12月28日，北京證監(jiān)局網(wǎng)站顯示，龍芯中科技術(shù)股份有限公司（以下簡稱“龍芯中科”）與中信證券于2020年12月簽署《關(guān)于首次公開發(fā)行人民幣普通股（A股）并上市之輔導(dǎo)協(xié)議》。協(xié)議顯示，龍芯中科擬于上交所科創(chuàng)板上市。

中科院計(jì)算所持股21.52%

官網(wǎng)顯示，龍芯中科致力于龍芯系列CPU設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，主要產(chǎn)品包括面向行業(yè)應(yīng)用的“龍芯1號”小CPU、面向工控和終端類應(yīng)用的“龍芯2號”中CPU、以及面向桌面與服務(wù)器類應(yīng)用的“龍芯3號”大CPU。

“龍芯”是我國最早研制的高性能通用處理器系列，于2001年在中科院計(jì)算所開始研發(fā)，得到了中科院、863、973、核高基等項(xiàng)目大力支持，完成了十年的核心技術(shù)積累。2010年，中國科學(xué)院和北京市政府共同牽頭出資，龍芯中科技術(shù)有限公司正式成立，開始市場化運(yùn)作，旨在將龍芯處理器的研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化。

龍芯中科面向國家信息化建設(shè)的需求，面向國際信息技術(shù)前沿，以創(chuàng)新發(fā)展為主題，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主線，以體系建設(shè)為目標(biāo)，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，掌握計(jì)算機(jī)軟硬件的核心技術(shù)，為國家安全戰(zhàn)略需求提供自主、安全、可靠的處理器，為信息產(chǎn)業(yè)及工業(yè)信息化的創(chuàng)新發(fā)展提供高性能、低成本、低功耗的處理器。

目前，龍芯面向網(wǎng)絡(luò)安全、辦公與信息化、工控及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域與合作伙伴展開廣泛的市場合作，并在政府、能源、金融、交通、教育等行業(yè)領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。

在安全領(lǐng)域，龍芯處理器已經(jīng)通過了嚴(yán)格的可靠性實(shí)驗(yàn)，作為核心元器件應(yīng)用在幾十種型號和系統(tǒng)中，2015年龍芯處理器成功應(yīng)用于北斗二代導(dǎo)航衛(wèi)星。在通用領(lǐng)域，龍芯處理器已經(jīng)應(yīng)用在：個(gè)人電腦、服務(wù)器及高性能計(jì)算機(jī)、行業(yè)電腦終端、以及云計(jì)算終端等方面。在嵌入式領(lǐng)域，基于龍芯CPU的防火墻等網(wǎng)安系列產(chǎn)品已達(dá)到規(guī)模銷售；應(yīng)用于國產(chǎn)高端數(shù)控機(jī)床等系列工控產(chǎn)品顯著提升了我國工控領(lǐng)域的自主化程度和產(chǎn)業(yè)化水平；龍芯提供的IP設(shè)計(jì)服務(wù)在國產(chǎn)數(shù)字電視領(lǐng)域也與國內(nèi)多家知名廠家展開合作，其IP授權(quán)已達(dá)百萬片以上。

龍芯中科堅(jiān)持“為人民做龍芯”的核心理念，堅(jiān)持實(shí)事求是的思想方法，堅(jiān)持自力更生艱苦奮斗的工作作風(fēng)，掌握高性能通用CPU的核心設(shè)計(jì)能力，具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)。龍芯中科擁有高新技術(shù)企業(yè)、國家規(guī)劃布局內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)、高性能CPU北京工程實(shí)驗(yàn)室以及相關(guān)安全資質(zhì)。目前，與龍芯開展合作的廠商達(dá)到上千家，下游開發(fā)人員達(dá)到數(shù)萬人，基于龍芯CPU的自主信息產(chǎn)業(yè)體系正在逐步形成。

