近日,據“中科院科技創新亮點成果篩選”活動頁面的結果顯示,龍芯中科技術股份有限公司已經完成了基于自主LoongArch指令系統的龍芯3C5000服務器CPU的研制,國產服務器CPU再向前邁出了一步。
龍芯3C5000服務器CPU(圖源:龍芯中科)
對于CPU的命名,一般A系列為桌面級CPU,而C系列則是服務器CPU。從公開信息來看,龍芯3C5000吳福氣CPU內部集成了16個高性能的龍芯LA464處理器、32MB的共享偏上高速緩存和4個64位DDR4-3200內存控制器,主頻為2.1-2.3GHz,單新品雙精度浮點運算速度超過0.5TFLOPS。
單從性能上來看,龍芯這款3C5000已經與市面中的主流CPU相當,已經可以滿足當下云計算與數據中心的性能要求。
國產的CPU
值得一提的是,LoongArch也就是龍芯自主指令系統架構已經實現了完全自主、技術先進、兼容生態三方面的特點,其中擁有近2000條指令,并不包含MIPS指令系統。該架構今年正式被龍芯對外發布。
在今年7月份,龍芯中科發布了3A5000CPU,作為桌面級CPU,其性能已經逼近市場的主流產品,據相關機構評測數據顯示,龍芯3A5000單核SPECCPU 2006 Base定浮點分值在2.5GHz主頻下性能超過了26分,平均每GHz性能超過了10分,已經與市場主流X86產品相當接近。
其中,龍芯處理器除了CPU核心是自研的以外,包括GPU核、內存控制器和PHY、高速IO接口控制器和PHY等上百種IP均自主研發。
國內的CPU生力軍除了龍芯以外,還有如兆芯、飛騰等。如兆芯在2015年便發布了一款ZX-C4600/4610處理器,算是價格門檻較低的國產通用型X86 CPU。主頻為2GHz,采用28nm制造工藝。
兆芯ZX-C4600(圖源:兆芯)
根據測試,這款兆芯的芯片性能基本等同于英特爾在2007年發布的奔騰雙核E2160的兩倍,已經可以滿足日常辦公需求,同時由于采用了X86架構,因此可以兼容Windows、Linux等操作系統。
飛騰也發布過處理器產品,如經典的FT-1500A/4四核處理器,不過由于采用了ArmV8的架構,因此無法與Windows兼容,基本只能運行國產化Linux系統,距離普通消費者就更遠了。
圖源:飛騰
如今飛騰還發布了FT-1500A/16的16核心處理器以及FT-2000+/64的64核心版本的服務器平臺。
除了以上幾款之外,國產CPU還有如鯤鵬、海光、申威等品牌,如申威的CPU便被曾經全球第一的超算神威·太湖之光所采用。
國產CPU的困境與現狀
上文已經了解到國內的部分國產CPU相關產品,但可以肯定的是,如果并非是業內人士,可能基本沒有聽聞過這些國產的CPU。一方面是由于國產CPU市場份額過小,知名度只局限于相關專業人士,另一個原因在于價格原因導致國產CPU推廣更加困難。
首先說價格,可能一般用戶會認為,既然國產CPU性能相比英特爾、AMD還存在差距,甚至可能還不如上一代的奔騰、賽揚,那么售價也必須要比這些產品更便宜才對。
但事實上,正是因為國產處理器受眾較小,大多數用戶并不買單,銷量較低,而研發成本又擺在這里,平攤下來每塊CPU成本并不低。假設研發出一個新系列耗費1億元(成本已經很低),但最終只賣出了10萬套不到(10萬套基本已經是國產CPU銷量天花板),那么每一套的成本就達到1000元,這還沒有算渠道費用以及存儲、運輸等額外的支出。
對比英特爾、AMD動輒數百萬以上的銷量,國產CPU的成本很難降低,這就導致如今的國產CPU價格甚至比這些國外CPU產品更高。
當成本降不下來,性能還不如國外同類產品的情況下,普通消費者基本不會支持,只能依賴于政府采購為主。如果想要普通消費者買單,如今只能走補貼的路線來將價格降下來。
除了成本以外,另一個問題還在于生態。兆芯CPU采用了X86架構,可以兼容Windows,其生態環境稍好一些。但對于龍芯以及飛騰而言,由于采用的分別為自研架構LoongArch以及Arm架構,因此與Windows并不兼容。
這對于用戶而言就不太友好了,沒有相應的軟件生態環境,就意味著沒有國產CPU施展能力的空間。如果想要軟件生態,就只能放棄自研,采購通用架構,制造服務器CPU,來幫助企業迅速回本。不過這樣一來,一旦被國外“卡脖子”企業很難有還手余地。
國產CPU多久能夠替換英特爾?
如今國內掀起了一股國產替代的浪潮,而CPU作為計算機系統運算和控制的核心,如何實現CPU的自主可控,并能夠經受住市場的考驗實現替換,是國產崛起的關鍵。
當前已經多款國產CPU產品,那么距離替換英特爾還有多遠呢?
如果光從性能上來看,龍芯3A5000性能與2015年的英特爾i5水平相當,這已經很不錯了,要知道在過去國內外CPU在性能上的差距就能達到10年以上。因此只看性能的話,大概5-8年左右就能夠替換英特爾。
但CPU除了性能以外,生態也非常重要。簡單地打個比方,在海外,安卓手機大多都會使用GMS框架,只有擁有了GMS才能運行谷歌應用及需要GMS支持的應用,而大多數海外的安卓應用都需要GMS支持才能夠使用。當有手機被禁止使用GMS時,在海外市場就意味著除了打電話以外,基本干不了什么其他的事了,這就是生態。
由于英特爾CPU的強大市場地位,Windows基本是基于X86而開發的,對于其他的CPU而言,會產生兼容性的問題。
而其他CPU稀少的市場份額,很難吸引到開發者愿意去為這一架構開發相應軟件,最后陷入惡性循環,強者恒強,弱者越弱。
好在如今一些CPU開始著力打破這個生態系統,如龍芯也開始走兼容模式,已經能夠運行一些Windows程序,未來隨著能夠運行的程序越來越多,相信也會在市場中慢慢占有一席之地,通過市場來帶動國產CPU技術的迭代與發展。
那么答案很明顯了,如果只看性能的話,可能需要5-8年才能完全替代英特爾,如果沒有那么極客,如今的國產CPU已經可供日常使用。但生態的缺陷讓國產CPU境地較為尷尬,雖然喊出要打造第三套生態系統,但顯然是一個漫長的過程。在此之前,與另兩個生態兼容將是國產CPU的必由之路。