微結(jié)構(gòu)設(shè)計能力看國產(chǎn)CPU發(fā)展

當(dāng)下，國內(nèi)CPU公司可以大致分為涇渭分明的兩條技術(shù)路線，分別是自主研發(fā)路線和技術(shù)引進(jìn)路線，從實踐上看，自主CPU架構(gòu)改進(jìn)能力和IPC提升能力要明顯優(yōu)于技術(shù)引進(jìn)CPU，在研發(fā)上更具發(fā)展后勁。 

FT CPU IPC進(jìn)步相對有限

2013年的FT1500是基于SPARC的開源代碼設(shè)計出來的，2015年的FT1500A為ARM，F(xiàn)T1500A相較于FT1500在單核性能上提升了3倍，但在FT1500A之后，F(xiàn)T2000和FT2000plus在單核性能上提升就比較有限了。

從下圖可以看出，從2014年至今，F(xiàn)T在主頻提升上比較有建樹，從FT1500A的1.5G至2G提升到了如今的2.6G至3G，成績喜人，可喜可賀。但在IPC方面，從FT1500A到FT-2000/4，再到D2000提升非常小.總而言之，F(xiàn)T-2000/4在IPC上原地踏步，主要依靠主頻的提升，把CPU性能提升上來。

LX CPU IPC進(jìn)步較快

LX3A1000和LX3B1500（2013年）在單核性能上與FT1500大致相當(dāng)。2015年的LX3A/B2000單核性能遜色于FT1500A，之后的LXA3/B3000也只是在單核性能上接近FT2000。但到了LX3A/B4000這一代，性能有了大幅提升，單核性能提升超過80%。

必須說明的是，LX3A/B4000這一代與LXA3/B3000這一代CPU在制造工藝上都是28nm SOI工藝，也就是說在制造工藝完全相同的情況下，LX通過自身的設(shè)計能力，把單核性能提升80%以上。在國內(nèi)諸多ARM芯片性能提升高度依賴臺積電先進(jìn)工藝和購買國外更好EDA工具的大背景下，LX這種完全依靠自身設(shè)計能力提升CPU性能的做法絕對是一股清流。 

就LX3A5000而言，最大的改變是提升了制造工藝。其次是對微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些改進(jìn)，IPC提升在15%左右，這使3A5000的SPEC06測試定點26分（base  @2.5Ghz）。這個成績已經(jīng)達(dá)到預(yù)期指標(biāo)，而且經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化，SPEC06成績還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，優(yōu)化后Peak可以達(dá)到30分。在采用12/14nm工藝的條件下，單核性能已經(jīng)達(dá)到甚至超過技術(shù)引進(jìn)的7nm ARM處理器水平。

單核性能和IPC提升非常關(guān)鍵

目前，國內(nèi)CPU公司在宣傳上有一個非常不好的現(xiàn)象，那就是喜歡堆核心數(shù)，用64核、48核戰(zhàn)平英特爾14核、28核CPU來"彰顯"自己的CPU如何厲害。但實際上，這種做法意義是相對有限的，因為在桌面和服務(wù)器，很多程序都是串行的，尤其是桌面CPU非常注重單核性能。畢竟單核性能是基礎(chǔ)，很多程序都依賴單進(jìn)程的處理速度，如果單核性能上不去，核心數(shù)再多也沒用。游戲開發(fā)者也向AMD RTG圖形部門大佬表示：相比堆核心數(shù)，他們寧愿希望CPU單核性能提升1%。在AMD推出銳龍以后，單核性能大幅提升，這使AMD的市場份額有所回升，并使AMD的股價相對于最低谷時期暴漲20倍。

因此，想要在市場上占據(jù)一席之地，單核性能至關(guān)重要，CPU單核性能不行的話，萬事皆休。就提升單核性能而言，一個辦法是改進(jìn)CPU架構(gòu)提升IPC，另一個辦法是提升CPU的主頻。就提升主頻而言，最簡單粗暴的辦法是通過采用臺積電更加先進(jìn)的制造工藝，而提升IPC則需要CPU設(shè)計公司具備更強(qiáng)的設(shè)計能力。

自主研發(fā)更具發(fā)展后勁

從技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)兩條技術(shù)演進(jìn)路線上來看，自主研發(fā)的CPU顯然具備更強(qiáng)IPC提升能力。下圖中，白色的為技術(shù)引進(jìn)CPU，橙色的為自主CPU。

實踐證明，技術(shù)引進(jìn)CPU雖然在初期會有一個大飛躍，但要實現(xiàn)技術(shù)引進(jìn)消化吸收，這需要時間，會產(chǎn)生一個"先快后慢"的效果。而自主研發(fā)雖然一開始的速度會慢一些，但基礎(chǔ)可以打的更加扎實，在后續(xù)研發(fā)方面會更具有發(fā)展后勁。借用武俠小說的概念打個比方，技術(shù)引進(jìn)有一點像一些反派配角修行的邪派武學(xué)，通過“走捷徑”，前期可以快速提升武力值，可以在主角面前耀武揚威，但到后期就會后繼乏力被主角教訓(xùn)。自主研發(fā)則類似主角學(xué)的名門正派絕世武功，前期不顯山不顯水，武功進(jìn)階速度不如修習(xí)邪派武學(xué)的反派，但后勁綿長越到后期越厲害。鐵流希望國內(nèi)CPU研發(fā)單位走武俠小說中主角的道路，千萬別學(xué)反派練習(xí)邪派武學(xué)把路走歪了。

CPU自主研發(fā)雖然在前期會有比較高的試錯成本，發(fā)展也會慢一些，性能也會差一些，但有助于積累經(jīng)驗，鍛煉能力。由于CPU源代碼都是自己寫的，發(fā)現(xiàn)問題后自己有能力改，通過不斷的性能分析，找出CPU的瓶頸，然后不斷地迭代，這才是發(fā)展的動力。