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。

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。

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。