外界的機會，把芯片性能追上來，然后再培養起自己的軟件生態。
華為是靠通信和手機業務的巨大盈利，管理層的巨大決心，站在ARM的肩膀上，尚且付出了巨大的代價才取得了成功。
而龍芯最開始的啟動資源有些啥呢？
2001年5月，中科院龍芯課題組正式成立，撥款一百萬，另外安排了一間50平米實驗室。開什么國際玩笑，這可是研發芯片哦，給你100萬你去開個餐廳也不一定開得起來呀。
然而，當時卻有一個年輕人自告奮勇站了出來，出任龍芯CPU研發的首席科學家，并且表示：“一兩年之內不把通用操作系統引導成功，提頭來見！”
他就是現任龍芯中科的董事長胡偉武博士。
為什么這個人那么虎呢？
1986年，胡偉武作為浙江永康縣第一中學的縣高考狀元，考上了中國科技大學，1991年，他被保送進入中科院計算所讀研究生，而他的導師是計算機界的一位大神：夏培肅院士。
夏培肅是誰呢？
她是1951年英國愛丁堡大學電機系的博士后、建國后少有的電子科學領域高精尖人才。1952年，華羅庚提出研究中國人自己的計算機，當時欽點了三個人，她就是其中之一。
37歲那年，她和同事研發出了震驚世界的“107計算機”，107在設計上跟蘇聯的機器完全不同，是中國第一臺自行設計的電子計算機。為了這個鐵皮“孩子”，她自己的兒子沒照顧好，意外去世了。
四年后，中國爆炸了第一顆原子彈，七年后又爆炸了第一顆氫彈。很多人以為“兩彈一星”是靠算盤算出來的，其實中國人自己研發的計算機，在背后完成了海量的計算工作。
夏培肅曾說：“一個人在一生中，常常會有一些改變命運的重要轉折點。對于我來說，這個重要的轉折點出現在1952年秋天的一個晚上——我第一次謁見華羅庚教授時。”
同樣的話可以套到胡偉武身上。對于他來說，這個重要的轉折點出現在1996年，他博士畢業了。同學一多半去了硅谷，還有一些在外企工作。
但是導師夏培肅勸他：我們國家計算機領域還有一些方面存在不足，我們要為國家做貢獻，你不要出國。
出國能月薪上萬，留下來月薪800，他要怎么選擇呢？
胡博士最終選擇了留下，跟夏老師一起做基礎研究。當時他沒有房子，一家人住在哥哥家，到單位上班要花兩小時，比現在大部分北漂的通勤時間還長，但是他的愛人表示支持他留在國內做研究。
然后就有了他接手龍芯項目立下軍令狀的那一幕。
開頭幾年項目進行還算順利。胡偉武帶著一對人馬007肝了幾個月，很快肝出了一個原型系統，找中科院匯報，要來了500萬經費。
2002年8月10號清晨，中科院計算所北樓105房間，又肝了一晚上的胡博士和研究團隊，圍著一臺電腦，像極了產房外的家屬。6點零8分，電腦屏幕上跳出了閃光的“login:”。
歡呼聲瞬間爆發，一塊中國人自主設計的芯片誕生了。它就是“龍芯1號”。
胡博士激動地用vi在電腦上編輯了第一個文件，其中有句話是：“那個我們只能依賴外國CPU做電腦的時代，已經隨著2002年8月10日的晨風消逝了。”
雖然它的性能只能對齊英特爾586，但是不要瞧不起它，因為對于中國芯片來說，這就是“有”和“沒有”的區別。
一年后的2003年10月16號，龍芯2號誕生了。它的實際性能和1GHz的奔騰4差不多。同樣地，胡博士團隊又肝了一晚上；同樣地，他們歡呼之后順便去廣場上看了升國旗。
這次他們給龍芯2號起了個神秘的代號，叫MZD110。MZD是一位偉人姓名的首字母縮寫，2003是他的110周年誕辰。
一位杭州的退休老工人寫信給胡偉武說：“我在報紙上看到龍芯出來了，很高興！我是個退休工人，工資不高，但是請你給我一個銀行賬號，我要給你們捐1000塊錢”。
當時跟龍芯項目并排奔跑的，還有一個上海的芯片項目，叫“漢芯”。當時申請了6項國家專利和布圖保護，還有上億的研發資金。眼看漢芯系列就要帶領中國芯片彎道超車了，結果搞成了彎道翻車，還是原地騰空翻720度那種。
2006年初，有人曝出，漢芯根本就是個貼牌廠商，沒有任何研發，3年來一直在用美國摩托羅拉56800芯片，重新貼了個皮當成國貨賣！
好家伙，全國都蒙圈了：本來以為是英特爾第二，結果是莆田鞋廠！關掉12級美顏之后，漢芯老師馬上慘不忍睹，全國芯片熱一夜涼涼。
豬隊友下線也就罷了，倒霉就倒霉在，龍芯和漢芯這倆名字太像了，當時有個順口溜，龍芯漢芯中國芯，芯芯造假。
