【文/科工力量专栏作者 铁流】

日前，龙芯发布了用于服务器市场的的3D5000系列芯片，引发关注。

3D5000与3C5000属于同一代CPU，是采用Chiplet技术把两片3C5000芯片互联和封装在一起，进而获得一片32核CPU，这种方式也被称为“胶水32核”。就性能而言，龙芯3D5000的IPC接近AMD Zen2的水平，全芯片性能与同主频下的32核AMD Zen2架构CPU接近，对于大部分应用已经是够用了。

在2023年，性能更强的龙芯6000系列CPU将要问世，龙芯在IPC上与英特尔、AMD的差距将会进一步缩小，真正阻碍龙芯在市场上推广的要素将不再是CPU性能，而是软件生态。

龙芯5000系列是自主CPU里程碑

2019年，龙芯3A4000四核处理器亮相。龙芯3A4000是继3A3000之后的新一代处理器。3A4000既升级了新内核GS464V，IPC大幅提升；又通过在原有28nm工艺上深入磨合优化，改进电路和物理设计方法，在制造工艺与3A3000相同的情况下，将性能提升了一倍。就3A4000的IPC而言，已经从3A3000的7/G达到了9.8/G，AMD的Zen大致也就在10/G水平，龙芯3A4000的GS464V是一款可以与第一代Zen匹敌的内核。

3A5000的内核是基于GS464V进行小改，IPC为10.6/G，采用12nm工艺，主频为2.2G至2.5G，后期流片的有2.7G主频版本，SPEC06定点成绩超过26（GCC，@2.5Ghz），这对于自主CPU而言已经是非常不错了，即便和引进的CPU相比，其定点和浮点性能仅次于海光，超过其他引进的X86和ARM CPU。

龙芯3A5000与龙芯3C5000、3D5000属于同一代CPU，3C5000采用LoongArch指令集，16核心单芯片unixbench分值9500以上，双精度计算能力达560GFlops，16核处理器峰值性能与典型ARM 64核处理器的峰值性能相当，并支持最高16路互连，搭配新一代龙芯7A2000桥片，PCIe吞吐带宽比上一代提升400%以上。就SPEC2006测试来看，单核定点浮点Base分均大于10/G，单芯片分值超过200。可满足通用计算、大型数据中心、云计算中心的计算需求。该处理器通过芯片级安全机制可为等保2.0、可信计算、国密算法替代、网络安全漏洞防护等提供CPU级内生支持。

3C5000最大特点是单核性能强，特别是unixbench这种看重单核和内存性能，多核加速比很低的测试，龙芯只用16核就能跑到9500，某ARM CPU即便有64核也跑不到这个成绩。从公开的数据来看，3C5000的性能在信创市场足够用了，而且16核的核心是使其部署比较灵活。

龙芯3D5000则是把两个3C5000封装到一起的胶水32核芯片，集成了64MB的L3 Cache，支持最多8个DDR4-3200 DRAM，可以通过HyperTransport接口构建至多四路处理器，因此单机可以支持多达128核。在性能方面，龙芯3D5000单路和双路服务器的SPEC CPU2006 Base实测可以超过400分和800分，预计四路服务器的分值可以达到1600分。可以说，龙芯3D5000主要针对一些对性能有更高要求的场景，只要软件生态跟得上，完全可以替换掉英特尔至强CPU。

龙芯6000性能将再次飞跃

相对于一些技术引进CPU在引进海外技术后CPU IPC增长缓慢，性能提高基本依靠购买更好的EDA工具和买台积电更好的工艺。龙芯一直致力于提升CPU微结构设计水平来提升CPU的性能，没有盲目去堆核心数量。这种稳扎稳打的做法使龙芯在过去10年中IPC提升了3-4倍，在桌面CPU上成效立竿见影。

CPU的IPC在过去10年中提升了3-4倍，这使龙芯可以在制造工艺上落后技术引进的某ARM CPU一代的情况下，依然可以依靠CPU微结构设计水平做到性能持平或略优于技术引进的某ARM CPU。当龙芯与引进的某ARM CPU采用相同工艺时，龙芯可以凭借其IPC上的优势在性能上领先某ARM CPU。

龙芯3A5000

3A6000和3A5000采用相同制造工艺，龙芯依靠其设计能力把CPU性能大幅提升，主要是拉大框架，比如把4发射改成6发射等等。从此前公布的仿真成绩看，定点相对于3A5000提升30%，浮点相对于3A5000提升60%，这种提升是非常骇人的——如果仿真成绩与最终成绩相当，那么，3A6000 SPEC06单核定点Base分大于13/G，浮点Base分大于16/G，基本达到AMD Zen2水平。如果3A5000为2.5G至2.8G，那么，3A6000的 SPEC06单核定点Base分大于35，浮点将大于45。

从公开信息看，在使用相同工艺的情况下，3A6000性能比3A5000提升40%—60%，芯片面积缩小20%，12nm的3A6000对标7nm的AMD Zen2。做最保守估算，3A6000 SPEC06单核定点Base分为32分（@2.5G）至35分（@2.8G）。这个性能对于信创和日常使用而言都已经明显过剩了。

必须说明的是，仿真往往是不准确的，有的公司会高估，有的公司会低估，从龙芯这几年发布的信息看，龙芯是偏保守的，实测成绩只会比仿真成绩好，以最近流片回来的2K2000来看，实测成绩比龙芯仿真成绩高了20%至30%，这大大超乎龙芯的预期。龙芯2k2000的LA364性能基本追平ARM A76，充分展示了自主路线的发展潜力和发展活力。

3C6000是16核服务器芯片，内核是LA664，与3A6000相同。3D6000则是两片3C6000封装在一起构成32核服务器CPU，可以匹敌搭载Zen2核心的AMD EPIC。只要软件能跟上，商业市场已经没有性能短板了。

龙芯下一代7000系列CPU，进一步提升CPU核性能，IPC瞄准Zen3和12代酷睿，计划采用7nm工艺，SPEC06定点Base最保守估算是40分，届时，会有24-32核的3D7000（7nm）和48-64核3E7000（两片封装）。