天眼查顯示，龍芯中科注冊資本3.6億元，有10個(gè)股東，其中中科院計(jì)算所（國資）持股21.52%，北京天童芯源科技公司（胡偉武個(gè)人投資292萬元，占46.67%；其他股份為早期高管所有）持股21.52%。

龍芯OS成熟度接近Windows XP的水平

據(jù)中國經(jīng)濟(jì)周刊報(bào)道，10月23日，龍芯中科董事長胡偉武在中國工程院和中國中車聯(lián)合主辦的“第315場中國工程科技論壇——智能運(yùn)載裝備前沿技術(shù)發(fā)展高端論壇”上稱，“2001年，開始研制龍芯，龍芯通過20年積累完成CPU性能補(bǔ)課，CPU通用處理性能達(dá)到AMD水平，龍芯OS在試錯(cuò)中趨于成熟，架構(gòu)穩(wěn)定，成熟度接近Windows XP的水平?！?/span>

胡偉武認(rèn)為，目前，我國芯片行業(yè)兩大卡脖子問題一是指令系統(tǒng)架構(gòu)，二是生產(chǎn)工藝，正在進(jìn)行的自主化替代是體系替代，而不是產(chǎn)品替代，產(chǎn)業(yè)模式應(yīng)是硅谷模式，而不是中關(guān)村模式。龍芯20年的發(fā)展，一直在補(bǔ)課，在尋找差距，現(xiàn)在呈現(xiàn)出加速發(fā)展的勢頭。

不過，胡偉武清醒地指出，發(fā)展核心技術(shù)不要幻想“彎道超車”，像芯片這樣的高復(fù)雜系統(tǒng)能力建設(shè)需要以30年為周期，既要擼起袖子加油干，還要耐著性子堅(jiān)持干，目標(biāo)是在市場化條件下實(shí)現(xiàn)自主性。

　　

下面就來回顧龍芯CPU的重大事件，看看龍芯CPU發(fā)展的幾個(gè)不同時(shí)期。

龍芯的誕生

回溯歷史，中國也曾經(jīng)擁有過自己的CPU和全自主的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。但因在上世紀(jì)80年代奉行“造不如買、買不如租”、“市場換技術(shù)”等方針路線，不僅沒能拉近和國外的技術(shù)差距，反而把原本的家底敗得精光，國內(nèi)市場完全被外資占領(lǐng)。在中國失去獨(dú)立研制高性能計(jì)算機(jī)的能力之后，美國要求中國把高價(jià)進(jìn)口的高性能計(jì)算機(jī)放在透明玻璃房中，并提出了非?？量痰囊蟆ＡХ块T的鑰匙在美國人手里，使用用途需要向美國人匯報(bào)，使用前都要經(jīng)過美國人許可。

銀河號事件、臺海危機(jī)、中國駐南聯(lián)盟大使館被炸事件給中國政府敲響警鐘，“落后就要挨打”。亡羊補(bǔ)牢，猶為未晚。中國于2000年前后重啟了一大批軍工科研項(xiàng)目，中科院計(jì)算機(jī)所也開始著手芯片設(shè)計(jì)研發(fā)。于是，龍芯開始了漫漫長征路。

龍芯課題組成立之初是著眼于解決國防和信息安全領(lǐng)域無芯可用的困境。課題組成立于2001年，成立的時(shí)候可以說用臺詞“七八號人，兩三條槍”來形容再合適不過了。只有一間50-60平米的實(shí)驗(yàn)室，人員也是東拼西湊——有已經(jīng)年近70，曾在上世紀(jì)70年代參與國產(chǎn)芯片研發(fā)的老研究院員，聽說計(jì)算機(jī)所要設(shè)計(jì)龍芯，就主動帶著幾個(gè)學(xué)生過來，其中也有剛走出校門的青年學(xué)子。

課題組成立時(shí)，龍芯團(tuán)隊(duì)總計(jì)也就10來個(gè)人。到2006年，龍芯團(tuán)隊(duì)逐步發(fā)展為將近100人的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。到2014年，龍芯中科公司有研發(fā)設(shè)計(jì)人員將近400人。

