龙芯CPU再进一步，国产CPU们追上英特尔还需多久？

电子发烧友网报道（文/黄山明）近日，据“中科院科技创新亮点成果筛选”活动页面的结果显示，龙芯中科技术股份有限公司已经完成了基于自主LoongArch指令系统的龙芯3C5000服务器CPU的研制，国产服务器CPU再向前迈出了一步。
 

龙芯3C5000服务器CPU（图源：龙芯中科）

 
对于CPU的命名，一般A系列为桌面级CPU，而C系列则是服务器CPU。从公开信息来看，龙芯3C5000吴福气CPU内部集成了16个高性能的龙芯LA464处理器、32MB的共享偏上高速缓存和4个64位DDR4-3200内存控制器，主频为2.1-2.3GHz，单新品双精度浮点运算速度超过0.5TFLOPS。
 
单从性能上来看，龙芯这款3C5000已经与市面中的主流CPU相当，已经可以满足当下云计算与数据中心的性能要求。
 
国产的CPU
 
值得一提的是，LoongArch也就是龙芯自主指令系统架构已经实现了完全自主、技术先进、兼容生态三方面的特点，其中拥有近2000条指令，并不包含MIPS指令系统。该架构今年正式被龙芯对外发布。
 
在今年7月份，龙芯中科发布了3A5000CPU，作为桌面级CPU，其性能已经逼近市场的主流产品，据相关机构评测数据显示，龙芯3A5000单核SPECCPU 2006 Base定浮点分值在2.5GHz主频下性能超过了26分，平均每GHz性能超过了10分，已经与市场主流X86产品相当接近。
 
其中，龙芯处理器除了CPU核心是自研的以外，包括GPU核、内存控制器和PHY、高速IO接口控制器和PHY等上百种IP均自主研发。
 
国内的CPU生力军除了龙芯以外，还有如兆芯、飞腾等。如兆芯在2015年便发布了一款ZX-C4600/4610处理器，算是价格门槛较低的国产通用型X86 CPU。主频为2GHz，采用28nm制造工艺。
 

兆芯ZX-C4600（图源：兆芯）

 
根据测试，这款兆芯的芯片性能基本等同于英特尔在2007年发布的奔腾双核E2160的两倍，已经可以满足日常办公需求，同时由于采用了X86架构，因此可以兼容Windows、Linux等操作系统。
 
飞腾也发布过处理器产品，如经典的FT-1500A/4四核处理器，不过由于采用了Arm V8的架构，因此无法与Windows兼容，基本只能运行国产化Linux系统，距离普通消费者就更远了。
 

图源：飞腾

 
如今飞腾还发布了FT-1500A/16的16核心处理器以及FT-2000+/64的64核心版本的服务器平台。
 
除了以上几款之外，国产CPU还有如鲲鹏、海光、申威等品牌，如申威的CPU便被曾经全球第一的超算神威·太湖之光所采用。
 
国产CPU的困境与现状
 
上文已经了解到国内的部分国产CPU相关产品，但可以肯定的是，如果并非是业内人士，可能基本没有听闻过这些国产的CPU。一方面是由于国产CPU市场份额过小，知名度只局限于相关专业人士，另一个原因在于价格原因导致国产CPU推广更加困难。
 
首先说价格，可能一般用户会认为，既然国产CPU性能相比英特尔、AMD还存在差距，甚至可能还不如上一代的奔腾、赛扬，那么售价也必须要比这些产品更便宜才对。
 
但事实上，正是因为国产处理器受众较小，大多数用户并不买单，销量较低，而研发成本又摆在这里，平摊下来每块CPU成本并不低。假设研发出一个新系列耗费1亿元（成本已经很低），但最终只卖出了10万套不到（10万套基本已经是国产CPU销量天花板），那么每一套的成本就达到1000元，这还没有算渠道费用以及存储、运输等额外的支出。
 
对比英特尔、AMD动辄数百万以上的销量，国产CPU的成本很难降低，这就导致如今的国产CPU价格甚至比这些国外CPU产品更高。
 
当成本降不下来，性能还不如国外同类产品的情况下，普通消费者基本不会支持，只能依赖于政府采购为主。如果想要普通消费者买单，如今只能走补贴的路线来将价格降下来。
 
除了成本以外，另一个问题还在于生态。兆芯CPU采用了X86架构，可以兼容Windows，其生态环境稍好一些。但对于龙芯以及飞腾而言，由于采用的分别为自研架构LoongArch以及Arm架构，因此与Windows并不兼容。
 
这对于用户而言就不太友好了，没有相应的软件生态环境，就意味着没有国产CPU施展能力的空间。如果想要软件生态，就只能放弃自研，采购通用架构，制造服务器CPU，来帮助企业迅速回本。不过这样一来，一旦被国外“卡脖子”企业很难有还手余地。
 
国产CPU多久能够替换英特尔？
 
如今国内掀起了一股国产替代的浪潮，而CPU作为计算机系统运算和控制的核心，如何实现CPU的自主可控，并能够经受住市场的考验实现替换，是国产崛起的关键。
 
当前已经多款国产CPU产品，那么距离替换英特尔还有多远呢？
 
如果光从性能上来看，龙芯3A5000性能与2015年的英特尔i5水平相当，这已经很不错了，要知道在过去国内外CPU在性能上的差距就能达到10年以上。因此只看性能的话，大概5-8年左右就能够替换英特尔。
 
但CPU除了性能以外，生态也非常重要。简单地打个比方，在海外，安卓手机大多都会使用GMS框架，只有拥有了GMS才能运行谷歌应用及需要GMS支持的应用，而大多数海外的安卓应用都需要GMS支持才能够使用。当有手机被禁止使用GMS时，在海外市场就意味着除了打电话以外，基本干不了什么其他的事了，这就是生态。
 
由于英特尔CPU的强大市场地位，Windows基本是基于X86而开发的，对于其他的CPU而言，会产生兼容性的问题。
 
而其他CPU稀少的市场份额，很难吸引到开发者愿意去为这一架构开发相应软件，最后陷入恶性循环，强者恒强，弱者越弱。
 
好在如今一些CPU开始着力打破这个生态系统，如龙芯也开始走兼容模式，已经能够运行一些Windows程序，未来随着能够运行的程序越来越多，相信也会在市场中慢慢占有一席之地，通过市场来带动国产CPU技术的迭代与发展。
 
那么答案很明显了，如果只看性能的话，可能需要5-8年才能完全替代英特尔，如果没有那么极客，如今的国产CPU已经可供日常使用。但生态的缺陷让国产CPU境地较为尴尬，虽然喊出要打造第三套生态系统，但显然是一个漫长的过程。在此之前，与另两个生态兼容将是国产CPU的必由之路。