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2026年08月28日 网站首页
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龙芯自主研发之路和联发科买IP做集成有何不同

在吃了学院风的亏之后,龙芯调整了导向,彻底从做研究转变到做产品上:

一是龙芯1号系列结合特定应用,如宇航、石油、流量表等研制专用芯片,因为专用芯片产业链短,容易形成技术优势并快速形成销售。其中,面向宇航应用的龙芯1E和1F被应用于北斗卫星等航天器上,成为龙芯公司重要的收入来源。值得一提的是,龙芯1E和龙芯1F的性能为200MIPS,售价仅为几万元一片,而西方愿意出售给中国的宇航级芯片中,像性能为100MIPS的美国ATMELAT697要20万到30万一片,性能更好价格高达上百万元一片。

二是龙芯2号系列SOC芯片不追求“大而全”的复杂度,而是重视结合用户需求定义芯片,以及SOC片内互连的通畅性。

三是龙芯3号系列多核CPU不追求CPU核的个数,或某项特定性能,而是大幅度提高单核性能。放弃高性能机专用CPU的研制,暂停16核处理器研制,重点把双核、四核处理器做精做透。

在2012年年底,龙芯开启了3A2000 的研究,放弃了过去过于看重某项指标的做法,转而专注于提升单核性能。

这里专门说明一下单核性能的重要意义。由于在桌面环境,程序大多是串列的,这直接导致如果单核性能上不去,堆核心数毫无意义,即便做出了八核CPU,往往会导致“一核有难,七核围观”的情况。

AMD的CPU过去几年一直被压着打,就是因为单核性能明显逊色于Intel。在锐龙CPU和新内核Zen问世之后,之所以AMD的市场份额有所回升,也是因为单核性能上缩小了和Intel的差距。

提高处理器单核性能,提高主频和优化芯片微结构不可偏废,只把主频做高,而忽视芯片微结构设计是会出大问题的,这方面最典型的案例就是Intel的奔腾4处理器,虽然拥有很高的主频,但在微结构设计上存在很大不足,因而获得“高频低能”处理器的称号,成为人类CPU发展史上的反面教材。

而要提升主频,一方面可以通过物理设计优化实现,另一方面可以通过采用更好的制造工艺提升晶体管集成度来实现。

而优化芯片微结构设计,实现CPU性能的飞跃,就非常考验一个CPU设计团队的功底了。微结构也就是CPU的内核,现在大家经常听到的四核、八核CPU,就是把四个、八个CPU的内核集成到一片硅片上。

目前,国内具备高性能CPU核设计能力的仅有龙芯、申威等少数几个团队。国内绝大多数商业公司,特别是那些走技术引进路线的CPU公司,其CPU核高度依赖境外厂商。

以联发科等中国芯片设计的龙头企业来说,在过去10年里,先后从ARM公司购买了Cortex A7、A9、A17、A53、A55、A72、A73等......CPU内核全部从ARM公司购买,卖出去的上亿片手机芯片,CPU核的源代码,没有一行是自己写的。

由于一些技术引进公司通过引进国外先进技术,并借助ARM比较成熟的软件生态在商业上取得了成功,为了抢占舆论话语权,标榜自己的高科技光环,竭力将买CPU核集成芯片鼓吹为高科技。但实际上,买CPU内核集成芯片的设计工作可以通过完整的流程,成体系的工具来实现,对人的要求没有这么高,属于短平快的模式。

处理器的核心技术在于:cache一致性协议,存储一致性模型,可扩展性结构,多核的片上互连结构,多路的互连结构,访存的通路,IO的互连结构等等。

从处理器核的设计角度,多埠的访存,低延迟高带宽的cache,高精度的分支预测器,高效率的预取机制,用于挖掘指令级并行性的大框架,用于挖掘数据级并行性的高宽度simd,用于挖掘线程级并行性的多线程机制,处理器低功耗技术,以及各种处理器设计涉及到的电路技术和工艺磨合等技术都是非常关键的。

而这些技术细节则是龙芯攻关的重点方向。