龍芯是國家的“親兒子”？

龍芯的“龍”字會給國人一種錯(cuò)覺，認(rèn)為龍芯是國家的“親兒子”，是用舉國體制輸送資金和人才打造的國產(chǎn)芯片。但實(shí)際上，龍芯成立之初僅僅是中科院計(jì)算機(jī)所里的一個(gè)芯片研發(fā)課題組，國家對龍芯的扶持也非常有限。

在人才方面，在課題組成立時(shí)候才10來個(gè)人， 2006年才發(fā)展到100余人，2014年才400人，可以說龍芯團(tuán)隊(duì)的骨干人才都是自己培養(yǎng)的，不少設(shè)計(jì)師都是胡偉武親自帶出來的博士生。與之形成鮮明對比的是兆芯和宏芯的親兒子待遇——2013年4月成立的兆芯，到2015年已有員工已擴(kuò)充至1000人；而在2014年成立的宏芯，國家則直接從計(jì)算機(jī)所抽調(diào)人才，停薪留職去支援宏芯。

在資金方面，自2001年成立以來，從國家863計(jì)劃、核高基專項(xiàng)中累計(jì)獲得項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)5億人民幣。龍芯中科公司成立后，獲得北京市政府2億人民幣的股權(quán)投資。也就是說龍芯成立至今共從國家獲得資金7億元。平均下來，每年獲得國家補(bǔ)助為幾千萬元。對比紫光、兆芯和宏芯獲得的補(bǔ)助可謂少得可憐——

2014年紫光獲得國家集成電路大基金400億元人民幣；宏芯成立時(shí)獲6億注冊資本，從2014年至今，獲得補(bǔ)助不少于20億元人民幣；兆芯成立時(shí)上海市政府出資12億元，從2013年成立至今，獲得補(bǔ)助不少于70億元人民幣。

另外，芯片研發(fā)對資金需求極大，國家對龍芯的補(bǔ)助無異于杯水車薪。

舉個(gè)列子，俄羅斯貝爾加電子的Baikal-T1處理器研發(fā)成本折算為人民幣是1.85億元，該芯片是購買MIPS Warrior P5600微結(jié)構(gòu)集成雙核CPU，主頻1.2G，用于路由器、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等產(chǎn)品。如果貝爾加電子自主研發(fā)微結(jié)構(gòu)的話，成本會更高。換言之，貝爾加電子研發(fā)一枚路由器芯片的研發(fā)成本（而且還不是自己研發(fā)微結(jié)構(gòu)）相當(dāng)于國家對龍芯的總投入的四分之一。若以國外巨頭作參照，則差距更大，2014年Intel研發(fā)經(jīng)費(fèi)超過100億美元，員工達(dá)10萬余人。

龍芯的指令集

龍芯走兼容MIPS指令集發(fā)展路線，在2008年金融危機(jī)后，以比較低的價(jià)格購買了MIPS指令的永久授權(quán)，在十幾年的發(fā)展中對指令集進(jìn)行了相當(dāng)大的擴(kuò)展，逐漸發(fā)展出了自己的指令集loongISA 。

loongISA指令集共1907條指令。

源自mips：

216條mips基礎(chǔ)指令，獲得永久授權(quán)。

311條DSP指令，獲得永久授權(quán)。

自主指令：

mips基礎(chǔ)指令擴(kuò)展——148條loongEXT，

虛擬機(jī)擴(kuò)展——5條loongVM指令，

二進(jìn)制翻譯擴(kuò)展——213條loongBT，

向量指令擴(kuò)展——1014條loongSIMD

龍芯在MIPS的指令系統(tǒng)的創(chuàng)新方面已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了MIPS公司，之所以購買Mips指令永久授權(quán)主要是減少市場化過程中的麻煩。