龍芯成了漢芯事件負面影響最大的接盤俠，投資人一聽到“芯片”二字，連夜提桶跑路；國家扶持資金的審批變得極其嚴苛。眼看走到一半的路，眼看就要斷了！
危急關頭、天降猛男，胡博士的頂頭上司、中科院計算技術研究所所長李國杰，來了個戰術換家。李所長決定用一所之力，賭上自己的仕途，砍掉其他幾乎所有項目，保住這一個獨苗。他把整個研究所壓箱底的幾千萬研究經費，全部拿給了龍芯。龍芯項目這才觸底反彈。
拿到了這筆救命錢之后，胡博士的“北四環外夢之隊”背負著全村的希望，開始了一系列的開掛操作，研發出了中國大陸首款采用90納米技術設計的處理器，開創了中國計算機核心技術對外授權的先例，研制出了中國第一個四核CPU芯片。
胡博士還不滿意，他說：“CPU不是用來開鑒定會用的，也不是評職稱用的，它必須在市場中讓客戶來評價。”“中國不缺院士，但缺個像英特爾這樣的企業。”
2010年，胡博士團隊離開體制，龍芯從課題組轉型成“龍芯中科技術有限公司”。在這個過程當中，需要投資，但是大家都覺得這個項目肯定賺不了錢導致它拿投資異常艱難，中關村管委會為此開了26次協調會，最終北京市政府投資了一個億，社會資本投資了一個億。
投資人大哥其實并不看好龍芯的前景，他對胡博士說：我知道這個項目肯定賠，但是賠了也要投。
雖然拿到了投資，但龍芯窮困潦倒的狀態并沒有得到根本性的改善。06年之后，國家大幅度加大了對于基礎科技產業的投入，芯片是重點之一，當時就有很多只拿到IP核授權的企業因為出活快，賺錢快，拿到了大量的政府補貼，這導致芯片行業的薪資水平水漲船高。
一度很多在龍芯一個月拿幾千的工程師每周都被獵頭追著給上百萬年薪的offer。而居然有很多人在這樣的誘惑下，堅持了下來，其中就包括這波給我做科普的龍芯中科的技術總監張福新老師，他從龍芯課題組成立的時候一直干到現在。
就這樣又過了好幾年，龍芯終于迎來了曙光，天亮了。政府的支持力度加強了，采購訂單變多了，工資漲起來了，盈利也有了。
2017年，龍芯實現了1.5億的銷售收入，利潤2000多萬元；
2018年，龍芯利潤比2017年翻番，給國家交的稅就有2000多萬元；
2019年龍芯芯片出貨量已達到50萬顆以上，凈利潤首次突破億元，銷售收入是2018年的2.2倍，利潤是2018年的3倍以上。
龍芯正在研制新一代處理器3A6000，據說會達到相當于最新款Intel處理器水平，讓我們拭目以待。
而現在龍芯正式在科創板上市。胡博士也對龍芯提出了新的目標：“未來，龍芯中科將從政策性市場走向開放市場，從跟隨性發展走向自主發展。”
通俗點說，這些年節衣縮食艱難撫養的孩子，終于要成年了，經濟獨立了。
而這就不得不提到那位在大洋彼岸奮戰的同志所發揮的影響力了，你的姓名無人知曉，你的功績永世長存。
現在如果我們去到龍芯，一進到他們公司樓里，首先看到的是樓道里全貼著毛主席語錄，感覺走錯門了，不是進科技公司而是進了街道辦，而我覺得這正是他們的密碼。
龍芯的成功靠的不是一個人，這里有敢立軍令狀、兢兢業業的胡博士，有危難之時扭轉乾坤的李所長，有他們的師長、老一代中國計算機開路人，有放棄百萬年薪留在龍芯的工程師，有那位明知會賠還要投的投資人，有中關村管委會，北京市政府，甚至有要為龍芯捐一千塊退休金的老人。
龍芯的成功是這些人接力完成的。
雖然……但是，這幫人都不是一個團隊的，很多人之間都不認識啊，這個接力是怎么完成的呢？
我想是因為，這群人各自分別都傳承了當年兩彈一星的精神，他們各自分別都相信中國人理應掌握自己的戰略科技產業，所以自發完成了接力。
魯迅說過：“我們從古以來，就有埋頭苦干的人，有拼命硬干的人，有為民請命的人，有舍身求法的人”。這些人是我們民族的脊梁。
我看過以及寫過很多公司的創業故事，但是這個故事顯然是最牛逼的。一直以來，我們對它的了解都不夠細節。幸運的是，后來我有幸請到胡偉武老師自己來我們的頻道跟大家聊一聊。感興趣的朋友可以移步B站觀看視頻。
說實在的，我希望有朝一日可以把這個故事拍成電影，這才是真正的中國合伙人，不要在那兒拍什么英語培訓了。
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