舉例來說，Transmeta公司曾經(jīng)市場前景良好，但I(xiàn)ntel起訴它，打了兩年官司。雖然最終Intel輸了，但兩年過程中沒有人敢跟Transmeta做生意， Transmeta被官司拖垮了。

MIPS公司破產(chǎn)后，所擁有的技術(shù)專利分的比較散。雖然MIPS被英國Imagination公司收購，但I(xiàn)magination的主營業(yè)務(wù)是GPU，在CPU設(shè)計(jì)方面技術(shù)底蘊(yùn)不足，它既沒有能力，也沒有意志扛起MIPS陣營的大旗，指令集擴(kuò)展和微結(jié)構(gòu)研發(fā)都不如龍芯。

而龍芯只要保持現(xiàn)有的發(fā)展勢頭，使應(yīng)用軟件跟著龍芯走，構(gòu)建并壯大自己的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，那么龍芯對Mips的擴(kuò)展就是行之有效的，而且有機(jī)會奪取Mips陣營的主導(dǎo)權(quán)。

編譯器

程序員在編程的時(shí)候?qū)懙氖蔷幊陶Z言，但是計(jì)算機(jī)運(yùn)行的時(shí)候是機(jī)器語言，編譯器就是將程序員的編程語言翻譯成機(jī)器語言的工具，而編譯器的好壞也非常影響一款計(jì)算機(jī)的整機(jī)性能，比如SUN就曾經(jīng)依靠對編譯器的優(yōu)化使CPU的spec跑分提升了50%，大幅提升了整機(jī)性能和用戶體驗(yàn)。

國際上使用最為廣泛的編譯器是GCC，該編譯器對X86、ARM、MIPS、Alpha等指令集的CPU優(yōu)化各不相同，對市場占有率高的X86和ARM優(yōu)化得較好，版本也比較新（GCC部分代碼就是Intel提供的），但對龍芯、申威的優(yōu)化比較差，版本也比較老舊。

因此，龍芯自主研發(fā)了LCC以提高編譯器的效率，雖然LCC誕生的時(shí)間還很短，對自家CPU的優(yōu)化能力無法與Intel公司的ICC編譯器相比較，以GS464E的spec2000跑分為例，使用LCC比使用GCC4.8整數(shù)提升7%，浮點(diǎn)提升36.8%。畢竟萬丈高樓平地起，期待龍芯能不斷提升LCC編譯效率。

微結(jié)構(gòu)和主頻

CPU性能（單核）=主頻*IPC（這個(gè)公式必須是同指令集才能成立，不同指令集不可比較）

主頻就是CPU工作的時(shí)鐘頻率，同一款CPU在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成的指令數(shù)量是固定的，因此主頻越高，完成一個(gè)時(shí)鐘周期所消耗的時(shí)間越短，CPU的運(yùn)行速度就越快。

IPC是單位時(shí)間內(nèi)調(diào)用的指令集數(shù)量，微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得越好，單位時(shí)間內(nèi)能調(diào)用的指令集數(shù)量越多，CPU的性能就越好。

微結(jié)構(gòu)好壞取決于前端設(shè)計(jì)水平，主頻的高低一方面受微結(jié)構(gòu)流水線級數(shù)的影響，但更多的是取決于后端的設(shè)計(jì)水平。

再往細(xì)的方面說，前端設(shè)計(jì)主要指芯片的執(zhí)行結(jié)構(gòu)、數(shù)字邏輯層設(shè)計(jì)、執(zhí)行狀態(tài)仿真等方面，后端設(shè)計(jì)主要指物理層電路的具體優(yōu)化，包括單元布局、時(shí)序優(yōu)化等方面。

微結(jié)構(gòu)研發(fā)不僅技術(shù)門檻高，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，一個(gè)微結(jié)構(gòu)從研發(fā)到產(chǎn)品一般需要3年，而所需資金更是難以計(jì)數(shù)。

龍芯自2001年以來，共研發(fā)GS132、GS232、GS264、GS464、GS464V、GS464E共6個(gè)微結(jié)構(gòu)，以龍芯及其有限的人力和財(cái)力，實(shí)現(xiàn)了以平均2.33年更新一個(gè)微結(jié)構(gòu)的發(fā)展速度，相較于國家非常有限的扶持，龍芯拿出了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過投入的產(chǎn)出。

龍芯在2015年8月發(fā)布的GS464E微結(jié)構(gòu)測試參數(shù)非常亮眼。根據(jù)中電集團(tuán)的測試報(bào)告，GS464E的SPEC2000使用GCC4.8編譯器跑分為：整數(shù)768/G、浮點(diǎn)1153/G，使用LCC編譯器跑分為：整數(shù)828/G、浮點(diǎn)1578/G，微結(jié)構(gòu)的效率在整數(shù)性能方面基本追平了AMD目前最好的微結(jié)構(gòu)，在浮點(diǎn)性能方面接近Intel在2013年發(fā)布的Ivy，分支預(yù)測和訪存帶寬更是能直接與Ivy比肩（Intel公司2013年的Ivy和2015年的Skylake差距很?。?。

現(xiàn)在，龍芯和國外巨頭在微結(jié)構(gòu)方面的差距已經(jīng)比較小了，差距主要在主頻方面和制程工藝方面。

在主頻方面，2015年發(fā)布的龍芯3A2000的主頻只有1G，而代碼已凍結(jié)，即將流片的龍芯3A3000的也只有1.6-1.8G的主頻。相比之下，Intel的CPU主頻大多在3G以上，部分CPU主頻接近4G；在制程工藝方面，受限于中芯國際的代工水平，龍芯能使用的最好的制程為28nm，而市面上出售的Intel芯片制程大多為22nm，Intel最新的產(chǎn)品普遍采用14nm制程工藝。

龍芯產(chǎn)品

目前，龍芯有龍芯1、龍芯2、龍芯3三個(gè)系列。

第一代，基本可用。3A1000、3B1500單核性能較低，SPEC CPU2006測試分值僅2-3分，打開20M文檔需要33秒，用戶體驗(yàn)一般。

第二代，可用。3A/B3000四核處理器采用28nm工藝，主頻1.35-1.5GHz，單核性能達(dá)到10-11分，超過凌動系列，打開20M文檔僅需6秒。具有安全自主程度高、整機(jī)廠商品類多、國產(chǎn)化橋片方案等特點(diǎn)。目前，累計(jì)出貨超過30萬顆，是此前信創(chuàng)工程上份額最大的通用CPU。

第三代，好用。2019年12月發(fā)布的3A/B4000四核處理器實(shí)現(xiàn)相同工藝下性能提升一倍，主頻1.8-2.0GHz，單核性能達(dá)到20-30分，達(dá)到AMD 28nm工藝最后產(chǎn)品“挖掘機(jī)”的水平，可秒開20M文檔。

未來，提高主頻和核數(shù)。3A5000四核桌面CPU將采用12nm工藝，單核性能爭取達(dá)25-30分，與3A4000兼容，可原位替換，預(yù)計(jì)2020年二季度流片；3C5000十六核服務(wù)器CPU同樣采用12nm工藝，支持4-16路服務(wù)器，預(yù)計(jì)2020年三季度流片。

從龍芯國產(chǎn)生態(tài)體系分析，支持龍芯的整機(jī)相對較少，目前只有5家左右。而由于其芯片虛擬化能力相對不足，導(dǎo)致支持的云平臺廠家較少。

此外，2020年12月，龍芯云體驗(yàn)中心正式上線，旨在積極開放云服務(wù)能力，展示各個(gè)云廠商基于龍芯CPU的云解決方案，目前已有浪潮云、阿里云（建設(shè)中）、騰訊云（建設(shè)中）、希云、曙光云、云宏、金華龍芯云等多個(gè)入駐示范。

END

來源：eeworld

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